O modelo de Interconexão de Sistemas Abertos ( modelo OSI ) é um modelo conceitual que caracteriza e padroniza as funções de comunicação de um sistema de telecomunicações ou computação sem levar em conta sua estrutura interna e tecnologia subjacentes. Seu objetivo é a interoperabilidade de diversos sistemas de comunicação com protocolos de comunicação padrão . O modelo particiona o fluxo de dados em um sistema de comunicação em sete camadas de abstração , desde a implementação física de transmissão de bits em um meio de comunicação até a representação de dados de mais alto nível de um aplicativo distribuído . Cada camada intermediária fornece uma classe de funcionalidade para a camada acima dela e é atendida pela camada abaixo dela. As classes de funcionalidade são realizadas no software por protocolos de comunicação padronizados . O modelo OSI foi desenvolvido a partir do final da década de 1970 para apoiar o surgimento de diversos métodos de rede de computadores que competiam pela aplicação nos grandes esforços de rede nacionais no mundo. Na década de 1980, o modelo tornou-se um produto funcional do grupo Open Systems Interconnection na International Organization for Standardization (ISO). Ao tentar fornecer uma descrição abrangente da rede, o modelo falhou em angariar a confiança dos arquitetos de software no design da Internet inicial , que se reflete no menos prescritivo Internet Protocol Suite , patrocinado principalmente sob os auspícios da Internet Engineering Task Force (IETF). HistóriaNos precoce e meados dos anos 1970, a rede foi em grande parte seja patrocinado pelo governo ( rede NPL no Reino Unido, ARPANET nos EUA, CYCLADES na França) ou fornecedor-desenvolvido com padrões proprietários, como a IBM 's Systems Network Architecture e Digital Equipment Corporation é DECnet . As redes públicas de dados estavam apenas começando a surgir e começaram a usar o padrão X.25 no final dos anos 1970. [1] [2] O Experimental Packet Switched System no Reino Unido por volta de 1973-5 identificou a necessidade de definir protocolos de nível superior. [1] A publicação do UK National Computing Center 'Why Distributed Computing', que veio de uma pesquisa considerável em configurações futuras para sistemas de computador, [3] resultou no Reino Unido apresentando o caso para um comitê de padrões internacionais cobrir esta área na reunião da ISO em Sydney em março de 1977. [4] Começando em 1977, a Organização Internacional de Padronização (ISO) conduziu um programa para desenvolver padrões gerais e métodos de rede. Um processo semelhante evoluiu no Comitê Consultivo Internacional de Telégrafo e Telefone (CCITT, do francês: Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique). Ambos os órgãos desenvolveram documentos que definiram modelos de rede semelhantes. O modelo OSI foi definido pela primeira vez em forma bruta em Washington, DC em fevereiro de 1978 por Hubert Zimmermann da França e o padrão refinado, mas ainda rascunho, foi publicado pela ISO em 1980. [5] Os redatores do modelo de referência tiveram que lidar com muitas prioridades e interesses conflitantes. A taxa de mudança tecnológica tornou necessário definir padrões para os quais novos sistemas poderiam convergir, em vez de padronizar procedimentos posteriormente; o reverso da abordagem tradicional para o desenvolvimento de padrões. [6] Embora não seja um padrão em si, era uma estrutura na qual padrões futuros poderiam ser definidos. [7] Em 1983, os documentos CCITT e ISO foram fundidos para formar o Modelo de Referência Básico para Interconexão de Sistemas Abertos, geralmente referido como Modelo de Referência de Interconexão de Sistemas Abertos , Modelo de Referência OSI ou simplesmente modelo OSI . Foi publicado em 1984 pela ISO, como padrão ISO 7498 , e pelo renomeado CCITT (agora chamado de Setor de Padronização de Telecomunicações da União Internacional de Telecomunicações ou ITU-T ) como padrão X.200 . OSI tinha dois componentes principais, um modelo abstrato de rede, denominado Modelo de Referência Básico ou modelo de sete camadas, e um conjunto de protocolos específicos . O modelo de referência OSI foi um grande avanço na padronização de conceitos de rede. Ele promoveu a ideia de um modelo consistente de camadas de protocolo, definindo a interoperabilidade entre os dispositivos de rede e o software. O conceito de um modelo de sete camadas foi fornecido pelo trabalho de Charles Bachman na Honeywell Information Systems . [8] Vários aspectos do projeto OSI evoluíram a partir de experiências com a rede NPL, ARPANET, CYCLADES, EIN e o Grupo de Trabalho de Rede Internacional ( IFIP WG6.1). Nesse modelo, um sistema de rede foi