UFCD 10871 - OSI vs TCP/IP

 

A distinção entre modelo OSI e o TCP/IP, dois pilares da comunicação de rede, é importante para compreensão dos conceitos. O modelo OSI, com suas 7 camadas meticulosamente definidas, serve como um guia teórico para a estruturação de redes.

Já o TCP/IP, baseado em protocolos padrão e com apenas 4 camadas, é notório pela adoção ampla e especificações mais flexíveis.

Neste artigo, destacamos as diferenças entre o modelo OSI e o TCP, a fim de que profissionais da área compreendam melhor como as redes funcionam e são estruturadas.

Continue conosco, descubra por que esses modelos são tão relevantes no universo das telecomunicações e como impactam a eficiência e segurança da sua conexão.

O que é modelo OSI?

O modelo OSI é uma estrutura conceitual usada para entender e facilitar a interação entre sistemas e dispositivos de rede. A arquitetura, em camadas, permite que equipamentos e softwares de diferentes fabricantes se comuniquem de maneira eficaz.

Ao dividir a comunicação em sete níveis distintos, o modelo OSI simplifica as tarefas complexas de networking, tornando-as mais gerenciáveis.

Essas camadas têm funções específicas e operam de maneira independente, o que facilita a padronização e a resolução de problemas.

Ao entenderem como cada camada do modelo OSI funciona, os profissionais de TI identificam rapidamente o nível de um problema, e o diagnóstico é muito mais rápido e eficiente.

Além disso, se você está projetando uma nova tecnologia de rede ou escolhendo produtos para comprar, saber como se encaixam dentro das camadas do modelo OSI é extremamente útil.

O que é modelo TCP?

O modelo TCP, essencial no conjunto de protocolos da internet, é a espinha dorsal, que garante a entrega confiável, ordenada e verificada de dados entre aplicações.

Ao contrário de um simples envio de pacotes, o TCP estabelece uma conexão segura entre cliente e servidor, antes de qualquer transferência de dados. Esse processo, conhecido como “three-way handshake”, um cumprimento em três etapas, assegura que ambas as partes estejam prontas para a comunicação.

Considere o “three-way handshake” como um protocolo essencial de comunicação na inicialização de uma sessão TCP. Nesse processo, duas entidades de rede estabelecem um canal de comunicação padrão, baseando-se na troca de pacotes de controle.

Inicialmente, a estação cliente emite um pacote SYN para o servidor, sinalizando a intenção de estabelecer conexão. Em resposta à solicitação, o servidor emite um pacote SYN-ACK, indicando a aceitação da solicitação e sua disposição para a comunicação. Para completar, o cliente envia um pacote ACK de volta ao servidor, confirmando o recebimento do SYN-ACK e estabelecendo a sessão de comunicação bilateral.

Com essa formalidade completa, a transferência de dados começa com segurança. E não se engane: essa troca inicial é crucial. Evita mal-entendidos digitais e assegura que nenhuma informação seja perdida ou chegue fora de ordem.

Quais são as diferenças entre o modelo OSI e TCP/IP?

O modelo OSI, com suas 7 camadas, é um guia teórico para a compreensão da comunicação de rede. Já o TCP/IP, que se apoia em 4 camadas, é o esqueleto das redes modernas.

Diferentemente do modelo OSI, o TCP/IP combina funções. Por exemplo, a camada de aplicação no modelo OSI corresponde a três camadas no TCP/IP, uma fusão que propicia a eficiência operacional.

Em síntese, enquanto o modelo OSI serve como um framework conceitual detalhado para várias tecnologias de rede, o TCP/IP é a força prática da internet e de serviços como os que ofertamos.

Portanto, neste artigo, entendemos o que é o modelo OSI e o TCP, desvendamos suas camadas e funcionalidades únicas e os contrastamos no intuito de proporcionar uma percepção clara de suas particularidades.

UFCD 10871 - Camada OSI

O Modelo OSI

Ainda que a maioria das pessoas saiba que computadores usem redes para funcionar, elas não sabem como elas operam. Como resultado, muitas pessoas acabam pensando que tudo que você precisa para uma rede são os cabos e nada mais. Mas os cabos são apenas uma pequena parte do Modelo OSI, uma das principais formas de se estruturar redes.

