Cisco CCNAv7 - Modelos de referência OSI e TCP/IP

Introdução

Redes envolvem muitos protocolos, equipamentos e tecnologias. Para organizar tudo isso, usamos modelos de referência: representações em camadas que mostram o que cada parte da comunicação faz. Neste post, você vai conhecer os dois principais, o modelo OSI e o modelo TCP/IP.

Por que usar modelos em camadas?

Dividir a comunicação em camadas traz vantagens:

Benefício	Explicação
Organização	Cada camada cuida de uma parte do problema
Padronização	Fabricantes sabem o que cada camada deve fazer
Compatibilidade	Produtos de marcas diferentes funcionam juntos
Evolução independente	Uma camada pode mudar sem afetar as demais
Facilidade de aprendizado	Dá para estudar a rede em partes
Diagnóstico	Ajuda a encontrar em qual camada está o problema

O modelo OSI

O modelo OSI (Open Systems Interconnection) foi criado pela ISO como uma referência para a comunicação entre sistemas abertos. Tem sete camadas:

Nº	Camada	Função	Exemplos
7	Aplicação	Interface entre o usuário e a rede	HTTP, DNS, SMTP, FTP
6	Apresentação	Formato, compressão e criptografia dos dados	Formatos JPEG, MP4, criptografia TLS
5	Sessão	Abre, mantém e encerra o diálogo entre aplicações	Controle de sessões
4	Transporte	Entrega entre aplicações, segmentação e controle	TCP, UDP
3	Rede	Endereçamento lógico e escolha do caminho	IP, ICMP, roteadores
2	Enlace de dados	Entrega entre dispositivos na mesma rede, endereços MAC	Ethernet, Wi-Fi, switches
1	Física	Transmissão dos bits pelo meio	Cabos, fibra, sinais de rádio

flowchart TB
  A7["7 - Aplicação"] --> A6["6 - Apresentação"] --> A5["5 - Sessão"] --> A4["4 - Transporte"] --> A3["3 - Rede"] --> A2["2 - Enlace de dados"] --> A1["1 - Física"]

Camadas de aplicação, apresentação e sessão

As três camadas superiores lidam com o que o usuário e os programas veem e fazem:

Aplicação: o ponto de contato entre o programa e a rede (o navegador pedindo uma página).
Apresentação: garante que os dados estejam em um formato que o destino entenda, e cuida de compressão e criptografia.
Sessão: organiza a conversa entre as aplicações, abrindo, mantendo e fechando o diálogo.

Camadas inferiores

As quatro camadas de baixo cuidam do transporte dos dados:

Transporte: conversa entre as aplicações de origem e destino, com segmentação, confiabilidade e controle de fluxo.
Rede: endereçamento IP e escolha do melhor caminho entre redes.
Enlace de dados: entrega entre dispositivos conectados diretamente, usando endereços MAC.
Física: transforma os quadros em sinais elétricos, luz ou ondas de rádio.

O modelo TCP/IP

O modelo TCP/IP descreve os protocolos usados na prática, na Internet. Na versão usada pela Cisco, tem quatro camadas:

Camada	Função	Exemplos
Aplicação	Representa os dados para o usuário e controla o diálogo	HTTP, DNS, DHCP, SMTP
Transporte	Comunicação entre os dispositivos de origem e destino	TCP, UDP
Internet	Endereçamento e encaminhamento entre redes	IPv4, IPv6, ICMP
Acesso à rede	Controle de acesso ao meio e transmissão dos bits	Ethernet, Wi-Fi

Comparando os dois modelos

flowchart LR
  subgraph OSI["Modelo OSI"]
    O7["Aplicação"]
    O6["Apresentação"]
    O5["Sessão"]
    O4["Transporte"]
    O3["Rede"]
    O2["Enlace de dados"]
    O1["Física"]
  end
  subgraph TCP["Modelo TCP/IP"]
    T4["Aplicação"]
    T3["Transporte"]
    T2["Internet"]
    T1["Acesso à rede"]
  end
  O7 --- T4
  O6 --- T4
  O5 --- T4
  O4 --- T3
  O3 --- T2
  O2 --- T1
  O1 --- T1

Característica	OSI	TCP/IP
Número de camadas	7	4
Origem	ISO, como referência teórica	Desenvolvido a partir dos protocolos da Internet
Uso	Estudo, ensino e diagnóstico	Base da Internet e das redes reais
Camadas superiores	Aplicação, Apresentação e Sessão separadas	Reunidas em uma só (Aplicação)
Camadas inferiores	Enlace de dados e Física separadas	Reunidas em Acesso à rede

Camadas e dispositivos

Cada dispositivo de rede trabalha principalmente em uma camada:

Camada OSI	Dispositivo típico	O que ele usa para decidir
Física (1)	Cabo, hub, repetidor	Sinais
Enlace (2)	Switch, placa de rede (NIC)	Endereço MAC
Rede (3)	Roteador	Endereço IP
Transporte e acima (4 a 7)	Firewall avançado, servidores, balanceadores	Portas, aplicações

Usando as camadas no diagnóstico

Ao diagnosticar um problema, pode-se partir das camadas mais baixas para as mais altas:

Camada	Pergunta de diagnóstico
Física (1)	O cabo está conectado? O LED da porta está aceso?
Enlace (2)	A interface está ativa? O switch aprende o MAC?
Rede (3)	O IP e a máscara estão corretos? O ping para o gateway funciona?
Transporte (4)	A porta do serviço está aberta?
Aplicação (7)	O serviço está funcionando e configurado corretamente?

Mini laboratório: classificando protocolos e dispositivos

Objetivo: associar protocolos e equipamentos às camadas dos modelos.

Preencha a tabela, indicando a camada do modelo OSI e do modelo TCP/IP:

Item	Camada OSI	Camada TCP/IP
HTTP	?	?
TCP	?	?
UDP	?	?
IPv4	?	?
Ethernet	?	?
Cabo de fibra óptica	?	?
Roteador	?	?
Switch	?	?
Endereço MAC	?	?
DNS	?	?

Ver resposta

Item	Camada OSI	Camada TCP/IP
HTTP	7 - Aplicação	Aplicação
TCP	4 - Transporte	Transporte
UDP	4 - Transporte	Transporte
IPv4	3 - Rede	Internet
Ethernet	2 - Enlace de dados (e 1 - Física)	Acesso à rede
Cabo de fibra óptica	1 - Física	Acesso à rede
Roteador	3 - Rede	Internet
Switch	2 - Enlace de dados	Acesso à rede
Endereço MAC	2 - Enlace de dados	Acesso à rede
DNS	7 - Aplicação	Aplicação

Pratique também com o ping: execute ping para o gateway da sua rede e, em seguida, ping para um nome de site. Em qual camada você suspeita do problema se:

o ping para o gateway falha?
o ping para um IP externo funciona, mas o ping para o nome do site falha?

Ver resposta

Ping para o gateway falha: problema nas camadas 1, 2 ou 3 (cabo, Wi-Fi, switch, IP ou máscara incorretos).
IP externo funciona, mas o nome falha: problema na camada de aplicação, no serviço DNS.

Resumo

Modelos em camadas organizam e padronizam a comunicação, e facilitam o diagnóstico.
O OSI tem 7 camadas: Aplicação, Apresentação, Sessão, Transporte, Rede, Enlace de dados e Física.
O TCP/IP tem 4 camadas: Aplicação, Transporte, Internet e Acesso à rede.
O OSI é uma referência didática; o TCP/IP é o modelo usado na prática.
Switches trabalham na camada 2 (MAC) e roteadores na camada 3 (IP).