A comunicação só é possível quando os participantes falam em um idioma comum. Mas quando a comunicação torna-se mais complexa que uma simples conversa entre duas pessoas, o protocolo torna-se tão importante quanto o idioma. Todas as pessoas em um auditório podem falar inglês, mas sem um conjunto de regras que estabeleçam quem tem o direito de uso do microfone, a comunicação das idéias de um indivíduo para todos os demais será praticamente impossível. Agora, imagine um auditório tão grande quanto o mundo, cheio de todos os computadores existentes. Sem um conjunto comum de protocolos de comunicação que regule quando e como cada computador pode falar, a Internet seria uma bagunça caótica onde todas as máquinas tentam falar ao mesmo tempo.
Uma série de modelos de comunicação foi desenvolvida para resolver este problema. O mais conhecido é o modelo OSI.
O modelo OSI
O padrão internacional para a interconexão de sistemas abertos (OSI— Open Systems Interconection) está definido no documento ISO/IEC 7498-1, referendado pela International Standards Organization e pela International Electrotechnical Commission. O padrão completo está disponível na publicação "ISO/IEC 7498-1:1994," que pode ser encontrada em http://standards.iso.org/ ittf/PubliclyAvailableStandards/.
O modelo OSI divide o tráfego de rede em um número de camadas. Cada camada é independente das demais camadas ao redor dela e cada uma constrói, a partir dos serviços entregues pela camada inferior, novos serviços que provê para a camada superior. A abstração entre as camadas torna fácil o projeto de elaboradas e altamente confiáveis pilhas de protocolos (protocol stacks), como a onipresente pilha TCP/IP. Uma pilha de protocolo é uma real implementação de um ambiente de rede em camadas. O modelo OSI não define qual o protocolo a ser utilizado em uma determinada rede, mas simplesmente delega quais trabalhos de comunicação são executados por cada camada, dentro de uma hierarquia bem definida.
Enquanto a especificação ISO/IEC 7498-1 detalha como as camadas devem interagir uma com as outras, ela deixa os detalhes desta implementação para os fabricantes. Cada camada pode ser implementada em hardware (comumente, as mais baixas) ou em software. Desde que a interface entre as camadas esteja de acordo com o padrão, os fabricantes estão à vontade para usar qualquer recurso disponível para construir sua pilha de protocolo. Isto significa que qualquer camada de um fabricante A pode interoperar com a mesma camada do fabricante B (desde que as especificações relevantes tenham sido interpretadas e implementadas corretamente).
Aqui está uma breve descrição das sete camadas do modelo de rede OSI:
Camada Nome Descrição
7 Aplicação
A Camada de Aplicação é a camada à qual a maior parte dos usuários da rede estão expostos e é o nível no qual a comunicação humana acontece. HTTP, FTP e SMTP são todos protocolos da camada de aplicação. O humano fica acima desta camada, interagindo com a aplicação.
6 Apresentação
A Camada de Apresentação é responsável por lidar com a representação dos dados, antes que eles cheguem à aplicação. Isto pode incluir a codificação MIME, compressão de dados, verificação de formatos, ordenação de bytes, etc.
5 Sessão
A Camada de Sessão gerencia as sessões de comunicação lógica entre aplicações. NetBIOS e RPC são dois exemplos de protocolo da camada cinco.
4 Transporte
A Camada de Transporte fornece um método para o acesso a um serviço específico em um dado nó da rede. Exemplos de protocolos que operam nesta camada são o TCP e o UDP. Alguns protocolos na camada de transporte (como o TCP) garantem que todos os dados cheguem ao destino, sejam rearranjados e entregues à próxima camada na ordem correta. UDP é um protocolo
"connectionless" (sem conexão) comumente usado para a transmissão (streaming) de áudio e vídeo.
3 Rede
IP (o Protocolo de Internet, Internet Protocol) é o mais comum protocolo de Camada de Rede. Esta é a camada onde o roteamento ocorre. Pacotes podem deixar a conexão de rede local e ser retransmitidos para outras redes. Roteadores executam esta função na rede tendo ao menos duas interfaces de rede, uma para cada rede que interconectam. Nós na Internet são alcançados pelo seu único, globalmente individual, endereço IP. Outro protocolo de rede crítico é o ICMP, um protocolo especial que fornece várias mensagens de gerenciamento necessárias para a correta operação do IP. Esta camada é chamada também, algumas vezes, de Camada de Internet.
Camada Nome Descrição
2 Conexão de Dados
Sempre que dois ou mais nós compartilham o mesmo meio físico (por exemplo, vários
computadores conectados em um hub, ou uma sala cheia de dispositivos wireless, todos usando o mesmo canal de rádio), eles utilizam a Camada de
Conexão de Dados para comunicarem-se.
Exemplos de protocolos de conexão de dados são Ethernet, Token Ring, ATM e os vários protocolos wireless (802.11 a/b/g). A comunicação nesta camada é dita link-local, uma vez que todos os nós conectados nesta camada comunicam-se, um com o outro, diretamente. Esta camada também é conhecida como Media Access Control (MAC— Controle de Acesso ao Meio). Em redes modeladas com base na Ethernet, os nós são referenciados por seu endereço MAC. Ele é composto de um número de 48 bits designado de forma única e individual para cada dispositivo de rede quando o mesmo é fabricado.
1 Física
A Camada Física é a mais baixa camada no modelo OSI e refere-se ao próprio meio físico no qual a comunicação ocorre. Ela pode ser um cabo de cobre de categoria 5 (CAT 5), um feixe de fibra ótica, ondas de rádio ou qualquer outro meio capaz de transmitir sinais. Cabos cortados, fibras quebradas e
interferência de RF são exemplos de problemas da camada física.
As camadas neste modelo são numeradas de um a sete, com o sete no topo. Isto é feito para reforçar a idéia de que cada camada constrói-se acima, e depende da camada abaixo. Imagine o modelo OSI como um prédio, onde a fundação é a primeira camada, as camadas seguintes são os sucessivos andares e o telhado é a camada sete. Caso você remova qualquer uma das camadas, o prédio não se sustenta. De maneira similar, se o quarto andar está em chamas, ninguém consegue passar acima, ou abaixo dele.
As primeiras três camadas (Física, Conexão de Dados e Rede) acontecem todas "na rede". Isto quer dizer que a atividade nestas três camadas é determinada pela configuração de cabos, switches, roteadores e dispositivos similares. Um switch de rede somente pode distribuir pacotes utilizando endereços MAC, assim, ele necessita implementar apenas as camadas um e dois. Um roteador simples pode rotear pacotes utilizando apenas seus endereços IP, então ele necessita implementar as camadas um a três. Um servidor web ou um computador laptop executam aplicações, então eles devem implementar todas as sete camadas. Alguns roteadores avançados podem implementar a camada quatro e acima, permitindo que eles tomem decisões baseadas no conteúdo de alto nível de um pacote, como o nome de um website ou os anexos de um email.
O modelo OSI é reconhecido internacionalmente e é amplamente considerado como o completo e definitivo modelo de rede. Ele fornece aos fabricantes e implementadores de protocolos um ambiente para a construção de dispositivos de rede que interoperam em qualquer parte do mundo.
Pela perspectiva de um engenheiro ou analista de redes, o modelo OSI pode parecer desnecessariamente complexo. Em particular, pessoas que fazem a implementação e a análise de redes TCP/IP raramente necessitam lidar com problemas das camadas de Sessão ou Apresentação. Para a maioria das implementações de conexões de rede Internet, o modelo OSI pode ser simplificado em uma coleção menor, de cinco camadas.