Ciberjohn’s Corner

Hoje resolvi tentar explicar o Modelo de Referência OSI. A pilha de rede ( network stack )  é de grande importância, mas não é de facto a primeira coisa a aprender. Muitas pessoas podem  começar por ensinar a memorizar o nome de cada camada ( layer )  e cada protocolo que constituem este modelo. A ideia de decorar as coisas assim não é a mais correcta….

A Organização Internacional de Normalização ( ISO ) desenvolveu o modelo OSI. Este divide a comunicação de rede em sete camadas. As camadas 1 a 4 são consideradas as camadas inferiores, e concernem principalmente aos dados que se movimentam na rede. As camadas 5 a 7, ou as camadas superiores, são as responsáveis pelos dados de nível aplicacional .  Cada camada tem de um trabalho muito específico, realiza-o e em seguida passa-os para a próxima camada.

Ora, vamos então falar das camadas / layers :

A camada física, camada 1, é muitas vezes ignorada. Pode parecer simples, mas há aspectos desta que muitas vezes exigem uma atenção significativa.  Podemos dizer que são apenas cabos, fibras, placas de rede, ou  qualquer outra coisa utilizada para fazer dois dispositivos de rede comunicarem. Mesmo pombos correio ou uma transportadora seria considerada “layer1″.  Não nos podemos esquecer desta camada porque muitas vezes é nela que reside a solução para muitos problemas de rede. Um cabo partido, uma cadeira em cima de um cabo que faz intermitencia na comunicação, uma fibra partida, são apenas alguns exemplos imeditaos.

O layer 2 ( ou segunda camada ) é Ehternet, entre outros protocolos. Mas não quero complicar neste momento. O que importa reter do layer 2 é o conceito de bridge ( ponte ). Os switches, como lhes chamamos nos dias que correm, são “pontes”. Operam todos em layer 2 e consideram apenas os MacAddresses nas redes Ethernet. Se ouvir falar de Mac Addresses, placas de rede e drivers e switches, então isso é definitivamente conversa de layer 2. Os hubs antigos são da primeira camada, layer 1. Visto serem apenas aparelhos electrónicos simples sem “conhecimento” de layer 2. Sem complicar muito neste momento, nesta fase importa reterem que o layer 2 traduz as ” data frames” em bits para comunicação e processamento no layer 1.

Antes de continuar a ler as próximas camadas, tente perceber mesmo a 1 e a 2, pois há por ai muitos administradores de rede que confudem efectivamente as camadas 2 e 3.

Se começarmos a referir Endereços IP estamos a falar de layer 3. O termo ” pacotes” também é comum ( em vez de frames ) e também pertence a esta camada. Sendo assim resta-me dizer que os IP’s fazem pare do layer 3 em conjunto com outros protocolos de ” routing” e com ARP (Address Resolution Protocol). Ou seja, tudo o que seja “routing” ( roteamento ) e endereçamento são os objectivos de operação desa camada – layer 3.

O layer 4 ou layer de transporte, trata do “messaging“. As unidades de dados do layer 4 também se designam como pacotes, mas ao falarmos de protocolos específicos, como o TCP estamos a falar de segmentos ou datagramas se for protocolo UDP. Esta camada é responsável por fazer passar a mensagem inteira, como tal tem de monitorizar a fragmentação dos pacotes, mesmo que se apresentem fora de ordem ou com outros erros. Outra maneira de pensar nesta camada, é assumir que esta é a responsável pela gestão completa ponto a ponto da comunicação.

Sendo assim, resta-me acrescentar ao layer 4 que alguns protocolos como o TCP fazem um excelente trabalho em garantir que a comunicação é fiável. Outros, como o UDP, ja não consideram tanto esta fiabilidade, ou seja, não relevam o facto de serem perdidos alguns pacotes na comunicação. Exemplos de comunicações por UDP são a passagem de voz nos novos sistemas VoIP, por vezes a perda de datagramas gera aqueles sons estranhos em que transformam a nossa voz em algo robotico….

E agora saltando para o layer 7….sim, sem me ter esquecido do 5 e do 6 mas de facto podemos dizer que são pouco importantes e como tal não vou ser massudo….

O layer 7, é tudo!, chamado de “Application Layer” este  é específico para fins aplicacionais. Se o seu software necessita de um formato de dados específico, se criar algum formato em que espera  que a informação seja transmitida, então acabou de criar um protocolo de layer 7.  Exemplos do nosso dia a dia são SMTP, DNS e FTP são todos os protocolos de layer 7.

Agora vamos contextualizar todas as camadas, ou layers como perferirem…

Vamos fingir que somos um sistema operativo numa rede. A vossa placa de rede, a funcionar em layer2, irá notificar-vos quando há dados presentes para comunicar. Os drivers vão porpocionar a entrega ( derramamento ou shedding ) da frame em layer2, que irá revelar dentro dela um pacote de layer 3. Perante isto, e sendo um sistema operativo, irão chamar as vossas aplicações e rotinas para tratar para tratar dessa informação em layer 3. Se os dados chegaram a vocês de um layer inferior, ai é logo identificado que o sentido da comunicação é de fora para dentro. Se, enquanto sistema operativo, decidirem manter o pacote chegado vão ” desembrulha-lo” e descobrir um pacote de layer 4. Se esse pacote for por exemplo TCP, a nível de subsistema o mesmo será desembrulhado e será então revelado o pacote de layer7 e encaminhado para a aplicação que está à escuta na porta específica que trás o pacote!

Daqui para a frente, não será dificil perceber que quando enviamos um pacote, o processo é exactamente inverso. O layer 7 vai enviar a informação para o TCP, que vai ter cabeçalhos adicionais para o pacote.  Neste sentido, os dados “engordam” em cada etapa deste persurso. O TCP trata um segmento de  TCP válido para IP, que por sua vez o remete para uma frame Ethernet, que irá entregá-lo a um router . E é aqui que ele éinjectado e começa a circular na rede. Os routers ao longo do caminho vão desmembrar parcialmente o pacote para ver os cabeçalhos de layer3, com o intuito de determinar para onde o pacote deve ser enviado.  Se o destino estiver na sub-rede local Ethernet, o sistema operativo simplesmente envia  o mesmo directamente para o destinatário (ARP ), caso contrário sai or um router.

Em suma, é isto. Simplificado, mas penso que pode esclarecer algumas dúvidas.

Em suma, pode-se afirmar que é assim que funciona

Espero ter sido útil.