O que é o modelo OSI?
O modelo Open Systems Interconnection (OSI) é uma estrutura conceitual que divide as funções de comunicação de rede em sete camadas. O envio de dados por uma rede é complexo porque várias tecnologias de hardware e software devem funcionar de forma coesa além das fronteiras geográficas e políticas. O modelo de dados OSI fornece uma linguagem universal para redes de computadores, de forma que diversas tecnologias possam se comunicar usando protocolos padrão ou regras de comunicação. Cada tecnologia em uma camada específica deve fornecer determinados recursos e executar funções específicas para ser útil na rede. As tecnologias nas camadas superiores se beneficiam da abstração, pois podem usar tecnologias de nível inferior sem precisar se preocupar com os detalhes subjacentes da implementação.
Por que o modelo OSI é importante?
As camadas do modelo Open Systems Interconnection (OSI) encapsulam todos os tipos de comunicação de rede em componentes de software e hardware. As camadas do modelo Open Systems Interconnection (OSI) encapsulam todos os tipos de comunicação de rede em componentes de software e hardware.
Os benefícios do modelo OSI são apresentados a seguir.
Compreensão compartilhada de sistemas complexos
Engenheiros podem utilizar o modelo OSI para organizar e modelar arquiteturas de sistemas de rede complexos. Eles podem separar a camada operacional de cada componente do sistema de acordo com sua funcionalidade principal. A capacidade de decompor um sistema em partes menores e gerenciáveis por meio da abstração torna mais fácil para as pessoas conceituá-lo como um todo.
Pesquisa e desenvolvimento mais rápidos
Com o modelo de referência OSI, os engenheiros podem entender melhor seu trabalho. Eles sabem em qual camada tecnológica (ou camadas) estão desenvolvendo quando criam novos sistemas em rede que precisam se comunicar entre si. Os engenheiros podem desenvolver sistemas em rede e aproveitar uma série de processos e protocolos que se repetem.
Padronização flexível
O modelo OSI não especifica os protocolos a serem usados entre os níveis, mas sim as tarefas que os protocolos realizam. Ele padroniza o desenvolvimento da comunicação em rede, permitindo que as pessoas entendam, construam e decomponham rapidamente sistemas altamente complexos, tudo isso sem conhecimento prévio do sistema. Também abstrai detalhes, de modo que os engenheiros não precisem entender cada aspecto do modelo. Em aplicativos modernos, os níveis mais baixos de rede e protocolos são abstraídos para simplificar o design e o desenvolvimento do sistema. A imagem a seguir mostra como o modelo OSI é usado no desenvolvimento de aplicativos modernos.
Quais são as sete camadas do modelo OSI?
O modelo Open Systems Interconnection (OSI) foi desenvolvido pela International Organization for Standardization e outras organizações no final da década de 1970. Ele foi publicado em sua primeira forma em 1984 como a ISO 7498 e sua versão atual é a ISO/IEC 7498-1:1994. As sete camadas do modelo são fornecidas a seguir.
Camada física
A camada física se refere ao meio físico de comunicação e às tecnologias para transmitir dados por esse meio. Em sua essência, a comunicação de dados é a transferência de sinais digitais e eletrônicos por meio de vários canais físicos, como cabos de fibra óptica, cabos de cobre e ar. A camada física inclui padrões para tecnologias e métricas estreitamente relacionadas aos canais, como Bluetooth, NFC e velocidades de transmissão de dados.
Camada de enlace de dados
A camada de enlace de dados se refere às tecnologias usadas para conectar duas máquinas em uma rede onde a camada física já existe. Ela gerencia quadros de dados, que são sinais digitais encapsulados em pacotes de dados. O controle de fluxo e o controle de erros de dados geralmente são os principais focos da camada de enlace de dados. A Ethernet é um exemplo de padrão neste nível. A camada de enlace de dados geralmente é dividida em duas subcamadas: a camada Media Access Control (MAC) e a camada Logical Link Control (LLC).
Camada de rede
A camada de rede se preocupa com conceitos como roteamento, encaminhamento e endereçamento em uma rede dispersa ou em várias redes conectadas de nós ou de máquinas. A camada de rede também pode gerenciar o controle de fluxo. Na Internet, o Internet Protocol v4 (IPv4) e o IPv6 são usados como os principais protocolos da camada de rede.
