No vídeo anterior, aprendemos sobre o básico da rede e hoje falaremos sobre o modelo OSI e o modelo TCP / IP. Quando digo modelos, não quero dizer nada além de um conjunto de regras ou um conjunto de padrões. Você pode perguntar: por que precisamos de um conjunto de regras ou padrões na indústria de computadores? Para entender isso, precisamos aprender um pouco sobre a história da indústria de computadores.
Há não muito tempo, ocorreu uma batalha feroz entre a IBM e a Digital Equipment Corporation (DEC) sobre qual deles é o principal fabricante de computadores. Mas houve um problema. Ambos os fabricantes produziram equipamentos de informática incompatíveis entre si. Ou seja, se você comprou um computador IBM, teve que comprar um monitor, impressora e tudo mais da IBM para ele. Da mesma forma, se você comprou um dispositivo da DEC, precisava comprar todos os acessórios e outros dispositivos do mesmo fabricante para poder usá-los.
Havia muitas empresas que compravam equipamentos de ambos os fabricantes, de modo que, por exemplo, havia computadores IBM no departamento de contabilidade e o departamento de marketing estava equipado com computadores DEC. Como resultado, esses dispositivos não podiam se comunicar nem compartilhar informações entre si. Assim, a falta de um único padrão não permitiu que as tecnologias de computador avançassem. Isso aconteceu na época em que a Organização Internacional de Padrões, conhecida como ISO, chegou à conclusão de que era necessário criar um padrão de computador comum. A ISO desenvolveu o OSI - o Open System Interconnect, ou modelo de referência OSI. Na mesma época, um padrão concorrente foi criado - o modelo TCP / IP, promovido pelo Departamento de Defesa. O modelo TCP / IP é mais como uma versão simplificada do modelo OSI e, devido à sua relevância, tornou-se um padrão do setor. Para obter o conceito de modelos, você precisa considerar o conceito de "nível de pilha". Considere isso no exemplo mostrado na figura do escritório. Cada escritório possui diferentes níveis de funcionários: diretor geral, equipe sênior de escritório, gerente de salário, gerente de contas, gerente de serviço, equipe de manutenção, equipe júnior de escritório - uma variedade de funcionários. O motivo de cada empresa ter funcionários diferentes com cargos diferentes deve-se ao fato de desempenharem funções diferentes e terem níveis de responsabilidade diferentes.
Portanto, quando algo não é feito ou uma tarefa específica não é concluída, você sabe quem é responsável por isso. Por exemplo, se o salário não for transferido no prazo, o gerente de salários é responsável por isso. Não importa que o banco seja o culpado, o primeiro contato que você usa para esclarecer o problema é o gerente da folha de pagamento. Se o seu escritório não estiver limpo, esse é o departamento comercial responsável. Ou seja, a hierarquia de tarefas permite distribuir responsabilidades.
Da mesma forma, precisamos ter conhecimento sobre o modelo OSI e o modelo TCP / IP, porque ao estudar redes de computadores ou quando surgem problemas nelas, precisamos saber em que nível funciona. Como em caso de mau funcionamento, não precisamos verificar todo o equipamento, pois, usando uma abordagem em camadas, saberemos exatamente qual é o problema.
Nos voltamos diretamente para os modelos para entender como eles funcionam e quais níveis estão envolvidos nisso. Vamos comparar os dois modelos.
À esquerda, você vê as camadas do modelo OSI, à direita - TCP / IP. Deixe-me pegar um marcador para torná-lo mais claro. Marquei os níveis com cores diferentes, para que você não fique confuso. Vamos começar a discussão à esquerda com o modelo OSI. Antes de prosseguirmos, enfatizo que, como estudantes da rede, você deve conhecer todos esses níveis e suas localizações de cor!
Você precisa saber que o nível 7 é o nível do aplicativo, o nível 6 é o nível da apresentação, o nível 5 é o nível da sessão. Você precisa saber onde estão esses níveis! Uma maneira de lembrar uma sequência de níveis é usar mnemônicos. Uma das frases mais populares para lembrar os níveis OSI Físico, Link de dados, Rede, Transporte, Sessão, Apresentação, Aplicação de baixo para cima é: Por favor, não jogue fora a pizza de salsicha (por favor, não jogue fora a pizza com salsicha)!
