Modelo de Referência da Arquitetura OSI
Por
André Luís Santos de AguiarHistórico
Necessidades
O advento das redes de computadores trouxe a expectativa da ampliação do grau de compartilhamento de informações numa rede isolada ou interconectadas. Isso forçou a necessidade dos diversos fabricantes de arquiteturas de redes desenvolvessem uma tecnologia padrão objetivando a conectividade e interoperabilidade.
A solução inicial foi um conversor que permitisse redes de arquiteturas diferentes se comunicarem. Porém, tal solução era muito onerosa, visto que deveria haver tipos de conversores diferentes para os tipos de arquiteturas diferentes.
Foi assim que em 1977 a ISO ("International Standards Organization") criou o Subcomitê SC16 com a tarefa de buscar um padrão para interconexão de sistemas abertos (OSI - "Open Systems Interconection").
Em 1978 o subcomitê SC16 decidiu por desenvolver uma arquitetura em camadas, sendo sete ao todo.
Em 1979 foi começou a ser utilizado o RM-OSI para desenvolvimento dos protocolos da arquitetura OSI.
Só em 1983 a ISO internacionalizou a padronização do RM-OSI ( documento ISO 7498 ), juntamente com o CCITT ("Comité Consultatif International Télegraphique et Téléfonique") através de sua recomendação X.200.
Justificativas
O motivo principal da estratificação em camadas do modelo OSI surgiu da grande complexidade da arquitetura que, se dividida em processos independentes e bem definidos, seria mais fácil e rápido o desenvolvimento e manutenção.
Quanto à quantidade de camadas, a ISO não definiu como a melhor solução, mas a que atendia às especificações iniciais. Das treze especificações, as que mais influenciaram no resultado final foram:
Conceitos
Nesta seção serão relatados conceitos dos elementos básicos do RM-OSI.
Camada
As camadas são divisões do processo completo de comunicação. Os serviços utilizados na comunicação são agrupados sob vários aspectos, tais como serviços semelhantes, independência, etc., de forma a facilitar a implementação e futuras modificações na arquitetura. Entre cada camada adjacente da mesma máquina existe uma interface que define quais as diretivas de acesso e quais os serviços fornecidos.
Serviço
Os serviços são informações fornecidas e/ou procedimentos executados por uma entidade de uma camada n para a sua camada imediatamente superior (exceto se for a ultima camada) através do SAP. Podemos ter serviços orientados à conexão e serviços não orientados à conexão.
Interface
A interface é um elemento que define o conjunto de primitivas de operação e os serviços fornecidos pela camada à sua adjacente superior. É o ponto chave durante o projeto da arquitetura de rede, estando diretamente vinculado à estratificação e à definição das funções das camadas.
Entidade
São os elementos ativos de cada camada. Podem ser em forma de software ou hardware (circuitos eletrônicos).
Entidades Pares
Duas entidades são denominadas entidades pares quando pertencem à mesma camada, mas a máquinas diferentes.
SAP
Os SAP ("Service Access Point" - Ponto de Acesso aos Serviços) são endereços a partir dos quais é transacionado um serviço. É através dos SAP que as entidades da camada n+1 fornecem o IDU ( informação a ser intercabiada com sua entidade par ) para a camada adjacente imediatamente inferior.
IDU
É uma estrutura enviada de uma camada para sua adjacente inferior através do SAP. É composto por informações de controle (ICI - "Interface Control Information") e pelo dados a serem intercambiados (SDU - "Service Data Unit" - Unidade de Dados de Serviços).
PDU
Os PDU ("Protocol Data Unit") são fragmentos do SDU separados pela entidade da camada n para, entre outros motivos, suportar o tamanho do buffer de recepção da sua entidade par.
Protocolo
Protocolo é um conjunto de regras para o estabelecimento de comunicação.
Protocolo de Camada "n"
As regras definidas para a conversação entre duas camadas pares (definição semelhante à de entidades pares) é chamada de Protocolo da Camada. Sendo assim, para o modelo OSI, temos os protocolos da camada "1", protocolo da camada "2", ..., protocolo da camada "7".
Serviços Orientados à Conexão
São serviços que necessitam de comunicação imediata com a máquina destinatária da conexão. Tais serviços são podem ter ou não recepção do reconhecimento da integridade dos dados.
