Redes Básico – Parte XVII

 

3- O Modelo de Referência OSI

 

A atividade de uma rede envolve envio de dados de um computador para o outro. Esse processo pode ser divido em pequenas tarefas seqüenciais por parte do computador que está transmitindo.

 

» Reconhecer os dados.

 

» Dividir os dados em pedaços gerenciáveis.

 

» Adicionar informação a cada pedaço de dado para determinar a localização e identificar o receptor.

 

» Adicionar informações de timing e verificação de erro.

 

» Colocar o dado na rede e enviá-lo.

 

O software de rede cliente opera em muitos níveis. Cada um desses níveis é composto de tarefas especificas e essas tarefas são dirigidas por protocolos. Esses protocolos são especificações padrões que tem por objetivo formatar e mover o dado. Quando os computadores transmissor e receptor, seguem os mesmos protocolos, a comunicação é realizada. Como essa estrutura é baseada em camadas, ela é comumente chamada de pilha de protocolos.

 

Com o rápido crescimento do software e do hardware, surgiu a necessidade de uma padrão de protocolos que permitisse a comunicação entre dispositivos de diferentes fabricantes.

 

O modelo de referência OSI, que significa Interconexão de sistemas abertos, foi criado pelo ISO em 1978 com a finalidade de conectar dispositivos dissimilares, através de uma padronização de protocolos e padrões visando a troca de informação em uma rede. Em 1984, ele se tornou um padrão mundial e se tornou um guia. Porém o modelo de referência OSI é mais um modelo conceitual do que propriamente prático. Com ele se pode entender como ocorre a comunicação entre dois nós de uma rede. Ele dá uma idéia de como o hardware e o software de rede trabalham juntos para tornar a comunicação possível. Além disso, ajuda a diagnosticar problemas descrevendo como os componentes de uma rede são capazes de operar.

 

3.1 – Arquitetura

 

O modelo divide a comunicação de uma rede em 7 camadas e define como cada camada se relaciona com a camada imediatamente superior ou inferior a ela. Cada camada é responsável por serviços ou ações visando a entrega do dado através da rede para outro computador. Quanto mais alta a camada, mais complexa é a tarefa. As camadas mais baixas são responsáveis por colocar os bits de dados na rede através das NICs e do cabo, ficando a cargo das camadas mais altas, como as aplicações acessam os serviços de comunicação.

 

Fig 3.1 – O modelo OSI de 7 camadas

 

Eis as funções de cada camada:

 

Aplicação – Estabelece comunicação entre os usuários e fornece serviços básicos de comunicação. Entre os aplicativos que trabalham nessa camada, poderíamos citar: FTP, http, banco de dados e e-mail. Serve com uma janela em que os processos da aplicação podem acessar os serviços de rede.

 

Apresentação – Define o formato para troca de dados entre computadores. Pense nessa camada como um tradutor. Quando sistemas dissimilares precisam se comunicar, uma tradução e re-ordenação de byte deve ser feita. Ela é responsável por tradução de protocolos, criptografia , compressão de dados, entre outras tarefas.

 

Sessão – Permite a duas aplicações que estão em computadores diferentes, abrir, usar e fechar uma conexão, chamada sessão. Uma sessão nada mais é que um diálogo muito bem estruturado entre dois computadores. Cabe a essa camada gerenciar esse diálogo através de reconhecimento de nomes e outras funções, tais como, segurança, que são necessárias a comunicação de duas aplicações pela rede. Essa camada também implementa controle de diálogo entre processos, determinando quem transmite, quando e por quanto tempo.

 

Transporte – Garante que os pacotes cheguem ao seu destino livre de erros, sem perdas ou duplicações e em seqüência, fornecendo portanto uma comunicação fim a fim confiável. Essa confiabilidade se dá através de sinais de reconhecimento ACK enviadas entre as partes. Fornece também controle de fluxo. O protocolo TCP opera nessa camada.

