Cos'è il modello OSI?
Il modello Open Systems Interconnection (OSI) è un framework concettuale che divide le funzioni di comunicazione di rete in sette livelli. L'invio di dati su una rete è complesso perché diverse tecnologie hardware e software devono funzionare in modo coeso, oltre i confini geografici e politici. Il modello di dati OSI fornisce un linguaggio universale per le reti di computer, in modo che tecnologie diverse possano comunicare utilizzando protocolli o regole di comunicazione standard. Ogni tecnologia in uno specifico livello deve fornire determinate funzionalità ed eseguire funzioni specifiche per essere utile nell'ambito della rete. Le tecnologie dei livelli superiori traggono vantaggio dall'astrazione in quanto possono utilizzare tecnologie di livello inferiore senza doversi preoccupare dei dettagli di implementazione sottostanti.
Perché il modello OSI è importante?
I livelli del modello Open Systems Interconnection (OSI) incapsulano ogni tipo di comunicazione di rete tra componenti software e hardware. Il modello è stato progettato per consentire a due sistemi autonomi di comunicare tramite interfacce o protocolli standardizzati basati sul livello operativo corrente.
Di seguito vengono illustrati i vantaggi del modello OSI.
Comprensione condivisa dei sistemi complessi
Gli ingegneri possono utilizzare il modello OSI per organizzare e modellare architetture di sistemi di rete complessi. Possono separare il livello operativo di ciascun componente del sistema in base alla sua funzionalità principale. La capacità di scomporre un sistema in parti più piccole e gestibili tramite l'astrazione rende più facile per le persone concettualizzarlo nel suo insieme.
Ricerca e sviluppo più rapidi
Con il modello di riferimento OSI, gli ingegneri possono comprendere meglio il loro lavoro. Sanno per quale livello o quali livelli tecnologici stanno sviluppando quando creano nuovi sistemi in rete che devono comunicare tra loro. Gli ingegneri possono sviluppare sistemi in rete e sfruttare una serie di processi e protocolli ripetibili.
Standardizzazione flessibile
Il modello OSI non specifica i protocolli da utilizzare tra i livelli, ma piuttosto le attività eseguite dai protocolli. Standardizza lo sviluppo delle comunicazioni di rete in modo che le persone possano comprendere, costruire e scomporre rapidamente sistemi altamente complessi, il tutto senza una conoscenza preliminare del sistema. Inoltre, astrae i dettagli, in modo che gli ingegneri non siano tenuti a comprendere ogni aspetto del modello. Nelle applicazioni moderne, i livelli inferiori della rete e dei protocolli sono astratti per semplificare la progettazione e lo sviluppo del sistema. L'immagine seguente mostra come il modello OSI viene utilizzato nello sviluppo di applicazioni moderne.
Quali sono i sette livelli del modello OSI?
Il modello Open Systems Interconnection (OSI) è stato sviluppato dall'Organizzazione internazionale per la standardizzazione e altri alla fine degli anni '70. È stato pubblicato nella sua prima forma nel 1984 come ISO 7498, con la versione attuale ISO/IEC 7498-1:1994. Successivamente vengono indicati i sette livelli del modello.
Livello fisico
Il livello fisico si riferisce al mezzo di comunicazione fisico e alle tecnologie per trasmettere dati attraverso quel mezzo. La comunicazione dati è il trasferimento di segnali digitali ed elettronici attraverso vari canali fisici come cavi in fibra ottica, cavi in rame e aria. Il livello fisico include standard per tecnologie e parametri strettamente correlati ai canali, come Bluetooth, NFC e velocità di trasmissione dati.
Livello di collegamento dati
Il livello di collegamento dati si riferisce alle tecnologie utilizzate per connettere due macchine attraverso una rete in cui il livello fisico esiste già. Gestisce i frame di dati, che sono segnali digitali incapsulati in pacchetti di dati. Il controllo del flusso e il controllo degli errori dei dati sono spesso obiettivi chiave del livello di collegamento dati. Ethernet è un esempio di standard a questo livello. Il livello di collegamento dati è spesso suddiviso in due sottolivelli: il livello Media Access Control (MAC) e il livello Logical Link Control (LLC).
