7 layers osi model
O que é o modelo OSI: um guia completo para as 7 camadas do modelo OSI
Nisso Série de treinamento de rede grátis , nós exploramos tudo sobre Noções básicas de rede de computadores em detalhe.
OSI Reference Model significa Modelo de referência de interconexão de sistema aberto que é usado para comunicação em várias redes.
A ISO (International organization for standardization) desenvolveu este modelo de referência de comunicação a ser seguido mundialmente num determinado conjunto de plataforma.
O que você aprenderá:
O que é o modelo OSI?
O modelo de referência de interconexão de sistema aberto (OSI) consiste em sete camadas ou sete etapas que concluem o sistema de comunicação geral.
Neste tutorial, daremos uma olhada em profundidade na funcionalidade de cada camada.
Como um testador de software, é importante entender este modelo OSI, pois cada um dos aplicativos de software funciona com base em uma das camadas deste modelo. À medida que mergulhamos profundamente neste tutorial, exploraremos em qual camada ele se encontra.
Arquitetura do modelo de referência OSI
Relação Entre Cada Camada
Vamos ver como cada camada no modelo de referência OSI se comunica entre si com a ajuda do diagrama abaixo.
A seguir está listada a expansão de cada unidade de protocolo trocada entre as camadas:
- APDU - Unidade de dados de protocolo de aplicativo.
- PPDU - Unidade de dados do protocolo de apresentação.
- SPDU - Unidade de dados do protocolo de sessão.
- TPDU - Unidade de dados do protocolo de transporte (segmento).
- Pacote - Protocolo host-roteador da camada de rede.
- Quadro - Protocolo host-roteador da camada de enlace.
- Bits - Protocolo host-roteador da camada física.
Funções e protocolos usados em cada camada
Características do modelo OSI
Os vários recursos do Modelo OSI são listados abaixo:
- Fácil de entender a comunicação em redes amplas por meio da arquitetura do Modelo de Referência OSI.
- Ajuda a conhecer os detalhes, para que possamos ter uma melhor compreensão do software e hardware trabalhando juntos.
- A resolução de problemas de falhas é mais fácil, pois a rede é distribuída em sete camadas. Cada camada tem sua própria funcionalidade, portanto, o diagnóstico do problema é fácil e leva menos tempo.
- Compreender novas tecnologias de geração em geração torna-se mais fácil e adaptável com a ajuda do Modelo OSI.
7 camadas do modelo OSI
Antes de explorar os detalhes sobre as funções de todas as 7 camadas, o problema geralmente enfrentado pelos novatos é, Como memorizar a hierarquia das sete camadas de referência OSI em sequência?
Aqui está a solução que utilizo pessoalmente para memorizá-lo.
Tente se lembrar disso como A- PSTN- DP .
Começando de cima para baixo, A-PSTN-DP significa Application-Presentation-Session-Transport-Network-Data-link-Physical.
Aqui estão as 7 camadas do modelo OSI:
# 1) Camada 1 - Camada física
- A camada física é a primeira e a mais inferior do Modelo de Referência OSI. Ele fornece principalmente a transmissão de fluxo de bits.
- Também caracteriza o tipo de mídia, tipo de conector e tipo de sinal a ser usado para comunicação. Basicamente, os dados brutos na forma de bits, ou seja, 0's & 1's, são convertidos em sinais e trocados nesta camada. O encapsulamento de dados também é feito nesta camada. O lado emissor e o lado receptor devem estar em sincronização e a taxa de transmissão na forma de bits por segundo também é decidida nesta camada.
- Ele fornece uma interface de transmissão entre os dispositivos e os meios de transmissão e o tipo de topologia a ser usado para a rede, juntamente com o tipo de modo de transmissão necessário para a transmissão, também é definido neste nível.
- Normalmente, topologias estrela, barramento ou anel são usadas para rede e os modos usados são half-duplex, full-duplex ou simplex.
- Exemplos dos dispositivos da camada 1 incluem hubs, repetidores e conectores de cabo Ethernet. Esses são os dispositivos básicos usados na camada física para transmitir dados por meio de um determinado meio físico adequado de acordo com a necessidade da rede.
