O Modelo OSI e suas 7 camadas

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Em 2002 eu publiquei um artigo em um portal de Internet sobre o modelo OSI e suas 7 camadas.

Como não sou mais colunista do Imasters ha bastante tempo, resolvi reproduzi-lo aqui no blog para que eu possa atualizá-lo quando necessário. O assunto é muito interessante, é algo “onipresente” na internet, sem as camadas que veremos a seguir, este blog por exemplo não seria possível.

Abaixo segue a reprodução, já com algumas alterações pontuais. Dúvidas, sugestões ou outra coisa, sintam-se à vontade.

O Modelo OSI e suas 7 camadas

Vamos falar e detalhar de forma resumida as 7 camadas que o compõe.

Modelo OSI

Este é modelo de 7 camadas ISO/OSI. Ainda não havia citado, mas ISO corresponde a International Organization for Standardization, ou Organização Internacional para Padronização, e OSI corresponde a Open System Interconection, ou Sistema de Interconexão Aberto.

A ISO define padrões, e uma indústria padronizada é incomparavelmente melhor em quase tudo, que uma indústria não padronizada.

Modelo OSI - eBook de Requisitos de Software

Como citei na figura, é interessante notar que a ordem numérica das camadas é decrescente, ou seja, o processo começa na camada física, onde os sinais elétricos são convertidos em zeros e uns (0 ou 1, o bit mesmo), e termina na camada de aplicação, onde atuam protocolos como o FTP por exemplo (File Tranfer Protocol), um protocolo para troca de arquivos dos mais usados, ontem, hoje e talvez amanhã! 🙂

Outra coisa interessante, é qual a PDU (Protocol Data Unit, ou Protocolo de Unidade de Dados) cada camada em específico trata. Após explicar  cada camada, vou citar sua PDU.

A maioria das literaturas cita o modelo a partir da camada de Aplicação, mas pessoalmente acho mais lógico iniciar pela camada Física, onde é iniciado o processo.

Obs.: a camada superior só entende os dados porque a camada inferior os formata para um formato comum, inteligível para as duas atuantes no processo, como mostrado a seguir.

Modelo OSI

Camada Física

Como citei o anteriormente, é onde se inicia o todo processo. O sinal que vem do meio (cabos UTP por exemplo), chega à camada física em formato de sinais elétricos e se transforma em bits (0 e 1). Como no cabo navega apenas sinais
elétricos de baixa freqüência, a camada física identifica um bit de valor “0” como 0 sinal elétrico de –5 volts, e identifica um bit de valor “1” como 0 sinal elétrico com +5 volts. Vejam na figura abaixo o exemplo com a senoide.

Modelo OSI - Senóide - bits em pulos elétricos

A camada física trata coisas tipo distância máxima dos cabos (por exemplo no caso do UTP onde são 90m), conectores físicos (tipo BNC do coaxial ou RJ45 do UTP), pulsos elétricos (no caso de cabo metálico) ou pulsos de luz (no caso da fibra ótica), etc.

Resumindo, ela recebe os dados e começa o processo, ou insere os dados finalizando o processo, de acordo com a ordem. Podemos associá-la a cabos e conectores, para ajudar na semântica. Exemplo de alguns dispositivos que atuam na camada física são os hubs, tranceivers, cabos, etc. Sua PDU são os BITS.

Camada de Enlace

Após a camada física ter formatado os dados de maneira que a camada de enlace os entenda, inicia-se a segunda parte do processo. Um aspecto interessante é que a camada de enlace já entende um endereço, o endereço físico (MAC Address – Media Access Control ou Controle de acesso a mídia) – a partir daqui sempre que nos referirmos a endereço físico estamos falando do MAC “Address”.

Sem querer sair do escopo da camada, acho necessária uma breve idéia a respeito do MAC. MAC address é um endereço Hexadecimal de 48 bits, tipo FF-C6-00-A2-05-D8.

Na próxima parte do processo de intercâmbio entre as camadas do OSI, quando o dado é enviado à camada de rede pela camada de enlace, esse endereço vira endereço IP (ou seja, o MAC se converte num IP).

