As camadas do modelo OSI (Open Systems Interconnection) são uma maneira de dividir as funções de uma rede de computadores em camadas lógicas e independentes. Cada camada do modelo OSI é responsável por uma função específica e se comunica com as camadas adjacentes através de protocolos de rede.
O modelo OSI
O modelo OSI (Open Systems Interconnection) foi desenvolvido no final dos anos 1970 e início dos anos 1980 pela ISO (International Organization for Standardization), uma organização internacional que desenvolve padrões técnicos em várias áreas.
O objetivo do modelo OSI era fornecer uma estrutura comum para a comunicação de dados entre diferentes sistemas de computadores, independentemente do fabricante ou tecnologia utilizada. Na época, havia muitas redes de computadores proprietárias e incompatíveis, o que dificultava a comunicação entre elas.
O modelo OSI divide as funções de uma rede de computadores em sete camadas lógicas e independentes, cada uma com funções específicas e bem definidas. As camadas são:
- Camada Física: cuida da transmissão de bits brutos por meio de um canal de comunicação.
- Camada de Enlace de Dados: gerencia o acesso ao meio físico e a detecção e correção de erros.
- Camada de Rede: roteia os pacotes de dados entre redes diferentes.
- Camada de Transporte: fornece serviços de transporte de extremidade a extremidade, garantindo a entrega confiável de dados.
- Camada de Sessão: gerencia as conexões entre sistemas e coordena as comunicações entre eles.
- Camada de Apresentação: gerencia a forma como as informações são apresentadas ao usuário.
- Camada de Aplicação: fornece interfaces para aplicativos de rede.
O modelo OSI não foi amplamente adotado na prática, mas influenciou o desenvolvimento de outros modelos e padrões de redes de computadores, como o TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), que é amplamente utilizado na Internet.
O modelo TCP/IP
O modelo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) é outro modelo de referência para redes de computadores, desenvolvido pela DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) no final dos anos 1960 e início dos anos 1970 para interconectar redes de computadores militares nos Estados Unidos. O modelo TCP/IP é mais amplamente utilizado do que o modelo OSI na prática, especialmente na Internet.
O modelo TCP/IP possui quatro camadas, que diferem em número e em nomenclatura em relação ao modelo OSI. As camadas do modelo TCP/IP são:
- Camada de Acesso à Rede (ou Camada de Interface de Rede): equivalente à camada de Enlace de Dados do modelo OSI. Gerencia o acesso ao meio físico e a detecção e correção de erros.
- Camada de Internet: equivalente à camada de Rede do modelo OSI. Roteia os pacotes de dados entre redes diferentes e fornece serviços de fragmentação e remontagem de pacotes.
- Camada de Transporte: equivalente à camada de Transporte do modelo OSI. Fornece serviços de transporte de extremidade a extremidade, garantindo a entrega confiável de dados. O TCP e o UDP são os protocolos mais comuns nesta camada.
- Camada de Aplicação: equivalente às camadas de Sessão, Apresentação e Aplicação do modelo OSI combinadas. Fornece interfaces para aplicativos de rede e gerencia a forma como as informações são apresentadas ao usuário.
Comparado ao modelo OSI, o modelo TCP/IP é mais simples e prático, e possui uma abordagem mais voltada para a implementação real de redes de computadores. Por exemplo, o modelo TCP/IP não possui uma camada específica para gerenciar conexões entre sistemas, como a camada de Sessão do modelo OSI. Além disso, o modelo TCP/IP é mais adaptável a diferentes tecnologias e arquiteturas de rede, e é amplamente utilizado na Internet e em redes locais.
Diagrama dos modelos
graph LR
osi((Camadas))
subgraph OSI
osi --> apl(Aplicação)
osi --> apr(Apresentação)
osi --> ses(Sessão)
osi --> tr(Transporte)
osi --> red(Rede)
osi --> en(Enlace de Dados)
osi --> fi(Física)
end
subgraph TCP/IP
apl --> 1(Aplicação)
apr --> 1
ses --> 1
tr --> 2(Transporte)
red --> 3(Internet)
en --> 4(Acesso à Rede)
fi --> 4
end
Protocolos de redes
Os protocolos de rede são conjuntos de regras que governam a comunicação entre dispositivos em uma rede. Cada camada do modelo OSI é responsável por usar os protocolos de rede apropriados para realizar suas funções. Os protocolos de rede são implementados nas camadas correspondentes do modelo OSI.
Por exemplo, a camada de transporte (camada 4) é responsável por estabelecer conexões entre dispositivos em uma rede e garantir que os dados sejam entregues de forma confiável. Os protocolos de rede usados nesta camada incluem o TCP (Transmission Control Protocol) e o UDP (User Datagram Protocol).