# 2) Camada 2 - Camada de link de dados
- A camada de link de dados é a segunda camada da parte inferior do Modelo de Referência OSI. A principal função da camada de enlace de dados é realizar a detecção de erros e combinar os bits de dados em quadros. Ele combina os dados brutos em bytes e bytes em quadros e transmite o pacote de dados para a camada de rede do host de destino desejado. Na extremidade de destino, a camada de enlace de dados recebe o sinal, decodifica-o em quadros e o entrega ao hardware.
- Endereço MAC: A camada de enlace de dados supervisiona o sistema de endereçamento físico denominado endereço MAC para as redes e controla o acesso dos diversos componentes da rede ao meio físico.
- Um endereço de controle de acesso à mídia é um endereço de dispositivo exclusivo e cada dispositivo ou componente em uma rede tem um endereço MAC com base no qual podemos identificar exclusivamente um dispositivo da rede. É um endereço exclusivo de 12 dígitos.
- Exemplo do endereço MAC é 3C-95-09-9C-21-G1 (tendo 6 octetos, onde os 3 primeiros representam o OUI, os próximos três representam o NIC). Também pode ser conhecido como endereço físico. A estrutura de um endereço MAC é decidida pela organização IEEE, pois é globalmente aceita por todas as empresas.
A estrutura do endereço MAC representando os vários campos e comprimento de bit pode ser vista abaixo.
- Detecção de erro: Apenas a detecção de erros é feita nesta camada, não a correção de erros. A correção de erros é feita na camada de transporte.
- Às vezes, os sinais de dados encontram alguns sinais indesejados conhecidos como bits de erro. Para vencer com os erros, esta camada realiza a detecção de erros. A verificação de redundância cíclica (CRC) e a soma de verificação são alguns métodos eficientes de verificação de erros. Vamos discutir isso nas funções da camada de transporte.
- Controle de fluxo e acesso múltiplo: Os dados enviados na forma de quadro entre o emissor e o receptor por meio de um meio de transmissão nessa camada devem ser transmitidos e recebidos no mesmo ritmo. Quando um quadro é enviado por um meio em uma velocidade mais rápida do que a velocidade de trabalho do receptor, os dados a serem recebidos no nó receptor serão perdidos devido a uma incompatibilidade de velocidade.
- Para superar esse tipo de problema, a camada executa o mecanismo de controle de fluxo.
Existem dois tipos de processo de controle de fluxo:
Pare e espere pelo controle de fluxo: Neste mecanismo, ele empurra o remetente depois que os dados são transmitidos para parar e esperar da extremidade do receptor para obter o reconhecimento do quadro recebido na extremidade do receptor. O segundo quadro de dados é enviado pelo meio, somente após o primeiro reconhecimento ser recebido, e o processo continuará .
Janela deslizante: Nesse processo, tanto o remetente quanto o receptor decidirão o número de quadros após os quais a confirmação deve ser trocada. Esse processo economiza tempo, pois menos recursos são usados no processo de controle de fluxo.
- Esta camada também fornece acesso a vários dispositivos para transmitir através da mesma mídia sem colisão, usando CSMA / CD (detecção de portadora de acesso múltiplo / detecção de colisão).
- Sincronização: Ambos os dispositivos entre os quais o compartilhamento de dados está ocorrendo devem estar sincronizados entre si em ambas as extremidades para que a transferência de dados ocorra sem problemas.
- Switches da camada 2: Os switches da camada 2 são os dispositivos que encaminham os dados para a próxima camada com base no endereço físico (endereço MAC) da máquina. Em primeiro lugar, ele reúne o endereço MAC do dispositivo na porta em que o quadro deve ser recebido e, posteriormente, aprende o destino do endereço MAC da tabela de endereços e encaminha o quadro para o destino da próxima camada. Se o endereço do host de destino não for especificado, ele simplesmente transmite o quadro de dados para todas as portas, exceto aquela de onde aprendeu o endereço da origem.
- Pontes: Bridges é o dispositivo de duas portas que funciona na camada de enlace de dados e é usado para conectar duas redes LAN. Além disso, ele se comporta como um repetidor com uma função adicional de filtrar os dados indesejados, aprendendo o endereço MAC e encaminhando-o posteriormente para o nó de destino. Ele é usado para a conectividade de redes que trabalham no mesmo protocolo.
