Livelli e protocolli del modello OSI nella rete di computer

Cos'è il modello OSI?

Il Modello OSI è un modello logico e concettuale che definisce la comunicazione di rete utilizzata dai sistemi aperti all'interconnessione e alla comunicazione con altri sistemi. Anche l'Open System Interconnection (modello OSI) definisce una rete logica e descrive efficacemente il trasferimento di pacchetti del computer utilizzando vari livelli di protocolli.

Caratteristiche del modello OSI

Ecco alcune caratteristiche importanti del modello OSI:

• Uno strato dovrebbe essere creato solo dove sono necessari livelli definiti di astrazione.
• La funzione di ciascun livello dovrebbe essere selezionata secondo i protocolli standardizzati a livello internazionale.
• Il numero di strati dovrebbe essere grande in modo che funzioni separate non debbano essere inserite nello stesso strato. Allo stesso tempo, dovrebbe essere abbastanza piccolo in modo che l'architettura non diventi molto complicata.
• Nel modello OSI, ogni livello si affida al livello inferiore successivo per eseguire funzioni primitive. Ogni livello dovrebbe essere in grado di fornire servizi al livello immediatamente superiore
• Le modifiche apportate in un livello non dovrebbero richiedere modifiche negli altri livelli.

Perché il modello OSI?

• Ti aiuta a comprendere la comunicazione su una rete
• La risoluzione dei problemi è più semplice separando le funzioni in diversi livelli di rete.
• Ti aiuta a comprendere le nuove tecnologie man mano che vengono sviluppate.
• Consente di confrontare le relazioni funzionali primarie su vari livelli di rete.

Storia del modello OSI

Ecco i punti di riferimento essenziali della storia del modello OSI:

• Alla fine degli anni '1970, l'ISO condusse un programma per sviluppare standard generali e metodi di networking.
• Nel 1973, un sistema sperimentale a commutazione di pacchetto nel Regno Unito identificò la necessità di definire protocolli di livello superiore.
• Nel 1983, il modello OSI inizialmente doveva essere una specifica dettagliata delle interfacce effettive.
• Nel 1984, l'architettura OSI è stata formalmente adottata dall'ISO come standard internazionale

7 livelli del modello OSI

Il modello OSI è un sistema di architettura server a strati in cui ogni strato è definito in base a una funzione specifica da eseguire. Tutti questi sette strati lavorano in modo collaborativo per trasmettere i dati da uno strato all'altro.

• Gli strati superiori: Si occupa di questioni applicative e per lo più implementato solo nel software. Il più alto è il più vicino all'utente del sistema finale. In questo livello, la comunicazione da un utente finale a un altro inizia utilizzando l'interazione tra il livello dell'applicazione. Elaborerà tutto il percorso fino all'utente finale.
• Gli strati inferiori: Questi livelli gestiscono le attività legate al trasporto dei dati. Il livello fisico e i livelli di collegamento dati sono implementati anche nel software e nell'hardware.

Gli strati superiore e inferiore dividono ulteriormente l'architettura di rete in sette strati diversi come di seguito

• Applicazioni
• Presentazione del concorso
• Sessione
• Transport
• Rete, collegamento dati
• Strati fisici

Studiamo ogni livello in dettaglio:

Strato fisico

Il livello fisico ti aiuta a definire le specifiche elettriche e fisiche della connessione dati. Questo livello stabilisce la relazione tra un dispositivo e un mezzo di trasmissione fisico. Il livello fisico non si occupa di protocolli o altri elementi di livello superiore. Un esempio di una tecnologia che opera al livello fisico nelle telecomunicazioni è PRI (Primary Rate Interface). Per saperne di più su PRI e come funziona, puoi visitare questo articolo informativo.

Esempi di hardware nel livello fisico sono adattatori di rete, Ethernet, ripetitori, hub di rete, ecc.

Livello di collegamento dati

Il livello di collegamento dati corregge gli errori che possono verificarsi a livello fisico. Il livello consente di definire il protocollo per stabilire e terminare una connessione tra due dispositivi di rete collegati.

È un livello comprensibile per l'indirizzo IP, che aiuta a definire l'indirizzamento logico in modo che qualsiasi endpoint possa essere identificato.

Il livello consente inoltre di implementare l'instradamento dei pacchetti attraverso una rete. Ti aiuta a definire il percorso migliore, che ti consente di portare i dati dalla sorgente alla destinazione.

Il livello di collegamento dati è suddiviso in due tipi di sottolivelli:

1. Livello MAC (Media Access Control): è responsabile del controllo del modo in cui il dispositivo in una rete ottiene l'accesso al supporto e consente di trasmettere i dati.
2. Livello di controllo del collegamento logico: questo livello è responsabile dell'identità e dell'incapsulamento dei protocolli del livello di rete e consente di trovare l'errore.

