Modelo OSI vs TCP/IP | Qual é melhor

Por que o modelo OSI e TCP/IP é usado?

Tanto o OSI quanto o TCP/IP são modelos de Internet e podem ser considerados a pedra angular da Internet. Então, por que precisamos desses modelos de Internet? Por que o modelo OSI/modelo TCP é usado?

É como um americano e um japonês se encontrando um dia.

American dizem: Olá

Os japoneses dizem: こんにちは

Eles não conseguem entender um ao outro por causa das diferenças de idioma. É por isso que o inglês é gradualmente usado como o idioma de comunicação na área internacional. Semelhante à Internet, redes com arquiteturas diferentes não conseguem realizar a interconexão sem um modelo de internet, assim como seu celular envia uma mensagem para o seu PC, mas seu PC não consegue recebê-la.

Consequentemente, a chegada de modelos de Internet como OSI e TCP/IP promove o desenvolvimento de redes de computadores e resolve a compatibilidade e a interconexão de diferentes estruturas e sistemas de rede.

Modelo OSI

O modelo OSI é conhecido como Modelo de Referência de Interconexão de Sistemas Abertos. Como o nome indica, o modelo OSI enfatiza padrões abertos, ou seja, qualquer sistema pode se comunicar com outros sistemas desde que siga o padrão OSI. Usando o método de arquitetura em camadas, o modelo OSI divide o sistema grande e complexo em vários sistemas pequenos e fáceis de manusear. O modelo OSI permite observar visualmente as funções de rede de cada camada e compreender todo o processo de transmissão de rede.

No entanto, o modelo OSI é um modelo teórico idealizado, que apenas padroniza alguns conceitos. Ele não descreve em detalhes os protocolos e serviços usados em cada camada. Ele apenas nos diz o que fazer em cada camada e não fornece métodos detalhados de implementação.

Quais São as Camadas do OSI

Camada 1 - Camada física

A camada física é a camada inferior do modelo OSI, que define os padrões elétricos, mecânicos e funcionais do sistema, como tensão, taxa de dados física, distância máxima de transmissão, acoplador físico etc. A principal função da camada física é usar o meio de transmissão para fornecer a conexão física à camada de enlace de dados e ser responsável pela transmissão física do fluxo de dados.

A unidade básica da transmissão da camada física é o fluxo de bits, ou seja, 0 e 1, isto é, o sinal elétrico ou sinal óptico mais básico, que é a característica de transmissão física mais fundamental.

Camada 2 - Camada de enlace de dados

A principal função da camada de enlace de dados é estabelecer a conexão de enlace de dados entre entidades de comunicação e fornecer serviços de controle de erros e controle de fluxo para a camada de rede. A unidade básica de transmissão da camada de enlace de dados é o quadro.

A camada de enlace de dados consiste na subcamada MAC (subcamada de controle de acesso ao meio) e na subcamada LLC (subcamada de controle de enlace lógico). A subcamada MAC especifica como transmitir quadros em linhas físicas. A subcamada LLC gerencia a comunicação entre dispositivos no mesmo enlace de rede. A subcamada de controle de enlace de dados é principalmente responsável por identificar e encapsular diferentes tipos de protocolo. Em outras palavras, a subcamada de controle de enlace de dados aceitará os dados do protocolo de rede, o datagrama de pacote e adicionará mais informações de controle, a fim de transmitir o pacote ao seu dispositivo de destino.

Camada 3 - Camada de rede

A camada de rede é projetada para criar links lógicos para a transmissão de dados entre nós e seleciona o melhor caminho para os pacotes por meio do algoritmo de roteamento, a fim de realizar as funções de controle de congestionamento e interconexão de redes.

A camada de rede é a camada-chave, tendo o roteador como o nó mais alto. Ela é responsável pelo roteamento de pacotes da rede de origem para a rede de destino. A Internet é uma coleção de várias redes. Com a ajuda da função de roteamento da camada de rede, a conexão entre várias redes pode ser interconectada e as informações podem ser compartilhadas.

Camada 4 - Camada de Transporte

A camada de transporte é uma camada de interface que conecta as camadas alta e baixa no modelo ISO. A principal função da camada de transporte é fornecer serviços de ponta a ponta aos usuários e lidar com problemas de transmissão, como erros de datagrama. 

A camada de transporte é uma camada fundamental no modelo OSI. Ela oculta da camada superior os detalhes de comunicação dos dados inferiores, para que os usuários não precisem considerar os detalhes da camada física, da camada de enlace de dados e da camada de rede.

