Architettura A Strati Iso Osi

L' Architettura a strati ISO-OSI e TCP-IP

In generale

L' ISO/OSI è uno standard creato negli anni 80, per riuscire a collegare tra loro reti diverse. Infatti se fino agli anni '70 i dispositivi venivano costruiti con l' obiettivo di utilizzare esclusivamente i loro prodotti senza curarsi della comunicazione con sistemi di terze parti(si parla di sistemi chiusi); con il passare del tempo nasce la necessità di collegare tra loro dispositivi appartenenti a sistemi chiusi (cioè reti) diverse tra lori, e quindi i sistemi chiusi dovettero connettersi a sistemi e impianti di comunicazione di altri produttori. L' ISO (International Standards Organization) propose un modelllo di riferimento chiamo modello OSI con l' obiettivo di stabilire delle regole comuni in modo che la comunicazione tra dispositivi diversi fosse possibile. Su questo standard si è basato lo standard TCP/IP, che non è stato creato da una azienda, ma bensì da un gruppo di "volenterosi" utenti e esso non si limita a stabilire i servizi da offrire ma bensì spiega i meccanismi e i protocolli nel dettaglio

L' architettura a strati

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Prima di introdurre i due modelli, è necessario comprendere cosa si intende per architettura a strati. In un architettura a strati le funzioni svolte dal sistema vengono organizzate in modo da creare un indipendenza tecnologica tra i diversi strati, per permettere l' evoluzione indipendente di ciascun processo e ogni strato raggruppa alcune attività che sono organizzate in modo gerarchico.
Inoltre si definisce protocollo il linguaggio che usano per i comunicare i pari livello.

Il modello OSI

Lo standard utilizza una struttura composta da sette livelli o strati che sono tra loro suddivisi logicamente in due gruppi:

  • i livelli inferiori, cioè quelli che si occupano del trasferimento dell' informazione;
  • i livelli superiori, cioè quelli orientanti all' applicazione.

Nella figura sottostante si possono vedere i sette livelli:

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Prendendo a riferimento sempre l' immagine, il messaggio parte dall' HOST A, attraversa i livelli dal 7^ al 1^, arriva all' HOST B (destinatario) e attraversa i livelli in senso opposto.

Ora andremo a fare una breve descrizione dei vari livelli e poi saranno analizzati nel dettaglio

7) application, interfaccia utente;
6) presentation, risolve i problemi riguardanti la differenza dei linguaggi utilizzati;
5) session, gestisce le varie sezioni
4) transport, gestiste il messaggio, dividendolo in pacchetti che poi saranno riuniti dal pari livello nel dispositivo destinatario (controlla il livello 3);
3) network, gestisce il collegamento tra reti diverse;
2) datalink, gestisce il trasferimento di dati in una rete locale (controlla il livello 1);
1) physical, esegue il collegamento fisico tra due dispositivi.

Il protocollo TCP/IP

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Come spiegato nell' introduzione, il protocollo TCP/IP prende spunto dal modello OSI, al quale aggiunge la spiegazione di come le funzionalità devono essere fornite. Come si nota nella foto, i livelli del protocollo TCP/IP sono 4, poiché alcuni livelli sono stati raggruppati, e nel dettaglio sono:

4) application;
3) transport;
2) internet network;
1) network access.

Da ora saranno analizzati nel dettaglio i vari livelli del modello OSI, in parallelo ai corrispettivi del protocollo TCP/IP

