O MODELO DE REFERÊNCIA ISO/OSI

Como os protocolos são utilizados nas redes para prover os serviços nas redes de computadores?

Ao enviar uma mensagem para qualquer dispositivo encontrado na rede mundial de computadores, tanto o emissor quanto o receptor precisam utilizar um protocolo com que as duas partes concordem.

Fonte: Shutterstock.

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Praticar para aprender

Caro aluno, você já pôde compreender o modelo de referência OSI e a importância que ele teve para que houvesse uma padronização na forma de prover a comunicação entre os dispositivos. Com isso, será possível estudar:

• Os protocolos empregados para que diversos serviços de rede sejam utilizados diariamente.
  
• A maneira como eles são organizados e hierarquizados.
  
• As interfaces utilizadas nos serviços.
  
• A forma como são classificados os serviços das redes.
  

Tais conhecimentos possibilitarão ao profissional de redes de computadores organizar e gerenciar os serviços que devem ser providos, a fim de atender às necessidades de comunicação e de compartilhamento de recursos. 

A empresa 2@@ faz projetos de engenharia para grandes empreendimentos comerciais e, em seu dia a dia, necessita compartilhar os desenvolvimentos em andamento e aqueles que já foram concluídos entre todos os membros da equipe de desenvolvimento. Para isso, foi sugerido alocar um site com os projetos no servidor HTTP encontrado na topologia, conforme pode ser observado a seguir:

Com isso, será necessário configurar os serviços HTTP e DNS no servidor instalado na sala do gerente (rede desenvolvida do Packet Tracer).

Com a configuração do servidor HTTP, será possível hospedar os projetos de engenharia. Por sua vez, o DNS vai resolver o nome de domínio para possibilitar que os dispositivos encontrem o site www.projetoseng.com.br, escolhido para acesso às informações necessárias para auxiliar os engenheiros nas atividades de desenvolvimento.

Tais configurações auxiliarão você a responder como os protocolos de comunicação utilizados nas redes de computadores podem prover os serviços utilizados diariamente.

Vamos encarar esse desafio e aumentar o seu conhecimento acerca das redes de computadores?

conceito-chave

Agora que você já possui conhecimentos sobre o modelo de referência OSI, será possível, então, compreender como os protocolos são utilizados nas redes para prover os serviços nas redes de computadores.

Forouzan (2008, p. 19) define que, em redes de computadores, “protocolo é sinônimo de regra”. Ao enviar uma mensagem para qualquer dispositivo encontrado na rede mundial de computadores, tanto o emissor quanto o receptor precisam utilizar um protocolo com que as duas partes concordem. Por meio de um conjunto contendo várias regras, é possível efetuar o controle da comunicação. A arquitetura do protocolo deve possuir os elementos-chave:

• Sintaxe: averigua-se o formato que os dados possuem, ou seja, a ordem como são apresentados. Por exemplo: um protocolo utiliza oito bits para o endereço do emissor, oito bits para o endereço do receptor e 16 bits para o conteúdo da mensagem.
  
• Semântica: analisa-se qual é a característica de cada seção de bits, como cada padrão se comporta e qual deve ser a decisão tomada. Por exemplo: o conteúdo dos pacotes para acessar um site tem a semântica diferente da dos pacotes destinados a streaming de vídeo.
  
• Timing: refere-se ao tempo durante o qual as mensagens são enviadas, em que se verifica: quando a mensagem deve ser enviada e a que velocidade. Por exemplo: uma mensagem é enviada a uma velocidade de 100 Mbps, porém o receptor só pode recebê-la a 1 Mbps. 
  

Hierarquia e interfaces dos protocolos nos serviços de redes

Segundo Tenenbaum (1997), assim como determina o modelo de referência OSI, os protocolos são organizados em pilha ou camada, porém em todas as redes a função primordial é fornecer serviços às camadas superiores.

Para isso, o mecanismo utilizado faz com que a camada “n” de um dispositivo se comunique com a camada “n” de outro dispositivo. Basicamente, o protocolo efetua a “negociação” entre as partes para que seja provida a comunicação, conforme pode ser observado na Figura 2.7 a seguir:

Quando os dados são transferidos, cada camada processa o seu serviço respectivo. Para que isso ocorra, a cada par de camadas existe uma interface, responsável por definir as operações e os serviços que a camada inferior tem que encaminhar à camada superior.

