Camadas de Protocolo e Modelos de Referência

O empilhamento de protocolos organiza a funcionalidade da rede em uma pilha de camadas, cada uma fornecendo um serviço definido à camada superior através de uma interface, com os modelos de referência OSI e TCP/IP oferecendo as duas formas canônicas de particionar essas funções.

Definition

Um modelo de referência é uma estrutura abstrata em camadas que particiona as funções de comunicação em camadas, cada uma definida pelo serviço que oferece, pela interface que apresenta à camada adjacente e pelo protocolo que usa para se comunicar com seu par em outro host.

Scope

Este tópico aborda por que e como os protocolos de rede são organizados em camadas: as noções de serviço, interface e protocolo; a encapsulação à medida que os dados descem pela pilha; e os dois principais modelos de referência. Compara o modelo OSI de sete camadas (física, enlace de dados, rede, transporte, sessão, apresentação, aplicação) com o modelo Internet/TCP-IP de cinco camadas, explicando o que cada camada faz e por que o modelo Internet colapsa as camadas superiores do OSI. Exclui mecanismos detalhados dentro de qualquer camada única, que são tratados nos tópicos correspondentes.

Core questions

• Quais são o serviço, a interface e o protocolo de uma camada, e como eles diferem?
• Que função cada camada dos modelos OSI e TCP/IP desempenha?
• O que é encapsulamento e como os cabeçalhos se acumulam na pilha?
• Por que a Internet adotou um modelo de cinco camadas em vez do modelo OSI completo de sete camadas?
• Quais são as vantagens e desvantagens do empilhamento estrito?

Key concepts

• serviço de camada, interface e protocolo
• modelo OSI de sete camadas
• modelo TCP/IP de cinco camadas
• encapsulamento e cabeçalhos
• camadas física e de enlace de dados
• camadas de rede e transporte
• camadas de sessão e apresentação
• camada de aplicação
• unidades de dados de protocolo

Key theories

Serviço, interface e protocolo

O empilhamento distingue o serviço que uma camada fornece, a interface através da qual a camada superior o acessa e o protocolo pelo qual as entidades pares na mesma camada se comunicam; separar isso permite que as implementações mudem sem quebrar as camadas adjacentes.

Encapsulamento

À medida que uma mensagem desce pela pilha, cada camada envolve os dados que recebe com seu próprio cabeçalho (e às vezes um trailer), de modo que a unidade em cada camada carrega as camadas superiores como carga útil; o receptor inverte isso na subida.

Filosofia de design da Internet

A Internet DARPA foi organizada em camadas em torno de uma rede simples, robusta e de melhor esforço com inteligência nos hosts finais, priorizando a capacidade de sobrevivência e a interoperabilidade em detrimento do conjunto abrangente de recursos do OSI, o que moldou o modelo TCP/IP mais enxuto.

Clinical relevance

Os modelos de referência são o vocabulário compartilhado que os engenheiros usam para localizar e discutir funcionalidades: dizer que um problema está 'na camada 3' ou que um dispositivo é 'um switch de camada 2' comunica precisamente onde na pilha ele opera. Os modelos guiam a solução de problemas, os padrões de interoperabilidade e o design modular de software e hardware de rede.

History

O modelo de referência OSI foi desenvolvido pela ISO no final da década de 1970 e formalizado por Zimmermann em 1980 como uma estrutura independente de fornecedores. Paralelamente, o conjunto TCP/IP surgiu da pesquisa da ARPANET, e o artigo de Clark de 1988 articulou sua filosofia de design. Embora a pilha do OSI nunca tenha sido totalmente implementada, sua terminologia perdura, enquanto o modelo TCP/IP se tornou o padrão operacional da Internet.

Debates

Valor pedagógico do OSI versus realidade operacional do TCP/IP

As sete camadas do OSI separam claramente funções como sessão e apresentação que a pilha da Internet incorpora em aplicações, tornando o OSI útil para o ensino; críticos argumentam que ele é superprojetado e nunca correspondeu a sistemas reais, então os livros didáticos apresentam ambos para propósitos diferentes.

Key figures

• Hubert Zimmermann
• David D. Clark
• Vinton Cerf
• Robert Kahn

Seminal works

• zimmermann1980
• clark1988
• kurose2021

Frequently asked questions

Quantas camadas tem a pilha de protocolos da Internet?

A pilha da Internet é geralmente descrita como tendo cinco camadas: aplicação, transporte, rede, enlace e física. O modelo OSI de sete camadas adiciona uma camada de sessão e uma de apresentação entre a aplicação e o transporte, funções que o modelo da Internet deixa para as aplicações.

O que é encapsulamento?

Encapsulamento é o processo pelo qual cada camada adiciona sua própria informação de controle, tipicamente um cabeçalho, em torno dos dados passados da camada superior. No momento em que os dados chegam ao link físico, eles estão envoltos em várias camadas de cabeçalhos, que o host receptor remove uma camada por vez.