Modelo OSI de sete camadas
O modelo OSI de sete camadas é um modelo de rede em camadas proposto pela Organização Internacional de Padronização.Sua estrutura geral e as funções fornecidas por cada camada são mostradas na figura a seguir:
Cada camada se concentra em fazer uma coisa, e cada camada precisa usar as funções fornecidas pela próxima camada. Por exemplo, a camada de transporte precisa usar as funções de roteamento e endereçamento fornecidas pela camada de rede, para que a camada de transporte saiba para onde ir. transmitir os dados.
A imagem acima pode ser abstrata, mas aqui está uma imagem mais vívida.
Diagrama de resumo do modelo OSI de sete camadas
Como mostrado abaixo:
Modelo TCP/IP de quatro camadas
O modelo TCP/IP de quatro camadas é atualmente um modelo amplamente adotado. Podemos considerar o modelo TCP/IP como uma versão simplificada do modelo OSI de sete camadas, consistindo nas seguintes 4 camadas:
- Camada de aplicação
- camada de transporte
- Camada de rede
- camada de interface de rede
Deve-se notar que não podemos combinar completa e precisamente o modelo TCP/IP de quatro camadas e o modelo OSI de sete camadas, mas podemos simplesmente corresponder os dois, conforme mostrado na figura a seguir:
Camada de aplicação
A camada de aplicação está localizada acima da camada de transporte e fornece principalmente serviços de troca de informações entre aplicações em dois dispositivos terminais, define o formato de troca de informações e as mensagens serão entregues à próxima camada da camada de transporte para transmissão. Chamamos a unidade de dados de interação da camada de aplicação de mensagem.
Os protocolos da camada de aplicação definem regras de comunicação de rede , e diferentes protocolos da camada de aplicação são necessários para diferentes aplicações de rede. Existem muitos protocolos da camada de aplicação na Internet, como o protocolo HTTP que oferece suporte a aplicativos da Web, o protocolo SMTP que oferece suporte a e-mail e assim por diante.
Camada de transporte
A principal tarefa da camada de transporte é fornecer serviços gerais de transmissão de dados para comunicação entre dois processos de dispositivos terminais. O processo de aplicação utiliza este serviço para transmitir mensagens da camada de aplicação. "Universal" significa que não é direcionado a um aplicativo de rede específico, mas que vários aplicativos podem usar o mesmo serviço da camada de transporte.
A camada de transporte usa principalmente os dois protocolos a seguir:
- Transmission Control Protocol TCP (Transmission Control Protocol) - Fornece serviços de transmissão de dados confiáveis e orientados à conexão .
- User Data Protocol UDP (User Datagram Protocol) - Fornece serviços de transmissão de dados de melhor esforço e sem conexão (a confiabilidade da transmissão de dados não é garantida).
Camada de rede
A camada de rede é responsável por fornecer serviços de comunicação para diferentes hosts na rede comutada por pacotes. Ao enviar dados, a camada de rede encapsula os segmentos de mensagens ou datagramas de usuário gerados pela camada de transporte em pacotes e pacotes para transmissão. Na arquitetura TCP/IP, como a camada de rede utiliza o protocolo IP, o pacote também é chamado de datagrama IP, ou datagrama, para abreviar.
⚠️Nota: Não confunda o “Datagrama UDP do Usuário” da camada de transporte com o “Datagrama IP” da camada de rede .
Outra tarefa da camada de rede é selecionar a rota apropriada para que os pacotes transmitidos pela camada de transporte do host de origem possam encontrar o host de destino através do roteador na camada de rede.
Ressalta-se aqui que a palavra “rede” na camada de rede não é mais a rede específica de que costumamos falar, mas se refere ao nome da terceira camada no modelo de arquitetura de rede de computadores.
A Internet é composta por um grande número de redes heterogêneas conectadas entre si por meio de roteadores. Os protocolos da camada de rede usados pela Internet são o protocolo da Internet sem conexão e muitos protocolos de roteamento, portanto, a camada de rede da Internet também é chamada de camada da Internet ou camada IP .
Protocolos comuns na camada de rede :
- IP: Protocolo de Internet : Protocolo de Internet IP é um dos protocolos mais importantes do protocolo TCP/IP e um dos protocolos mais importantes da camada de rede. As funções do protocolo IP incluem protocolos de endereçamento, definição do formato dos pacotes de dados, etc. É a rede O principal protocolo para transmissão de informações da camada. Atualmente, os protocolos IP são divididos principalmente em dois tipos, um é o antigo IPv4 e o outro é o mais recente IPv6. Ambos os protocolos estão atualmente em uso, mas o último foi proposto para substituir o primeiro.
- Protocolo ARP : O protocolo ARP, nome completo Protocolo de Resolução de Endereço, resolve o problema de conversão entre endereços da camada de rede e endereços da camada de enlace. Porque durante a transmissão física de um datagrama IP, você sempre precisa saber para onde deve ir o próximo salto (próximo destino físico), mas o endereço IP é um endereço lógico e o endereço MAC é o endereço físico. O protocolo ARP resolve alguns problemas de conversão de endereços IP em endereços MAC.