Ao projetar as interfaces nas redes, a carga de trabalho das informações que devem ser passadas entre as camadas é reduzida, pois, dessa forma, só é necessário oferecer o mesmo conjunto de serviços entre os dispositivos que estão se comunicando.

Os protocolos utilizados nas redes de computadores estão diretamente ligados aos serviços utilizados nas redes de computadores diariamente. Por exemplo, ao utilizar um aplicativo em um smartphone, são necessários diversos protocolos como o TCP/IP, DNS, NTP, entre outros, para que seja provido algum tipo de serviço.

Nesta seção vamos nos concentrar nos protocolos que operam na camada 7 (aplicação) do modelo de referência OSI, pois nos próximos estudos serão tratados os demais protocolos da camada de rede e transporte. Dessa forma, por meio dessa divisão, será possível maior compreensão do funcionamento e das principais características dos protocolos que agem em ambas as camadas. Segundo Tanenbaum (1997), estão definidos os seguintes protocolos:

• HTTP: trata-se de um protocolo utilizado para acessar conteúdo web na rede mundial de computadores. Permite que ocorra a transferência ponto a ponto entre clientes e servidores, de serviços do tipo elástico e streaming (multimídia), conforme pode ser observado na Figura 2.8 a seguir:

Para compreensão do funcionamento do servidor HTTP, um exemplo ocorre quando um computador efetua uma solicitação para acessar um site alocado em um Servidor HTTP quando digitada a URL (Uniform Resource Locator – Localizador Padrão de Recursos), o endereço do site disponível em algum dispositivo na rede mundial de computadores. Ao receber a solicitação, o servidor envia a resposta, sendo possível ao usuário visualizar o conteúdo por meio de um navegador web.

• SMTP: é a sigla para Simple Mail Transfer Protocol (Protocolo Simples de Transferência de E-mail). É o protocolo utilizado para efetuar a transferência de e-mail de um servidor para outro, conforme observado a seguir:

No exemplo acima, o usuário A do “PC0” possui uma conta de e-mail localizada no “Server HTTP 1”; por sua vez, no “PC1”, o usuário B possui uma conta de e-mail no “Server HTTP 2”. Quando o usuário A escreve uma mensagem ao usuário B, esta primeiramente é enviada para o “Server HTTP 1” e, depois disso, o protocolo SMTP se encarrega de transferi-la para o “Server HTTP 2”, possibilitando, assim, que o usuário B consiga acessar a mensagem.

Para que isso ocorra, o acesso aos e-mails pode ser efetuado via web, usando o HTTP. Este servidor HTTP, por sua vez, acessa o servidor SMTP, onde estão alocadas as mensagens.  

• SSH (Secure SHell): este protocolo é utilizado para efetuar acesso remoto em outro dispositivo, por meio de um terminal, assim como o prompt de comando do DOS. A grande diferença para as outras técnicas (telnet e RSH) de acesso remoto está relacionada com a segurança. Ao fazer um acesso remoto em um dispositivo, a transmissão de dados recebe uma criptografia que pode variar conforme o algoritmo de encriptação das mensagens, a fim de garantir a integridade do que é compartilhado.
  
• RTP: trata-se de um protocolo de transporte utilizado na camada de aplicação para prover serviços streaming de áudio e vídeo. A sua sigla significa Real-Time Transfer Protocol, ou seja, protocolo de transferência de tempo real. Com esse mecanismo, é feito o transporte das mensagens fim a fim dos dados do tipo multimídia. O cabeçalho do protocolo possui um campo específico com informações sobre o tempo, conforme demonstrado na Figura 2.10.

O protocolo utiliza o campo timestamp para compensar o atraso dos pacotes. Essa compensação faz com que não ocorra a degradação dos serviços.