Se quiser lembrar o layout dos níveis de cima para baixo, use a frase Todas as pessoas parecem precisar de processamento de dados (parece que todas as pessoas precisam de processamento de dados).
Na maneira de lembrar - de cima para baixo ou de baixo para cima - a escolha é sua, basta lembrar que 1 nível é físico e 7 é aplicado. Algumas pessoas ficam confusas, acreditando que os níveis sobem e descem, e 1 nível é aplicado. Não é assim, o primeiro nível é físico e o nível aplicado é o nível 7.
Se você quiser se lembrar da localização das camadas do modelo TCP / IP, use o TCP / IP em mnemônicos A TIN. Isso não significa nada, você só precisa se lembrar de A TIN - Aplicativo, Transporte, Internet, Rede. Se você tem uma maneira melhor de lembrar, use-o até ter aprendido essas seqüências com firmeza.
Então, vamos começar a partir do nível do aplicativo. A camada de aplicação é um ponto de contato para todos os aplicativos de rede, um ponto de contato comum. Muitos autores dizem e escrevem que todos os aplicativos no seu computador estão nesse nível de aplicativos, o que não é verdade. Em primeiro lugar, o nível do aplicativo se aplica apenas aos aplicativos de rede e, em segundo lugar, qualquer aplicativo no seu computador não tem nada a ver com o nível do aplicativo se não se comunicar pela rede.
Para facilitar a compreensão, darei um exemplo simples. Suponha que você tenha removido os drivers de interface sem fio Wi-Fi e Bluetooth, os drivers da placa de rede Ethernet ou mesmo excluído fisicamente esses dispositivos do seu PC. Portanto, se você executar agora, por exemplo, o Microsoft Word, ele não poderá se comunicar com o nível do aplicativo e, por isso, não poderá se comunicar com nenhum outro nível. Isso ocorre porque a Microsoft não pode acessar a rede, porque seu sistema operacional nem sequer possui uma placa de rede!
Da mesma forma, em um sistema comum, se você iniciar um navegador da Web, como Chrome, IE, Safari e digitar algo como
www.cnn.com na barra de endereços, o navegador da Web criará uma solicitação http que interage com a camada do aplicativo. A camada de aplicação transfere esses dados para a camada de apresentação (geralmente denominada camada representativa), a camada de apresentação os transfere para a camada de sessão, a última para a camada de transporte e assim por diante, até que os dados atinjam a camada física. Aqui está como isso funciona.
Portanto, se o aplicativo interage com as redes, isso acontece apenas através da camada do aplicativo. Essa camada fornece acesso aos serviços de rede. Os protocolos FTP, TFTP, SNMP, DNS, HTTP funcionam neste nível, existem alguns deles. Você pode simplesmente "google" a lista completa de todos os protocolos que trabalham neste nível!
A seguir, veremos o nível da apresentação. Essa camada fornece apresentação e criptografia de dados. O nível de apresentação é o local em que ocorre toda a conversão de dados; ele é responsável pela codificação dos dados, ou seja, após os dados de outros níveis se tornarem os mesmos, independentemente de ser uma imagem ou um documento. Em seguida, ele recebe os dados que retornam do nível da sessão, os converte em um formulário apresentável e os transfere para o nível do aplicativo. Portanto, se você tiver dados brutos provenientes do nível da sessão, eles serão convertidos no nível da apresentação. Se for uma imagem, a camada cria uma imagem; se for um documento do Word, cria um documento do Word. Além disso, todos os serviços de criptografia, como TLS e SSL, funcionam nesse nível.
Em seguida, temos uma camada de sessão que cria e suporta sessões de transferência de dados. Suponha que seu computador execute dois aplicativos - o programa Telnet e o navegador IE. Ambos os aplicativos acessam a rede. Portanto, este nível cria 2 sessões diferentes e as suporta. Portanto, quando uma sessão do navegador da Web é encerrada, a sessão do Telnet não termina porque são sessões separadas. Ou seja, este nível suporta várias sessões.
Você vê que as três principais camadas 5,6,7 do modelo OSI e a camada 4 do modelo TCP / IP estão marcadas na mesma cor azul. Como engenheiro de rede, especialmente engenheiro de rede da Cisco, fiz isso pelo motivo de raramente acessarmos os níveis 5,6,7. Isso ocorre porque a maioria dos dispositivos Cisco não está além do nível 4. Os níveis 1, 2, 3 e 4 são muito importantes para um engenheiro da Cisco e os níveis 5,6,7 não são tão críticos. Você só precisa saber como isso funciona e basicamente aprendeu o que os três principais níveis fazem. O fato é que eles são atendidos principalmente pelo sistema operacional, mas em relação à operação dos níveis 1, 2, 3 e 4, você como engenheiro de rede deve saber absolutamente tudo.