# 3) Camada 3 - Camada de rede
A camada de rede é a terceira camada da parte inferior. Essa camada tem a responsabilidade de realizar o roteamento de pacotes de dados do host de origem ao destino entre as redes inter e intra que operam no mesmo protocolo ou em protocolos diferentes.
Além dos aspectos técnicos, se tentarmos entender o que ele realmente faz?
A resposta é muito simples, pois ele descobre a maneira mais fácil, curta e econômica de trocar dados entre o emissor e o receptor, usando protocolos de roteamento, comutação, detecção de erros e técnicas de endereçamento.
- Ele executa a tarefa acima usando um endereçamento de rede lógico e designs de sub-rede da rede. Independentemente de as duas redes diferentes trabalharem no mesmo protocolo ou em protocolos diferentes ou em topologias diferentes, a função dessa camada é rotear os pacotes da origem ao destino usando o endereçamento IP lógico e roteadores para comunicação.
- Endereçamento IP: O endereço IP é um endereço de rede lógico e é um número de 32 bits globalmente exclusivo para cada host de rede. Consiste principalmente em duas partes, ou seja, endereço de rede e endereço de host. Geralmente é denotado em formato decimal com pontos, com quatro números divididos por pontos. Por exemplo, a representação decimal com pontos do endereço IP é 192.168.1.1 que em binário será 11000000.10101000.00000001.00000001 e é muito difícil de lembrar. Portanto, geralmente o primeiro é usado. Esses setores de oito bits são conhecidos como octetos.
- Roteadores trabalham nesta camada e são usados para comunicação para redes de área ampla e intra-rede (WANs). Os roteadores que transmitem os pacotes de dados entre as redes não sabem o endereço de destino exato do host de destino para o qual o pacote é roteado, mas apenas sabem a localização da rede à qual pertencem e usam as informações armazenadas no tabela de roteamento para estabelecer o caminho ao longo do qual o pacote deve ser entregue ao destino. Depois que o pacote é entregue à rede de destino, ele é entregue ao host desejado dessa rede específica.
- Para que a série de procedimentos acima seja realizada, o endereço IP tem duas partes. A primeira parte do endereço IP é o endereço de rede e a última parte é o endereço do host.
- Exemplo: Para o endereço IP 192.168.1.1. O endereço de rede será 192.168.1.0 e o endereço do host será 0.0.0.1.
Máscara de sub-rede: O endereço de rede e o endereço de host definidos no endereço IP não são apenas eficientes para determinar se o host de destino pertence à mesma sub-rede ou rede remota. A máscara de sub-rede é um endereço lógico de 32 bits usado junto com o endereço IP pelos roteadores para determinar a localização do host de destino para rotear os dados do pacote.
Um exemplo de uso combinado de endereço IP e máscara de sub-rede é mostrado abaixo:
Para o exemplo acima, usando uma máscara de sub-rede 255.255.255.0, ficamos sabendo que a ID da rede é 192.168.1.0 e o endereço do host é 0.0.0.64. Quando um pacote chega da sub-rede 192.168.1.0 e tem um endereço de destino como 192.168.1.64, o PC o recebe da rede e o processa para o próximo nível.
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Portanto, ao usar sub-redes, a camada 3 também fornecerá uma interconexão entre as duas sub-redes diferentes.
O endereçamento IP é um serviço sem conexão, portanto, a camada -3 fornece um serviço sem conexão. Os pacotes de dados são enviados pelo meio sem esperar que o destinatário envie a confirmação. Se os pacotes de dados grandes são recebidos do nível inferior para transmissão, ele os divide em pacotes pequenos e os encaminha.
Na extremidade de recebimento, ele novamente os remonta ao tamanho original, tornando-se mais eficiente em termos de espaço como uma carga média menos.
# 4) Camada 4 - Camada de transporte
A quarta camada da parte inferior é chamada de camada de transporte do modelo de referência OSI.