• SIP (Session Initiation Protocol): apesar de este protocolo não pertencer à camada de aplicação e sim ser definido na camada de sessão, vale ressaltar o seu grau de importância para os serviços multimídia. Este protocolo é responsável pela criação, modificação e finalização de sessões de transferência de arquivos de serviços multimídia. O seu funcionamento é idêntico ao do HTTP, ou seja, uma conexão do tipo cliente/servidor. Para o gerenciamento das sessões, o protocolo deve conter:
  • Localização do usuário: determina a localização do dispositivo dentro de uma topologia.
    
  • Capacidade do usuário: determina a capacidade de transmissão do serviço streaming.
    
  • Disponibilidade do usuário: este procedimento confirma se o dispositivo está ativo após a sua localização.
    
  • Configuração de chamada: são definidos os parâmetros para estabelecimento da conexão, conforme as características técnicas da rede e do tipo de serviço.
    
  • Controle de chamada: após o estabelecimento da conexão, é gerenciada a chamada, a transferência de dados e o encerramento.
    
  
  
• POP3: essa expressão pode ser traduzida como protocolo de escritório postal (Post Office Protocol), já disponível em sua terceira versão. Esse protocolo permite que o usuário descarregue as mensagens que estejam localizadas em um servidor de e-mail em seu dispositivo.
  

Quando as operadoras de internet não ofereciam conexões com velocidades mais altas, alguns programas, como Outlook ou Thunderbird, eram utilizados para esse fim. Observe na área central do Outlook Express os e-mails carregados:

Essa ferramenta permite o recebimento das mensagens, porém não o seu envio.

• IMAP: assim como ocorre com o POP3, este protocolo sincroniza as mensagens alocadas em um servidor de e-mail, porém se mantém conectado a fim de sincronizar as mensagens recebidas, em tempo real.
  
• NTP: o Network Time Protocol (Protocolo de Tempo de Redes) tem como função sincronizar os relógios dos servidores, roteadores e computadores das redes. Para fazer com que ocorra a sincronia, os servidores NTP são estruturados por uma topologia hierarquizada em camadas, entre as quais existe um mecanismo de consulta de tempo para o ajuste preciso. Por sua vez, os dispositivos solicitam a atualização do tempo para os servidores. Essas associações podem ser do tipo:
  • Permanente: é configurado manualmente o tempo no servidor para que seja referenciado em todos os dispositivos da rede.
    
  • Priorizável: assim como o permanente, é configurado manualmente, porém com a possibilidade de possuir mais servidores referenciando o tempo aos dispositivos.
    
  • Transitórias: são servidores disponíveis na rede mundial que atualizam o tempo dos dispositivos encontrados nas redes.
  
  

Por ter um papel de extrema importância na rede mundial de computadores, o protocolo DNS (Domain Name System – Sistema de Nomes de Domínios) necessita de um pouco mais de detalhes. 

Para isso, Forouzan (2008) define que esse protocolo tem como função principal efetuar a tradução do número IP (Internet Protocol) para o nome de domínios, dentro de um servidor DNS, conforme exemplo no Quadro 2.2 a seguir:

A hierarquia dos domínios é dividida em três categorias diferentes:

• Domínio genérico: são definidos os registros conforme o segmento do site, podendo estes ser: .com, .net, .org, .edu, .gov, entre outros.
  
• Domínio de países: é utilizada a abreviatura com dois caracteres para identificar em qual país o domínio foi registrado, podendo ser: br (Brasil), us (Estados Unidos), ar (Argentina), entre outros.
  
• Domínio reverso: faz o processo reverso à consulta ao servidor DNS. Quando um servidor recebe uma solicitação, é feita uma consulta em sua “tabela”, que por sua vez encaminha a solicitação do cliente, apontando para o servidor relacionado ao endereço digitado pelo usuário, sendo utilizado o endereço IP.

Dessa forma, o resolvedor do nome de domínio basicamente precisa responder como uma aplicação do tipo cliente/servidor, que tem a capacidade de mapear e encaminhar as solicitações de acesso a sites por meio do endereço ou número IP fornecido.

Ao longo desta seção nós estudamos diversos protocolos da camada de aplicação. No entanto, existem diversos outros como o Telnet, POP, NIS, NFS, LDAP, etc. Embora eles desempenhem algumas funções, nos atemos aos protocolos mais relevantes nos serviços utilizados nas redes de computadores.