Da mesma forma, a camada de rede (camada 3) é responsável por rotear os dados através da rede e escolher o melhor caminho para que os dados cheguem ao seu destino. Os protocolos de rede usados nesta camada incluem o IP (Internet Protocol) e o ICMP (Internet Control Message Protocol).
Em resumo, as camadas do modelo OSI e os protocolos de rede estão intimamente relacionados, pois os protocolos são implementados em cada camada para executar as funções correspondentes.
Protocolos de Aplicação
A camada de aplicação é a camada mais alta do modelo OSI e é responsável por fornecer interfaces e serviços para os aplicativos de rede. Existem muitos protocolos diferentes na camada de aplicação, que podem ser classificados em várias categorias, como:
- Protocolos de transferência de arquivos: permitem que os usuários transfiram arquivos entre computadores, como o FTP (File Transfer Protocol), SFTP (Secure File Transfer Protocol) e TFTP (Trivial File Transfer Protocol).
- Protocolos de correio eletrônico: permitem que os usuários enviem e recebam e-mails, como o SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) e o POP3 (Post Office Protocol version 3).
- Protocolos de mensagens instantâneas: permitem que os usuários troquem mensagens em tempo real, como o IRC (Internet Relay Chat) e o XMPP (Extensible Messaging and Presence Protocol).
- Protocolos de acesso remoto: permitem que os usuários acessem computadores ou redes remotas, como o Telnet e o SSH (Secure Shell).
- Protocolos de acesso à web: permitem que os usuários acessem e interajam com recursos da Web, como o HTTP (Hypertext Transfer Protocol) e o HTTPS (HTTP Secure).
- Protocolos de serviços de diretório: permitem que os usuários consultem informações de diretório, como o LDAP (Lightweight Directory Access Protocol).
- Protocolos de voz e vídeo: permitem que os usuários realizem chamadas de voz e vídeo em tempo real, como o SIP (Session Initiation Protocol) e o H.323.
Esses são apenas alguns exemplos de protocolos de aplicação existentes. Cada protocolo fornece serviços específicos que são utilizados por diferentes aplicativos de rede.
Protocolos de apresentação
A camada de apresentação é a sexta camada do modelo OSI e é responsável por garantir que as informações sejam apresentadas de forma adequada ao usuário. Essa camada lida com questões como a codificação e decodificação de dados, compressão e criptografia.
Alguns dos protocolos comumente associados à camada de apresentação incluem:
- TLS (Transport Layer Security): é um protocolo de criptografia usado para proteger a privacidade dos dados em redes de computadores, fornecendo autenticação, confidencialidade e integridade dos dados transmitidos.
- SSL (Secure Sockets Layer): é um protocolo de criptografia que foi substituído pelo TLS, mas ainda é usado em algumas aplicações legadas. É comumente usado em servidores web para proteger a comunicação entre um navegador e um servidor.
- JPEG (Joint Photographic Experts Group): é um padrão de compressão de imagem usado para reduzir o tamanho de imagens digitais sem perder muita qualidade. É comumente usado em imagens enviadas por e-mail ou exibidas em sites da Web.
- MPEG (Moving Picture Experts Group): é um padrão de compressão de vídeo usado para reduzir o tamanho de vídeos digitais. É usado em aplicativos de vídeo em streaming e em transmissões de televisão digital.
- ASCII (American Standard Code for Information Interchange): é um conjunto de códigos que representa caracteres alfanuméricos em computadores. É usado para garantir que o texto seja exibido corretamente em diferentes sistemas operacionais e aplicativos.
Esses são apenas alguns exemplos de protocolos associados à camada de apresentação. Cada protocolo é projetado para lidar com uma tarefa específica relacionada à apresentação de dados para o usuário.
Protocolos de Sessão
A camada de sessão é a quinta camada do modelo OSI e é responsável por estabelecer, gerenciar e encerrar sessões entre aplicativos em redes de computadores. Essa camada lida com questões como controle de diálogo, sincronização e gerenciamento de tokens de autenticação.
Alguns dos protocolos comumente associados à camada de sessão incluem:
- NetBIOS (Network Basic Input/Output System): é um protocolo usado para permitir que computadores em uma rede local se comuniquem entre si. Ele oferece suporte à resolução de nomes de computador, compartilhamento de arquivos e impressoras e outros serviços de rede.
- RPC (Remote Procedure Call): é um protocolo que permite que um programa em um computador execute uma função em outro computador sem que o usuário precise saber como os dois computadores estão conectados. É comumente usado em aplicativos distribuídos e em sistemas cliente-servidor.