(eu) Esta camada garante uma conexão sem erros de ponta a ponta entre os dois hosts ou dispositivos de redes diferentes. Este é o primeiro que pega os dados da camada superior, ou seja, a camada de aplicação, e então os divide em pacotes menores chamados de segmentos e os distribui para a camada de rede para posterior entrega ao host de destino.
Ele garante que os dados recebidos no final do host estarão na mesma ordem em que foram transmitidos. Ele fornece um fornecimento de ponta a ponta dos segmentos de dados de ambas as sub-redes inter e intra. Para uma comunicação ponta a ponta nas redes, todos os dispositivos estão equipados com um ponto de acesso de serviço de transporte (TSAP) e também são marcados como números de porta.
Um host reconhecerá seu host par na rede remota por seu número de porta.
(ii) Os dois protocolos da camada de transporte incluem:
- Protocolo de controle de transmissão (TCP)
- Protocolo de datagrama do usuário (UDP)
TCP é um protocolo orientado para conexão e confiável. Neste protocolo, primeiramente é estabelecida a conexão entre os dois hosts da extremidade remota, só então os dados são enviados pela rede para comunicação. O receptor sempre envia uma confirmação dos dados recebidos ou não recebidos pelo remetente assim que o primeiro pacote de dados é transmitido.
Depois de receber a confirmação do receptor, o segundo pacote de dados é enviado pelo meio. Ele também verifica a ordem em que os dados são recebidos, caso contrário, os dados são retransmitidos. Esta camada fornece um mecanismo de correção de erros e controle de fluxo. Ele também suporta o modelo cliente / servidor para comunicação.
UDP é um protocolo sem conexão e não confiável. Uma vez que os dados são transmitidos entre dois hosts, o host receptor não envia nenhuma confirmação de recebimento dos pacotes de dados. Assim, o remetente continuará enviando dados sem esperar por uma confirmação.
Isso torna muito fácil processar qualquer requisito de rede, pois não é perdido tempo esperando pelo reconhecimento. O host final será qualquer máquina como um computador, telefone ou tablet.
Este tipo de protocolo é amplamente utilizado em streaming de vídeo, jogos online, chamadas de vídeo, voz sobre IP, onde quando alguns pacotes de dados de vídeo são perdidos, não tem muito significado e pode ser ignorado porque não causa muito impacto nas informações que carrega e não tem muita relevância.
(iii) Detecção e controle de erros : A verificação de erros é fornecida nesta camada pelos dois motivos a seguir:
Mesmo que nenhum erro seja introduzido quando um segmento está se movendo por um link, pode ser possível que erros sejam introduzidos quando um segmento é armazenado na memória do roteador (para enfileiramento). A camada de enlace de dados não é capaz de detectar um erro neste cenário.
Não há garantia de que todos os links entre a origem e o destino fornecerão uma análise de erro. Um dos links pode estar usando um protocolo de camada de link que não oferece os resultados desejados.
Os métodos usados para verificação e controle de erros são CRC (verificação cíclica de redundância) e soma de verificação.
CRC : O conceito de CRC (Cyclic Redundancy Check) baseia-se na divisão binária do componente de dados, sendo o restante (CRC) anexado ao componente de dados e enviado ao receptor. O destinatário divide o componente de dados por um divisor idêntico.
Se o resto chegar a zero, então o componente de dados pode passar para encaminhar o protocolo; caso contrário, presume-se que a unidade de dados foi distorcida na transmissão e o pacote é descartado.
Gerador de soma de verificação e verificador : Neste método, o remetente usa o mecanismo gerador de checksum no qual inicialmente o componente de dados é dividido em segmentos iguais de n bits. Então, todos os segmentos são somados empregando o complemento de 1.
Posteriormente, ele complementa mais uma vez e agora se transforma em checksum e é enviado junto com o componente de dados.
Exemplo: Se 16 bits forem enviados ao receptor e os bits forem 10000010 00101011, a soma de verificação que será transmitida ao receptor será 10000010 00101011 01010000.
Ao receber a unidade de dados, o receptor divide-a em n segmentos de tamanho igual. Todos os segmentos são adicionados usando o complemento de 1. O resultado é complementado mais uma vez e Se o resultado for zero, os dados são aceitos, caso contrário, descartados.
