Livelli e protocolli del modello OSI nella rete di computer
Bryce Leo
⚡ Riepilogo intelligente
Il modello OSI, con i suoi livelli e protocolli, definisce la struttura concettuale della comunicazione di rete in sette livelli: fisico, di collegamento dati, di rete, di trasporto, di sessione, di presentazione e di applicazione. Ciascun livello ha responsabilità e protocolli specifici e serve esclusivamente i livelli superiori e inferiori.
Che cos'è il modello OSI?
Migliori Modello OSI (Open Systems Interconnection) è un modello di riferimento concettuale che descrive come i dati si spostano tra i sistemi in una rete. Divide la comunicazione in sette assolutitracIl modello OSI è composto da diversi livelli, ognuno con una responsabilità ben definita e un insieme specifico di protocolli. Il modello non è implementato esattamente come disegnato sulle reti reali (il protocollo TCP/IP è quello effettivamente utilizzato), ma i livelli OSI rimangono il vocabolario standard che gli ingegneri usano per ragionare sui problemi di rete.
Caratteristiche del Modello OSI
- Uno strato viene creato solo dove un livello distinto di assorbanzatracè necessaria un'azione.
- La funzione di ogni livello viene scelta in modo che sia conforme a un protocollo standardizzato a livello internazionale.
- I livelli dovrebbero essere sufficientemente numerosi da separare le diverse problematiche, ma abbastanza pochi da evitare una complessità incontrollata.
- Ogni livello si basa sul livello immediatamente sottostante per i servizi di base ed espone servizi al livello immediatamente superiore.
- Una modifica all'interno di un livello non dovrebbe richiedere modifiche nei livelli sovrastanti o sottostanti.
Perché utilizzare il modello OSI?
- Fornisce un vocabolario condiviso per comprendere la comunicazione all'interno di una rete.
- Semplifica la risoluzione dei problemi separando le funzioni in livelli di rete indipendenti.
- Aiuta gli ingegneri ad assimilare nuove tecnologie tramite mappeping su livelli familiari.
- Consente di confrontare le relazioni funzionali tra diversi stack di protocolli.
Storia del modello OSI
- Fine degli anni '1970 — l'ISO ha avviato un programma per definire standard generali di rete.
- 1973 — un sistema sperimentale a commutazione di pacchetto nel Regno Unito ha evidenziato la necessità di protocolli di livello superiore.
- 1983 — Il modello OSI è stato pubblicato inizialmente come specifica dettagliata dell'interfaccia.
- 1984 — L'ISO ha adottato formalmente l'architettura OSI come standard internazionale (ISO 7498).
I 7 livelli del modello OSI
Il modello OSI è un'architettura di riferimento a livelli in cui ogni livello svolge una funzione specifica. I sette livelli lavorano insieme per trasmettere i dati dal mittente al destinatario.
- Livelli superiori (Applicazione, Presentazione, Sessione): si occupano della semantica delle applicazioni e vengono eseguiti principalmente in ambiente software.
- Livelli inferiori (Trasporto, Rete, Collegamento dati, Fisico): Si occupano del trasporto dei dati, della pacchettizzazione, dell'incapsulamento e del mezzo fisico. Il collegamento dati e il mezzo fisico includono anche l'hardware.
I sette strati, dall'alto verso il basso, sono:
- Applicazione
- Pronta per
- Sessione
- Trasporti
- Reti
- Collegamento dati
- Fisico
Diagramma dei livelli di rete.
Strato fisico
Migliori Strato fisico definisce le specifiche elettriche, meccaniche e fisiche della connessione dati. Trasporta bit grezzi su un mezzo di trasmissione e non si preoccupa di protocolli o semantica di livello superiore. PRI (Primary Rate Interface) è un esempio di telecomunicazione che opera a questo livello: scopri di più in Tutorial PRI.
Esempi di hardware a livello fisico includono schede di rete, cavi Ethernet, ripetitori e hub di rete.
