TCP/IP vs. OSI: qual è la differenza?

Gli switch Ethernet svolgono un ruolo cruciale nel trasferimento dei dati tra dispositivi nelle reti informatiche, operando a diversi livelli del modello Open Source Interconnect (OSI), che si riferisce al livello di un protocollo generico. Il modello di protocollo generico specifica regole comuni per l'invio e la ricezione di pacchetti tra diversi livelli di rete. Switch Layer 2 inoltrano pacchetti utilizzando indirizzi MAC all'interno della stessa rete, mentre Switch Layer 3 utilizzano indirizzi IP per trasferire dati tra reti diverse. Oltre al modello OSI, il modello Transmission Control Protocol (TCP) e Internet Protocol (IP) è un altro modello concettuale utilizzato per descrivere la comunicazione di rete, composto da quattro livelli. L'OSI ha sette livelli e il TCP/IP ne ha quattro. Comprendere questi modelli è fondamentale per una progettazione e implementazione di rete efficienti e sicure.

Livelli del modello di riferimento OSI

Il modello OSI è composto da sette livelli come quadro concettuale che standardizza la divisione del lavoro e l'interazione tra i vari componenti software e hardware coinvolti nella comunicazione di rete.

Livello 7: Livello applicazione

Il livello applicativo del modello OSI è responsabile di fornire funzioni di comunicazione alle applicazioni software in base alle necessità, risultando così il livello più vicino agli utenti finali. Le sue funzioni principali includono la verifica della disponibilità delle risorse e degli interlocutori di comunicazione per agevolare il trasferimento dei dati. Inoltre, questo livello definisce i protocolli per le applicazioni finali, come DNS, FTP, HTTP, IMAP, POP, SMTP, SNMP e Telnet (che emula un terminale).

Livello 6: Livello di presentazione

La compatibilità dei dati con le risorse di comunicazione viene verificata dal livello di presentazione, che può convertirli in un formato accettabile sia per il livello applicativo sia per i livelli inferiori. Garantisce che i dati vengano trasmessi accuratamente formattandoli in modo che l'applicazione ricevente possa comprenderli. Questo livello è responsabile della compressione, della crittografia e della decrittografia dei dati, e gestisce anche la conversione dei dati tra diversi schemi di codifica dei caratteri. L'obiettivo principale del livello di presentazione è garantire che i dati ricevuti dal livello applicativo siano presentati in un formato comprensibile all'applicazione, indipendentemente dai protocolli di rete sottostanti utilizzati per la trasmissione. Il livello di presentazione è responsabile della salvaguardia dell'integrità della trasmissione dei dati e della garanzia di accuratezza e sicurezza durante il trasferimento dei dati.

Livello 5: livello di sessione

Il livello di sessione gestisce i collegamenti di comunicazione tra i computer. Le sue funzioni principali consistono nel creare, gestire, mantenere e terminare le connessioni tra le applicazioni locali e remote. Inoltre, il software del livello 5 gestisce i processi di autenticazione e autorizzazione e garantisce la corretta consegna dei dati.

Livello 4: livello di trasporto

Il livello di trasporto è responsabile della trasmissione delle sequenze di dati dall'host sorgente all'host di destinazione. Garantisce che i dati trasferiti siano di alta qualità e integrità tramite correzione degli errori e funzioni simili. Una delle principali funzioni del livello di trasporto è fornire un controllo di flusso esplicito, che aiuta a gestire la velocità con cui i dati vengono inviati e ricevuti per prevenire la congestione della rete. Sebbene i protocolli TCP e User Datagram Protocol (UDP) non siano strettamente conformi al modello OSI, sono considerati protocolli essenziali nel livello 4 grazie alla loro capacità di gestire la trasmissione dei dati in diversi scenari. Il livello di trasporto può garantire che la trasmissione dei dati sia più efficiente e affidabile.

Livello 3: livello di rete

Il livello di rete gestisce l'instradamento dei pacchetti utilizzando l'indirizzamento logico e le funzioni di switching. Una rete collega più nodi e ogni nodo ha un indirizzo. Quando un nuovo messaggio viene trasmesso da un nodo a un altro, fornisce il contenuto del messaggio e l'indirizzo del nodo di destinazione, e la rete consegna il messaggio al nodo di destinazione, La rete potrebbe suddividere un messaggio lungo in più segmenti e trasmetterli singolarmente, eventualmente reindirizzandoli attraverso altri nodi. riassemblando i frammenti presso un altro nodo.

