Modello OSI vs TCP/IP | Quale è migliore

Perché vengono utilizzati i modelli OSI e TCP/IP?

Sia OSI sia TCP/IP sono modelli Internet, possono essere considerati la pietra angolare di Internet. Allora, perché abbiamo bisogno di questi modelli Internet? Perché viene utilizzato il modello OSI/modello TCP?

È proprio come un americano e un giapponese che si incontrano un giorno.

Gli americani dicono: Ciao

I giapponesi dicono: こんにちは

Non riescono a capirsi a causa delle differenze linguistiche. Ecco perché l'inglese viene gradualmente utilizzato come lingua di comunicazione nell'ambito internazionale. Analogamente a Internet, reti con architetture diverse non possono realizzare l'interconnessione senza un modello internet, proprio come quando il tuo telefono cellulare invia un messaggio al tuo PC ma il tuo PC non riesce a riceverlo.

Di conseguenza, l'arrivo di modelli Internet come OSI e TCP/IP promuove lo sviluppo delle reti informatiche e risolve la compatibilità e l'interconnessione di diverse strutture e sistemi di rete.

Modello OSI

Il modello OSI è denominato modello di riferimento Open System Interconnection. Come suggerisce il nome, il modello OSI enfatizza gli standard aperti, vale a dire che qualsiasi sistema può comunicare con altri sistemi purché seguano lo standard OSI. Utilizzando il metodo dell'architettura a livelli, il modello OSI suddivide il sistema grande e complesso in diversi piccoli sistemi facili da gestire. Il modello OSI consente di osservare visivamente le funzioni di rete di ogni livello e di comprendere l'intero processo di trasmissione di rete.

Tuttavia, il modello OSI è un modello teorico idealizzato, che standardizza solo alcuni concetti. Non descrive in dettaglio i protocolli e i servizi utilizzati in ciascun livello. Ci dice soltanto cosa fare in ciascun livello e non fornisce metodi di implementazione dettagliati.

Quali sono i livelli dell'OSI

Layer 1 - Livello fisico

Il livello fisico è il livello inferiore del modello OSI, che definisce gli standard elettrici, meccanici e funzionali del sistema, come tensione, velocità dati fisica, distanza massima di trasmissione, accoppiatore fisico, ecc. La funzione principale del livello fisico è utilizzare il mezzo di trasmissione per fornire la connessione fisica al livello di collegamento dati ed essere responsabile della trasmissione fisica del flusso di dati.

L'unità di base della trasmissione a livello fisico è il flusso di bit, ovvero 0 e 1, cioè il segnale elettrico o ottico più elementare, che rappresenta la caratteristica fisica di trasmissione più basilare.

Livello 2 - Livello di collegamento dati

La funzione principale del livello di collegamento dati è stabilire una connessione di collegamento dati tra le entità di comunicazione e fornire servizi di controllo degli errori e controllo del flusso per il livello di rete. L'unità di base della trasmissione del livello di collegamento dati è il frame.

Il livello di collegamento dati è costituito dal sottolivello MAC (sottolivello di controllo dell'accesso al mezzo) e dal sottolivello LLC (sottolivello di controllo del collegamento logico). Il sottolivello MAC specifica come trasmettere i frame sulle linee fisiche. Il sottolivello LLC gestisce la comunicazione tra dispositivi sullo stesso collegamento di rete. Il sottolivello di controllo del collegamento dati è principalmente responsabile dell'identificazione e dell'incapsulamento dei diversi tipi di protocollo. In altre parole, il sottolivello di controllo del collegamento dati accetterà i dati del protocollo di rete, il datagramma del pacchetto e aggiungerà ulteriori informazioni di controllo, in modo da trasmettere il pacchetto al dispositivo di destinazione.

Livello 3 - Livello di rete

Il livello di rete è progettato per creare collegamenti logici per la trasmissione dei dati tra nodi e seleziona il percorso migliore per i pacchetti tramite l'algoritmo di routing, così da realizzare le funzioni di controllo della congestione e interconnessione di rete.

Il livello di rete è il livello chiave, con il router come nodo più alto. È responsabile dell'instradamento dei pacchetti dalla rete di origine alla rete di destinazione. Internet è un insieme di più reti. Con l'aiuto della funzione di instradamento del livello di rete, la connessione tra più reti può essere interconnessa e le informazioni possono essere condivise.

Livello 4 - Livello di trasporto

Il livello di trasporto è un livello di interfaccia che collega i livelli alti e bassi nel modello ISO. La funzione principale del livello di trasporto è fornire servizi end-to-end agli utenti e gestire problemi di trasmissione come gli errori dei datagrammi. 