/* lembremos que tanto um endereço MAC quanto um IP nunca se repetem, nunca mesmo */

Uma curiosidade, é que o MAC address possui a seguinte composição:

Modelo OSI - Mac Address
Mac Address

A camada de enlace trata as topologias de rede, dispositivos como switch, placa de rede, interfaces, etc., e é responsável por todo o processo de switching.

Após o recebimento dos bits, ela os converte de maneira inteligível (converte de bit para byte, por exemplo), os transforma em unidade de dado, subtrai o endereço físico e encaminha para a camada de rede que continua o processo. Sua PDU é o QUADRO.

Camada de Rede

Pensando em WAN, é a camada que mais atua no processo. A camada 3 é responsável pelo tráfego no processo de internetworking. A partir de dispositivos como roteadores, ela decide qual o melhor caminho para os dados no processo de interconexão, bem como estabelecimento das rotas.

A camada 3 já entende o endereço físico, que o converte para endereço lógico (o endereço IP). Exemplo de protocolos de endereçamento lógico são o IP e o IPX. A partir daí, a PDU da camada de enlace, o quadro, se transforma em unidade de dado de camada 3. E

xemplo de dispositivo atuante nessa camada é o Roteador, que sem dúvida é o principal agente no processo de internetworking; é este que determina as melhores rotas baseados no seus critérios, endereça os dados pelas redes, e gerencia suas tabelas de roteamento. A PDU da camada 3 é o PACOTE.

Camada de Transporte

A camada de transporte é responsável pela qualidade na entrega/recebimento dos dados. Após os dados já endereçados virem da camada 3, é hora de começar o transporte dos mesmos.

A camada 4 gerencia esse processo, para assegurar de maneira confiável o sucesso no transporte dos dados, por exemplo, um serviço bastante interessante que atua de forma interativa nessa camada é o Q.O.S ou Quality of Service (Qualidade de Serviço), que é um assunto bastante importante é fundamental no processo de internetworking, e mais adiante vou aborda-lo de maneira bem detalhada.

Então, após os pacotes virem da camada de rede, já com seus “remetentes/destinatários”, é hora de entrega-los, como se as cartas tivessem acabados de sair do correio (camada 3), e o carteiro fosse as transportar (camada 4). Junto dos protocolos de endereçamento (IP e IPX), agora entram os protocolos de transporte (por exemplo, o TCP e o SPX). A PDU da camada 4 é o SEGMENTO.

Camada de Sessão

Após a recepção dos bits, a obtenção do endereço, e a definição de um caminho para o transporte, se inicia então a sessão responsável pelo processo da troca de dados/comunicação. 

A camada 5 é responsável por iniciar, gerenciar e terminar a conexão entre hosts. Para obter êxito no processo de comunicação, a camada de sessão têm que se preocupar com a sincronização entre hosts, para que a sessão aberta entre eles se mantenha funcionando. Exemplo de dispositivos, ou mais especificamente, aplicativos que atuam na camada de sessão é o ICQ, ou o MIRC. A partir daí, a camada de sessão e as camadas superiores vão tratar como PDU os DADOS.

Modelo OSI - Camadas

Camada de Apresentação

A camada 6 atua como intermediaria no processo frente às suas camadas adjacentes. Ela cuida da formatação dos dados, e da representação destes, e ela é a camada responsável por fazer com que duas redes diferentes (por exemplo, uma TCP/IP e outra IPX/SPX) se comuniquem, “traduzindo” os dados no processo de comunicação. Alguns dispositivos atuantes na camada de Apresentação são o Gateway, ou os Traceivers, sendo que o Gateway no caso faria a ponte entre as redes traduzindo diferentes protocolos, e o Tranceiver traduz sinais por exemplo de cabo UTP em sinais que um cabo Coaxial
entenda.

Camada de Aplicação

A camada de aplicação e a que mais notamos no dia a dia, pois interagimos direto com ela através de softwares como cliente de correio, programas de mensagens instantâneas, etc.

Do ponto de vista do conceito, na minha opinião a camada 7 e basicamente a interface direta para inserção/recepção de dados. Nela é que atuam o DNS, o Telnet, o FTP, etc. E ela pode tanto iniciar quanto finalizar o processo, pois como a camada física, se encontra em um dos extremos do modelo!

Abraços!

Modelo OSI