As 7 camadas de rede OSI explicadas
O modelo de rede Open Systems Interconnection (OSI) define uma estrutura conceitual para comunicações entre sistemas de computador. O modelo é um padrão ISO que identifica sete camadas de rede fundamentais, desde o hardware físico até aplicativos de software de alto nível.
Cada camada no modelo lida com uma função de rede específica. O padrão ajuda os administradores a visualizar redes, isolar problemas e entender os casos de uso de novas tecnologias. Muitos fornecedores de equipamentos de rede anunciam a camada OSI na qual seus produtos são projetados para se encaixar.
OSI foi adotado como um padrão internacional em 1984. Ele permanece relevante hoje, apesar das mudanças na implementação da rede que ocorreram desde a primeira publicação. Nuvem, borda e IoT podem ser acomodados no modelo.
Neste artigo, explicaremos cada uma das sete camadas OSI por vez. Começaremos do nível mais baixo, rotulado como Camada 1.
1. Camada Física
Toda rede começa com o equipamento físico. Essa camada encapsula o hardware envolvido nas comunicações, como switches e cabos. Os dados são transferidos como um fluxo de dígitos binários – 0 ou 1 – que o hardware prepara a partir da entrada que recebeu. A camada física especifica os sinais elétricos usados para codificar os dados no fio, como um pulso de 5 volts para indicar um “1” binário.
Erros na camada física tendem a fazer com que os dados não sejam transferidos. Pode haver uma interrupção na conexão devido a um plugue ausente ou fonte de alimentação incorreta. Problemas também podem surgir quando dois componentes discordam sobre a codificação física dos valores de dados. No caso de conexões sem fio, um sinal fraco pode levar à perda de bits durante a transmissão.
2. Camada de Enlace de Dados
A segunda camada do modelo diz respeito à comunicação entre dois dispositivos que estão diretamente conectados entre si na mesma rede. É responsável por estabelecer um link que permite a troca de dados usando um protocolo acordado. Muitos switches de rede operam na Camada 2.
A camada de enlace de dados eventualmente passará bits para a camada física. Como fica acima do hardware, a camada de enlace de dados pode executar detecção e correção de erros básicos em resposta a problemas de transferência física. Existem duas subcamadas que definem essas responsabilidades: Logical Link Control (LLC) que lida com sincronização de quadros e detecção de erros, e Media Access Control (MAC) que usa endereços MAC para restringir como os dispositivos adquirem permissão para transferir dados.
3. Camada de rede
A camada de rede é o primeiro nível para suportar a transferência de dados entre duas redes mantidas separadamente. É redundante em situações em que todos os seus dispositivos existem na mesma rede.
Os dados que chegam à camada de rede de níveis superiores são primeiro divididos em pacotes adequados para transmissão. Os pacotes recebidos da rede remota em resposta são remontados em dados utilizáveis.
A camada de rede é onde vários protocolos importantes são encontrados pela primeira vez. Isso inclui IP (para determinar o caminho para um destino), ICMP, roteamento e LAN virtual. Juntos, esses mecanismos facilitam as comunicações entre redes com um grau familiar de usabilidade. No entanto, as operações nesse nível não são necessariamente confiáveis: as mensagens não precisam ser bem-sucedidas e podem não necessariamente ser repetidas.
4. Camada de Transporte
A camada de transporte fornece abstrações de alto nível para coordenar as transferências de dados entre os dispositivos. Os controladores de transporte determinam para onde os dados serão enviados e a taxa em que devem ser transferidos.
A camada 4 é onde o TCP e o UDP são implementados, fornecendo os números de porta que permitem que os dispositivos exponham vários canais de comunicação. Como resultado, o balanceamento de carga geralmente está situado na Camada 4, permitindo que o tráfego seja roteado entre as portas em um dispositivo de destino.
Espera-se que os mecanismos de transporte garantam uma comunicação bem-sucedida. Controles de erro rigorosos são aplicados para recuperar da perda de pacotes e tentar novamente transferências com falha. O controle de fluxo é aplicado para que o remetente não sobrecarregue o dispositivo remoto enviando dados mais rapidamente do que a largura de banda disponível permite.