Il livello di trasporto è un livello chiave nel modello OSI. Nasconde al livello superiore i dettagli di comunicazione dei dati inferiori, in modo che gli utenti non debbano considerare i dettagli del livello fisico, del livello di collegamento dati e del livello di rete.

Livello 5 - Livello di sessione

La funzione principale del livello di sessione è mantenere la connessione di trasmissione tra due nodi, garantire la trasmissione punto-punto e gestire lo scambio di dati.

Il livello di sessione stabilisce, gestisce e termina le sessioni. Può anche decidere quale modalità di comunicazione utilizzare tramite il controllo del dialogo, come la comunicazione full-duplex o half-duplex. Il livello di sessione coordina la richiesta e la risposta tramite il proprio protocollo, come il protocollo RPC (remote process call), il protocollo di sistema X-Windows, il protocollo di sessione AppleTalk e il protocollo DNA SCP.

Livello 6 - Livello di presentazione

La funzione principale del livello di presentazione è gestire la rappresentazione delle informazioni scambiate tra i due sistemi di comunicazione, includendo principalmente la modifica del formato dei dati, la crittografia e la decrittografia dei dati, la compressione e decompressione dei dati, ecc. I servizi forniti dal livello di presentazione al livello applicativo includono la conversione della sintassi, la selezione della sintassi e la gestione della connessione.

Partendo dal presupposto di una certa larghezza di banda di rete, minore è la compressione dei dati, maggiore è la velocità di trasmissione. Pertanto, la compressione e la decompressione dei dati del livello di presentazione sono considerate il fattore chiave che influenza la velocità di trasmissione della rete. Inoltre, il livello di presentazione fornisce anche un servizio di crittografia dei dati, che garantisce la trasmissione sicura dei dati.

Livello 7 - Livello applicazione

Il livello applicazione è il livello più alto nel modello OSI, ovvero un livello direttamente rivolto agli utenti. La comunicazione degli utenti deve essere gestita dal processo applicativo, il che richiede al livello applicazione di adottare diversi protocolli applicativi per soddisfare diversi tipi di requisiti applicativi.

Il livello applicazione contiene diversi moduli indipendenti di protocollo dei servizi utente per fornire servizi per la comunicazione tra diversi utenti della rete. Va notato che il livello applicazione non è un'applicazione, ma fornisce servizi alle applicazioni.

Modello TCP/IP

TCP/IP è il modello Internet più utilizzato. Il nome completo di TCP/IP è Transmission Control Protocol/Internet Protocol, noto anche come suite di protocolli Internet. La suite di protocolli TCP/IP comprende due dei protocolli più importanti, TCP (Transmission Control Protocol) e IP (Internet Protocol). TCP è responsabile della connessione con l'host remoto, mentre IP è responsabile dell'indirizzamento. Sono il nucleo del modello. Pertanto, il modello è chiamato modello TCP/IP. I protocolli utilizzati nel modello TCP/IP includono anche HTTP, TELNET, DNS, SMTP, UDP, ecc.

Origine e sviluppo di TCP/IP

Il modello TCP/IP è stato finanziato dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti (DoD). Il contesto progettuale di TCP/IP è che il DoD aveva bisogno di una rete in grado di sopravvivere in qualsiasi momento e in qualsiasi condizione. Ciò richiede che la rete non solo consenta varie modalità di connessione, come cavo, microonde, fibra ottica e linea satellitare, ma abbia anche una buona compatibilità e una relativa indipendenza. Questo requisito rigoroso ha portato alla creazione del modello TCP/IP e ha permesso a TCP/IP di soddisfare le esigenze di comunicazione dati in tutto il mondo.

Quali sono i livelli di TCP/IP

Layer 1 - Livello di accesso alla rete

Il livello di accesso alla rete è il livello più basso del modello TCP/IP. Le funzioni principali del livello di accesso alla rete sono fondamentalmente coerenti con il livello fisico e il livello di collegamento dati nel modello OSI. È responsabile dell'invio e della ricezione di pacchetti di dati attraverso le reti e della trasmissione di informazioni tra computer.

Livello 2 - Livello Internet

Il livello Internet è il livello 2 del modello TCP/IP. È responsabile della selezione del percorso migliore e della commutazione dei pacchetti durante la trasmissione dei dati. Fornisce servizi di selezione dei percorsi di trasmissione e di controllo della congestione del traffico per il livello di trasporto.

Il protocollo di gestione del livello Internet è IP (Internet Protocol).

Livello 3 - Livello di trasporto

Il livello di trasporto è progettato principalmente per fornire l'affidabilità della trasmissione dei dati e funzioni di controllo del flusso.

Il livello di trasporto ha due protocolli di trasmissione,  TCP (Transmission Control Protocol) e UDP (User Datagram Protocol). TCP si applica alle applicazioni con requisiti di alta affidabilità, mentre UDP funziona per requisiti di bassa affidabilità e trasmissione economica.