Este método de detecção e controle de erros permite que um receptor reconstrua os dados originais sempre que forem encontrados corrompidos em trânsito.
# 5) Camada 5 - Camada de sessão
Esta camada permite que os usuários de diferentes plataformas estabeleçam uma sessão de comunicação ativa entre eles.
A principal função dessa camada é fornecer sincronização no diálogo entre os dois aplicativos distintos. A sincronização é necessária para entrega eficiente de dados sem qualquer perda na extremidade do receptor.
Vamos entender isso com a ajuda de um exemplo.
Suponha que um remetente esteja enviando um arquivo de big data com mais de 2.000 páginas. Esta camada adicionará alguns pontos de verificação ao enviar o arquivo de big data. Depois de enviar uma pequena sequência de 40 páginas, ele garante a sequência e o reconhecimento bem-sucedido dos dados.
Se a verificação estiver OK, ele continuará repetindo até o final, caso contrário, ele será sincronizado e retransmitido.
Isso ajudará a manter os dados seguros e todo o host de dados nunca será completamente perdido se ocorrer alguma falha. Além disso, o gerenciamento de tokens não permitirá que duas redes de dados pesados e do mesmo tipo transmitam ao mesmo tempo.
# 6) Camada 6 - Camada de apresentação
Conforme sugerido pelo próprio nome, a camada de apresentação apresentará os dados aos usuários finais de uma forma que possa ser facilmente compreendida. Assim, essa camada cuida da sintaxe, pois o modo de comunicação utilizado pelo emissor e pelo receptor pode ser diferente.
Ele desempenha o papel de um tradutor para que os dois sistemas estejam na mesma plataforma de comunicação e se entendam facilmente.
Os dados que estão na forma de caracteres e números são divididos em bits antes da transmissão pela camada. Ele traduz os dados para redes na forma em que eles exigem e para dispositivos como telefones, PC, etc, no formato que eles exigem.
A camada também realiza a criptografia de dados na extremidade do remetente e a descriptografia de dados na extremidade do receptor.
Ele também realiza compactação de dados para dados multimídia antes de transmitir, como o comprimento dos dados multimídia é muito grande e muita largura de banda será necessária para transmiti-los pela mídia, esses dados são compactados em pequenos pacotes e no final do receptor, serão descompactados para obter o comprimento original dos dados em seu próprio formato.
# 7) Camada superior - Camada de aplicação
Esta é a camada superior e sétima do modelo de referência OSI. Esta camada se comunicará com os usuários finais e aplicativos de usuário.
Esta camada concede uma interface direta e acesso aos usuários com a rede. Os usuários podem acessar diretamente a rede nesta camada. Alguns Exemplos dos serviços fornecidos por esta camada incluem e-mail, compartilhamento de arquivos de dados, software baseado em FTP GUI como Netnumen, Filezilla (usado para compartilhamento de arquivos), dispositivos de rede telnet, etc.
Há imprecisão nesta camada, pois nem todas as informações baseadas no usuário e o software pode ser implantado nesta camada.
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Por exemplo , qualquer software de design não pode ser colocado diretamente nesta camada enquanto, por outro lado, quando acessamos qualquer aplicativo através de um navegador da web, ele pode ser plantado nesta camada como um navegador da web está usando HTTP (protocolo de transferência de hipertexto), que é um protocolo da camada de aplicação.
Portanto, independentemente do software usado, é o protocolo usado pelo software que é considerado nesta camada.
Os programas de teste de software funcionarão nessa camada, pois a camada de aplicativo fornece uma interface para que seus usuários finais testem os serviços e seus usos. O protocolo HTTP é usado principalmente para testes nesta camada, mas FTP, DNS, TELNET também podem ser usados de acordo com os requisitos do sistema e da rede em que estão operando.
Conclusão
Neste tutorial, aprendemos sobre as funcionalidades, funções, interconexão e relacionamento entre cada camada do modelo de referência OSI.
As quatro camadas inferiores (da física ao transporte) são usadas para transmissão de dados entre as redes e as três camadas superiores (sessão, apresentação e aplicativo) são para transmissão de dados entre hosts.
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