h2 Redes de Computadores: Modelo OSI e Camadas

Redes de Computadores: Modelo OSI e Camadas

1) O que é o modelo OSI?

- É a base para o entendimento de redes de computadores, dos Sistemas Abertos e Interoperabilidade. É um modelo de referência para a interoperabilidade de sistemas.

- O modelo de referência OSI é uma estrutura que você pode usar para entender como as informações trafegam através de uma rede. O modelo de referência OSI explica como os pacotes trafegam através de várias camadas para outro dispositivo em uma rede, mesmo que a origem e o destino tenham diferentes tipos de meios físicos de rede.

- No modelo de referência OSI, existem sete camadas numeradas e cada uma ilustra uma função particular da rede. Dividir a rede nessas sete camadas oferece as seguintes vantagens:

1- Decompõe as comunicações de rede em partes menores e mais simples.

2- Padroniza os componentes de rede, permitindo o desenvolvimento e o suporte por parte de vários fabricantes.

3- Evita que as mudanças em uma camada afetem outras camadas.

4- Decompõe as comunicações de rede em partes menores, facilitando sua aprendizagem e compreensão.

2) Qual foi o motivo que impulsionou a elaboração do modelo OSI?

- Não havia interoperabilidade entre os fabricantes. Para facilitar a interconexão de sistemas de computadores, a ISO (International Standards Organization) desenvolveu um modelo de referência chamado OSI (Open Systems Interconnection) para que os fabricantes pudessem criar protocolos a partir deste modelo.

- Para tratar dos problemas de incompatibilidade entre as redes, a International Organization for Standardization (ISO) realizou uma pesquisa nos modelos de redes como Digital Equipment Corporation net (DECnet), Systems Network Architecture (SNA) e TCP/IP a fim de encontrar um conjunto de regras aplicáveis a todas as redes. Com o resultado desta pesquisa, a ISO criou um modelo de rede que ajuda os fabricantes na criação de redes que são compatíveis com outras redes.

3) Quem é a ISO?

- Organização Internacional de Padrões (Interconexão de Sistemas Abertos), desenvolveu uma estrutura de protocolos em seguimento denominadas camadas que recebeu o nome de RM OSI (Reference Model for Open System Interconection) Modelo de Referência OSI.

4) O que representa a camada 1 - Física?

- Especificações elétricas, mecânicas e funcionais. Transmite um fluxo de bits pelo meio físico. É totalmente orientada a hardware e lida com todos os aspectos de estabelecer e manter um link físico entre dois computadores.

- Carrega os sinais que transmitem os dados gerados em cada uma das camadas mais altas. Essa camada define como o cabo é ligado ao NIC. Por exemplo, define quantos pinos o conector deve ter e a função de cada um. Além disso, define qual técnica de transmissão será usada para enviar os dados por meio do cabo e fornece codificação de dado e sincronização de bit. Essa camada é, às vezes, referenciada como camada de hardware.

- É responsável pela padronização das interfaces físicas para uso em cada tipo de meio de transmissão para cada aplicação e seus respectivos padrões: X.21; V.24; V.28; RS 232; I.430.

- Para as redes locais, além dos tipos possíveis de cabos a serem utilizados, são especificados as características dielétricas e elétricas de cada um, suas distâncias máximas de alcance, topologias possíveis, tipos de conectores etc.

5) O que representa a camada 2 - Enlace?

- Características da rede e endereço físico. Prover mecanismos de endereçamento das máquinas envolvidas na comunicação, implementar fluxo de dados half ou duplex, validar os dados transmitidos, inserir métodos de checagem de erros, estabelecer uma comunicação síncrona ou assíncrona entre os envolvidos. O nível enlace foi dividido em duas partes, a primeira responde as especificações dos padrões de enlace (802.3, 802.4, 802.5), mais as especificações do nível físico.

- Foram padronizadas três padrões de comunicação pelo órgão responsável (IEEE), colaborador do ISO:

Token Ring: criado pela IBM em 1983 embasado em uma técnica chamada token Passing;

Ethernet: criado por um pool de grandes empresas DEC/XEROX/INTEL;

token Bus: criado pela APPLE também embasado em token passing;

- Foi criado o grupo de trabalho “802” para efetuar estas padronizações, por isso os padrões carregam esta identificação: ETHERNET 802.3, TOKEN BUS 802.4 e TOKEN RING 802.5.

