A proposito di TCP/IP Networking


– di GIORGIO BERTUZZI CAMPRECIÓS

Dietro ogni nostro quotidiano “gesto informatico” che coinvolga uno scambio di dati, siano essi immagini, piuttosto che documenti e quant’altro di immaginabile, agisce, nascosto ai più consueti ed ignari utenti, un regista omnipresente.

TCP/IP

Ogni tipologia di network richiede che tutti i dispositivi ad esso collegati seguano delle regole ben precise e prima di addentrarci nel complesso mondo di questo famigerato protocollo di internet e di trasmissione dati è bene mettere a fuoco cosa sia un modello di networking.

Diciamo che, per associazione di idee, con un semplice esempio, si può pensare ad una architettura di modello di networking come ad un edificio di più piani, in cui ai vari livelli di questo edificio lavorino persone diverse per tipologia di impiego, muratori, idraulici piuttosto che pittori e via discorrendo seguendo un preciso progetto planimetrico/progettuale.

Similarmente, le aziende che producono prodotti per il networking e coloro che li usano per il loro proprio network seguono un preciso “progetto planimetrico/progettuale per reti” chiamato modello di networking.

Uno dei più “gettonati” modelli di networking di tutta la storia dell’informatica è appunto TCP/IP cui acronimo sta ad indicare Transmission Control Protocol / Internet Protocol come a dire Protocollo di Controllo della Trasmissione / Protocollo di Internet.

A dir il vero, volendo fare alcuni passi indietro ai giorni della preistoria delle reti di comunicazione, non esisteva un vero standard di comunicazione condiviso, bensì vari modelli di tipo “proprietario“.

Quando i grandi colossi dell’informatica come ad esempio IBM e Digital ed altri ancora si confrontavano per i potenziali clienti a suon di grandi infrastrutture di strumenti per il lavoro come computer e stampanti piuttosto che server ed altri dispositivi di rete, ogni costruttore ne aveva il suo, vale a dire che ogni produttore studiava, sviluppava e promuoveva il proprio standard di modello di networking e lo proponeva al cliente come il migliore.

Questa politica, più dettata da interessi economici che tecnici, creò non pochi problemi di interfacciamento tra le diverse reti dei diversi “vendor” e si decise quindi di comune accordo di studiarne uno che lavorasse in “campo neutro e di comune accordo”; che fosse l’anello di congiunzione tra le varie reti, il “traduttore universale” tra i vari modelli di networking esistenti.

Il modello di networking fu chiamato ISO/OSI cui acronimo sta ad indicare Open Systems Interconnection che tradotto si avvicina, nelle nostra lingua parlata, “Sistema Aperto di Interconnessione“.

Ne tratterò l’argomento perché molti dei termini utilizzati per definirne la struttura sono stati migrati in TCP/IP e l’interazione dei concetti è necessaria per comprenderne la filosofia ed il principio di funzionamento.

Come già accennato, un tempo si pensava che il modello ISO/OSI avrebbe surclassato tutti gli altri (ad esempio DECNET, SNA TCP/IP), ma non è stato così. ISO/OSI ha perso la battaglia con tutti in favore di TCP/IP e non esiste più come modello di networking sebbene alcuni dei suoi originali protocolli tuttavia siano sopravvissuti proprio in TCP/IP.

E allora perché se ne parla ancora oggi, perché lo si studia e perché ve ne parlo descrivendo TCP/IP ?

Per una semplice questione di “terminologia”

Proprio durante quegli anni in cui tantissima gente pensava che il modello ISO/OSI sarebbe divenuto la lingua universalmente parlata nel mondo del networking, molti dei costruttori e dei relatori dei documenti di TCP/IP che ne trattavano il protocollo cominciarono ad usare la sua terminologia rendendone uno “standard de facto” in utilizzo ancora oggi.

Così, mentre nessuno dei tecnici dei nostri giorni dovrà mai più confrontarsi con modelli di network che usano ISO/OSI, al contrario per comprendere la moderna terminologia del modello di rete bisogna conoscerne ciò che era ISO/OSI.

Le similitudini tra ISO/OSI e TCP/IP partono dalle basi. Il primo ha sette (7) livelli ed ognuno di questi definisce un “set” di tipiche funzioni con cui il modello di network opera le sue attività.

osi_tcpip
Figura 1. Il modello OSI paragonato ai due modelli TCP/IP il primo a quattro ed il secondo a cinque livelli

I livelli ISO/OSI fanno riferimento a multipli protocolli e standard che implementano le funzioni dei livelli stessi. In altri casi, come per TCP/IP, i livelli fanno riferimento a standard e protocolli che sono già definiti ed esistenti da tempo.