Livello 2: Livello di collegamento dati

Il livello di collegamento dati funge da mezzo per trasferire i dati da nodo a nodo, gestendo l'impacchettamento e il disimpacchettamento delle informazioni in frame. Inoltre, definisce i protocolli per stabilire e terminare le connessioni tra dispositivi fisicamente connessi, come il Point-to-Point Protocol (PPP). Il livello di collegamento dati è in genere composto da due sottolivelli, uno chiamato livello di controllo dell'accesso al mezzo (MAC) e l'altro livello di controllo del collegamento logico (LLC). Il livello MAC è responsabile della gestione del modo in cui i dispositivi in una rete ottengono l'accesso ai mezzi e il permesso di trasmettere dati, mentre il livello di controllo del collegamento logico può identificare e incapsulare i protocolli del livello di rete, oltre a supervisionare il controllo degli errori e la sincronizzazione dei frame.

Livello 1: Livello fisico

Il livello fisico definisce il mezzo su cui vengono trasmessi i dati e definisce tutte le specifiche elettriche e fisiche di tutti i collegamenti di trasmissione dati. come i livelli di tensione, la corrente e la velocità di segnalazione del mezzo di trasmissione, nonché le caratteristiche del mezzo di trasmissione, come il tipo di fibra, la larghezza di banda e la lunghezza d'onda operativa. Inoltre, garantisce la trasmissione e la ricezione accurate dei dati mediante codifica, modulazione e rilevamento degli errori nei segnali. In definitiva, il livello fisico è responsabile della conversione dei dati digitali in segnali che possono essere trasmessi sul mezzo di comunicazione.

Livelli del modello TCP/IP

Il modello TCP/IP, che è anche denominato suite di protocolli Internet, è un modello di riferimento a livelli composto da quattro livelli. Sebbene TCP e IP siano i protocolli fondamentali e diano il nome al modello, non esistono solo protocolli TCP/IP, ma anche altri protocolli utilizzati all'interno di questo framework.

Livello applicativo

Nel modello TCP/IP, il livello applicazione consente alle applicazioni di accedere ai servizi di altri livelli e stabilisce i protocolli utilizzati dalle applicazioni per scambiare dati. Alcuni protocolli noti nel livello applicazione sono HTTP, FTP, SMTP, Telnet, DNS, SNMP e il Routing Information Protocol (RIP).

Livello di trasporto

Il livello di trasporto host-to-host, noto anche come livello di trasporto, ha il compito di fornire al livello applicazione servizi di comunicazione di sessione e datagramma. I protocolli principali impiegati da questo livello includono TCP e UDP. TCP offre un servizio di comunicazione affidabile, orientato alla connessione e uno-a-uno. Si assume la responsabilità di ordinare e confermare i pacchetti trasmessi, nonché di recuperare eventuali pacchetti persi durante la trasmissione. D'altra parte, UDP offre un servizio di comunicazione senza connessione, uno-a-uno o uno-a-molti, non affidabile. È comunemente utilizzato quando si trasferiscono piccole quantità di dati che possono entrare in un singolo pacchetto.

Livello Internet

Il livello Internet ha la responsabilità di eseguire le attività di indirizzamento degli host, incapsulamento e routing. I suoi principali protocolli includono IP, ARP, ICMP e IGMP. IP, un protocollo instradabile, gestisce l'indirizzamento IP, il routing, la frammentazione e il riassemblaggio dei pacchetti. ARP, d'altra parte, individua l'indirizzo del livello di accesso alla rete, che può riferirsi a un indirizzo hardware associato a uno specifico accesso del livello Internet. ICMP fornisce funzionalità diagnostiche e segnalazione degli errori nel caso in cui la consegna dei pacchetti IP fallisca. IGMP gestisce i gruppi multicast IP. L'intestazione IP, che contiene l'indirizzo IP, viene aggiunta ai pacchetti in questo livello. Attualmente sono in uso sia indirizzi IPv4 a 32 bit sia indirizzi IPv6 a 128 bit.

Livello di accesso alla rete

Il livello di accesso alla rete, chiamato anche livello di collegamento, è responsabile dell'inserimento dei pacchetti TCP/IP nel mezzo di rete e del recupero dei pacchetti TCP/IP dal mezzo di rete. TCP/IP è progettato intenzionalmente per essere indipendente dal metodo di accesso alla rete, dal formato dei frame e dal mezzo, il che significa che non è legato ad alcuna tecnologia di rete specifica. Di conseguenza, TCP/IP può facilitare la comunicazione tra vari tipi di reti.

Qual è il processo di trasmissione dei dati e come vengono elaborati i dati durante esso?

Un'unità dati di protocollo (PDU) è il formato in cui i dati vengono scambiati tra diversi livelli in un sistema a livelli. La tabella seguente mostra vari tipi di PDU utilizzati in tali sistemi.