- NFS (Network File System): é um protocolo usado para compartilhar arquivos em uma rede de computadores. Ele permite que um computador acesse arquivos em outro computador como se estivessem localmente armazenados.
- SQL (Structured Query Language): é uma linguagem de programação usada para gerenciar bancos de dados relacionais. É comumente usado em aplicativos de gerenciamento de banco de dados em servidores de banco de dados.
- SIP (Session Initiation Protocol): é um protocolo usado para estabelecer e gerenciar sessões de comunicação em tempo real, como chamadas de voz e vídeo pela Internet.
Esses são apenas alguns exemplos de protocolos associados à camada de sessão. Cada protocolo é projetado para lidar com uma tarefa específica relacionada à comunicação entre aplicativos em uma rede de computadores.
Protocolos de transporte
A camada de transporte é a quarta camada do modelo OSI e é responsável por fornecer serviços de comunicação fim a fim, incluindo a segmentação de dados em unidades menores para transmissão, controle de fluxo, controle de erro e estabelecimento de conexão.
Alguns dos protocolos comumente associados à camada de transporte incluem:
- TCP (Transmission Control Protocol): é um protocolo confiável, orientado à conexão e baseado em fluxo que fornece uma comunicação fim a fim confiável e ordenada de dados entre aplicativos. É amplamente utilizado na Internet para transferência de arquivos, e-mail e navegação na Web.
- UDP (User Datagram Protocol): é um protocolo não confiável, não orientado à conexão e baseado em datagrama que é usado para aplicações em que a perda de alguns dados não é crítica, como vídeo em tempo real e jogos online.
- SCTP (Stream Control Transmission Protocol): é um protocolo orientado à conexão e baseado em fluxo semelhante ao TCP, mas projetado para fornecer maior confiabilidade e segurança para aplicações em tempo real, como telefonia IP e videoconferência.
- DCCP (Datagram Congestion Control Protocol): é um protocolo orientado à conexão e baseado em datagrama projetado para fornecer comunicação de baixa latência e congestionamento controlado para aplicações como streaming de vídeo e voz.
- SPX (Sequenced Packet Exchange): é um protocolo de transporte usado em redes Novell NetWare. Ele fornece um serviço de comunicação fim a fim confiável e ordenado de dados entre aplicativos em uma rede local.
Esses são apenas alguns exemplos de protocolos associados à camada de transporte. Cada protocolo é projetado para lidar com uma tarefa específica relacionada à transferência de dados entre aplicativos em uma rede de computadores.
Protocolos da camada de redes
A camada de rede é a terceira camada do modelo OSI e é responsável por encaminhar dados de um nó para outro na rede. Essa camada lida com questões como roteamento de pacotes, endereçamento e controle de congestionamento.
Alguns dos protocolos comumente associados à camada de rede incluem:
- IP (Internet Protocol): é o protocolo principal da camada de rede da Internet. Ele fornece um endereço IP único para cada dispositivo na rede e permite que pacotes de dados sejam encaminhados de um nó para outro.
- ICMP (Internet Control Message Protocol): é um protocolo usado para enviar mensagens de erro e informações de controle de rede entre dispositivos IP.
- ARP (Address Resolution Protocol): é um protocolo usado para mapear um endereço IP para um endereço MAC (Media Access Control) em uma rede local.
- RARP (Reverse Address Resolution Protocol): é um protocolo usado para mapear um endereço MAC para um endereço IP em uma rede local.
- OSPF (Open Shortest Path First): é um protocolo de roteamento dinâmico usado para determinar a melhor rota para enviar pacotes em uma rede IP. Ele usa um algoritmo de caminho mais curto para determinar as rotas mais eficientes para os pacotes de dados.
Esses são apenas alguns exemplos de protocolos associados à camada de rede. Cada protocolo é projetado para lidar com uma tarefa específica relacionada à transferência de dados entre nós na rede.
Protocolos de Enlace de dados
A camada de enlace de dados é a segunda camada do modelo OSI e é responsável por transmitir dados entre dispositivos em uma rede local. Essa camada lida com questões como controle de acesso ao meio, detecção de erros, divisão de quadros e endereçamento físico.
Alguns dos protocolos comumente associados à camada de enlace incluem:
- Ethernet: é um protocolo de rede com fio que é amplamente usado em redes locais (LANs). Ele define como os dados são transmitidos na rede e fornece um endereço físico exclusivo para cada dispositivo conectado à rede.