Entretanto, existem tantas variáveis e passos necessários para criar uma rede além da parte física do processo. De fato, todo o sistema é tão complexo que para facilitar o seu entendimento ele é dividido em camadas (layers). O modelo OSI usa 7 camadas para estruturar uma rede, facilitando assim a sua implementação e gerenciamento.

O Modelo OSI

Camada Física

Possivelmente a camada mais “conhecida” das sete, é nela que estão inseridos os cabos e componentes físicos da rede. Por isso é aqui que todos os dados são encaminhados para seu destino através de cabos, hubs, e outros aparelhos.

Só para exemplificar e facilitar o entendimento, pense no sistema todo como uma rede dos correios. A camada física seria os caminhos que as entregas fazem para ir do remetente para o destinatário.

Camada de Enlace de Dados

Em segundo lugar temos a camada de enlace de dados, servindo para impedir que ocorram erros na transmissão de dados. Além disso, ela ajuda a controlar o fluxo dos dados, fazendo tudo isso através de protocolos como o Ethernet. Dessa maneira, essa camada seria o fiscal do nosso exemplo dos correios, certificando-se que tudo está em ordem.

Camada de Rede

Em terceiro lugar temos a camada de redes, que usa ferramentas como o endereçamento IP para enviar e receber dados. De acordo com nossa analogia aos correios, ela seria uma central, decidindo por qual caminho o pacote irá se locomover. Como resultado essa camada decide quais dados têm prioridade de envio e qual o melhor caminho para enviá-los.

Camada de Transporte

Em quarto lugar temos a Camada de Transporte, que como o nome já diz é responsável por encaminhar os dados pelas redes. Ela seria como os caminhões de transporte dos correios, bem como os carteiros que entregam as encomendas aos seus destinos. E com o fim de garantir esse transporte, a camada usa protocolos como o TCP e UDP.

Camada de Transporte

Em quinto lugar encontramos a Camada de Sessão, que serve para garantir que as máquinas na rede se comuniquem apropriadamente. Em resumo, isso significa que ela garante que ambos os lados possam se conectar e trocar dados de forma segura.

Camada de Apresentação

Em sexto lugar temos a camada de Apresentação ou Tradução, responsável por traduzir os dados recebidos para serem usados. Assim toda a conversão dos dados em caracteres, conversão e compactação, bem como criptografia se necessário, ocorre nesta camada.

Camada de Aplicação

Finalmente em sétimo lugar temos a camada de aplicação, aonde os dados são recebidos e consumidos pelos usuários. Portanto é aqui que temos a interação entre os humanos e as máquinas, seja para acessar emails ou visitar um website. 

UFCD 10871 - Resumo de Arquitetura de Computadores

 

Resumo de Arquitetura de Computadores

Definição 1: Um computador é uma máquina composta de um conjunto de partes eletrônicas e eletromecânicas, com capacidade de coletar, armazenar e manipular dados, além de fornecer informações, tudo isso de forma automática.

Definição 2: O hardware do computador é tudo aquilo que o compõe fisicamente. Constitui-se em hardware o próprio gabinete do computador e seus periféricos. 

Componentes do computador

Gabinete

Contém fonte, placa mãe, dispositivos de armazenamento, placas de expansão, memória, etc... Existem vários modelos de designes e tamanhos variados. Também exigem compatibilidade com o tipo de fonte e, em alguns casos, com a placa mãe.

Exemplo de gabinete de um computador

Fonte

Recebe corrente alternada de 110 ou 220 Volts vinda do estabilizador e a transforma em corrente contínua de 5, -5, 12 e -12 Volts. O dois tipos de fonte mais conhecidos são: AT e ATX. 

AT

Possui uma chave liga/desliga e a saída é um conjunto de dois conectores semelhantes.

ATX

Também chamada de fonte inteligente, ela não possui uma chave liga/desliga (seu desligamento é realizado por um pulso enviado através da placa mãe. Possui um único conector de saída.

Placa Mãe

A placa mãe (motherboard) é possivelmente a parte mais importante do computador. Ela gerencia toda a transação de dados entre a CPU e os periféricos. Ela define a arquitetura do seu computador. Componentes da Placa Mãe: chipset, BIOS, barramentos, slots.

Exemplo de placa-mãe para processadores AMD

Microprocessador

O termo microprocessador não é o mesmo que CPU. Para os microcomputadores porém, pode-se dizer que o microprocessador é a sua CPU. Antes da existência dos microcomputadores, as CPUs dos computadores eram formadas por um grande número de chips, distribuídos ao longo de uma ou diversas placas. O microprocessador é uma CPU inteira dentro de um único chip. É o cérebro do computador.