Livello di collegamento dati
Migliori Livello di collegamento dati Rileva e corregge gli errori che possono verificarsi a livello fisico e gestisce il protocollo che stabilisce e termina un collegamento tra due dispositivi direttamente connessi. Incapsula i bit grezzi in frame strutturati e gestisce l'indirizzamento fisico (MAC).
Il collegamento dati è suddiviso in due sottolivelli:
- Controllo dell'accesso ai media (MAC): controlla come i dispositivi accedono al mezzo condiviso e come lo fanno transmit dati.
- Controllo del collegamento logico (LLC): Identifica e incapsula i protocolli del livello di rete e rileva gli errori.
Funzioni importanti del livello di collegamento dati
- Framing: suddivide i dati del livello di rete in frame.
- Aggiunge un'intestazione contenente l'indirizzo fisico (MAC) di origine e di destinazione.
- Consente la trasmissione dei frame hop-to-hop tra dispositivi adiacenti.
- Rileva gli errori e richiede nuovamente i fotogrammi danneggiati o persi.
- Offre un meccanismo per attraversare reti indipendenti collegate tra loro.
Livello di rete
Migliori Livello di rete Fornisce i mezzi funzionali e procedurali per il trasferimento di sequenze di dati a lunghezza variabile tra host situati su reti diverse. Gestisce l'indirizzamento logico (IP), il routing e l'inoltro dei pacchetti.
La consegna a livello di rete non è intrinsecamente affidabile: questa garanzia è compito del livello di trasporto. I protocolli di gestione a questo livello includono:
- Protocolli di routing (OSPF, BGP, RIP).
- Gestione dei gruppi multicast (IGMP).
- Assegnazione degli indirizzi a livello di rete (DHCP).
Livello di trasporto
Migliori Strato di trasporto Si basa sul livello di rete per fornire il trasporto dati end-to-end tra i processi sulle macchine di origine e di destinazione. Mantiene proprietà di qualità del servizio come l'ordinamento, l'affidabilità e il controllo del flusso.
Il livello di trasporto suddivide i messaggi del livello superiore in segmenti, li numera e li riassembla al ricevitore. Garantisce una consegna sequenziale e senza errori se utilizzato con protocolli affidabili come TCP, oppure accetta una perdita di dati in cambio di maggiore velocità se utilizzato con UDP.
Funzioni importanti del livello di trasporto
- Segmenta il messaggio ricevuto dal livello Sessione e numera ciascun segmento.
- Trasmette ciascun segmento al processo corretto sulla macchina di destinazione tramite le porte.
- Garantisce che l'intero messaggio arrivi senza errori,transmitintervenendo quando necessario.
- Gestisce il controllo del flusso in modo che un mittente veloce non sovraccarichi un destinatario lento.
Livello sessione
Migliori Livello di sessione Controlla i dialoghi (sessioni) tra due computer. Stabilisce, gestisce e termina le connessioni logiche, gestisce l'autenticazione ove necessario e supporta dialoghi sia full-duplex che half-duplex. Viene implementato più frequentemente in ambienti che utilizzano chiamate di procedura remota.
Funzioni importanti del livello Sessione
- Stabilisce, mantiene e termina una sessione tra due sistemi.
- Consente a entrambi i sistemi di avviare un dialogo controllato.
- Aggiunge punti di controllo a un flusso di dati in modo che una sessione possa riprendere dopo un'interruzione.
Livello di presentazione
Migliori Livello di presentazione definisce il formato in cui i dati vengono scambiati tra due entità comunicanti e gestisce la compressione e la crittografia. A volte viene chiamato strato di sintassi.
Funzioni del livello di presentazione
- Traduzione di set di caratteri (ad esempio, da ASCII a EBCDIC).
- Compressione dei dati per ridurre il numero di bit trasmessi.
- Crittografia dei dati, ad esempio TLS, per proteggere l'integrità e la riservatezza del contenuto utile.
- Fornisce supporto di formato per servizi quali posta elettronica e trasferimento di file.