- Wi-Fi: é um protocolo de rede sem fio que é usado em redes locais sem fio (WLANs). Ele define como os dados são transmitidos sem fio na rede e fornece um endereço físico exclusivo para cada dispositivo conectado à rede.
- PPP (Point-to-Point Protocol): é um protocolo usado para estabelecer uma conexão entre dois dispositivos de rede, geralmente um computador e um servidor ISP (Internet Service Provider). Ele é frequentemente usado para conexões de Internet discadas.
- HDLC (High-Level Data Link Control): é um protocolo usado em redes de longa distância (WANs) para fornecer comunicação de dados confiável e eficiente.
- Token Ring: é um protocolo de rede local que usa um token para controlar o acesso ao meio e garantir que apenas um dispositivo transmita dados de cada vez.
Esses são apenas alguns exemplos de protocolos associados à camada de enlace de dados. Cada protocolo é projetado para lidar com uma tarefa específica relacionada à transmissão de dados entre dispositivos em uma rede local ou de longa distância.
Protocolos da camada Física
A camada física é a camada mais baixa do modelo OSI e é responsável por transmitir bits brutos de dados de um dispositivo para outro na rede. Essa camada lida com questões como a interface com o meio físico, a codificação de dados e a taxa de transmissão.
Alguns dos protocolos comumente associados à camada física incluem:
- Ethernet: como mencionado anteriormente, o protocolo Ethernet não apenas define como os dados são transmitidos na camada de enlace, mas também especifica os padrões físicos de cabeamento, conectores e sinais elétricos usados para transmitir os dados.
- Wi-Fi: como mencionado anteriormente, o protocolo Wi-Fi também especifica padrões físicos de comunicação sem fio, incluindo frequências de rádio, modulação de sinais e técnicas de antena.
- RS-232: é um protocolo usado para comunicação serial entre dispositivos, como computadores e modems. Ele especifica os padrões físicos para cabos e conectores usados na comunicação serial.
- V.35: é um protocolo de comunicação serial usado em redes de longa distância. Ele define os padrões físicos para cabos e conectores usados para transmissão de dados.
- Fibra óptica: é um tipo de tecnologia de transmissão de dados que usa fibras ópticas para transmitir sinais de luz em vez de sinais elétricos. Existem vários padrões físicos associados à tecnologia de fibra óptica, incluindo o padrão ST, SC, LC e MTRJ.
Esses são apenas alguns exemplos de protocolos associados à camada física. Cada protocolo é projetado para lidar com uma tarefa específica relacionada à transmissão de bits brutos de dados de um dispositivo para outro na rede.
Diagrama do modelo OSI e protocolos
graph LR
OSI((Camadas))
subgraph Camadas OSI
OSI --> 1(Aplicação)
OSI --> 2(Apresentação)
OSI --> 3(Sessão)
OSI --> 4(Transporte)
OSI --> 5(Rede)
OSI --> 6(Enlace de Dados)
OSI --> 7(Física)
end
subgraph Protocolos
1 --> ftp(FTP)
1 --> smtp(SMTP)
1 --> pop(POP3)
1 --> http(HTTP)
2 --> tls(TLS)
2 --> jpg(JPEG)
2 --> mpeg(MPEG)
3 --> netbios(Netbios)
3 --> rpc(RPC)
3 --> sip(SIP)
4 --> tcp(TCP)
4 --> udp(UDP)
4 --> sctp(SCTP)
5 --> ip(IP)
5 --> icmp(ICMP)
5 --> arp(ARP)
6 --> eth(Ethernet)
6 --> wifi(WiFi)
6 --> ppp(PPP)
7 --> rs(RS-232)
7 --> fib(Fibra óptica)
end
subgraph descrição
ftp --> r1[/Transferência de arquivos/]
smtp --> r2[/Transmissão de emails/]
pop --> r3[/Recebimento de emails/]
http --> r4[/Páginas na internet/]
tls --> r5[/Segurança de transporte/]
jpg --> r6[/compactação de imagens/]
mpeg --> r7[/compactação de vídeos/]
netbios --> r8[/comunicação em rede local/]
rpc --> r9[/acesso remoto/]
sip --> r10[/sessão de comunicação/]
tcp --> r11[/transporte confiável/]
udp --> r12[/transporte rápido/]
sctp --> r13[/comunicação em tempo real/]
ip --> r14[/endereçamento na rede/]
icmp --> r15[/teste de conexão/]
arp --> r16[/mapeamento de dispositivos/]
eth --> r17[/rede cabeada/]
wifi --> r18[/rede sem fio/]
ppp --> r19[/conexão ponto a ponto/]
rs --> r20[/conexão serial/]
fib --> r21[/conexão com fibra óptica/]
end