EtherNet/IP - Comunicação Industrial - Parte 02

Agora que já temos conhecimento básico sobre como funciona uma rede EtherNet/IP, sua evolução e como os dados são trafegados, nessa parte, veremos o modelos OSI suas camadas e características.

O que é o modelo OSI?

É um modelo de referência e tem como principal objetivo ser um modelo padrão para protocolos de comunicação entre diversos tipos de sistema, garantindo a comunicação end-to-end.

Trata-se de uma arquitetura que divide as redes de computadores em 7 camadas, para obter camadas de abstração. Cada protocolo realiza a inserção de uma funcionalidade assinalada a uma camada específica.

Utilizando o Modelo OSI é possível a comunicação entre máquinas distintas e definir diretivas genéricas para a elaboração de redes de computadores independentes da tecnologia utilizada, sejam essas redes de curta, média ou longa distância.

De acordo com o modelo OSI (Open Systems Interconnect), um sistema de rede de comunicação é dividido em 7 camadas, como vemos abaixo:

• Camada Física;
• Camada de Ligação de Dados ou Enlace de Dados;
• Camada de Rede;
• Camada de Transporte;
• Camada de Sessão;
• Camada de Apresentação;
• Camada de Aplicação.

Camada Física

A primeira camada do OSI é a camada física. Fazendo uma analogia com os correios, a camada física seriam as estradas, ou seja, o caminho que os pacotes percorrem para chegar ao destino.

São especificados os dispositivos como hubs e o meios de transmissão, como os cabos de rede, fibra e etc.

Camada de Ligação de Dados ou Enlace de Dados 

Nesta camada, os dados recebidos do meio físico são verificados para ver se possuem algum erro e, se possuírem esse erro pode ser corrigido. Dessa forma, as camadas superiores podem assumir uma transmissão praticamente sem erros. Esta camada também controla o fluxo que os dados são transmitidos.

Nesta camadas que são definidas as tecnologias como as VLans, ou topologias como a Ethernet, IEEE 802.1Q, HDLC, Token ring, FDDI, PPP, Switch, Frame relay, ATM entre outras.

Também é nessa camada que os dispositivos como os switch atuam

Esta camada é dividida em duas subcamadas: A camada MAC e a camada LLC.

Subcamada MAC

É nesta camada que possibilita a conexão de diversos computadores em uma rede. Cada máquina conectada na rede tem um endereço físico, conhecido como endereço MAC. É esse endereço que a camada utiliza para identificar e enviar os pacotes.

Subcamada LLC

A subcamada Logical Link Control (LLC) obtém os dados do protocolo de rede, normalmente um pacote IPv4, e adiciona informações de controle para ajudar a entregar o pacote no nó destino. O LLC é usado para comunicar com as camadas superiores do aplicativo e mover o pacote para as camadas inferiores para entrega.

Camada de Rede

Quando estamos enviando uma carta, os correios verificam quem é o destinatário e quem é o remetente da mensagem. Se existirem muitas mensagens para serem enviadas, eles podem priorizar quais serão enviadas primeiro e qual é o melhor caminho para enviar essa carta.

Isso é justamente o que a camada de rede faz, ela atua como uma central dos correios. Esta é talvez a camada mais atuante nas redes, principalmente na internet.

É nesta camada que temos o endereçamento IP de origem e de destino, ela também pode priorizar alguns pacotes e decidir qual caminho seguir para enviar seus dados.

Essa camada basicamente controla o roteamento entre a origem e destino do pacote.

"Mas por que utilizar o endereço IP se já temos o endereço MAC?”

O endereço MAC é o endereço físico de quem envia o pacote. Ou seja, se enviarmos um pacote e esse pacote passar por cinco dispositivos diferentes (roteadores, switches, ou servidores, por exemplo) o endereço MAC é alterado no processo. Já o endereço IP não sofre essa alteração.

O endereço IP é a identificação da sua máquina na rede. É aquele endereço como 192.168.0.1.

É nessa camada que temos os protocolos IP (IPv4, IPv6), IPsec, ICMP, ARP, RARP, NAT ...

Camada de Transporte

Conforme comentado na camada física temos as estradas e nessa camadas temos os caminhões. 

É esta camada que garante o envio e o recebimento dos pacotes vindos da camada de Rede. Ela gerencia o transporte dos pacotes para garantir o sucesso no envio e no recebimento de dados.

Esta camada lida muito com a qualidade do serviço para que os dados sejam entregues com consistência, isto é, sem erros ou duplicações. Porém nem todos os protocolos desta camada garantem a entrega da mensagem.

Protocolos muito comuns dessa camada são os protocolos TCP em UDP. O primeiro garante a entrega da mensagem, diferente do segundo. Por não garantir a entrega da mensagem, o protocolo UDP é um pouco mais rápido que o TCP.

Bem, mas para ocorrer o transporte de um pacote entre os computadores, é necessário que as máquinas consigam se comunicar. Isso é função da próxima camada.

Camada de Sessão

Está camada é responsável por estabelecer e encerrar a conexão entre hosts. É ela quem inicia e sincroniza os hosts.

Além de realizar o estabelecimento das sessões, esta camada também provém algum suporte a elas, como registros de log e realizando tarefas de segurança.

Recebemos os pacotes, vamos checá-los para ver que dados tem dentro?

Ainda não podemos. Os dados ainda precisam ser tratados para serem usados. Como a camada de sessão só é responsável por estabelecer a conexão entre os hosts, o tratamento dos dados é de responsabilidade da próxima camada.

Camada de Apresentação

Está é a camada responsável por fazer a tradução dos dados para que a próxima camada os use. Nesta camada temos a conversão de códigos para caracteres, a conversão e compactação dos dados, além da criptografia desses dados, caso necessite.

Depois de tratados, esses dados estão prontos para serem usados na próxima camada.

Camada de Aplicação

A última camada do modelo OSI é a camada para consumir os dados. Nesta camada temos os programas que garantem a interação humano-máquina. Nela conseguimos enviar e-mails, transferir arquivos, acessar websites, conectar remotamente em outras máquinas, entre outras coisas.

É nesta camada que temos os protocolos mais conhecidos como o HTTP, FTP, além de serviços como o DNS.

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