Camada 5 - Camada de sessão

A principal função da camada de sessão é manter a conexão de transmissão entre dois nós, garantir a transmissão ponto a ponto e gerenciar a troca de dados.

A camada de sessão estabelece, gerencia e encerra sessões. Ela também pode decidir qual modo de comunicação usar por meio do controle de diálogo, como comunicação full-duplex ou half-duplex. A camada de sessão coordena a solicitação e a resposta por meio de seu próprio protocolo, como o protocolo RPC (remote process call), o protocolo do sistema X-Windows, o protocolo de sessão AppleTalk e o protocolo DNA SCP.

Camada 6 - Camada de Apresentação

A principal função da camada de apresentação é lidar com a representação das informações trocadas entre os dois sistemas de comunicação, incluindo principalmente alteração do formato de dados, criptografia e descriptografia de dados, compactação e descompactação de dados etc. Os serviços fornecidos pela camada de apresentação para a camada de aplicação incluem conversão de sintaxe, seleção de sintaxe e gerenciamento de conexão.

Com base em uma determinada largura de banda de rede, quanto menor a compressão dos dados, mais rápida é a taxa de transmissão. Portanto, a compressão e a descompressão de dados da camada de apresentação são consideradas o fator-chave que influencia a taxa de transmissão da rede. Além disso, a camada de apresentação também fornece um serviço de criptografia de dados, que garante a transmissão segura dos dados.

Camada 7 - Camada de Aplicação

A camada de aplicação é a camada mais alta no modelo OSI, sendo uma camada diretamente voltada para os usuários. A comunicação dos usuários deve ser resolvida pelo processo de aplicação, o que exige que a camada de aplicação adote diferentes protocolos de aplicação para resolver diferentes tipos de requisitos de aplicação.

A camada de aplicação contém vários módulos independentes de protocolo de serviço ao usuário para fornecer serviços para a comunicação entre diferentes usuários da rede. Deve-se observar que a camada de aplicação não é uma aplicação, mas fornece serviços para aplicações.

Modelo TCP/IP

TCP/IP é o modelo de Internet mais amplamente utilizado. O nome completo de TCP/IP é Transmission Control Protocol/Internet Protocol, também conhecido como suíte de protocolos da Internet. A suíte de protocolos TCP/IP tem dois dos protocolos mais importantes, TCP (Transmission Control Protocol) e IP (Internet Protocol). O TCP é responsável pela conexão com o host remoto, e o IP é responsável pelo endereçamento. Eles são o núcleo do modelo. Portanto, o modelo é chamado de modelo TCP/IP. Os protocolos usados no modelo TCP/IP também incluem HTTP, TELNET, DNS, SMTP, UDP etc.

Origem e desenvolvimento do TCP/IP

O modelo TCP/IP foi financiado pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD). O contexto de projeto do TCP/IP é que o DoD precisava de uma rede capaz de sobreviver a qualquer momento e em quaisquer condições. Isso exige que a rede não apenas permita vários modos de conexão, como cabo, micro-ondas, fibra óptica e linha via satélite, mas também tenha boa compatibilidade e independência relativa. Esse requisito rigoroso levou ao estabelecimento do modelo TCP/IP e permitiu que o TCP/IP atendesse às necessidades de comunicação de dados em todo o mundo.

Quais são as camadas do TCP/IP

Camada 1 - Camada de acesso à rede

A camada de acesso à rede é a camada inferior do modelo TCP/IP. As principais funções da camada de acesso à rede são basicamente consistentes com a camada física e a camada de enlace de dados no modelo OSI. Ela é responsável pelo envio e recebimento de pacotes de dados pelas redes e pela transmissão de informações entre computadores.

Camada 2 - Camada de Internet

A camada de Internet é a camada 2 do modelo TCP/IP. Ela é responsável pela seleção do melhor caminho e pela comutação de pacotes durante a transmissão de dados. Ela fornece serviços de seleção de caminhos de transmissão e controle de congestionamento de tráfego para a camada de transporte.

O protocolo de gerenciamento da camada de Internet é o IP (Internet Protocol).

Camada 3 - Camada de transporte

A camada de transporte é projetada principalmente para fornecer a confiabilidade da transmissão de dados e funções de controle de fluxo.

A camada de transporte tem dois protocolos de transmissão,  TCP (Transmission Control Protocol) e UDP (User Datagram Protocol). O TCP se aplica a aplicações com requisitos de alta confiabilidade, enquanto o UDP funciona para requisitos de baixa confiabilidade e transmissão econômica.