Agora passamos à consideração do nível de transporte. Esse nível também é importante para um engenheiro de rede. Quando as informações vindas de cima chegam ao nível do transporte, os dados são divididos em segmentos gerenciáveis e, no caminho de volta, eles são coletados novamente dos segmentos. Para criar encapsulamento, a camada de transporte adiciona sua própria legenda a cada segmento.
A camada de transporte toma duas decisões importantes: use uma conexão confiável (TCP) ou não confiável (UDP) e cria números de porta. Quando os aplicativos precisam usar uma conexão confiável, o TCP é o protocolo de controle de transmissão. Se for permitido estabelecer uma conexão não confiável, a camada de transporte usa o UDP, o protocolo de datagramas do usuário. Quando digo "confiável", isso não significa que seja melhor que "não confiável", a única diferença entre eles é que, quando você estabelece uma conexão confiável, precisa receber confirmação para cada pacote enviado. Em uma conexão não confiável, não é necessário confirmar o recebimento de cada segmento de transmissão; portanto, ele funciona mais rápido devido à menor sobrecarga. Portanto, se tivermos aplicativos em tempo real, eles usarão o UDP porque é mais rápido e isso acontece em tempo real. Se você assistiu a um vídeo de streaming ou transmissão ao vivo on-line, às vezes pixels verdes aparecem na tela. Isso significa que as informações para este segmento de imagem ou esse pixel não foram recebidas e o dispositivo receptor não tem como notificar o dispositivo transmissor sobre ele.
A segunda função que a camada de transporte cuida é a criação de números de porta. Um número de porta é um número anexado a um endereço IP para determinar de onde as informações do processo são provenientes. A camada de transporte cria um número de porta aleatório da origem (o processo de envio) e acrescenta o número da porta do destino (destino). Portanto, se o tráfego chegar ao servidor, o servidor terá um número de porta padrão 80. Se você enviar dados para o endereço IP 10.10.10.10, a camada de transporte adicionará um número de porta 80 a esse endereço, resultando no soquete 10.10.10.10. 80, que nada mais é do que um endereço IP e número de porta.
A camada de transporte cria um soquete e o envia abaixo da camada de rede. Ele também adiciona o número da porta de origem. Por que esse número é necessário? O motivo é que, se dois aplicativos estão em execução no computador e os dados chegam no mesmo endereço IP, a camada de transporte deve saber quais dados são transferidos para qual aplicativo. Ele determinará isso pelo número da porta de origem.
A seguir, consideraremos a camada de rede. Quando a camada de rede recebe um segmento da camada de transporte, ela adiciona um cabeçalho da camada de rede. Adicionar um cabeçalho transforma um segmento em um pacote.
Assim, uma das funções mais importantes da camada de rede é a conversão de endereços IP físicos em endereços lógicos, ou seja, endereçamento lógico. Vamos aprender sobre ela no próximo vídeo "Dia 3". Por enquanto, lembre-se de que a camada de rede é a camada na qual os endereços IP são adicionados e o caminho ideal para transferência de dados é selecionado. O caminho ideal significa que a camada de rede compara os endereços IP e verifica se o endereço IP de destino está na sub-rede local. Se não estiver na sub-rede local, o nível encontrará o caminho ideal para o destino.
Em seguida, temos o nível do canal. Quando um pacote chega da rede, a camada de link adiciona um cabeçalho de canal. Como resultado, o pacote se transforma em um quadro. A camada de link é responsável pelo endereçamento MAC. O MAC é nada menos que o Media Access Control, e o MAC é o endereço do hardware.
Isso significa que cada placa de rede no seu computador possui seu próprio endereço MAC. Também é conhecido como Burn-in-Address, que não pode ser alterado. Existem maneiras de falsificar um endereço, mas fisicamente é impossível alterá-lo.
Este é o nível em que a verificação de erros ocorre. Portanto, quando as informações vêm da camada física, a camada de link verifica se há erros que ocorreram durante a transmissão e os corrige. Ele pode usar a verificação cíclica de redundância - um algoritmo de soma de verificação CRC, paridade ou qualquer outro mecanismo de verificação de erro.