Un protocollo è l’insieme di regole e di azioni che due applicazioni che vogliono comunicare devono seguire e utilizzare per scambiarsi i dati. Un semplice protocollo è quello che, per esempio, usano quotidianamente le persone durante una comunicazione telefonica; in questo caso, quindi, per scambiarsi i dati/le informazioni bisogna utilizzare la stessa lingua, parlare uno per volta, iniziare e terminare la conversazione con una frase convenzionale e infine svolgere delle azioni specifiche quando si sono ricevuti i messaggi. Un esempio di serie di protocolli è il modello TCP/IP. Tale sigla deriva dai nomi dei due protocolli principali che costituiscono la serie, cioè il protocollo IP e quello TCP. Come gran parte delle nuove tecnologie, anche la serie TCP/IP è stata originariamente creata per scopi militari. Nella prima metà degli anni ’70, infatti, il Ministero della Difesa statunitense, nel tentativo di creare una rete di computer che potesse sopravvivere anche in caso di attacco bellico, definì il modello (TCP/IP) sul quale si sarebbe sviluppata la rete Internet. Il modello TCP/IP rappresenta, quindi, l’insieme delle regole di comunicazione su Internet e si basa sul fatto che è necessario fornire un indirizzo IP ad ogni terminale per poter inviare dei dati. Per poter applicare il modello TCP/IP a tutti i terminali, quindi indipendentemente dal sistema operativo, il sistema TCP/IP è stato scomposto in più moduli(o livelli) ciascuno con un compito preciso. Questi livelli, inoltre, svolgono i loro compiti secondo una precisa sequenza e con un sistema stratificato; ecco perché il modello TCP/IP è un modello a livelli. In questo modo, pertanto, i dati che circolano sulla rete sono sviluppati ad ogni livello e ciascun modulo ha il compito di aggiungere uno specifico elemento d’informazione (intestazione) e di trasmettere, poi, questi dati al livello successivo. Oltre a ciò, ogni livello comunica con i livelli adiacenti e usa i servizi dei livelli inferiori e ne fornisce a quelli superiori. Il modello TCP/IP è inoltre ispirato al modello OSI da cui, per esempio, riprende la stratificazione in livelli, ma a differenza del modello OSI, che ha 7 livelli, quello TCP/IP ne ha solo 4, cioè il livello Accesso di Rete, quello Internet, quello Trasporto e quello Applicazione. Quando si inviano dei dati utilizzando l’architettura TCP/IP, a livello del terminale che invia i suddetti dati, essi attraversano i vari livelli di tale modello e ad ogni livello viene aggiunta un’intestazione, cioè un insieme di informazioni che permette la trasmissione dei dati. Ad ogni livello, allora, il pacchetto dei dati cambia aspetto e nome, visto che gli si aggiunge di volta in volta un’intestazione:
• Il livello di Applicazione aggiunge una prima intestazione che permette il passaggio dei dati al livello successivo.
• Al livello di Trasporto si aggiunge un’altra intestazione e l’unità di dati così modificata prende il nome di segmento.
• Con l’aggiunta di un’altra informazione nello strato successivo, il segmento viene denominato datagramma IP.
• Infine, si parla di frame nell’ultimo livello.
Nel terminale ricevente, invece, al momento del passaggio in ogni livello, l’intestazione viene letta e poi cancellata cosicché il messaggio ricevuto sia visibile nel suo stato originale. Il funzionamento del modello TCP/IP è simile, per esempio, al servizio postale: quando infatti si invia una lettera o una cartolina da una regione a un’altra, per esempio, quando essa arriva al destinatario presenta i timbri di tutte le poste che ha attraversato, che hanno permesso quindi il suo trasferimento ma che non sono necessari al destinatario per poter leggere il messaggio che vi è contenuto. Allo stesso modo, le varie intestazioni sono solo necessarie per trasmettere i dati, ma non sono di alcuno interesse per colui che riceve tali informazioni. Analizzando, poi, più in dettaglio i vari livelli, possiamo dire che il primo livello, cioè il Livello Accesso di Rete, rappresenta i mezzi per realizzare una trasmissione di dati attraverso una rete e fra le sue principali funzioni vi è la conversione dei segnali, l’invio dei dati sul collegamento e il coordinamento della trasmissione dei dati. Il Livello di Internet, uno dei più importanti, ha lo scopo di selezionare il miglior percorso attraverso la rete per recapitare il messaggio al destinatario e definisce, inoltre, i datagrammi. Esso contiene vari protocolli, fra cui il più significativo è il protocollo IP. Tale livello effettua, quindi, la spedizione dei pacchetti che costituiscono il messaggio in ogni tipo di rete attraverso il protocollo IP, che li inoltra all’indirizzo IP finale utilizzando vari meccanismi. Di solito i pacchetti nei quali il messaggio è stato diviso raggiungono la destinazione seguendo percorsi differenti e quindi anche l’ordine di arrivo può essere differente dall’ordine di partenza; è allora compito del Livello di Trasporto ricomporre correttamente il messaggio. I primi due livelli, quindi, permettono di inviare le informazioni da un terminale a un altro. Il Livello di Trasporto crea una connessione logica tra sorgente e destinazione, assemblando e dividendo i dati che riceve dal livello a lui precedente e inviando al ricevente un segmento per volta. Ad ogni segmento è poi assegnato un numero per verificarne l’effettiva consegna al destinatario. Questo livello contiene due protocolli:
• Il protocollo TCP, orientato alla connessione, che è basato su una comunicazione che effettua il riassemblaggio dei pacchetti
• Il protocollo UDP, non orientato alla connessione, usato quando è trascurabile la perdita di qualche pacchetto a vantaggio della velocità, come accade nei video
Il Livello di Applicazione è quello situato alla sommità dei livelli del modello TCP/IP. Esso contiene le applicazioni di rete che permettono di risolvere i problemi relativi all’utilizzo della rete, per esempio HTTP che viene usato per caricare le pagine del World Wide Web.

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