Quando l'utente esegue un'operazione di navigazione web sul proprio dispositivo, il software del server remoto avvia il processo fornendo i dati richiesti al livello applicazione. Da lì, i dati vengono elaborati sequenzialmente attraverso ciascun livello, I singoli livelli del protocollo di rete hanno funzioni distinte e i dati fluiscono attraverso il livello fisico della rete. Man mano che risalgono attraverso i livelli, viene garantito che i dati raggiungano la destinazione prevista, che si tratti di un server di destinazione o di un altro dispositivo. Ogni livello esegue le operazioni assegnate finché non viene infine utilizzato dal software ricevente.

L'incapsulamento è il processo in cui ogni livello, durante la trasmissione, aggiunge un'intestazione o un piè di pagina, oppure entrambi, alla Protocol Data Unit (PDU) ricevuta dal livello superiore. Queste informazioni aggiunte indirizzano e identificano il pacchetto. L'intestazione (e il piè di pagina) e i dati originali dalla PDU per il livello immediatamente inferiore. Questo processo viene ripetuto fino a raggiungere il livello più basso (livello fisico o livello di accesso alla rete), da cui i dati vengono trasmessi al dispositivo ricevente.

Dopo aver ricevuto i dati, il dispositivo ricevente decapsula i dati a ciascun livello estraendo le informazioni di intestazione e piè di pagina, che guidano il processo di decapsulazione. Infine, l'applicazione utilizza i dati estratti. L'intero processo accompagnerà tutto il processo di trasferimento dei dati, inclusi trasmissione e ricezione.

Risoluzione dei problemi tramite i modelli TCP/IP e OSI

Con una comprensione della stratificazione di rete, diventa possibile diagnosticare la causa di un errore di connessione. In generale è consigliabile iniziare la risoluzione dei problemi dal livello più basso della rete e procedere verso l'alto, anziché partire dal livello più alto. Questo perché ogni livello è progettato per servire il livello superiore, rendendo più semplice affrontare eventuali problemi che si presentano al livello successivo.

In caso di problema di rete, il primo passo dovrebbe essere controllare il livello fisico. Ciò include assicurarsi che il cavo di rete sia collegato correttamente, verificare che il punto di accesso wireless (WAP) sia collegato al switch, e verificando che i pin RJ45 siano in buone condizioni.

Modello TCP/IP vs. modello OSI

Esistono molte differenze tra il modello TCP/IP e il modello OSI, come visto in precedenza. L'esempio seguente mostra la relazione corrispondente tra di essi.

Quando si confrontano i livelli del modello TCP/IP con quelli del modello OSI, si può osservare che il livello applicazione del modello TCP/IP corrisponde ai livelli 5, 6 e 7 del modello OSI. Tuttavia, il modello TCP/IP non dispone di livelli separati per rappresentare i livelli di presentazione e di sessione. Il livello di trasporto in TCP/IP assume le funzioni del livello di trasporto OSI e alcuni aspetti del livello di sessione OSI. Nel frattempo, il livello di accesso alla rete in TCP/IP comprende i livelli fisico e collegamento dati nel modello OSI. D'altra parte, i servizi di sequenziamento e conferma disponibili al livello collegamento dati del modello OSI non sono utilizzati dal livello Internet del modello TCP/IP.

Il modello OSI e il modello TCP/IP sono due modelli di rete che definiscono come deve essere strutturata la comunicazione tra dispositivi su una rete. Entrambi i modelli hanno livelli simili che svolgono funzioni simili, ma il modello OSI è più teorico e fornisce un quadro standardizzato per il networking, mentre il modello TCP/IP viene utilizzato nella pratica per il networking su Internet. Lo sviluppo del modello OSI mirava a creare un quadro universale che rendesse più facile la comunicazione tra dispositivi diversi. Al contrario, il modello TCP/IP è stato sviluppato specificamente per ARPANET, il predecessore dell'Internet moderno, per fornire una comunicazione affidabile attraverso una rete di computer interconnessi. Nonostante le loro differenze, entrambi i modelli sono ancora utilizzati oggi, e i loro concetti e principi sono incorporati nei moderni protocolli e standard di rete.

Conclusione

In questo articolo, abbiamo fornito una panoramica completa sia del modello TCP/IP sia del modello OSI, che sono framework astratti progettati per spiegare tutte le forme di comunicazione di rete. TCP/IP, in particolare, svolge un ruolo significativo nel facilitare le operazioni di internet. Quando si discutono i livelli 2, 3 e 7 delle apparecchiature di rete, in genere si fa riferimento al modello OSI. Nel frattempo, il modello TCP/IP funge da modello per l'infrastruttura internet contemporanea e stabilisce un insieme standard di regole che governano tutte le trasmissioni di rete.