TCP può fornire una trasmissione dati affidabile, consentendo servizi come la trasmissione del flusso di dati, l'affidabilità, il controllo del flusso, il funzionamento full-duplex e il multiplexing. In generale, stabilisce e connette in anticipo il canale per i dati trasmessi, quindi invia i dati e infine chiude il canale. Tuttavia, UDP può causare perdita, disordine ed errori nei dati, ma presenta i vantaggi di una trasmissione flessibile e veloce.

I protocolli applicativi supportati da TCP includono principalmente Telnet, FTP, SMTP. E i protocolli applicativi supportati da UDP includono NFS, SNMP, DNS, TFTP.

Livello 4 - Livello applicazione

TCP/IP classifica tutti i contenuti correlati alle applicazioni nel livello applicazione e garantisce il raggruppamento e l'incapsulamento dei dati per il livello successivo. Il livello applicazione contiene tutti i protocolli di livello superiore, come TELNET, FTP, ecc.

Struttura del modello TCP/IP

Differenze tra il modello OSI e TCP/IP

I modelli OSI e TCP hanno in comune l'adozione della struttura a livelli e l'uso del concetto di stack di protocolli nello stesso livello. Tuttavia, i due modelli differiscono nella specifica suddivisione dei livelli e nella progettazione funzionale.

OSI vs TCP/IP: struttura dei livelli

Sebbene sia OSI che TCP/IP adottino un'architettura a livelli, OSI ha 7 livelli mentre TCP/IP ne ha solo 4. Il modello TCP/IP combina i tre livelli superiori del modello OSI in un unico livello, il livello applicazione. Inoltre, combina i due livelli inferiori di OSI in un unico livello, il livello di accesso alla rete. Chiaramente, il modello TCP/IP è più semplificato rispetto al modello OSI.

Livelli OSI vs livelli TCP/IP

OSI vs TCP/IP: ambito di applicazione

Poiché il modello OSI è stato progettato prima della formulazione di protocolli specifici,  il design del modello non è molto pratico. A volte non può guidare pienamente la realizzazione di alcuni protocolli. Pertanto, l'ambito delle applicazioni OSI è limitato. Al contrario, il modello TCP/IP è nato dopo la definizione di vari protocolli e offre maggiore flessibilità di applicazione rispetto al modello OSI. Il modello TCP/IP è diventato lo standard internazionale de facto e lo standard industriale dell'interconnessione Internet.

OSI vs TCP/IP: orientato alla connessione o senza connessione

Il modello OSI si concentra sull'affidabilità della comunicazione, come la garanzia della qualità del servizio e del tasso di errore. Pertanto, nel livello di trasporto, il modello OSI considera solo il servizio orientato alla connessione, mentre il modello TCP/IP consente sia il servizio orientato alla connessione (TCP) sia il servizio senza connessione (UDP), soddisfacendo esigenze più pratiche.

Tendenza futura: OSI o TCP/IP

Il modello TCP/IP è grosso modo simile all'OSI, ma entrambi hanno caratteristiche proprie. Né l'OSI né il TCP/IP sono perfetti. L'OSI è più idealistico, complicato e poco pratico rispetto al modello TCP/IP, ma ha i vantaggi dell'integralità e del rigore. Il modello OSI è più simile a un libro di testo, con grande importanza nell'insegnamento e nella ricerca.

Il modello TCP/IP ha promosso con successo lo sviluppo di Internet; viceversa, lo sviluppo di Internet ha anche ampliato l'influenza di TCP/IP. Tuttavia, neanche TCP/IP è perfetto. Problemi come lo spazio di indirizzamento insufficiente, la qualità del servizio QoS, la sicurezza, ecc. hanno sempre afflitto TCP/IP. Attualmente, l'introduzione di IPv6 può risolvere alcuni problemi, ma necessita ancora di miglioramenti. Credo che nel prossimo futuro vedremo un modello TCP/IP più perfezionato e conforme agli standard industriali.

Domande frequenti

Su quale livello del modello OSI operano switch e router?

Gli switch funzionano sul secondo livello del modello OSI, il livello di collegamento dati. I router funzionano sul terzo livello del modello OSI, il livello di rete.

(Quali sono le differenze tra switch e router)

Su quale livello del modello TCP/IP operano il protocollo IP e il protocollo TCP?

Il protocollo IP opera sul secondo livello di TCP/IP, il livello Internet. Il protocollo TCP opera sul terzo livello di TCP/IP, il livello di trasporto.

(Scopri di più sull'indirizzo IP)

Nota: parte del riferimento del contenuto: https://en.wikipedia.org/wiki/Internet_protocol_suite