O TCP pode fornecer transmissão de dados confiável, permitindo serviços como transmissão de fluxo de dados, confiabilidade, controle de fluxo, operação full-duplex e multiplexação. De modo geral, ele estabelece e conecta antecipadamente o canal para os dados transmitidos, depois envia os dados e, por fim, cancela o canal. No entanto, o UDP pode causar perda, desordem e erro de dados, mas tem as vantagens de uma transmissão flexível e rápida.

Os protocolos de aplicação suportados por TCP incluem principalmente Telnet, FTP, SMTP. E os protocolos de aplicação suportados por UDP incluem NFS, SNMP, DNS, TFTP.

Camada 4 - Camada de Aplicação

O TCP/IP classifica todo o conteúdo relacionado a aplicações na camada de aplicação e garante o agrupamento e o empacotamento dos dados para a próxima camada. A camada de aplicação contém todos os protocolos de camada superior, como TELNET, FTP etc.

Estrutura do Modelo TCP/IP

Diferenças entre os modelos OSI e TCP/IP

Os modelos OSI e TCP têm em comum a adoção da estrutura em camadas e o uso do conceito de pilha de protocolos na mesma camada. No entanto, os dois modelos diferem na divisão específica de níveis e no design funcional.

OSI vs TCP/IP: Estrutura de Camadas

Embora tanto OSI quanto TCP/IP adotem uma arquitetura em camadas, OSI tem 7 camadas, enquanto TCP/IP tem apenas 4 camadas. O modelo TCP/IP combina as três camadas superiores do modelo OSI em uma única camada, a camada de aplicação. Além disso, combina as duas camadas inferiores do OSI em uma única camada, a camada de acesso à rede. Claramente, o modelo TCP/IP é mais simplificado do que o modelo OSI.

Camadas OSI vs camadas TCP/IP

OSI vs TCP/IP: Faixa de aplicação

Como o modelo OSI foi projetado antes da formulação de protocolos específicos,  o design do modelo não é muito prático. Às vezes, ele não consegue orientar plenamente a realização de alguns protocolos. Portanto, o escopo das aplicações OSI é limitado. Pelo contrário, o modelo TCP/IP surge depois que vários protocolos são estabelecidos, proporcionando mais flexibilidade na aplicação em comparação com o modelo OSI. O modelo TCP/IP tornou-se o padrão internacional de fato e o padrão industrial de interconexão da Internet.

OSI vs TCP/IP: Orientado à conexão ou sem conexão

O modelo OSI se concentra na confiabilidade da comunicação, como a garantia da qualidade do serviço e da taxa de erro. Assim, na camada de transporte, o modelo OSI considera apenas o serviço orientado à conexão, enquanto o modelo TCP/IP permite tanto o serviço orientado à conexão (TCP) quanto o serviço sem conexão (UDP), atendendo a necessidades mais práticas.

Tendência Futura: OSI ou TCP/IP

O modelo TCP/IP é aproximadamente semelhante ao OSI, mas eles têm suas próprias características. Nem o OSI nem o TCP/IP são perfeitos. O OSI é mais idealista, complicado e impraticável quando comparado ao modelo TCP/IP, mas tem as vantagens de integralidade e rigor. O modelo OSI é mais parecido com um livro didático, o que tem grande importância no ensino e na pesquisa.

O modelo TCP/IP promoveu com sucesso o desenvolvimento da Internet; por outro lado, o desenvolvimento da Internet também ampliou a influência do TCP/IP. No entanto, o TCP/IP também não é perfeito. Problemas como espaço de endereçamento insuficiente, qualidade de serviço QoS, segurança etc. sempre afetaram o TCP/IP. Atualmente, a introdução do IPv6 pode resolver alguns problemas, mas ainda precisa ser aprimorada. Acredito que, em um futuro próximo, veremos um modelo TCP/IP mais perfeito e com padrões industriais.

Perguntas frequentes

Em qual camada do modelo OSI os switches e roteadores funcionam?

Switches operam na segunda camada do modelo OSI, a camada de enlace de dados. Roteadores operam na terceira camada do modelo OSI, a camada de rede.

(Quais são as diferenças entre switch e roteador)

Em qual camada do modelo TCP/IP o protocolo IP e o protocolo TCP funcionam?

O protocolo IP funciona na segunda camada do TCP/IP, a camada de Internet. O protocolo TCP funciona na terceira camada do TCP/IP, a camada de transporte.

(Saiba mais sobre endereço IP)

Observação: Parte da referência do conteúdo: https://en.wikipedia.org/wiki/Internet_protocol_suite