Ad esempio: IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) definisce gli standard per Ethernet quindi ISO/OSI non perde tempo a crearne uno proprio e semplicemente lo fa “suo” e lo ripropone.

Quindi, quando ancora oggi si descrivono i protocolli e gli standard di TCP/IP si fa riferimento ai livelli ISO/OSI per numero e nome del livello come da Figura 1.

Tuttavia il richiamare il livello ISO/OSI al relativo TCP/IP è un riferimento generico, come paragonare una macchina ad un camion; entrambi possono viaggiare tra A e B ma con specifiche completamente diverse.

Similarmente entrambi ISO/OSI e TCP/IP descrivono l’indirizzamento logico e il routing tuttavia ognuno in modo diverso.

flusso
Figura 2. Un simpatico esempio che molto chiaramente traspone le nostre tipiche attività giornaliere al come il modello di networking tratti le singole “informazioni”

Quindi, come funziona il modello ISO/OSI, che potremmo anche chiamare “Pila OSI” per via della sua struttura a pila di livelli? Nell’immagine di figura 2 il funzionamento è simpaticamente esplicitato e di seguito scendo un poco nei dettagli.

Livello 7 – Applicazione

È il livello che opera più a diretto “contatto” con l’utente finale e che si relaziona con il software. A questo livello del modello di networking, i protocolli interagiscono direttamente con i programmi che al loro interno hanno moduli di comunicazione di rete come ad esempio tutti i client di posta elettronica, ad esempio Outlook piuttosto che Thunderbird.

Livello 6 – Presentazione

Il sesto livello è quello della traduzione. I protocolli appartenenti a questo layer consentono di trasformare i dati delle applicazioni e dei software in un formato comprensibile e standardizzato per le macchine. Sopratutto di offrire servizi di come la crittografia e la formattazione.

Livello 5 – Sessione

E’ il livello di sessione specializzato nel definire le regole per aprire e chiudere una connessione con i protocolli di connessione e quelle indispensabili al trasferimento dei dati con i protocolli di comunicazione.

Livello 4 – Trasporto

Questo è il livello cui viene conferito l’incarico del trasporto fisico dei dati. I protocolli tipici di questo livello hanno il compito di determinare tutto ciò che riguarda la connessione tra i due host mittente e destinatario ed inoltre stabiliscono, mantengono e terminano la connessione controllandone il sovraccarico delle rete.

Livello 3 – Rete

I protocolli appartenenti a questo livello si occupano dell’attività di instradamento dei dati chiamato routing attraverso il percorso di rete più appropriato in quanto interconnette reti eterogenee.

Livello 2 – Collegamento

Il secondo livello serve a costruire i pacchetti di dati da far viaggiare lungo la tratta di comunicazione. I dati vengono frammentati ossia organizzati e preparati al viaggio aggiungendo un header con funzioni di intestazione e una tail; la coda che ne determina la fine del pacchetto. Questi ultimi hanno anche funzione di controllo, infatti per ogni pacchetto ricevuto dal mittente il destinatario trasmette a ritroso un segnale chiamato di ACK di acknowledgment, una sorta di conferma di ricevuta facendo così capire che le informazioni sono arrivate non corrotte e sopratutto nella loro completezza che se così non fosse il mittente dovrà preoccuparsi alla sua ritrasmissione.

Livello 1 – Fisico

Al livello base del nostro modello di networking ISO/OSI troviamo i protocolli che regolano la trasmissione dei dati tra i due nodi della rete, occupandosi fisicamente della forma e tensione del segnale. Vengono quindi generati i segnali elettromagnetici che rappresentano i valori logici zero ed uno dei bit trasmessi.

Concludendo:

Si è fatto, sin’ora, un gran parlare di protocolli interessati nel modello ISO/OSI come nell’analogia di inizio articolo che riguardava gli operatori con vari mestieri che si adoperano ai vari livelli di piano dell’edificio senza però,… “evocarli”.

E quindi, concludendo questo divagare su TCI/IP, quali protocolli vengono ad essere interessati nel modello di riferimento di networking ISO/OSI? Chi sono questi mestieranti?

Andremo sicuramente a conoscerli, mi dedicherò in articolo apposito. Intanto uno sguardo a questa ultima immagine di Figura 3 per stimolare la curiosità.

Se guardate alla colonna protocolli, scoprirete che alcuni di essi vi sono per forza familiari. Con ogni buona probabilità li usate ogni qualvolta usate la posta elettronica, navigate in internet o eseguite pagamenti on line per acquistare su Amazon l’ultimo modello di cuffiette per i-Phone.

riferimento
Figura 3. Da sinistra ISO/OSI analogamente TCP/IP rappresentato nei suoi livelli, i corrispondenti protocolli e i dispositivi che vengono utilizzati

 

 

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