Entendendo os conceitos entre os modelos TCP/IP e OSI

Quando ouvimos dizer sobre equipamentos como switches Layer 2 e swith ethernet layer 3, está realmente relacionado a camadas do modelo de protocolos genérico OSI (Open Source Interconnect – Interconexão de Código Aberto). Habitualmente utilizado para descrever as comunicações em rede. Essas comunicações de dados entre diferentes redes não são possíveis se não houver regras comuns para transmissão e recepção dos pacotes de dados. Regras conhecidas como protocolos, entre os quais o TCP (Transmission Control Protocol – Protocolo de Controle de Transmissão) / IP ( Internet Protocol – Protocolo Internet, um dos mais amplamente utilizados. O modelo TCP/IP é aplicado popularmente na descrição da rede sendo mais datado que o modelo OSI. Mesmo ambos com muitas camadas qual é realmente a diferença entre eles?

Modelo de Referência para Camadas OSI

O conceito OSI é um modelo conceitual caracterizado por padronizar a forma como diferentes componentes de software e hardware envolvidos em uma comunicação de rede dividem o trabalho e interagem uns com os outros, sendo formado por sete camadas.

Camada 7: Camada de Aplicação

A Camada de aplicação do modelo OSI interage diretamente com aplicações de software, fornecendo funções de comunicação conforme necessário, sendo o mais próximo dos usuários finais. Funções da camada de aplicação normalmente incluem a verificação da disponibilidade de parceiros de comunicação e recursos para apoiar qualquer transferência de dados. Esta camada também define protocolos para aplicações finais, tais como Sistema de Nome de Domínio (DNS), Protocolo de Transferência de Arquivos (FTP), Protocolo de Transferência de Hipertexto (HTTP), o Protocolo de Internet de Acesso a Mensagem (IMAP), Protocolo Post Office (POP), Protocolo Transferência de Mensagem Simples (SMTP), Protocolo de Gerenciamento Simples de Rede (SNMP) e Telnet (emulação de terminal).

Camada 6: Camada de Apresentação

A Camada de apresentação verifica os dados garantido ser compatível com os recursos de comunicação. Convertendo os dados para a forma que o nível de aplicação e os níveis mais baixos aceitem. Qualquer formatação de dados necessário ou conversão de código também é tratado nesta sexta camada, tais como a conversão de um arquivo texto codificado EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code – Intercâmbio Estendido Binário Codificado Decimal) para um arquivo de texto codificado ASCII (American Standard Code for Information Interchange – Código para Intercâmbio de Informação Padrão Americano). Funcionando para compressão de dados e também codificação. Por exemplo durante em chamadas de vídeo onde serão compactadas durante a transmissão, de maneira a serem transmitidas mais rapidamente onde os dados serão recuperados no lado de recepção. Para os dados que possuem requisitos para alta segurança como uma mensagem de texto contendo uma senha, ele será criptografado nessa camada.

Camada 5: Camada de sessão

A camada de sessão controla os diálogos (conexões) entre os dispositivos. Estabelecendo, gerenciando, mantendo e finalmente finalizando as conexões entre a aplicação local e a remota. A camada 5-software também lida com funções de autenticação e autorização. Verificando também a entrega dos dados. Essa camada de sessão é comumente implementada explicitamente em ambientes de aplicativos que utilizam chamadas para gerenciamento remoto.

Camada 4: Camada de Transporte

A camada de transporte fornece as funções e meios de transferência de sequências de dados de uma fonte para um hospedeiro de destino através de uma ou mais redes, mantendo ao mesmo tempo a qualidade de (QoS) funções de serviços e assegurar a entrega completa dos dados. A integridade dos dados pode ser garantida através de correção de erros e funções similares. Ele também pode fornecer a função de controle de fluxo explícito. Embora não seja estritamente conforme com o modelo OSI, TCP e User Datagram protocolos (UDP) são protocolos essenciais na camada 4.

Camada 3: Camada de Rede

Camada de rede que trata o encaminhamento de pacotes através de funções de comutação e de endereçamento lógico. Uma rede é um meio para o qual muitos nós podem ser ligados. Cada nó tem um endereço. Quando um nó precisa transferir mensagem para outros nós, ele pode apenas fornecer o conteúdo da mensagem e o endereço do nó de destino, então a rede irá encontrar o caminho para entregar a mensagem ao nó de destino, possivelmente direcionando através de outros nós. Se a mensagem for muito longa, a rede pode dividi-la em vários segmentos de um nó, enviando-os separadamente, remontando os fragmentos em outro nó.