dividido em camadas. Dentro de cada camada, uma ou mais entidades implementam sua funcionalidade. Cada entidade interagia diretamente apenas com a camada imediatamente abaixo dela e fornecia recursos para uso pela camada acima dela. Os documentos de padrões OSI estão disponíveis no ITU-T como a série X.200 de recomendações. [9] Algumas das especificações do protocolo também estavam disponíveis como parte da série ITU-T X. Os padrões ISO e ISO / IEC equivalentes para o modelo OSI foram disponibilizados pela ISO. Nem todos são gratuitos. [10] OSI foi um esforço da indústria, tentando fazer com que os participantes da indústria concordassem com padrões de rede comuns para fornecer interoperabilidade de vários fornecedores. [11] Era comum que grandes redes suportassem vários conjuntos de protocolos de rede, com muitos dispositivos incapazes de interoperar com outros dispositivos devido à falta de protocolos comuns. Por um período no final da década de 1980 e início da década de 1990, engenheiros, organizações e nações polarizaram- se quanto à questão de qual padrão , o modelo OSI ou o conjunto de protocolos da Internet , resultaria nas melhores e mais robustas redes de computadores. [4] [12] [13] No entanto, enquanto o OSI desenvolveu seus padrões de rede no final dos anos 1980, [14] [15] TCP / IPtornou-se amplamente utilizado em redes de vários fornecedores para internetworking . O modelo OSI ainda é usado como referência para ensino e documentação; [16] no entanto, os protocolos OSI originalmente concebidos para o modelo não ganharam popularidade. Alguns engenheiros argumentam que o modelo de referência OSI ainda é relevante para a computação em nuvem . [17] Outros dizem que o modelo OSI original não se encaixa nos protocolos de rede de hoje e sugeriram uma abordagem simplificada. [18] [19] DefiniçõesOs protocolos de comunicação permitem que uma entidade em um host interaja com uma entidade correspondente na mesma camada em outro host. As definições de serviço, como o modelo OSI, descrevem abstratamente a funcionalidade fornecida a uma (N) -camada por uma (N-1) camada, onde N é uma das sete camadas de protocolos operando no host local. Em cada nível N , duas entidades nos dispositivos de comunicação (camada de n pares ) de troca de unidades de dados de protocolo (PDUs) por meio de uma camada de N protocolo . Cada PDU contém uma carga útil, chamada unidade de dados de serviço (SDU), junto com cabeçalhos ou rodapés relacionados ao protocolo. O processamento de dados por dois dispositivos de comunicação compatíveis com OSI procede da seguinte forma:
Documentos de padrõesO modelo OSI foi definido na ISO / IEC 7498 que consiste nas seguintes partes:
ISO / IEC 7498-1 também é publicado como ITU-T Recommendation X.200. Arquitetura de camadasA recomendação X.200 descreve sete camadas, rotuladas de 1 a 7. A camada 1 é a camada mais baixa neste modelo. Modelo OSI
Camada 1: Camada FísicaA camada física é responsável pela transmissão e recepção de dados brutos não estruturados entre um dispositivo e um meio de transmissão físico . Ele converte os bits digitais em sinais elétricos, de rádio ou ópticos. As especificações de camada definem características como níveis de tensão, o tempo das mudanças de tensão, taxas de dados físicos, distâncias máximas de transmissão, esquema de modulação, método de acesso ao canal e conectores físicos. Isso inclui o layout de pinos , tensões , impedância de linha , especificações de cabo, tempo de sinal e frequência para dispositivos sem fio. O controle da taxa de bits é feito na camada física e pode definir o modo de transmissão como simplex , half duplexe full duplex . Os componentes de uma camada física podem ser descritos em termos de uma topologia de rede . As especificações da camada física estão incluídas nas especificações dos padrões onipresentes Bluetooth , Ethernet e USB . Um exemplo de especificação de camada física menos conhecida seria o padrão CAN . Camada 2: Camada de Link de DadosA camada de enlace de dados fornece transferência de dados nó a nó - um link entre dois nós conectados diretamente. Ele detecta e possivelmente corrige erros que podem ocorrer na camada física. Ele define o protocolo para estabelecer e encerrar uma conexão entre dois dispositivos fisicamente conectados. Ele também define o protocolo para controle de fluxo entre eles. O IEEE 802 divide a camada de enlace de dados em duas subcamadas: [21]