Funzioni importanti del livello di collegamento dati

• Framing che divide i dati dal livello Rete in frame.
• Consente di aggiungere un'intestazione al frame per definire l'indirizzo fisico della macchina di origine e di destinazione
• Aggiunge gli indirizzi logici del mittente e dei destinatari
• È inoltre responsabile del processo di approvvigionamento fino al processo di consegna dell'intero messaggio a destinazione.
• Offre anche un sistema di controllo degli errori in cui rileva danni ritrasmessi o frame persi.
• Il livello di collegamento dati fornisce anche un meccanismo per trasmettere dati su reti indipendenti collegate tra loro.

Livello di trasporto

Il livello di trasporto si basa sul livello di rete per fornire il trasporto dei dati da un processo su una macchina di origine a un processo su una macchina di destinazione. È ospitato utilizzando reti singole o multiple e mantiene anche le funzioni di qualità del servizio.

Determina quanti dati devono essere inviati, dove e a quale velocità. Questo livello si basa sui messaggi ricevuti dal livello dell'applicazione. Aiuta a garantire che le unità di dati vengano consegnate senza errori e in sequenza.

Il livello di trasporto ti aiuta a controllare l'affidabilità di un collegamento attraverso il controllo del flusso, il controllo degli errori e la segmentazione o desegmentazione.

Il livello di trasporto offre anche un riconoscimento della trasmissione dati riuscita e invia i dati successivi nel caso in cui non si siano verificati errori. TCP è l'esempio più noto del livello di trasporto.

Funzioni importanti dei livelli di trasporto

• Divide il messaggio ricevuto dal livello sessione in segmenti e li numera per creare una sequenza.
• Il livello di trasporto garantisce che il messaggio venga consegnato al processo corretto sulla macchina di destinazione.
• Si assicura inoltre che l'intero messaggio arrivi senza errori, altrimenti dovrebbe essere ritrasmesso.

Livello di rete

Lo strato di rete fornisce i mezzi funzionali e procedurali per trasferire sequenze di dati di lunghezza variabile da un nodo a un altro collegato in “reti diverse”.

La consegna dei messaggi a livello di rete non garantisce l'affidabilità del protocollo a livello di rete.

I protocolli di gestione dei livelli che appartengono al livello di rete sono:

1. protocolli di instradamento
2. gestione di gruppi multicast
3. assegnazione degli indirizzi a livello di rete.

Livello sessione

Session Layer controlla i dialoghi tra i computer. Ti aiuta a stabilire l'avvio e la terminazione delle connessioni tra l'applicazione locale e quella remota.

Questo livello richiede una connessione logica che dovrebbe essere stabilita in base alle esigenze dell'utente finale. Questo livello gestisce tutte le operazioni importanti di accesso o convalida della password.

Il livello di sessione offre servizi come la disciplina del dialogo, che può essere duplex o half-duplex. È implementato principalmente in ambienti applicativi che utilizzano chiamate di procedura remota.

Funzione importante del Session Layer

• Stabilisce, mantiene e termina una sessione.
• Il livello di sessione consente a due sistemi di entrare in un dialogo
• Consente inoltre a un processo di aggiungere un checkpoint al flusso di dati.

Livello di presentazione

Il livello di presentazione consente di definire la forma in cui i dati devono essere scambiati tra le due entità comunicanti. Ti aiuta anche a gestire la compressione e la crittografia dei dati.

Questo livello trasforma i dati nel modulo accettato dall'applicazione. Inoltre formatta e crittografa i dati che dovrebbero essere inviati su tutte le reti. Questo strato è anche conosciuto come a strato di sintassi.

La funzione dei livelli di presentazione

• Traduzione del codice carattere da ASCII a EBCDIC.
• Compressione dei dati: consente di ridurre il numero di bit che devono essere trasmessi sulla rete.
• Crittografia dei dati: ti aiuta a crittografare i dati per motivi di sicurezza, ad esempio la crittografia della password.
• Fornisce un'interfaccia utente e supporto per servizi quali posta elettronica e trasferimento file.

Livello dell'applicazione

Il livello dell'applicazione interagisce con un programma applicativo, che è il livello più alto del modello OSI. Il livello dell'applicazione è il livello OSI, quello più vicino all'utente finale. Significa che il livello dell'applicazione OSI consente agli utenti di interagire con altre applicazioni software.

Il livello applicativo interagisce con le applicazioni software per implementare un componente comunicante. L'interpretazione dei dati da parte del programma applicativo è sempre al di fuori dell'ambito del modello OSI.

Un esempio del livello applicativo è un'applicazione come il trasferimento di file, la posta elettronica, l'accesso remoto, ecc.

La funzione dei livelli di applicazione è

• Il livello applicativo aiuta a identificare i partner di comunicazione, a determinare la disponibilità delle risorse e a sincronizzare la comunicazione.
• Consente agli utenti di accedere a un host remoto
• Questo livello fornisce vari servizi di posta elettronica
• Questa applicazione offre fonti di database distribuite e accesso a informazioni globali su vari oggetti e servizi.