- NAT: Network Address Translation Protocol : O cenário de aplicação do protocolo NAT (Network Address Translation) é exatamente como seu nome - Network Address Translation, que é usado no processo de tradução de endereços da rede interna para a rede externa. Especificamente, dentro de uma pequena sub-rede (rede local, LAN), cada host usa o endereço IP na mesma LAN, mas fora da LAN, na rede de longa distância (WAN), é necessário um endereço IP unificado. esta LAN em toda a Internet.
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#Camada de interface de rede
Podemos pensar na camada de interface de rede como uma combinação da camada de enlace de dados e da camada física.
- A camada de enlace de dados é geralmente chamada de camada de enlace (a transmissão de dados entre dois hosts é sempre transmitida por um enlace). A função da camada de enlace de dados é montar os datagramas IP entregues pela camada de rede em quadros e transmitir os quadros no enlace entre dois nós adjacentes. Cada quadro inclui dados e informações de controle necessárias (como informações de sincronização, informações de endereço, controle de erros, etc.).
- A função da camada física é realizar a transmissão transparente de fluxos de bits entre nós de computador adjacentes e proteger tanto quanto possível as diferenças entre meios de transmissão específicos e dispositivos físicos.
#resumo_ _
Um breve resumo dos protocolos e tecnologias principais incluídas em cada camada:
Protocolo da camada de aplicação :
- Protocolo HTTP (Hypertext Transfer Protocol, um protocolo comumente usado para navegação na web)
- Protocolo DHCP (Configuração Dinâmica de Host)
- Princípios do sistema DNS (sistema de nomes de domínio)
- Protocolo FTP (protocolo de transferência de arquivos)
- Protocolo Telnet (protocolo de login remoto)
- Protocolos de e-mail, etc. (SMTP, POP3, IMAP)
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Protocolo da camada de transporte :
- Protocolo TCP
- Estrutura do segmento de mensagem
- Transferência de dados confiável
- controle de fluxo
- controle de congestão
- Protocolo UDP
- Estrutura do segmento de mensagem
- RDT (protocolo de transferência de dados confiável)
Protocolo da camada de rede :
- Protocolo IP (a base do protocolo TCP/IP, dividido em IPv4 e IPv6)
- Protocolo ARP (Protocolo de resolução de endereço, usado para resolver o mapeamento entre endereços IP e endereços MAC)
- Protocolo ICMP (Control Message Protocol, usado para enviar mensagens de controle)
- Protocolo NAT (Protocolo de Tradução de Endereço de Rede)
- Protocolo RIP, protocolo OSPF, protocolo BGP (protocolo de roteamento)
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Camada de interface de rede :
- tecnologia de detecção de erros
- Protocolo de acesso múltiplo (tecnologia de multiplexação de canais)
- Protocolo CSMA/CD
- Protocolo MAC
- Tecnologia Ethernet
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#Causas de camadas de rede
Por que as redes precisam ser colocadas em camadas?
Falando em camadas, vamos começar com o fato de que normalmente usamos uma estrutura para desenvolver um programa em segundo plano. Muitas vezes dividimos o sistema em três camadas de acordo com o princípio de que cada camada faz coisas diferentes (sistemas complexos terão mais camadas):
- Repositório (operações de banco de dados)
- Serviço (operação comercial)
- Controlador (interação de dados front-end e back-end)
Sistemas complexos requerem camadas porque cada camada precisa se concentrar em um tipo de coisa. A razão para as camadas de rede é a mesma: cada camada se concentra apenas em fazer um tipo de coisa.
- Cada camada é independente uma da outra : Cada camada é independente uma da outra. Cada camada não precisa se preocupar com como as outras camadas são implementadas. Ela só precisa saber como chamar as boas funções fornecidas pela camada inferior (pode ser simplesmente entendido como uma chamada de interface) . É o mesmo que quando colocamos o sistema em camadas durante o desenvolvimento.
- Flexibilidade geral aprimorada : Cada camada pode ser implementada usando a tecnologia mais adequada. Você só precisa garantir que as funções que você fornece e as regras das interfaces expostas não foram alteradas. Isto também pode corresponder aos princípios de alta coesão e baixo acoplamento que normalmente exigimos no desenvolvimento de sistemas.
- Reduza grandes problemas a pequenos : A disposição em camadas pode decompor problemas complexos de rede em muitos problemas menores, com limites claros e simples para processamento e solução. Isso torna sistemas complexos de redes de computadores fáceis de projetar, implementar e padronizar. Isso corresponde a quando geralmente desenvolvemos, geralmente decompomos funções do sistema e depois decompomos problemas complexos em problemas menores que são fáceis de entender.Esses problemas menores têm melhores definições de limites (objetivo e interface).