Camada de transporte
O foco principal da camada de transporte é garantir que os pacotes de dados cheguem na ordem correta, sem perdas nem erros, ou que possam ser recuperados sem complicações, se necessário. O controle de fluxo, em conjunto com o controle de erros, é frequentemente um foco na camada de transporte. Nessa camada, os protocolos comumente usados incluem o Transmission Control Protocol (TCP), um protocolo baseado em conexão quase sem perdas, e o User Datagram Protocol (UDP), um protocolo sem conexão com perdas. O TCP é comumente usado quando todos os dados devem estar intactos (por exemplo, em compartilhamentos de arquivos), enquanto o UDP é usado quando a retenção de todos os pacotes é menos crítica (por exemplo, em streaming de vídeos).
Camada de sessão
A camada de sessão é responsável pela coordenação de rede entre duas aplicações separadas em uma sessão. Uma sessão gerencia o início e o término de uma conexão individual de aplicações e conflitos de sincronização. O Network File System (NFS) e o Server Message Block (SMB) são protocolos comumente usados na camada de sessão.
Camada de apresentação
A camada de apresentação se preocupa principalmente com a sintaxe dos próprios dados para as aplicações enviarem e consumirem. Por exemplo, Hypertext Markup Language (HTML), JavaScript Object Notation (JSON) e Comma Separated Values (CSV) são todas linguagens de modelagem para descrever a estrutura de dados na camada de apresentação.
Camada de aplicação
A camada de aplicação se preocupa com o tipo específico da aplicação em si e seus métodos de comunicação padronizados. Por exemplo, navegadores podem se comunicar usando HyperText Transfer Protocol Secure (HTTPS), e clientes de e-mail e HTTP podem se comunicar usando POP3 (Post Office Protocol versão 3) e SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).
Nem todos os sistemas que usam o modelo OSI implementam todas as camadas.
Como a comunicação acontece no modelo OSI?
As camadas no modelo Open Systems Interconnection (OSI) são projetadas para que uma aplicação possa se comunicar em uma rede com outra aplicação em um dispositivo diferente, independentemente da complexidade da aplicação e dos sistemas subjacentes. Para fazer isso, diversos padrões e protocolos são usados para se comunicar com a camada superior ou inferior. Cada uma das camadas é independente e conhece somente as interfaces para se comunicar com a camada superior ou inferior à ela.
Ao encadear todas essas camadas e protocolos, as comunicações de dados complexas podem ser enviadas de uma aplicação de alto nível para outra. O processo funciona da seguinte forma:
- A camada de aplicação do remetente transmite a comunicação de dados para a próxima camada inferior.
- Cada camada adiciona seus próprios cabeçalhos e endereçamentos aos dados antes de transmiti-los.
- A comunicação de dados se desloca para baixo pelas camadas até que seja finalmente transmitida pelo meio físico.
- Na outra extremidade desse meio, cada camada processa os dados de acordo com os cabeçalhos relevantes naquele nível.
- Na extremidade receptora, os dados sobem na camada e são gradualmente descompactados até que a aplicação na outra extremidade os receba.
Quais são as alternativas ao modelo OSI?
Diversos modelos de redes foram usados no passado, como o Sequenced Packet Exchange/Internet Packet Exchange (SPX/IPX) e o Network Basic Input/Output System (NetBIOS). Atualmente, a principal alternativa ao modelo Open Systems Interconnection (OSI) é o modelo TCP/IP.
O modelo TCP/IP
O modelo TCP/IP é composto por cinco camadas diferentes:
- A camada física
- A camada de enlace de dados
- A camada de rede
- A camada de transporte
- A camada de aplicação
Embora camadas como a física, a de rede e a de aplicação pareçam mapear diretamente para o modelo OSI, não é bem o que ocorre. Em vez disso, o modelo TCP/IP mapeia com mais precisão para a estrutura e os protocolos da Internet.
O modelo OSI continua sendo um modelo de rede popular para descrever como as redes operam de uma perspectiva abrangente para fins educacionais. No entanto, o modelo TCP/IP se tornou mais comumente usado na prática.
Uma observação sobre protocolos e modelos proprietários
É importante observar que nem todos os sistemas e as aplicações baseados na Internet seguem o modelo TCP/IP ou o modelo OSI. Da mesma forma, nem todos os sistemas e as aplicações em rede fundamentados na conexão off-line usam o modelo OSI ou qualquer outro modelo.
Os modelos OSI e TCP/IP são padrões abertos. Eles são projetados de modo que qualquer pessoa possa usá-los ou desenvolvê-los para atender a requisitos específicos.
As organizações também projetam seus próprios padrões proprietários e internos, incluindo protocolos e modelos, que são de código fechado e somente para uso em seus sistemas. Às vezes, as organizações posteriormente podem liberá-los ao público para interoperabilidade e promover o desenvolvimento da comunidade. Um exemplo é o s2n-tls, um protocolo TLS que era originalmente um protocolo proprietário da Amazon Web Services (AWS), mas que agora é de código aberto.
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