5. Camada de Sessão
A camada 5 cria sessões de comunicação contínuas entre dois dispositivos. As sessões são usadas para negociar novas conexões, concordar com sua duração e encerrar normalmente a conexão assim que a troca de dados for concluída. Essa camada garante que as sessões permaneçam abertas por tempo suficiente para transferir todos os dados que estão sendo enviados.
O controle do ponto de verificação é outra responsabilidade da camada 5. As sessões podem definir pontos de verificação para facilitar atualizações de progresso e transmissões retomáveis. Um novo ponto de verificação pode ser definido a cada poucos megabytes para um upload de arquivo, permitindo que o remetente continue a partir de um ponto específico se a transferência for interrompida.
Muitos protocolos significativos operam na Camada 5, incluindo tecnologias de autenticação e logon, como LDAP e NetBIOS. Eles estabelecem canais de comunicação semipermanentes para gerenciar uma sessão de usuário final em um dispositivo específico.
6. Camada de apresentação
A camada de apresentação lida com a preparação de dados para a camada de aplicação que vem a seguir no modelo. Depois que os dados são gerados no hardware, no link de dados e no transporte, eles estão quase prontos para serem consumidos por componentes de alto nível. A camada de apresentação conclui o processo executando qualquer tarefa de formatação que possa ser necessária.
Descriptografia, decodificação e descompactação são três operações comuns encontradas neste nível. A camada de apresentação processa os dados recebidos em formatos que podem ser eventualmente utilizados por um aplicativo cliente. Da mesma forma, os dados de saída são reformatados em estruturas compactadas e criptografadas que são adequadas para transmissão de rede.
TLS é uma tecnologia importante que faz parte da camada de apresentação. A verificação do certificado e a descriptografia de dados são tratadas antes que as solicitações cheguem ao cliente da rede, permitindo que as informações sejam consumidas com a confiança de que são autênticas.
7. Camada de Aplicação
A camada de aplicação é o topo da pilha. Representa a funcionalidade percebida pelos usuários finais da rede. Os aplicativos no modelo OSI fornecem uma interface conveniente de ponta a ponta para facilitar transferências de dados completas, sem fazer você pensar em hardware, links de dados, sessões e compactação.
Apesar do nome, essa camada não está relacionada a software do lado do cliente, como navegador da Web ou cliente de e-mail. Uma aplicação em termos OSI é um protocolo que atende a comunicação completa de dados complexos através das camadas 1-6.
HTTP, FTP, DHCP, DNS e SSH existem na camada de aplicativo. Esses são mecanismos de alto nível que permitem transferências diretas de dados do usuário entre um dispositivo de origem e um servidor remoto. Você só precisa de um conhecimento mínimo do funcionamento das outras camadas.
Resumo
As sete camadas OSI descrevem a transferência de dados através de redes de computadores. Compreender as funções e responsabilidades de cada camada pode ajudá-lo a identificar a origem dos problemas e avaliar o caso de uso pretendido para novos componentes.
OSI é um modelo abstrato que não mapeia diretamente para as implementações de rede específicas comumente usadas hoje. Por exemplo, o protocolo TCP/IP funciona em seu próprio sistema mais simples de quatro camadas: acesso à rede, Internet, transporte e aplicativo. Estes abstraem e absorvem as camadas OSI equivalentes: a camada de aplicativo abrange OSI L5 a L7, enquanto L1 e L2 são combinados no conceito de acesso à rede do TCP/IP.
OSI permanece aplicável apesar de sua falta de aplicação direta no mundo real. Já existe há tanto tempo que é amplamente compreendido entre os administradores de todas as origens. Seu nível relativamente alto de abstração também garantiu que permanecesse relevante diante dos novos paradigmas de rede, muitos dos quais direcionados à camada 3 e superior. Uma consciência das sete camadas e suas responsabilidades ainda pode ajudá-lo a apreciar o fluxo de dados através de uma rede enquanto descobre oportunidades de integração para novos componentes.