Camada 2: Camada de Conexão de Dados

A camada de enlace fornece transferência nó-a-nó – uma ligação entre dois nós diretamente conectados. Lidando com empacotamento e desempacotamento dos dados em quadros. Definindo protocolo para estabelecer e interromper uma ligação entre dois dispositivos ligados fisicamente, tais como Ponto-a-Ponto (PPP). A camada de ligação de dados está geralmente dividida em duas subcamadas – MAC (media access control – controle de acesso dos meios de camada ) e LLC (logical link control – camada de controle de ligação lógica). A camada MAC é responsável por controlar como os dispositivos recebem acesso à rede e permissão numa mídia para transmitir dados. A camada LLC fica responsável por identificar e encapsular os protocolos da camada de rede e controlar a validação de erros e sincronização dos quadros.

Camada 1: Camada Física

A camada física tem como tarefa definir as especificações elétricas e físicas da ligação de dados. Como exemplo a disposição de pinos do conector, a operação de tensões num cabo eléctrico, especificações de cabos de fibra óptica e a frequência para os dispositivos sem fios. Também responsável pela transmissão e recepção de dados brutos, não estruturados em um meio físico. o controle da taxa de bits é executado na camada física. A camada de equipamentos de rede de baixo nível, despreocupada com os protocolos ou outros itens das camadas superiores.

Camadas do modelo TCP/IP

O conceito TCP/IP é também um modelo de referência para definição de camadas, entretanto resumido a apenas quatro camadas. É formalmente conhecido como TCP/IP por conta dos conjuntos de protocolos Internet. É usualmente conhecido como TCP/IP por conta dos protocolos fundamentais serem TCP e IP, embora não sendo apenas eles os utilizados neste modelo.

Camada de aplicação

A camada de aplicação do modelo TCP/IP fornece às aplicações a capacidade de acesso a serviços de outras camadas, definindo os protocolos onde os aplicativos usarão para trocar dados. protocolos da camada de aplicação mais amplamente conhecidos incluem HTTP, FTP, SMTP, Telnet, DNS, SNMP e RIP ( Routing Information Protocol – Protocolo de Roteamento de Informação.

Camada de transporte

Também conhecida como a camada de transporte de hospedeiro-para-hospedeira, a camada de transporte fica responsável pelo fornecimento da camada de aplicação com serviços de sessão de comunicação e datagrama. Os protocolos de núcleo desta camada são o TCP e UDP. O protocolo TCP fornecendo um serviço de comunicação orientada a conexão confiável um-para-um. Responsável pelo sequenciamento e reconhecimento de pacotes enviados além da recuperação de pacotes perdidos na transmissão. O protocolo UDP fornece um serviço de comunicação orientada a conexão não confiável um-para-um ou um-para-muitos. O UDP é utilizado tipicamente quando a quantidade de dados a serem transferidos é pequena (tal quando os dados possam ser enviados em um único pacote).

Camada de Internet

Camada responsável pelo endereçamento de Internet do hospedeiro, empacotamento e funções de encaminhamento. Os principais protocolos dessa camada de protocolo Internet são IP, ARP (Address Resolution Protocol – Protocolo de Resolução de Endereços), ICMP (Internet Control Message Protocol – Protocolo de Controle de Mensagem para Internet e IGMP (Internet Group Management Protocol – Protocolo de Gerenciamento de Internet por Grupos). O IP é um protocolo de roteamento responsável pelo endereçamento IP, encaminhamento, a fragmentação e remontagem de pacotes. O ARP é responsável pela descoberta do endereço da camada de acesso à rede, como um endereço de hardware associado a um determinado acesso na camada Internet. O ICMP é responsável por fornecer funções de diagnóstico e relatar erros durante uma entrega malsucedida dos pacotes IP. O IGMP é responsável pela gestão de grupos IP multidestino. Nesta camada o IP adiciona um cabeçalho aos pacotes tornando-se conhecida como endereço de IP.

Camada de Acesso à Rede

A camada de acesso à rede (ou camada de enlace) é responsável por inserir os pacotes TCP/IP no caminho de rede e receber pacotes TCP/IP fora dele. O TCP/IP foi projetado para ser independente do método de acesso à rede, formato de quadro e tipo de mídia. Em outras palavras, é independente de qualquer tecnologia de rede específica. Desta maneira o TCP/IP pode utilizadores para conectar diferentes tipos de rede como Ethernet, Token Ring, X.25, Frame Relay e ATM (Asynchronous Transfer Mode – Modo de Transferência Assíncrona).

Como são processados os dados durante uma transmissão !?

Num sistema por camadas, dispositivos de uma camada de transferência com formatos diferentes, no qual é conhecido como PDU ( protocol data unit – unidade de dados de protocolo). A tabela abaixo mostra os PDUs entre as diferentes camadas .