 

Rede – Roteia os pacotes da origem para o destino, determinando qual o melhor caminho para fazê-lo, baseado em condições de rede, prioridade de serviço e outros fatores. Essa camada não está preocupada com a confiabilidade da comunicação, até porque isso já faz parte da camada de transporte. Sua tarefa principal é endereçar os pacotes para o computador destino. Traduz endereços lógicos em endereços físicos. Gerencia problemas de tráfego em uma rede. O protocolo IP opera nessa camada.

 

Enlace ou link de dados – Estabelece a conexão entre dois dispositivos físicos compartilhando o mesmo meio físico. Detectar e corrigir erros que porventura venham a ocorrer no meio físico, garantindo assim que os frames sejam recebidos corretamente. Passa os frames de dados da camada de rede para a camada física. Controlar os impulsos elétricos que entram e saem do cabo de rede.

 

Física – Transmite um fluxo de bits pelo meio físico. É totalmente orientada a hardware e lida com todos os aspectos de estabelecer e manter um link físico entre dois computadores. Carrega os sinais que transmitem os dados gerados por cada uma das camadas mais altas. Essa camada define como o cabo é ligado ao NIC. Por exemplo, ele define quantos pinos o conector tem e a função de cada um. Além disso define também qual técnica de transmissão será usada para enviar os dados através do cabo. Fornece codificação de dado e sincronização de bit. Essa camada é as vezes referenciada como camada de hardware.

 

A unidade básica de transmissão recebe um nome diferente em função da camada de origem, conforme podemos ver na tabela abaixo:

 

 

3.2- Relacionamento entre as camadas

 

Cada camada fornece serviços para a camada imediatamente superior ou inferior a ela. Ao mesmo tempo cada camada parece estar em comunicação direta com seu par no outro computador, através de uma comunicação virtual. Em cada camada, o software implementa funções de rede de acordo com o set de protocolos.

 

Fig 3.2 – Como as camadas do modelo OSI se relacionam.

 

Quando ocorre uma comunicação entre dois nós de uma rede, no transmissor, o dado é particionado em pacotes gerenciáveis e esses pacotes são encapsulados, tendo adicionado a eles outras informações e passado para a camada imediatamente inferior. O processo vai se repetindo de camada em camada até chegar a camada física onde o pacote é finalmente enviado pela rede para o computador destino. Ou seja, o processo é similar a colocar várias caixas umas dentro das outras, a última delas é o dado propriamente dito. Chegando ao computador destino, ocorre o processo inverso, o de desencapsulamento. Cada camada retira do pacote as informações necessárias e passa o pacote para a camada imediatamente superior a ela. Voltando ao exemplo das caixas, é como se cada camada abrisse uma caixa e passasse o restante para a camada imediatamente superior a ela. O processo se repete de camada em camada até chegar a camada de aplicação onde o dado é finalmente aproveitado na sua forma original. Nenhuma camada pode passar informações diretamente para a sua camada par em outro computador.

 

Figura 3.3 – Processo de encapsulamento e desencapsulamento de pacotes.

 

3.3 – O Modelo OSI e o Sistema Operacional de Rede

 

Como dito anteriormente, fabricantes usam o modelo OSI quando desenvolvem seus produtos. Quando cada um segue um modelo há uma grande probabilidade de sistemas diferentes se comunicarem. Porém muitos fabricantes criaram seus produtos antes do modelo ser aceito. Esses produtos mais antigos não devem seguir o modelo exatamente. A tabela abaixo mostra como o modelo OSI é adaptado a um sistema operacional de rede.

 

 

Drivers do sistema de arquivos – Trabalham nas camadas de aplicação, apresentação e sessão do modelo de referência OSI. Quando esses drivers detectam que a aplicação está requisitando recursos em um sistema remoto, eles direcionam o pedido para o sistema apropriado.

 

Protocolos de transporte – Responsáveis pelo endereçamento de software e confiabilidade da transmissão. São combinados com a placa de rede para que haja comunicação.

 

Drivers da placa de rede – Responsável pelo endereçamento de hardware e formatação dos dados para transmissão no meio físico.