As camadas MAC e LLC de redes IEEE 802, como 802.3 Ethernet , 802.11 Wi-Fi e 802.15.4 ZigBee, operam na camada de enlace de dados. O protocolo ponto a ponto (PPP) é um protocolo da camada de enlace que pode operar em várias camadas físicas diferentes, como linhas seriais síncronas e assíncronas . O padrão ITU-T G.hn , que fornece rede de área local de alta velocidade sobre os fios existentes (linhas de energia, linhas telefônicas e cabos coaxiais), inclui uma camada de enlace de dados completa que fornece correção de erros e controle de fluxo por meio de um sistema seletivo -repetir o protocolo de janela deslizante . Segurança, especificamente criptografia (autenticada), nesta camada pode ser aplicada com MACSec . Camada 3: Camada de redeA camada de rede fornece os meios funcionais e procedimentais de transferência de pacotes de um nó para outro conectado em "redes diferentes". Uma rede é um meio ao qual muitos nós podem ser conectados, no qual cada nó tem um endereço e que permite que os nós conectados a ele transfiram mensagens para outros nós conectados a ele simplesmente fornecendo o conteúdo de uma mensagem e o endereço do destino nó e deixar a rede encontrar a maneira de entregar a mensagem ao nó de destino, possivelmente roteandoatravés de nós intermediários. Se a mensagem for muito grande para ser transmitida de um nó para outro na camada de enlace de dados entre esses nós, a rede pode implementar a entrega da mensagem dividindo a mensagem em vários fragmentos em um nó, enviando os fragmentos independentemente e remontando os fragmentos em outro nó. Ele pode, mas não precisa, relatar erros de entrega. A entrega de mensagens na camada de rede não é necessariamente confiável; um protocolo da camada de rede pode fornecer entrega confiável de mensagens, mas não precisa fazer isso. Vários protocolos de gerenciamento de camadas, uma função definida no anexo de gerenciamento , ISO 7498/4, pertencem à camada de rede. Isso inclui protocolos de roteamento, gerenciamento de grupo multicast, informações e erros da camada de rede e atribuição de endereço da camada de rede. É a função da carga útil que faz com que eles pertençam à camada de rede, não o protocolo que os transporta. [22] Camada 4: Camada de TransporteA camada de transporte fornece os meios funcionais e procedimentais de transferência de sequências de dados de comprimento variável de uma origem para um host de destino, enquanto mantém a qualidade das funções de serviço. A camada de transporte pode controlar a confiabilidade de um determinado link por meio de controle de fluxo, segmentação / dessegmentação e controle de erro. Alguns protocolos são orientados por estado e por conexão. Isso significa que a camada de transporte pode rastrear os segmentos e retransmitir aqueles que falham na entrega. A camada de transporte também pode fornecer o reconhecimento da transmissão de dados bem-sucedida e enviar os próximos dados se nenhum erro ocorrer. A camada de transporte cria segmentos a partir da mensagem recebida da camada de aplicativo. A segmentação é o processo de dividir uma mensagem longa em mensagens menores. Confiabilidade, entretanto, não é um requisito estrito dentro da camada de transporte. Protocolos como UDP , por exemplo, são usados em aplicativos que aceitam alguma perda, reordenamento, erros ou duplicação de pacotes. Streaming de mídia , jogos multijogador em tempo real e voz sobre IP (VoIP) são exemplos de aplicativos em que a perda de pacotes geralmente não é um problema fatal. OSI define cinco classes de protocolos de transporte de modo de conexão que vão da classe 0 (que também é conhecida como TP0 e fornece o menor número de recursos) à classe 4 (TP4, projetado para redes menos confiáveis, semelhantes à Internet). A classe 0 não contém recuperação de erros e foi projetada para uso em camadas de rede que fornecem conexões sem erros. A classe 4 é a mais próxima do TCP, embora o TCP contenha funções, como o fechamento normal, que o OSI atribui à camada de sessão. Além disso, todas as classes de protocolo de modo de conexão OSI TP fornecem dados acelerados e preservação de limites de registro. As características detalhadas das classes TP0-4 são mostradas na tabela a seguir: [23]