Serviços Não Orientados à Conexão
Não necessitam de conexão com o destinatario no momento do seu provimento. Podem também ter ou não reconhecimento da receção do destinatário.
Primitivas de Operação
São comandos básicos para a requesição ou fornecimento de um serviço entre entidades pares.
Estruturação e Funcionalidade do Modelo
O modelo de referência OSI está estruturado em sete camadas distintas, bem definidas e independentes, cuja descrição segue abaixo:
Camada 1 - Física (Physical Layer)
A camada física é destinada a certificar a transmissão e recepção corretas dos bits, definindo vários fatores como: tensão do pulso, duração, pinos do conector de rede,etc. Utilizam-se recomentações como V.24/RS232 e V.35.
Camada 2 - Enlace de Dados (Data Link Layer)
A camada de enlace de dados tem como função a correção de erros de transmissão de dados. Os dados são agrupados em pedaços (os frames) delimitados por sequências especiais de bits, que adicionados de informações de controle, são enviados para sua camada par. É através das informações de controle que a camada 2 da máquina destinatária verificará a integridade dos dados do frame, devolvendo um frame de reconhecimento (acknowledgement frame) ao transmissor.
Alguns protocolos usuais implementados para a camada de enlace são:
Camada 3 - Rede (Network Layer)
A camada de rede serve basicamente para encaminhar, controlar o fluxo de pacotes (requesição e prestação de serviços) e fazer a transição entre redes de tecnologia diferentes (heterogêneas) na subrede que intermedia as máquinas conectadas (ou que desejam se comunicar). Algumas de suas funções são: endereçamento da rede, identificação do ponto final, segmentação e/ou blocagem para facilitar a transferencia, etc.
Camada 4 - Transporte (Transport Layer)
A camada de transporte tem como função a prestação de serviços de conexão de transporte para a camada de sessão. Pode otimizar as conexões das sessões através da criação de mais conexões de rede, no caso da sessão necessitar de um fluxo maior de dados. Pode também reduzir os custos de conexão através de multiplexação de várias sessões em uma conexão de rede. Isso de forma transparente para a camada de sessão. Seus serviços são divididos em três situações: estabelecimento da conexão (seleção de serviços de rede), transferencia de dados (blocagem, segmentação, detecção de erros, etc.), e finalização da sessão(notificação da razão de termino, idenficicação da conexão terminada, etc.).
Camada 5 - Sessão (Session Layer)
A camada se sessão é responsável pela criação de uma ou mais sessões entre as máquinas conectadas, no sentido de otimizar a troca de dados entre entidades de Apresentação. Gerencia o diálogo das duas máquinas, que pode necessitar de identificar quem fala e quem ouve, para isso, utiliza uma gerencia de token.
Camada 6 - Apresentação (Presentation Layer)
Representa a informação para as entidades da camada de Aplicação. Sua função é a interpretação e manutenção da sintaxe e semântica quando da execução de aplicações remotas. Mantém o controle da apresentação (conversões de dados entre meios heterogêneos) como, por exemplo, padrão de caracteres.
Camada 7 - Aplicação (Aplication Layer)
Faz a conversão entre os diversos tipos de terminais (layouts de telas diferentes) , controles de operação, mapeamentos de memória (virtual - real) para tais terminais. Controle de transferencia de arquivos, e-mail, RJE , seleção da disciplina de diálogo e outras facilidades.
O motivo dessa divisão, como já mencionado em tópicos anteriores, deve-se à facilidade de projeto, implementação e manutenção, além da possibilidade de evolução futura.
Fluxo de Transmissão no Modelo
POSIG
Introdução
É o Perfil OSI adotado pelo Governo Brasileiro para aquisições de material de comunicação/informática pelos órgãos de administração direta e indireta, autarquias, sociedade de economia mista, dentre outras.
O POSIG surgiu da necessidade observada pelo governo, de aumentar a interoperabilidade entre computadores e sistemas heterogêneos dos seus orgãos e entidades, aliada à facilidade de levantamento de licitações e testes de aceitação (isto é, redução de custos por eliminação de desperdícios e aprimoramento do conhecimento das características dos equipamentos).
Escopo
A princípio, o POSIG é destinado a todos os órgãos da Administração Pública Federal, sendo facultado apenas aos sistemas táticos e de segurança. Apesar de ser baseado no modelo OSI, outras padrões/soluções podem ser utilizadas no intuito de atingir o objetivo base, desde que se afirmem como padrão estável.