Em seguida, segue a camada física, onde a transferência de dados realmente ocorre. Aqui, os dados existem em bits. Esse nível lida com fios, cabos, portas ou conectores de hardware e similares, que fornecem processos nesse nível. Quando alguém lhe diz que a Internet não funciona para ele, você como engenheiro de computadores ou de rede começa a trabalhar solucionando problemas no nível físico. Primeiro, verifique todos os conectores e cabos e, se estiverem em ordem, continuaremos com a solução de problemas em níveis 2,3,4. É por isso que precisamos conhecer os modelos de rede e lembrar que qualquer alteração em um dos níveis não afetará os vizinhos, porque é prevista pelo padrão.
Portanto, se eu preferir usar a comunicação sem fio em vez do cabo LAN na camada física, isso não deve afetar os outros níveis de forma alguma, porque a alteração ocorreu apenas no nível físico. Assim, enquanto as informações estão sendo recebidas no nível físico no modo normal, o método de obter essas informações não importa.
O mesmo acontece no nível da rede. Agora estamos no meio de uma fase de transição do IPv4 para o IPv6, portanto, essa alteração se aplica apenas ao terceiro nível. As camadas 4 e 2 não serão afetadas por isso, desde que o padrão existente seja respeitado e eles recebam dados da mesma maneira que antes.
Essa é a beleza de uma abordagem em camadas da rede. Se compararmos a metade esquerda e direita da figura, veremos que o nível 5,6,7 do modelo OSI é comparável ao nível 4 do modelo TCP / IP. A camada de transporte executa funções semelhantes nos dois modelos, uma correspondência semelhante ocorre nos níveis 2 e 3 e as camadas 1 e 2 do modelo OSI em suas funções correspondem ao nível 1 do modelo TCP / IP.
Além disso, consideraremos como o modelo OSI funciona. Digamos que o homenzinho da esquerda envie informações ao homenzinho certo e crie dados para isso. Como concordamos que os três níveis superiores de 5.6 e 7 não são de particular interesse para nós, iremos diretamente para o quarto nível de transporte, para onde nossos dados são enviados.
A camada de transporte recebe dados, os segmenta e adiciona seu próprio cabeçalho - você vê na figura. Suponha que estamos lidando com o UDP aqui, para que ele não espere por reconhecimento. Ele envia o segmento 1 para a camada de rede, adiciona um cabeçalho de rede ao segmento e agora se torna um pacote.
Em seguida, a camada de rede envia esse pacote 1 para a camada de enlace de dados. Ele aceita o pacote e fornece um cabeçalho de link de dados.
Como você pode ver, o mesmo procedimento se aplica ao segmento 2. Em seguida, o segmento 1 vai para o nível físico de comunicação, que o converte em uma sequência de bits e o envia para o nível físico de nosso destino.
Portanto, nosso segmento 1 foi convertido e da mesma forma o segundo segmento será convertido em uma sequência de bits. Nesse momento, a camada física correta já aceitará o segmento anterior na forma de bits físicos e o converterá em um segmento com um conjunto apropriado de cabeçalhos.
Os níveis de recebimento em cada etapa cortam o cabeçalho correspondente e passam o segmento acima. Assim, quando o segmento 1 se move da camada de link para a camada de rede, ele perde o cabeçalho da camada de link.
O mesmo acontecerá com o segundo segmento. Quando o segmento 1 atingir a camada de transporte, o cabeçalho da rede será excluído. Além disso, a camada de transporte aguardará até receber todos os segmentos transmitidos.
É isso que a camada de transporte faz - aguarda 2 segmentos para alcançá-lo.
Depois disso, a camada de transporte excluirá todos os cabeçalhos, mesclará os segmentos em uma matriz de dados e os transferirá para os níveis superiores, e a pessoa certa receberá exatamente os mesmos dados que a pessoa esquerda enviou.
Esta é uma visão generalizada de como a transmissão de dados em uma rede funciona. Foi tudo o que aprendemos no segundo tutorial em vídeo. Nas lições subseqüentes, estudaremos todos os outros conceitos relacionados a redes e, se você não entender alguma coisa, entre em contato comigo em imran.rafai@nwking.org. Obrigado pela atenção.
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