Uma forma fácil de visualizar a camada de transporte é compará-la com uma agência dos correios, que trata do despacho e classificação das correspondências e encomendas enviadas. Um correio inspeciona apenas o envelope externo da correspondência para determinar sua entrega. As camadas superiores podem ter o equivalente a envelopes duplos, como serviços de apresentação criptográfica que podem ser lidos apenas pelo destinatário. A grosso modo, os protocolos de tunelamento operam na camada de transporte, como o transporte de protocolos não IP, como o SNA da IBM ou o IPX da Novell em uma rede IP, ou criptografia ponta a ponta com IPsec . Enquanto Encapsulamento de Roteamento Genérico(GRE) pode parecer um protocolo da camada de rede, se o encapsulamento da carga útil ocorre apenas no ponto de extremidade, o GRE torna-se mais próximo de um protocolo de transporte que usa cabeçalhos IP, mas contém quadros completos da Camada 2 ou pacotes da Camada 3 para entregar a o ponto final. L2TP carrega quadros PPP dentro de segmentos de transporte. Embora não seja desenvolvido sob o Modelo de Referência OSI e não esteja estritamente em conformidade com a definição OSI da camada de transporte, o Transmission Control Protocol (TCP) e o User Datagram Protocol (UDP) do Internet Protocol Suite são comumente categorizados como protocolos da camada 4 dentro OSI. O Transport Layer Security (TLS) também não se encaixa estritamente no modelo. Ele contém características das camadas de transporte e apresentação. [24] [25] Camada 5: Camada de SessãoA camada de sessão controla os diálogos (conexões) entre os computadores. Ele estabelece, gerencia e termina as conexões entre o aplicativo local e remoto. Ele fornece operação full-duplex , half-duplex ou simplex e estabelece procedimentos para checkpoint, suspender, reiniciar e encerrar uma sessão. No modelo OSI, essa camada é responsável por fechar normalmente uma sessão. Essa camada também é responsável pelo ponto de verificação e recuperação da sessão, o que geralmente não é usado no Internet Protocol Suite. A camada de sessão é comumente implementada explicitamente em ambientes de aplicativos que usam chamadas de procedimento remoto . No sistema TCP / IP moderno, a camada de sessão não existe e simplesmente faz parte do protocolo TCP. Camada 6: Camada de ApresentaçãoA camada de apresentação estabelece o contexto entre as entidades da camada de aplicativo, nas quais as entidades da camada de aplicativo podem usar sintaxe e semântica diferentes se o serviço de apresentação fornecer um mapeamento entre elas. Se um mapeamento estiver disponível, as unidades de dados do protocolo de apresentação são encapsuladas em unidades de dados do protocolo de sessão e transmitidas para a pilha do protocolo . Essa camada fornece independência da representação de dados, traduzindo entre os formatos de aplicativo e de rede. A camada de apresentação transforma os dados na forma que o aplicativo aceita. Essa camada formata os dados a serem enviados pela rede. Às vezes, é chamada de camada de sintaxe. [26] A camada de apresentação pode incluir funções de compressão. [27] A camada de apresentação negocia a sintaxe de transferência. A estrutura de apresentação original usava as Regras Básicas de Codificação de Abstract Syntax Notation One (ASN.1), com recursos como a conversão de um arquivo de texto codificado por EBCDIC em um arquivo codificado por ASCII ou serialização de objetos e outras estruturas de dados de e para XML . O ASN.1 efetivamente torna um protocolo de aplicativo invariável em relação à sintaxe. Camada 7: Camada de AplicaçãoA camada de aplicaçãoé a camada OSI mais próxima do usuário final, o que significa que a camada de aplicativo OSI e o usuário interagem diretamente com o aplicativo de software. Essa camada interage com aplicativos de software que implementam um componente de comunicação. Esses programas de aplicativos estão fora do escopo do modelo OSI. As funções da camada de aplicativo geralmente incluem a identificação de parceiros de comunicação, determinação da disponibilidade de recursos e sincronização da comunicação. Ao identificar os parceiros de comunicação, a camada de aplicativo determina a identidade e a disponibilidade dos parceiros de comunicação para um aplicativo com dados a serem transmitidos. A distinção mais importante na camada de aplicativo é a distinção entre a entidade do aplicativo e o aplicativo. Por exemplo, um site de reservas pode ter duas entidades de aplicativos: uma usandoHTTP para comunicação com seus usuários e outro para protocolo de banco de dados remoto para registro de reservas. Nenhum desses protocolos tem nada a ver com reservas. Essa lógica está no próprio aplicativo. A camada de aplicativo não tem meios para determinar a disponibilidade de recursos na rede. Funções de camada cruzadaMais informações: Otimização de camada cruzada Funções de camada cruzada são serviços que não estão vinculados a uma determinada camada, mas podem afetar mais de uma camada. [28] Alguns aspectos ortogonais, como gerenciamento e segurança , envolvem todas as camadas (consulte a recomendação ITU-T X.800 [29] ). Esses serviços têm como objetivo melhorar a tríade da CIA - confidencialidade , integridade e disponibilidade - dos dados transmitidos. As funções de camada cruzada são a norma, na prática, porque a disponibilidade de um serviço de comunicação é determinada pela interação entre o projeto da rede e os protocolos de gerenciamento da rede . Exemplos específicos de funções de camada cruzada incluem o seguinte:
Interfaces de programaçãoNem o Modelo de Referência OSI, nem quaisquer especificações de protocolo OSI descrevem quaisquer interfaces de programação, exceto descrições de serviço deliberadamente abstratas. As especificações de protocolo definem uma metodologia para comunicação entre pares, mas as interfaces de software são específicas de implementação. Por exemplo, a Network Driver Interface Specification (NDIS) e a Open Data-Link Interface (ODI) são interfaces entre a mídia (camada 2) e o protocolo de rede (camada 3). Comparação com outros pacotes de redeA tabela abaixo apresenta uma lista de camadas OSI, os protocolos OSI originais e algumas correspondências modernas aproximadas . É muito importante notar que essa correspondência é aproximada: o modelo OSI contém idiossincrasias não encontradas em sistemas posteriores, como a pilha de IP na Internet moderna. [19]
Comparação com o modelo TCP / IPConsulte também: Conjunto de protocolos da Internet § Comparação de camadas TCP / IP e OSI O projeto de protocolos no modelo TCP / IP da Internet não se preocupa com o encapsulamento e camadas hierárquicas estritas. [37] RFC 3439 contém uma seção intitulada "Layering considerado prejudicial ". [38] O TCP / IP reconhece quatro amplas camadas de funcionalidade que são derivadas do escopo operacional de seus protocolos contidos: o escopo do aplicativo de software; o caminho de transporte de host para host; a faixa de internetworking; e o escopo dos links diretos para outros nós na rede local. [39] Apesar de usar um conceito diferente para camadas do modelo OSI, essas camadas são frequentemente comparadas com o esquema de camadas OSI da seguinte maneira:
Essas comparações são baseadas no modelo de protocolo de sete camadas original, conforme definido na ISO 7498, em vez de refinamentos na organização interna da camada de rede. O conjunto de protocolos OSI que foi especificado como parte do projeto OSI foi considerado por muitos como muito complicado e ineficiente e, em grande parte, não implementável. [40] Tomando a abordagem de "atualização de empilhadeira" para a rede, ele especificou a eliminação de todos os protocolos de rede existentes e substituí-los em todas as camadas da pilha. Isso dificultou a implementação e foi enfrentada por muitos fornecedores e usuários com investimentos significativos em outras tecnologias de rede. Além disso, os protocolos incluíam tantos recursos opcionais que as implementações de muitos fornecedores não eram interoperáveis. [40] Embora o modelo OSI muitas vezes ainda seja referenciado, o conjunto de protocolos da Internet se tornou o padrão para redes. A abordagem pragmática do TCP / IP à rede de computadores e às implementações independentes de protocolos simplificados tornou-o uma metodologia prática. [40] Alguns protocolos e especificações na pilha OSI permanecem em uso, um exemplo sendo IS-IS , que foi especificado para OSI como ISO / IEC 10589: 2002 e adaptado para uso de Internet com TCP / IP como RFC 1142 . Veja também
Leitura adicional
Referências
links externos
Qual camada do modelo OSI é responsável pela interface com os aplicativos do usuário e fornecer acesso aos recursos de rede para esses aplicativos?A camada 7 ou camada de aplicação é a mais superior e é responsável pela interface com as aplicações dos computadores (hosts), ou seja, a camada de aplicação tem a função de dar acesso à rede aos aplicativos dos usuários que estão instalados nos computadores.
Qual a camada do modelo OSI que fornece interface com o usuário e suporte a serviços como ECamada 7: Aplicação
Ela é utilizada pelos softwares que costumamos usar, como aplicativos de mensagens instantâneas, servidores de e-mails, browser etc., sendo a interface direta para inserir ou receber dados. A unidade aqui são os dados, e alguns protocolos de aplicação são HTTP, SMTP e FTP.
Qual camada OSI fornece a interface entre os aplicativos?Nos modelos OSI e TCP / IP, a camada de aplicação é a camada mais próxima do usuário final. Conforme mostrado na figura, é a camada que fornece a interface entre os aplicativos usados para se comunicar e a rede subjacente pela qual as mensagens são transmitidas.
Que camada do modelo OSI é responsável pela interface entre o protocolo de comunicação e o aplicativo?A camada de apresentação no modelo de referência OSI faz a interface entre o protocolo de comunicação e o aplicativo que pediu ou receberá a informação por meio da rede.
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