Para firmar o sucesso (ou ao menos a continuidade) do Perfil, deverá haver incentivos para a adoção pelos Governos Estaduais, Municipais e até pelas empresas privadas.
Como prioridade inicial na implantação do Perfil, o Governo atribuiu o processamento distribuído e a automação de escritório, de forma a agilizar o processo de descisão e reduzir custos de deslocamento, utilizando serviços como: correio eletrônico, intercambio eletrônico de dados (EDI), intercambio de textos processáveis e formatados, etc.
Arquitetura
A arquitetura do POSIG, baseada no modelo OSI, uniu as quatro primeiras camadas, que tratam de operações de encaminhamento na sub-rede, denominando de POSIG-T.
Como sugere o modelo estratificado, o POSIG-T não determina protocolos nem tipos de sub-rede. Isto posto, o POSIG-T está apto a trabalhar com as seguintes sub-redes:
As três camadas restantes do modelo (5, 6 e 7), controlam a interface da aplicação, sendo passível de inúmera quantidade de protocolos distintos, tendo em vista a quantidade de aplicações existentes. Tais camadas formam o POSIG-A, que inicialmente dará suporte aos seguintes serviços: Transferencias de Arquivos e Serviços de Tratamento de Mensagens (através da recomendação X.400 do CCITT mantendo compatibilidade com o STM-400).
Existe ainda uma separação se serviços, advinda da camada 7 do modelo inicial, que trata da conversão de padrão de caracteres. Esta camada foi chamada de POSIG-C.
Planos Futuros
Como planos futuros, além da ampliação dos serviços suportados pelo POSIG-T, POSIG-A e o POSIG-C, são criadas outras divisões do modelo: Formato para intercâmbio de dados e documentos ( o POSIG-F) para padronizar os documentos, graficos, dados, etc. e o Serviço de Apoio (POSIG-S) para suprir as necessidades do usuário (gerenciamento de recursos da rede e controle de segurança).
Avaliação do Modelo
O modelo OSI, em si, traz as vantagens requisitadas pelo seu projetoe necessidades iniciais. Apesar de ter tido um nível de aceitação bom, ainda cogita-se que sua complexidade poderia ser reduzida.
Uma vez que houve muita abstração durante seu planejamento (prevendo futuras alterações tecnológicas), sua implementação não é das mais fáceis. Por outro lado, em decorrência de sua estratificação, e portanto correspondendo às expectativas iniciais, as alterações de tecnologia (hardware, software/protocolos) necessárias após a homologação em 1983, não precisavam de maiores alterações.
Apesar da padronização da arquitetura que, como já mencionado, desenvolveu-se sobre abstrações, muitas organizações utilizam outra arquitetura: TCP/IP. A vantagem da arquitetura TCP/IP sobre a OSI está na implementação, que baseou-se nos modelos de hardware/rede já existentes e portanto. O Modelo TCP/IP por ser menos complexo que o OSI, possui uma quantidade maior de fornecedores de aplicações compatíveis, portanto existe uma maior conectividade das aplicações TCP/IP.
Como se vê, há algumas vantagens do modelo TCP/IP sobre o OSI. Mas apesar disso, as organizações que se preocupam mais com o futuro e a conexão de seus ambientes heterogêneos, buscam soluções no modelo OSI, que tem o crédito da ISO. Um dos que investiram no modelo foi o Governo Brasileiro, que definiu seu próprio perfil, a exemplo de outros países. A vantagem tirada de tal modelo foi a padronização das aquisições, manutenção de equipe especializada para testes em equipamentos, etc.
Enfim, o RM-OSI é um modelo eficiente e seguro, indicado principalmente para organizações que têm o futuro como meta e têm recursos para investir em tecnologia (redes locais, remotas, heterogêneas, etc.).
Bibliografia
Tanenbaun, Andrew S. - Computer Networks - 2rd Ed. - Prentice Hall - 1989
Tanenbaun, Andrew S. - Computer Networks - 3rd Ed. - Prentice Hall - 1996
Redes Locais de Computadores
Diário Oficial da União - 11/05/1992 - fl. 5828
Diário Oficial da União - 26/05/1992 - fl. 6450
Alves, Luiz - Comunicação de Dados - 2a Ed. - Makron Books - 1994