Livello dell'applicazione
Migliori Livello di applicazione È il livello più vicino all'utente finale e l'unico che interagisce direttamente con le applicazioni. Non contiene le applicazioni stesse, bensì espone i servizi di rete che le applicazioni utilizzano.
Funzioni del livello applicativo
- Identifica i partner di comunicazione, determina la disponibilità delle risorse e sincronizza la comunicazione.
- Consente agli utenti di accedere a un host remoto.
- Fornisce servizi di posta elettronica e accesso alla rubrica.
- Offre accesso a database distribuiti per informazioni globali su oggetti e servizi.
Interazione tra i livelli del modello OSI
Le informazioni inviate da un'applicazione informatica a un'altra fluiscono attraverso i livelli del modello OSI sul mittente, lungo la linea di trasmissione e risalgono attraverso i livelli del ricevitore.
- Ogni livello comunica con il livello superiore, con il livello inferiore e con il corrispondente livello peer sul sistema remoto.
- Nel diagramma sottostante, il livello di collegamento dati del primo sistema comunica con i livelli di rete e fisico sullo stesso host e con il livello di collegamento dati del sistema remoto.
Protocolli supportati a ogni livello del modello OSI
| Strato | Nome | Protocolli comuni |
|---|---|---|
| Strato 7 | Applicazione | SMTP, HTTP, HTTPS, FTP, POP3, SNMP, DNS |
| Strato 6 | Pronta per | MPEG, ASCII, SSL, TLS |
| Strato 5 | Sessione | NetBIOS, SAP, RPC |
| Strato 4 | Trasporti | TCP, UDP, SCTP |
| Strato 3 | Reti | IPv4, IPv6, ICMP, IPsec, ARP, MPLS |
| Strato 2 | Collegamento dati | Ethernet, PPP, Frame Relay, ATM, HDLC |
| Strato 1 | Fisico | RS-232, 100BaseTX, ISDN, IEEE 802.11 (segnalazione fisica) |
Differenze tra OSI e TCP/IP
| Modello OSI | Modello TCP/IP |
|---|---|
| Fornisce una chiara distinzione tra interfacce, servizi e protocolli. | Non traccia una linea di demarcazione netta tra servizi, interfacce e protocolli. |
| Ha sette strati. | È composto da quattro livelli (Applicazione, Trasporto, Internet, Accesso alla rete). |
| Utilizza un livello di rete dedicato per il routing. | Utilizza un singolo livello Internet che combina instradamento e indirizzamento. |
| Dispone di livelli separati per il collegamento fisico e per il collegamento dati. | Unisce i livelli fisico e di collegamento dati in un unico livello di accesso alla rete. |
| Il livello di trasporto è orientato alla connessione. | Migliori TCP / IP Il livello di trasporto può essere sia orientato alla connessione (TCP) che senza connessione (UDP). |
| La dimensione minima dell'intestazione OSI è di circa 5 byte. | La dimensione minima dell'intestazione TCP/IP è di 20 byte. |
Vantaggi del modello OSI
- Standardizza router, switch e altri dispositivi hardware in base a confini di livello ben definiti.
- Riduce la complessità e standardizza le interfacce.
- Facilita l'ingegneria modulare: i fornitori possono innovare all'interno di un livello senza compromettere gli altri.
- Garantisce l'interoperabilità tecnologica tra i diversi fornitori.
- Accelera l'evoluzione dei protocolli di rete.
- Fornisce supporto sia per i servizi orientati alla connessione che per quelli senza connessione.
- Rimane il modello di riferimento standard nella formazione sulle reti informatiche.
- Offre la flessibilità necessaria per adattarsi a molti tipi di protocolli.
Svantaggi del modello OSI
- Adattare i protocolli del mondo reale ai livelli del modello OSI può essere un processo tedioso.
- Si tratta solo di un modello di riferimento, non definisce protocolli specifici.
- Alcuni servizi sono duplicati tra i vari livelli (ad esempio, il controllo degli errori a livello di trasporto e di collegamento dati).
- I livelli non possono essere eseguiti in parallelo: ognuno attende l'output del livello precedente.