6) O que representa a camada 3 - Rede?

- Escolhe o melhor caminho para os pacotes viajarem através da rede. O principal protocolo que funciona nessa camada é o IP (Internet Protocol). A determinação do melhor caminho e a comutação de pacotes ocorrem nesta camada. Os seguintes protocolos operam na camada de Internet TCP/IP:

1- O IP oferece roteamento de pacotes sem conexão, e uma entrega de melhor esforço. Ele não se preocupa com o conteúdo dos pacotes, apenas procura um caminho até o destino.

2- O ICMP (Internet Control Message Protocol - Protocolo de Mensagens de Controle da Internet) oferece recursos de controles e de mensagens.

3- O ARP (Address Resolution Protocol - Protocolo de Resolução de Endereços) determina o endereço da camada enlace (o endereço MAC) para os endereços IP conhecidos.

4- RARP (Reverse Address Resolution Protocol - Protocolo de Resolução Reversa de Endereço) determina os endereços IP quando o MAC é conhecido.

- Está camada está dividida em dois protocolos:

Protocolo de nível de rede - O endereçamento neste nível menciona a máquina (endereço do post) e sua localização (endereço da rede onde a máquina está alocada). Exemplos: X-25 (comutação de pacotes); IP (comutação de mensagens); IPX (comutação por mensagens).

Protocolo de roteamento - Tem conhecimento das rotas (caminhos), para que alcancemos as redes destinos. Exemplos: IS-IS; ES-IS; OSPF; SPREAD.

7) O que representa a camada 4 - Transporte?

- Garante que os pacotes cheguem ao destino livres de erros, sem perdas ou duplicações e em sequência, fornecendo, portanto uma comunicação confiável. Por meios de sinais de reconhecimento ACK enviados entre as partes. Fornece, também o controle de fluxo. O protocolo TCP opera nesta camada.

- Também define a conectividade ponta-a-ponta entre as aplicações do host. Os serviços de transporte incluem todos os serviços:

TCP e UDP - Segmentação de dados das aplicações das camadas superiores; Envio de segmentos de um dispositivo em uma ponta para um dispositivo em outra ponta.

Somente TCP - Estabelecimento de operações ponta-a-ponta; Controle de fluxo proporcionado pelas janelas móveis; Contabilidade propocionada pelos números de sequência e confirmação.   

8) O que representa a camada 5 - Sessão?

- Estabelece, gerencia e encerra a comunicação. É responsável pelo estabelecimento, manutenção das comunicações mantidas ente os níveis de apresentação das máquinas envolvidas. As principais funções são:

a) Estabelecimento de comunicação entre duas camadas de apresentação.

b) Viabilizar a negociação de parâmetros entre as camadas de apresentação e sincronismo da comunicação.

9) O que representa a camada 6 - Apresentação?

- Define o formato para troca de dados entre computadores. Esta camada tem por função compatibilizar formas diferentes de apresentação de dados.

- Quando sistemas dissimilares precisam se comunicar, uma tradução e reordenação de byte deve ser feita. Ela é responsável por tradução de protocolos, criptografia, compressão de dados.

10) O que representa a camada 7 - Aplicação?

- Estabelece comunicação entre os usuários e fornece serviços básicos de comunicação. Entre os aplicativos que trabalham nessa camada tais como:

1- FTP (File Transfer Protocol - Protocolo de Transferência de Arquivos);

2- TFTP (Trivial File Transfer Protocol - Protocolo de Transferência de Arquivos Simples);

3- NFS (Network File System - Sistema de Arquivos de Rede);

4- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol - Protocolo Simples de Transferência de Correio);

5- Telnet (Terminal Emulation - Emulação de Terminal);

6- SNMP (Simple Network Management Protocol - Protocolo Simples de Gerenciamento de Rede);

7- DNS (Domain Name System - Sistema de Nomes de Domínio);

11) O que é um endereço físico?

- Endereço físico é como os equipamentos são endereçados ao nível de camada 2 enlace.