Processadores Pentium III, Pentium 4 (Socket 423), Pentium 4 (Socket 478) e Athlon

Desde o advento do processador Intel 8088 (Linha PC-XT) até o atual Pentium 4 passando pelos 80286, 80386 e 80486, apresentam sempre uma evolução exponencial em relação ao seu antecessor, medido atualmente em milhões de transistores e paradoxalmente em mícrons de espessura de trilha. Confira os dados abaixo a respeito dos CIs Intel.

Existem dois tipos básicos de processadores com relação as instruções que estes realizam: CISC e RISC.

CISC (Complex Instruction Set Computer)

O processador contém um grande número de instruções. Dessa forma, o microcódigo deve utilizar sua próprias instruções. Dissipam mais calor que o RISC.

RISC (Reduced Instruction Set Computer)

O processador contém um número pequeno de instruções mais simples. Dessa forma, o próprio software em execução faz o trabalho pesado. Acontece que o aumento de performance do chip compensa em muito esse trabalho extra do programa. Atinge frequências maiores do que os CISC.

Clock

Toda placa tem um cristal piezoelétrico (ou um circuito integrado) para a geração dos sinais de sincronismo e determinação da velocidade de processamento. O cristal fornece um pulso de alta precisão cuja frequência depende do processador em uso. Assim como o processador, outros sinais são obtidos do clock para os circuitos da motherboard via divisão de frequência. Exceção feita ao barramento de expansão, que tem um cristal de 14,31818 MHz independente para seu funcionamento.

Clock Speed ou Clock Rate

É a velocidade na qual um microprocessador executa instruções. Quanto mais rápido o clock, mais instruções uma CPU pode executar por segundo. A velocidade de clock é expressada em MegaHertz (MHz), sendo 1MHz igual a 1 milhão de ciclos por segundo.

Memórias

As memórias dos computadores são uma parte muito importante no seu funcionamento e performance. Elas estão intimamente ligadas ao processador, chipset e placa mãe. Existem vários tipos de memória, variando a capacidade de armazenamento, de velocidade, e o preço.

Exemplos de módulos de memória

Placas de expansão

Permitem que se acrescentem novos recursos ao computador. São conectadas à placa mãe através dos slots. Exemplos: placas de som, placa de vídeo, placa de rede, etc.

Periféricos

Unidades de entrada/saída. Exemplos: teclado, mouse, monitor, impressora, scanner, etc.

CMOS

O chip denominado CMOS é composto por um relógio eletrônico e 64 Bytes de memória RAM. É nesta memória que estão armazenadas as informações relativas à configuração do hardware do computador.

BIOS

O BIOS (Basic Input-Output System) é um pequeno programa armazenado em um chip de memória ROM da placa mãe. Ele é responsável por “acordar” o computador. Assim que um computador é ligado o BIOS começa suas atividades: contar e verificar a memória RAM, inicializar dispositivos, e o principal, dar início ao processo de boot. Boot é a operação de passagem do sistema operacional do disco onde se encontra para a memória do computador.

Chipset

Denomina-se chipset os circuitos de apoio ao computador que gerenciam praticamente todo o funcionamento da placa-mãe (controle de memória cache, DRAM, controle do buffer de dados, interface com a CPU etc.). É responsável pelas informações necessárias ao reconhecimento de hardware (armazenadas na sua memória ROM).

Arquitetura básica de um computador

O computador é uma máquina programável capaz de processar informações com grande rapidez. A figura abaixo mostra a estrutura básica de um computador.

Estrutura básica

Entrada/Saída

As unidades de entrada permitem ao computador acessar informações do mundo externo. As informações são traduzidas em códigos que podem ser entendidos pela Unidade Central de Processamento. Exemplos de dispositivos de entrada são: teclado, mouse, tela touchscreen, leitora de cartão magnético, joystick, caneta ótica, scanner de código de barras, driver de disquete, driver de CD-ROM, disco rígido (hard disk ou HD), leitora de fita magnética, leitora de cartão perfurado, sensores, etc.

Exemplos de dispositivos de entrada

As unidades de saída convertem pulsos elétricos, permitindo a saída de informações para meios externos e possibilitando sua visualização, armazenamento ou utilizaçõo por outro equipamento. Exemplos de dispositivos de saída são: impressora, plotadora, monitor ou vídeo, driver de disquete, disco rígido (hard disk ou HD), gravadora de fita magnética, emissor de som, controladores, etc.

