Em diversos momentos quando falamos em redes e protocolos baseados em Ethernet falaremos do modelo OSI. Quando falarmos de funções, da estrutura, do endereçamento e até de características de equipamentos usaremos estes termos como referência.
Modelo OSI
O modelo OSI (Open Systems Interconnection) é um padrão de comunicação que descreve a estrutura e o funcionamento de redes de comunicação. Ele é composto por sete camadas, cada uma responsável por uma parte específica do processo de comunicação. Essas camadas são:
- Camada Física (Camada 1): representa a conexão física entre os equipamentos, ou seja, um meio físico (cabo, fibra óptica, etc.), transmissores e receptores, além do envio dos bits já convertidos de um sinal elétrico. Nesta camada ainda são definidos: taxa de bits, topologia física e o modo de transmissão (por exemplo, full duplex);
- Camada de Enlace de Dados (Camada 2): descreve o endereço físico (MAC) e garante a transmissão confiável de dados entre dispositivos em uma rede local (LAN);
- Camada de Rede (Camada 3): descreve o endereço lógico (IP) criando segmentação de redes e gerencia a roteamento de pacotes entre redes diferentes. Você já deve ter ouvido falar em “switch layer 3”, correto? Esta é a resposta, segmentação de rede e roteamento;
- Camada de Transporte (Camada 4): controla a transferência de dados confiável e sem erros entre sistemas. Nesta camada há o controle de fluxo e de erros usados, por exemplo, no protocolo TCP (Transmission Control Protocol);
- Camada de Sessão (Camada 5): estabelece, gerencia e encerra conexões entre dispositivos. A conexão entre 2 dispositivos como, por exemplo, coleta de dados ou armazenamento em servidores pode ser criada usando esta camada;
- Camada de Apresentação (Camada 6): lida com a conversão, codificação, compressão de dados e criptografia. Nesta camada há o cuidado com a sintaxe dos dados que serão trafegados. HTML e JSON são modelos de estrutura que utilizam estas camadas;
- Camada de Aplicativo (Camada 7): oferece acesso aos serviços de rede e facilita a comunicação entre aplicativos e dispositivos. Aplicações como email usam esta camada com os protocolos POP3 (Post Office Protocol versão 3) e SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).
Modelo OSI e PROFINET: como eles se relacionam?
O PROFINET usa o modelo OSI como base para sua estrutura de comunicação. No entanto, como o PROFINET é uma rede industrial, ele não utiliza todas as sete camadas do modelo OSI. Em vez disso, A rede PROFINET utiliza, basicamente, as camadas 1, 2 e 7. Protocolos acessórios e complementares podem utilizar todas as outras camadas usando o mesmo meio físico como, por exemplo, SNMP (Simple Network Management Protocol) para topologia, HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) para configuração e gerenciamento, ICMP (Internet Control Message Protocol) para monitoramento, etc.:
Camada Física (Camada 1): defini aqui as especificações utilizados pelo PROFINET para construção da estrutura física da rede de controle. Usa conexões Ethernet para transmissão de dados;
Camada de Enlace de Dados (Camada 2): troca de dados entre controladores e dispositivos controlados. Utiliza Ethernet para endereçamento físico e controle de acesso ao meio. Em resumo, a troca de dados de IO entre controlador e dispositivo é feita utilizando o endereço MAC;
Camada de Aplicação (Camada 7): Inclui protocolos específicos do PROFINET para controle, troca de dados e diagnóstico de dispositivos. Estas funções estarão descritas no projeto lógico da CPU e da rede em si para tudo que é controlado/monitorado.
Fonte: https://us.profinet.com/profinet-vs-ethernet-definitions-and-a-comparison/
Conclusão
Em conclusão, o modelo OSI é uma ferramenta muito interessante para padronizar funções de comunicação em redes de comunicação e auxiliar na padronização desta estrutura para distintos protocolos utilizados no mercado, incluindo as redes industriais como o PROFINET. Ao dividir o processo de comunicação em camadas, o modelo OSI permite uma abordagem sistemática e organizada para o projeto e a implementação de redes. No contexto das redes PROFINET, o modelo OSI ajuda a garantir a comunicação eficiente, confiável e com interoperabilidade entre dispositivos e sistemas industriais.
Ao se concentrar nas camadas 1,2 e 7 do modelo OSI, o PROFINET utiliza as principais camadas de comunicação para garantir a transmissão rápida e confiável de dados como exigido em ambientes industriais. Isso permite que o PROFINET seja robusto, flexível e eficiente para uma ampla gama de aplicações industriais, desde automação de processos até controle de máquinas.
Compreender o modelo OSI e sua aplicação nas redes PROFINET fornece uma base sólida para projetar, implementar e gerenciar redes. Além disso, essa compreensão ajuda a identificar e resolver problemas de comunicação em ambientes industriais, garantindo um desempenho ideal e a continuidade dos processos.
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