- Endereço que corresponde a uma posição de memória no computador. Nos processadores simples, como o 8088 e o 68000, todos os endereços são físicos. Em processadores como o 80386/486, 68030 ou 68040, que permitem o uso de memória virtual, os programas utilizam endereços virtuais que são mapeados pelo hardware de gerenciamento da memória em endereços físicos.

- O endereço MAC (Media Access Control) é definido como sendo um endereço físico de uma placa de rede, e é composto por 48 bits (12 caracteres hexadecimais). Os primeiros seis caracteres identificam o fabricante (ex. Intel, 3com, broadcom, etc) e os seis restantes identificam a placa em si. O endereço MAC é único no mundo para cada placa de rede (apesar de existirem ferramentas que possibilitam a alteração do mesmo), e é mantido na memória ROM, sendo posteriormente essa informação copiada para a memória RAM quando da inicialização da placa. Há várias formas de representar um endereço MAC:

00-22-18-FB-7A-12

0022.18FB.7A12

00:22:18:FB:7A:12

12) As camadas podem se comunicar entre todos os níveis?

- Não. Cada camada se comunica apenas com a próxima camada inferior e superior de forma padronizada, possibilitando a implementação independente dos serviços em cada camada.

13) Quando não existiam as redes como os recursos eram compartilhados?

 - Eram necessário gravar os dados em um disquete para levá-los para o PC com a impressora ou desconectar o cabo da impressora de um PC e conectá-lo a outro. E com o uso do Compartilhador de Impressoras, na qual era possível conectar até 8 PCs e duas impressoras.

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Representação EBCDIC x ASCII

EBCDIC - Para facilitar a transferência de dados entre dois sistemas que utilizam o código EBCDIC como código nativo, o código EBCDIC é representado por caracteres de oito (8) bits.

O código de caracteres é a única diferença entre este código e o ASCII. Mesmo não sendo comum organizar arquivos em linha em EBCDIC, pode-se utilizar o caracter &ltNL> para indicar o fim de uma linha.

ASCII - O tipo de dados ASCII deve estar disponível em todas as versões do FTP, pois é seu valor padrão. Usa-se preferencialmente na transferência de arquivos-texto, onde um dos sistemas nativos possui uma variação do código ASCII. O sistema que está enviando os dados os converte do seu código interno para o padrão adotado pela arquitetura Internet (o código NVT-ASCII, que identifica o fim de cada linha do arquivo com a sequência &Alt + CRL + F>).

Os caracteres são tratados obrigatoriamente como dados de oito (8) bits.

Little Endian x Big Endian

Na verdade, não existe tal coisa. Embora muitos tenham tomado parte de um lado ou do outro, tanto little-endian e big-endian são representações que têm vantagens e desvantagens.

- Para a little-endian, as instruções da linguagem assembly que trabalham com diferentes números de comprimento (1, 2, 4 bytes) procede da mesma maneira em primeiro pegar o byte menos significativo, no endereço base +0 e indo para o byte mais significativo.

- Já a representação big-endian, não importa quão longo é o número, você pode testar rapidamente se é positivo ou negativo, verificando o byte base no endereço 0 (o byte mais significativo). A maior parte dos códigos de rede bitmap e gráficos são mapeados em representações big-endian. Em uma máquina big-endian, os armazenamentos são automaticamente cuidados com relação a arquitetura, mas na máquina little-endian, existe a necessidade de inverter a ordem de byte elementos que são armazenados em mais de um byte. Além disso, é mais fácil de ler textos hexadecimal.

Ordenação em diferentes arquiteturas

As seguintes arquiteturas uso:

o Little-endian:

o Intel x86 Intel x86

o AMD64

o DEC VAX DEC VAX

o MOS Technology 6502 Tecnologia MOS 6502

o Big-endian

o Sun SPARC Sun SPARC

o Motorola 68000 Motorola 68000

o POWER PC Power PC

o IBM System/360 IBM System/360

o Bi-endian, rodando em modo big-endian por default:

o MIPS running IRIX PA-RISC

o Most POWER and PowerPC systems

o Bi-endian, rodando em modo little-endian por default:

o MIPS running Ultrix

o most DEC Alpha

o IA-64 running Linux