Modello OSI: Architettura a Sette Livelli per la Comunicazione di Rete

L'International Organization for Standardization (ISO) è un'organizzazione multinazionale dedicata alla creazione di accordi globali su standard internazionali. Una norma ISO che copre tutti gli aspetti delle reti di comunicazione è il Modello Open Systems Interconnection (OSI).

Un sistema aperto è un modello che consente a due sistemi diversi di comunicare indipendentemente dall'architettura sottostante. L'obiettivo del modello OSI è quello di consentire la comunicazione tra sistemi diversi senza dover cambiare la logica del software o dell'hardware sottostante, nonché di comprendere e progettare un'architettura di rete flessibile, robusta e interoperabile.

Il modello OSI è un'architettura a più livelli per la progettazione di sistemi di rete che consente la comunicazione tra tutti i tipi di computer. Si compone di sette livelli distinti, ma collegati, ognuno dei quali definisce un insieme di processi necessari per spostare i dati attraverso una rete.

Livello 1: Fisico

Il Livello Fisico si occupa dell'interfaccia elettrica e meccanica e del mezzo di trasmissione. Definisce le procedure e le funzioni che i dispositivi fisici e le interfacce devono eseguire per rendere possibile la trasmissione.

Responsabilità del Livello Fisico:

• Caratteristiche fisiche dell'interfaccia e dell'ambiente: Definisce il tipo di mezzo di trasmissione.
• Rappresentazione dei bit: I dati sono costituiti da un flusso di bit (sequenze di uni e zeri); questo livello definisce il tipo di codifica.
• Velocità di trasmissione (Data Rate): Questo livello definisce la velocità di trasmissione, ovvero il numero di bit inviati al secondo.
• Sincronizzazione dei bit: Il mittente e il ricevitore devono essere sincronizzati a livello di bit.
• Configurazione della linea: Collegamento dei dispositivi alla linea.
• Topologia fisica: Definisce come i dispositivi sono collegati per formare una rete (ad esempio: anello, stella, maglia, ecc.).
• Tipo di trasmissione: Imposta la direzione di trasmissione tra due dispositivi: simplex, half-duplex o full-duplex.

Livello 2: Data Link

Il Livello Data Link trasforma il livello fisico, un mezzo di trasmissione unico, in un collegamento affidabile ed è responsabile della consegna da nodo a nodo. Fornisce al livello superiore (di rete) un ambiente privo di errori, nascondendo le complessità del livello fisico.

Responsabilità del Livello Data Link:

• Incorniciamento (Framing): Divide il flusso di bit ricevuto dal livello di rete in unità di gestione dati chiamate frame.
• Indirizzo fisico: Aggiunge un'intestazione (header) al frame per definire l'indirizzo fisico del mittente e/o del ricevitore del frame.
• Controllo di flusso: Se la velocità con cui il destinatario riceve i dati è inferiore alla velocità di trasmissione del mittente, questo livello impone un meccanismo di controllo del flusso per prevenire il sovraccarico del ricevitore.
• Gestione degli errori: Aggiunge affidabilità al livello fisico disponendo di meccanismi per rilevare e ritrasmettere frame difettosi o mancanti.
• Controllo degli accessi: Determina quale dispositivo ha il controllo del collegamento, quando due o più periferiche sono collegate allo stesso collegamento.

Livello 3: Rete

Il Livello Rete è responsabile della consegna di un pacchetto dalla sorgente alla destinazione attraverso più reti.

Responsabilità del Livello Rete:

• Indirizzamento logico: Se un pacchetto attraversa i confini della rete, è necessario un diverso tipo di indirizzamento. Aggiunge un'intestazione (header) al pacchetto proveniente dal livello superiore, includendo gli indirizzi logici del mittente e del ricevente.
• Routing: Un insieme di reti indipendenti o collegamenti si connettono per creare una rete di reti, collegando dispositivi chiamati router o gateway per instradare i pacchetti verso la loro destinazione.

Livello 4: Trasporto

Il Livello Trasporto è responsabile della consegna da origine a destinazione (end-to-end). Inoltre, garantisce che il messaggio arrivi intatto e in ordine, monitorando sia il controllo degli errori che il controllo di flusso a livello di origine-destinazione.

È inoltre possibile creare una connessione (percorso logico) tra due punti finali, che si articola in tre fasi: la costituzione della connessione, il trasferimento dei dati e il rilascio della connessione.

Responsabilità del Livello Trasporto:

• Indirizzamento del punto di servizio: L'intestazione del livello di trasporto deve comprendere anche un tipo di indirizzo chiamato punto di indirizzo del servizio o porta. Invia l'intero messaggio al processo appropriato all'interno del computer.
• Segmentazione e riassemblaggio: Un messaggio trasmesso è diviso in segmenti. Questo livello è anche responsabile di sostituire i pacchetti che sono stati persi in trasmissione.
• Controllo della connessione: Può essere orientato alla connessione o senza connessione.
• Controllo di flusso: Il controllo di flusso è effettuato da origine a destinazione (end-to-end) e non su un singolo collegamento.
• Controllo degli errori: Il controllo degli errori avviene da origine a destinazione (end-to-end).

Livello 5: Sessione

Il Livello Sessione è il gestore dei dialoghi in rete. Stabilisce, mantiene e sincronizza l'interazione tra due sistemi di comunicazione.

Responsabilità del Livello Sessione:

• Controllo del dialogo: Permette a due sistemi di dialogare. La comunicazione può essere in half-duplex o full-duplex.
• Sincronizzazione: Consente a un sistema di aggiungere punti di sincronizzazione (checkpoint) in un flusso di dati.

Livello 6: Presentazione

Il Livello Presentazione è legato alla semantica e alla sintassi delle informazioni scambiate.

Funzioni del Livello Presentazione:

• Traduzione: Traduce il flusso di bit in informazioni prima della trasmissione. Poiché ogni computer può disporre di un sistema di codifica differente, questo livello è responsabile dell'interoperabilità tra i diversi metodi di codifica.
• Crittografia: Per garantire la privacy. Trasforma i dati originali in un formato cifrato.
• Compressione: Riduzione del numero di bit da trasmettere, è importante per la trasmissione di dati multimediali (testo, audio, video).

Livello 7: Applicazione

Il Livello Applicazione permette all'utente umano e al software di accedere alla rete. Fornisce interfacce utente e supporto per servizi come la posta elettronica, il trasferimento di file e l'accesso remoto, ecc.

Servizi Specifici del Livello Applicazione:

• Terminal Virtuale di Rete: Consente l'accesso a un computer remoto.
• FTAM (File Transfer, Access, and Management): Consente l'accesso e la gestione di file su una macchina remota.
• Servizi di Posta Elettronica: Gestisce l'invio e l'archiviazione di e-mail.
• Servizi di Directory: Consente l'accesso a basi di dati distribuite.