Interazione tra i livelli del modello OSI

Le informazioni inviate da un'applicazione per computer a un'altra devono passare attraverso ciascuno dei livelli OSI.

Ciò è spiegato nell'esempio riportato di seguito:

• Ogni livello all'interno di un modello OSI comunica con gli altri due livelli che si trovano sotto di esso e con il suo livello pari in qualche altro sistema informatico in rete.
• Nel diagramma seguente, puoi vedere che il livello di collegamento dati del primo sistema comunica con due livelli, il livello di rete e il livello fisico del sistema. Ti aiuta anche a comunicare con il livello di collegamento dati del secondo sistema.

Protocolli supportati a vari livelli

Strato	Nome	protocolli
Strato 7	Applicazioni	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Strato 6	Presentazione del concorso	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Strato 5	Sessione	NetBIOS, SAP
Strato 4	Transport	TCP, UDP
Strato 3	Network NetPoulSafe	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Strato 2	Collegamento dati	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, cavo in fibra, ecc.
Strato 1	Fisico	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

Differenze tra OSI e TCP/IP

Ecco alcune importanti differenze tra il modello OSI e TCP/IP:

Modello OSI	Modello TCP/IP
Il modello OSI fornisce una chiara distinzione tra interfacce, servizi e protocolli.	TCP/IP non offre punti di distinzione chiari tra servizi, interfacce e protocolli.
OSI utilizza il livello di rete per definire standard e protocolli di routing.	TCP/IP utilizza solo il livello Internet.
Il modello OSI utilizza due livelli separati, fisico e di collegamento dati, per definire la funzionalità dei livelli inferiori	TCP/IP utilizza solo un livello (collegamento).
Nel modello OSI il livello di trasporto è orientato solo alla connessione.	Uno strato del Modello TCP/IP è sia orientato alla connessione che senza connessione.
Nel modello OSI, il livello di collegamento dati e quello fisico sono livelli separati.	In TCP il livello di collegamento dati e il livello fisico sono combinati come un unico livello da host a rete.
La dimensione minima dell'intestazione OSI è 5 byte.	La dimensione minima dell'intestazione è 20 byte.

Vantaggi del modello OSI

Ecco i principali vantaggi/pro dell'utilizzo del modello OSI:

• Ti aiuta a standardizzare router, switch, scheda madre e altro hardware
• Riduce la complessità e standardizza le interfacce
• Facilita l'ingegneria modulare
• Ti aiuta a garantire la tecnologia interoperabile
• Ti aiuta ad accelerare l'evoluzione
• I protocolli possono essere sostituiti da nuovi protocolli quando la tecnologia cambia.
• Fornire supporto per servizi orientati alla connessione e servizi senza connessione.
• È un modello standard nelle reti di computer.
• Supporta servizi senza connessione e orientati alla connessione.
• Offre flessibilità per adattarsi a vari tipi di protocolli

Svantaggi del modello OSI

Ecco alcuni svantaggi/svantaggi derivanti dall'utilizzo del modello OSI:

• L'adattamento dei protocolli è un compito noioso.
• Puoi usarlo solo come modello di riferimento.
• Non definisce alcun protocollo specifico.
• Nel modello del livello di rete OSI, alcuni servizi sono duplicati in molti livelli come i livelli di trasporto e di collegamento dati
• I livelli non possono funzionare in parallelo poiché ogni livello deve attendere per ottenere i dati dal livello precedente.

Sommario

• Il modello OSI è un modello logico e concettuale che definisce la comunicazione di rete utilizzata da sistemi aperti all'interconnessione e alla comunicazione con altri sistemi
• Nel modello OSI, il livello dovrebbe essere creato solo dove sono necessari livelli definiti di astrazione.
• Il livello OSI ti aiuta a comprendere la comunicazione su una rete
• Nel 1984, l'architettura OSI è stata formalmente adottata dall'ISO come standard internazionale

Strato	Nome	Funzione	protocolli
Strato 7	Applicazioni	Per consentire l'accesso alle risorse di rete.	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Strato 6	Presentazione del concorso	Per tradurre, crittografare e comprimere i dati.	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Strato 5	Sessione	Per stabilire, gestire e terminare la sessione	NetBIOS, SAP
Strato 4	Transport	Il livello di trasporto si basa sul livello di rete per fornire il trasporto dei dati da un processo su una macchina di origine a un processo su una macchina di destinazione.	TCP, UDP
Strato 3	Network NetPoulSafe	Per fornire l'internetworking. Per spostare i pacchetti dalla sorgente alla destinazione	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Strato 2	Collegamento dati	Per organizzare i bit in frame. Per fornire la consegna hop-to-hop	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, cavo in fibra, ecc.
Strato 1	Fisico	Per trasmettere bit su un supporto. Fornire specifiche meccaniche ed elettriche	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.