Exemplos de dispositivos de saída

As unidades de entrada e saída são os dispositivos que servem tanto para entrada quanto para a saída de dados em um computador. Como exemplo temos: unidades de disco flexível (floppy disk), discos rígidos, modems, unidades de backup, etc.

Exemplos de dispositivos de entrada e saída

Unidade Central de Processamento

A Unidade Central de Processamento, também conhecida pela sigla inglesa CPU (Central Processor Unit), é o componente vital do sistema de computação, responsável pela realização das operações de processamento (cálculos matemáticos, cálculos lógicos, etc) e de controle, durante a execução de um programa. A função da CPU consiste em:

1. Buscar uma instrução na memória, uma de cada vez - fase de leitura;

2. Interpretar a instrução - decodificar;

3. Buscar os dados onde estiverem armazenados, para trazê-los à CPU;

4. Executar a operação com os dados;

5. Guardar, se for o caso, o resultado no local definido na instrução;

6. Reiniciar o processo, apanhando nova instrução.

Para efetuar tais procedimentos a CPU é composta por vários componentes:

Unidade Aritmética e Lógica - ALU: responsável por realizar as operações matemáticas com os dados;

Registradores: utilizados para o armazenamento temporário de dados;

Unidade de Controle - UC: é o dispositivo mais complexo da CPU, responsável pela busca de instruções na memória principal e determinação de seus tipos, controla a ação da ALU, realiza a movimentação de dados e instruções de e para a CPU;

Relógio: dispositivo gerador de pulsos cuja duração é chamada de ciclo. A quantidade de vezes em que este pulso se repete em um segundo define a unidade de medida do relógio, denominada de frequência. A unidade de medida usual para a frequência dos relógios da CPU é o Hertz (Hz), que significa um ciclo por segundo. Como se trata de frequências elevadas, abreviam-se os valores usando-se milhões de Hertz, ou ciclos por segundo - MHz.

Estrutura simplificada de uma CPU

Memória

RAM

A memória principal do computador é conhecida por RAM (Random Access Memory). Na memória principal estão as instruções que estão sendo executadas e os dados necessários à sua execução. Todo programa que você executa é armazenado na memória RAM, seja ele um software antivírus, um protetor de tela, uma impressão, ou o próprio sistema operacional. A memória principal, também chamada de memória de trabalho ou memória temporária, é uma memória de leitura e escrita (read/write). Suas características são: rápido acesso (da ordem de nanosegundos em computadores mais modernos), acesso aleatório e volatilidade (em caso de falta de energia elétrica ou desligamento do computador há perda de informações).

Em termos de hardware são pequenos módulos (placas retangulares) que são encaixadas nos slots de memória das placas mãe. Atualmente, temos módulos (os mais comuns) de 512, 1024, 2048 e 4096 MB. A capacidade total de memória depende do módulo e do número de slots na placa mãe.

Cache

A memória cache é um tipo de memória RAM, porém mais rápida e mais cara. Serve para acelerar o processamento. O cache reduz sensivelmente a velocidade de acesso médio a memória principal, armazenando instruções e dados mais requisitados.

ROM

O computador possui também uma memória chamada ROM (Read Only Memory) onde são guardadas informações para iniciar o computador, ativando o sistema operacional. Esta memória é não volátil, e em geral gravada pelo fabricante e com pequena capacidade de armazenamento. Geralmente, depois de gravada a ROM não pode ser mais gravada pelo usuário. Ela pode ser encontrada das seguintes formas:

• ROM programável (PROM), memórias “em branco” que mediante circuitos especiais porem ser escritas somente uma vez, assim como os CD-R;

• EPROM, programável e apagável mediante o uso de ultra violeta em uma pequena janela do chip, podendo ser reescrita;

• EEPROM, programável e eletricamente apagável, também podendo ser reescrita, facilitando a atualização de seus programas;

Memória secundária

A memória secundária ou memória auxiliar é usada para armazenar grandes quantidades de informações. Um exemplo comum de memória secundária é o disco rígido, que é usado para armazenar grandes volumes de informações.

Barramento

Barramentos são caminhos que permitem o transporte de dados entre os vários elementos: CPU, memória, placas de expansão, sistema de entrada e saída, etc.