Unidade de dados de protocolo (PDU) a ser processado em camadas diferentes.

Por exemplo durante a solicitação do usuário para acessar uma página de internet no computador, o software servidor remoto em primeiro lugar repassa os dados solicitados para a camada de aplicação, onde é processado a partir de uma camada para outra descendo para cada camada com suas respectivas funções designadas. Esses dados são então transmitidos através da camada física da rede até que o servidor de destino ou outro dispositivo as receba. Neste ponto os dados são devolvidos para as camadas superiores, cada camada realizando suas operações atribuídas até que esses dados sejam utilizados pelo software de recepção, no caso no browser ou navegador.

Durante a transmissão, cada camada acrescenta um cabeçalho, rodapé ou ambos para a PDU proveniente da camada superior, que direciona e identifica o pacote. Este processo é chamado de encapsulamento. O cabeçalho (e rodapé) e os dados em conjunto formam o PDU para a camada seguinte. Este processo continua até chegar à camada de nível mais baixo (ou camada de acesso rede camada física), pela qual os dados são transmitidos para o dispositivo de recepção. O dispositivo de recepção inverte o processo, desencapsulando os dados em cada camada com a informação de cabeçalho e rodapé gerenciando as operações. Em seguida a aplicação finalmente acessa esses dados. Processo em ritmo contínuo até todos os dados serem transmitidos e recebidos.

A Importância do TCP/IP e OSI na solução de problemas

Com o conhecimento da divisão de camadas, podemos diagnosticar onde o problema está quando falha uma conexão. O princípio está em verificar a partir do nível mais baixo ao invés de partir do nível mais alto. Por cada camada inferior atender a uma camada mais elevada, será mais fácil lidar com problemas nas camadas inferiores. Por exemplo quando o computador não consegue conectar-se a Internet, a primeira ação está em verificar se o cabo de rede está conectado ao computador, ou se o ponto de acesso sem fio WAP (Wiresless Access Point / AP – Ponto de Acesso para Rede Sem Fio) está conectado ao switch senão os conectores RJ45 estão em boas condições.

TCP Modelo IP / vs. Modelo OSI

O modelo TCP/IP é mais antigo que o modelo OSI. A figura abaixo exibe a relação correspondente de suas camadas.

Ao comparar as camadas do modelo de TCP/IP com do modelo OSI, a camada de aplicação do modelo TCP/IP é semelhante às camadas 5, 6, 7 do modelo OSI combinadas mas o modelo TCP/IP não tem uma camada de apresentação separada, ou camada de sessão. A camada de transporte do TCP/IP engloba tanto as responsabilidades da camada de transporte OSI quanto algumas das responsabilidades da camada de sessão OSI. A camada de acesso de rede do modelo TCP/IP contempla a conexão de dados e camadas física do modelo OSI. Nota-se a camada de Internet do TCP/IP não tirar proveito dos serviços de sequenciamento e reconhecimento que podem estar presentes na camada de enlace de dados do modelo OSI. A responsabilidade é da camada de transporte no modelo TCP/IP.

O modelo OSI é apenas um modelo conceitual, considerando-se os significados dos dois modelos de referência. Utilizado principalmente para descrever, discutir e entender as funções de rede individuais. Entretanto o modelo TCP/IP é primeiramente projetado para resolver um conjunto específico de problemas, não para funcionar como uma descrição para geração de todas as comunicações de rede como no modelo OSI. O modelo OSI é genérico independente de protocolo, mesmo assim a maioria dos protocolos e sistemas o adotam, enquanto o modelo TCP/IP é baseado em protocolos padrão desenvolvidos para da Internet. Outro fator a ser observado no modelo OSI está em nem todas as camadas serem utilizadas em aplicações mais simples. Enquanto as camadas 1, 2, 3 serem obrigatórias a qualquer comunicação de dados, a aplicação pode utilizar algumas camadas de comunicação únicas para a aplicação ao invés das camadas superiores habituais no modelo.

[ conclusão ]

Tanto o modelo TCP/IP quanto o modelo OSI são conceituais, ou de referência, aplicados para descrever e modelar todas as comunicações nos ambientes rede, Mesmo considerando o próprio TCP/IP como um importante protocolo adotado em todas as operações de Internet. Quando são abordadas as camadas 2, camada 3 ou camada 7 onde operam os dispositivos de rede, implicitamente é incluído o modelo OSI. Referenciado o modelo TCP/IP tanto na modelagem quanto arquitetura do serviço de Internet, provendo um conjunto de regras a serem empregadas por todas as formas de transmissão através de uma rede.