Este artigo é uma colaboração do leitor Felipe Alencar, do blog Onisciência. Agradecemos! Deseja colaborar também? Envie um e-mail para pauta@guiadopc.com.br.
Modelo OSI – uma breve explicação
Não canso de afirmar que o assunto redes é algo fascinante. O número de possibilidades que se consegue interligando computadores é espantoso! Mas mais fascinante ainda é entender como tudo isso funciona, como tudo isso trabalha! A ISO (International Organization for Standardization Tabajara), uma entidade que reúne os grêmios de padronização/normalização de vários países, desenvolveu um padrão, ou modelo, para a conexão de computadores. É o famoso e tão falado Modelo OSI, que divide a rede em sete camadas e explica como essa “mágica” acontece. Existem muitos livros, cursos e metodologias que se destinam a explicar o modelo OSI das mais variadas formas. Alguns começam de baixo, explicando a camada física, que contém os cabos, outros já começam de cima, da aplicação ou do software que está solicitando dados da rede, enfim, da minha parte, tentarei ser o mais didático e claro possível na minha explanação, não fazendo confusão com algo que em si é simples.
O modelo OSI (Open Systems Interconnection – Interconexão de Sistemas Abertos) divide a rede em sete camadas, são elas:
- 7. Aplicação;
- 6. Apresentação;
- 5. Sessão;
- 4. Transporte;
- 3. Camada de Rede;
- 2. Link de Dados;
- 1. Camada Física.
Explicarei usando um exemplo prático. Imagine que você abra o navegador e acesse o endereço http://www.guiadopc.com.br. Estamos na camada 7 (Aplicação), onde o navegador, no caso o Opera, faz o papel do aplicativo que necessita acessar arquivos da rede. O Opera solicita os arquivos necessários ao sistema operacional que, por sua vez, abre uma Sessão, sim, esta é a camada 5. Por que eu pulei a camada 6? Por que ela não é obrigatória em todos os casos, não é usada sempre. Mas ela funciona mais ou menos como uma camada adicional, quando é necessário fazer algum trabalho extra, como, por exemplo, criptografar dados a fim de aumentar a segurança.
Bem, continuando… O sistema operacional, após receber a solicitação do navegador, abre uma Sessão (Camada 5), que só é fechada quando o aplicativo recebe todos os dados solicitados. É nessa camada que o S.O verifica os arquivos recebidos, solicita retransmissões em caso de perda de pacotes ou reporta algum tipo de erro que esteja impossibilitando o recebimento dos dados.
Após verificar o endereço IP do site, o protocolo que será usado e outros detalhes, o S.O transforma a requisição feita pelo aplicativo, no caso o navegador, num pacote de dados. Isso acontece no quarta camada, a de Transporte, onde entra em cena o protocolo TCP (Transmission Control Protocol). Algo muito importante e que deve ser entendido perfeitamente, é que as camadas 4 e 3 trabalham em conjunto. Na camada 4 temos a atuação do protocolo TCP, enquanto que na camada 3 vemos a figura do protocolo IP entrar em ação.
Explicando de forma genérica, o sistema operacional precisa enviar o pedido feito pelo navegador para o servidor onde o Guia do PC está hospedado. Para isso, o protocolo TCP transforma a requisição num pacote e o protocolo IP endereça esse pacote para o servidor do Guia do PC. Abaixo temos uma imagem ilustrando esse conceito:
Em um pacote TCP/IP, temos no máximo 1500 bytes. Destes, 40 bytes se destinam aos cabeçalhos TCP e IP. No cabeçalho TCP temos o número da porta de origem e número da porta de destino, no cabeçalho IP temos o número do IP de origem e o número do IP de destino, além de códigos de verificação, número do pacote, espaço para inclusão de opções etc… Assim sendo, dos 40 bytes reservados aos cabeçalhos, 20 dizem respeito ao TCP e os outros 20 se referem ao IP. Os 1460 bytes restantes são para o conteúdo do pacote.
É importante ressaltar que muito embora o TCP e o IP sejam dois protocolos distintos, eles têm íntima ligação, trabalhando em conjunto. Por isso que eles são chamados de uma forma que dá a entender que são um protocolo só, o TCP/IP.
Ok, depois de ter criado o pacote e o endereçado corretamente, ele já está pronto para ser encaminhado ao servidor. Chegamos então à camada 2 (Link de Dados), onde nos deparamos com as placas de rede e switches.
Ao receber os pacotes TCP/IP, a placa de rede não entende p**** nenhuma de tudo aquilo! Ela não entende TCP, ela não entende endereçamento IP, então, o que que ela vai fazer com isso tudo!? Ela vai trabalhar de acordo com aquilo que ela entende, que são endereços MAC.
Endereços MAC nada mais são dos que os endereços físicos das placas de rede. Eles são únicos para cada placa e atribuidos ainda em fábrica, gravados na ROM. Em tese, cada placa de rede deve ter o seu endereço MAC que, por suas vez, não deve ser igual a nenhum outro. Eles são compostos por 48 bits (6 bytes) representados por 12 dígitos hexadecimais. Um exemplo de um endereço MAC: 00:10:50:4B:6D:80.
Então, a nossa querida placa de rede transforma o pacote TCP/IP num frame Ethernet, contendo o endereço MAC de origem e o de destino. Bom, vamos de imagem que fica mais fácil de entender:
Este é o frame ethernet já completo. Aqueles 8 bytes lá no canto esquerdo, é um preâmbulo e uma sequência de inicialização que avisa aos outros micros da rede que uma transmissão está prestes a começar. Ele é descartado pelas placas de rede. Aí temos o cabeçalho MAC, formado por 14 bytes, que diz o endereço MAC de origem e o de destino, além do tipo de dados. No campo de Dados está o pacote TCP/IP cuja estrutura já vimos mais acima e por fim, 4 bytes de CRC, que as placas de rede usam para checar a integridade do frame depois temos o citoplasma, as mitocôndrias….
Após essa burocracia toda, finalmente chegamos até a camada 1 (Camada Física), representada pelos próprios cabos responsáveis de levar as informações de um canto a outro. Podem ser cabos de par trançado, cabos de fibra óptica, sinais de rádio das redes wireless, enfim, qualquer que seja o meio usado para o transporte dessas informações.
Finalmente os dados são enviados ao servidor do Guia do PC, que responderá à requisição enviando os arquivos solicitados de volta, nos possibilitando acessar a página.
Interessante salientar, também, a posição dos dispositivos usados nas redes dentro do modelo OSI e como isso nos ajuda a entender as suas funções. Por exemplo, os cabos atuam na camada 1, apenas fazendo o transporte dos bits, mas também temos a figura dos antigos hubs, chamados de burros, já que eles apenas retransmitiam as informações, sem entender absolutamente nada daquilo! Na camada 2, além das placas de redes, vemos o switch atuar nessa área, já que ele entende endereços MAC e é capaz de “fechar circuitos” entre dois computadores. E na camada 3, temos o roteador, que já entende endereços IP e descarta o frame ethernet com os endereços MAC. Para ficar mais fácil de entender, elaborei uma tabela com os integrantes de cada camada:
Este é o Modelo OSI e suas sete camadas, juntamente com a forma de atuação de cada uma delas. Como eu disse, seria apenas uma breve explicação, é claro que existem inúmeros outros detalhes que eu não abordei neste texto em prol da brevidade e para que todos pudessem ter uma visão geral de como funciona esse modelo. Mas a rede explica a rede, vocês têm todo o material do mundo à sua disposição, basta ter interesse em procurá-lo na grande rede.
