Modelli Di Riferimento

Lezione 3 - I modelli di riferimento: ISO/OSI e TCP/IP.

Nella precedente lezione abbiamo iniziato ad esplorare il software di rete e la gerarchia protocollare. In questo capitolo proseguiremo l’analisi della componente software di una rete, analizzando i due principali modelli di riferimento: ISO/OSI e TCP/IP. Iniziamo, quindi, a parlare di qualcosa di concreto e che fa davvero parte delle reti moderne.

I modelli

I due principali modelli di riferimento sono:

  • ISO/OSI
  • TCP/IP

ISO/OSI

I protocolli del modello ISO/OSI non sono in uso, ma è importante conoscerlo perché - come modello - è ancora piuttosto attuale e più che valido.

Il modello OSI è stato progettato dalla International Standards Organization (ISO) ed è l’acronimo di Open Systems Interconnections (OSI, appunto).

È formato da sette livelli; questo numero è stato raggiunto dai progettisti seguendo alcuni principi:

  1. un layer dovrebbe essere creato dove serve un’astrazione;
  2. ogni layer dovrebbe svolgere un compito conciso e ben definito;
  3. la funzione di ogni layer dovrebbe essere scelta creando un sistema internazionale;
  4. le barriere di ogni livello dovrebbero essere scelte per minimizzare il flusso di informazioni tra le interfacce;
  5. il numero di livelli dovrebbe essere tale che ogni layer contenga solo una specifica funzione.

Dopo un’attenta analisi e la fase di progettazione, quindi, sono stati ideati sette livelli:

  1. Fisico
  2. Data Link
  3. Rete
  4. Trasporto
  5. Sessione
  6. Presentazione
  7. Applicazione

L’ISO ha pubblicato uno standard per ogni livello, ma non fanno parte del modello in sé. Analizziamo brevemente ogni layer, senza però soffermarci troppo sul loro contenuto; analizzeremo più nel dettaglio TCP/IP - e scopriremo più avanti perché proprio quello 😉.

Livello fisico

Il livello fisico si occupa di trasmettere i bit su un mezzo fisico: un cavo in rame, una fibra ottica o tramite onde radio.

Il livello Data Link si occupa di trasformare una connessione in una linea che appare senza errori di trasmissione. Fa sì che il mittente spezzetti i dati in segmenti e li invii sequenzialmente.

Per le connessioni affidabili il ricevente conferma la ricezione di ogni frame inviando un acknowledgement frame.

Il sottolayer Medium Access Control si occupa di gestire l’accesso a un canale condiviso.

Livello rete

Il livello rete controlla le operazioni della subnet. Un problema è decidere come instradare i dati: si fa tramite tecniche di routing, che può essere statico o dinamico.

Si occupa, inoltre, di gestire il traffico e la congestione delle linee trasmissive. Infine, unisce e mette in comunicazione reti eterogenee.

Livello trasporto

Il livello trasporto prende i dati del livello superiore e li spezzetta. Inoltre definisce quale servizio offrire al livello sessione e al’utente finale; spesso è una connessione punto-a-punto, in cui i bit vengono ricevuti nell’ordine di invio.

Livello sessione

Il livello sessione permette ad utenti su macchine diverse di stabilire una sessione tra di loro.

Una sessione offre vari servizi, come il dialog control (chi deve trasmettere), il token management e la sincronizzazione.

Livello presentazione

Il livello presentazione si occupa di definire la sintassi dei dati e la loro semantica (ossia il loro significato).

Livello applicazione

Il livello applicazione, infine, contiene i vari protocolli di cui gli utenti solitamente necessitano (come HTTP, HyperText Transfer Protocol).

TCP/IP

Il modello attualmente in uso e su cui si fonda la rete Internet, invece, è detto TCP/IP, dal nome dei suoi due protocolli più usati. TCP/IP è stato ideato e progettato appositamente per interconnettere più reti con diverse tecnologie di trasmissione.

Rispetto al modello ISO/OSI alcuni livelli sono stati rimossi e accorpati ad altri:

LivelloISO/OSITCP/IP
7ApplicazioneApplicazione
6PresentazioneApplicazione
5SessioneApplicazione
4TrasportoTrasporto
3ReteInternet
2Data LinkLink
1FisicoLink

La necessità di mantenere la comunicazione anche se degli apparati di rete cadono ha portato a creare una rete a commutazione di pacchetto connectionless. Il livello più basso, il link layer, definisce cosa devono fare i vari mezzi trasmissivi per rispettare le necessità sopra descritte.

Internet layer

L'internet layer è il gancio che tiene insieme tutta l’architettura. Permette agli host di iniettare i pacchetti su una rete e far sì che arrivino a destinazione indipendentemente gli uni dagli altri (anche in ordine diverso da quello d’invio).

IP

Il livello internet definisce un protocollo e un formato per i pacchetti di dati detto Internet Protocol, spesso abbreviato in IP.

Livello trasporto

Il livello trasporto ha lo stesso scopo del livello trasporto del modello OSI. Definisce due protocolli di comunicazione end-to-end:

  • TCP (Transmission Control Protocol), un protocollo affidabile e connection-oriented. Consente che il flusso di dati giunga a destinazione senza errori. Spessa i dati in messaggi di piccole dimensioni e li passa all’internet layer. Quando riceve riassembla le informazioni per ricreare i messaggi originariamente inviati.
  • UDP (User Datagram Protocol) è un protocollo non affidabile e connectionless. Di contro, è più veloce e “leggero” di TCP.

Livello applicazione

L'application layer contiene i protocolli di alto livello (TELNET, FTP, SMTP, ecc.), ognuno dei quali - se ne necessita - contiene i propri livelli sessione e presentazione (poiché il modello TCP/IP, a differenza di ISO/OSI, non li ha di default).

“Riassunto”

LivelloProtocolli principali
ApplicationHTTP, SMTP, RTP, DNS, ecc.
TransportTCP, UDP
InternetIP, ICMP, ecc.
LinkDSL, SONET, 802.11, Ethernet, ecc.

Punti di forza

Il punto di forza del modello ISO/OSI è… il modello stesso! 😁 (A eccezione dei livelli sessione e presentazione… 🙄)

La forza del modello TCP/IP, invece, sono i suoi protocolli, che sono in uso, ormai, da molti anni.

Modelli di riferimento

In questa terza lezione del corso di reti abbiamo iniziato ad addentrarci nel mondo dei protocolli di rete. Non siamo ancora entrati nel dettaglio - e ci vorrà ancora un po' di tempo. Nella precedente lezione abbiamo introdotto il software di rete, che è il pilastro portante per i modelli di riferimento - in particolare per TCP/IP, che l’implementazione più famosa e diffusa.

La prossima lezione, invece, ci addentreremo nell'architettura di Internet, per poi, in quella successiva, analizzare approfondito il livello fisico 🤩.