Livello di rete
Il livello di rete riguarda concetti come il routing, l'inoltro e l'indirizzamento su una rete dispersa o su più reti connesse di nodi o macchine. Il livello di rete può anche gestire il controllo del flusso. In Internet, Internet Protocol v4 (IPv4) e IPv6 vengono utilizzati come protocolli principali a livello di rete.
Livello di trasporto
L'obiettivo principale del livello di trasporto è garantire che i pacchetti di dati arrivino nell'ordine corretto, senza perdite o errori, o possano essere recuperati senza problemi, se necessario. Il controllo del flusso, insieme al controllo degli errori, è spesso al centro del livello di trasporto. A questo livello, i protocolli di uso comune includono il Transmission Control Protocol (TCP), un protocollo basato sulla connessione quasi senza perdite, e lo User Datagram Protocol (UDP), un protocollo senza perdite di connessione. Il protocollo TCP viene comunemente utilizzato laddove tutti i dati devono essere intatti (ad esempio la condivisione di file), mentre l'UDP viene utilizzato quando il mantenimento di tutti i pacchetti è meno importante (ad esempio lo streaming video).
Livello di sessione
Il livello di sessione è responsabile del coordinamento di rete tra due applicazioni separate in una sessione. Una sessione gestisce l'inizio e la fine di una connessione uno-a-uno delle applicazioni e dei conflitti di sincronizzazione. Network File System (NFS) e Server Message Block (SMB) sono protocolli comunemente usati a livello di sessione.
Livello di presentazione
Il livello di presentazione riguarda principalmente la sintassi dei dati stessi per le applicazioni da inviare e utilizzare. Ad esempio, Hypertext Markup Language (HTML), JavaScript Object Notation (JSON) e Comma Separated Values (CSV) sono tutti linguaggi di modellazione per descrivere la struttura dei dati a livello di presentazione.
Livello di applicazione
Il livello di applicativo riguarda il tipo specifico di applicazione stessa e i suoi metodi di comunicazione standardizzati. Ad esempio, i browser possono comunicare utilizzando HyperText Transfer Protocol Secure (HTTPS) e i client HTTP e di posta elettronica possono comunicare utilizzando POP3 (Post Office Protocol versione 3) e SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).
Non tutti i sistemi che utilizzano il modello OSI implementano ogni livello.
Come avviene la comunicazione nel modello OSI?
I livelli del modello OSI (Open Systems Interconnection) sono progettati in modo che un'applicazione possa comunicare in rete con un'altra applicazione su un dispositivo diverso, indipendentemente dalla complessità dell'applicazione e dei sistemi sottostanti. Vengono utilizzati vari standard e protocolli per comunicare con il livello superiore o inferiore. Ciascuno dei livelli è indipendente e riconosce solo le interfacce per comunicare con il livello superiore e inferiore.
Concatenando tutti questi livelli e protocolli, è possibile inviare comunicazioni di dati complesse da un'applicazione di alto livello all'altra. Il processo funziona in questo modo:
- Il livello di applicazione del mittente trasmette la comunicazione dei dati al livello inferiore successivo.
- Ogni livello aggiunge le proprie intestazioni e indirizzi ai dati prima di trasmetterli.
- La comunicazione dei dati si sposta lungo i livelli fino a quando non viene trasmessa attraverso il supporto fisico.
- All'altra estremità del supporto, ogni livello elabora i dati in base alle intestazioni pertinenti a quel livello.
- All'estremità del destinatario, i dati risalgono il livello e vengono gradualmente decompressi fino a quando l'applicazione all'altra estremità non li riceve.
Quali sono le alternative al modello OSI?
In passato sono stati utilizzati diversi modelli di rete, come Sequenced Packet Exchange/Internet Packet Exchange (SPX/IPX) e Network Basic Input Output System (NetBIOS). Oggi, la principale alternativa al modello Open Systems Interconnection (OSI) è il modello TCP/IP.
Il modello TCP/IP
Il modello TCP/IP è composto da cinque diversi livelli:
- Il livello fisico
- Il livello di collegamento dati
- Il livello di rete
- Il livello di trasporto
- Il livello di applicazione
Sebbene livelli come il livello fisico, il livello di rete e il livello di applicazione sembrino mappare direttamente al modello OSI, non è proprio così. Invece, il modello TCP/IP si adatta in modo più accurato alla struttura e ai protocolli di Internet.
Il modello OSI rimane un modello di rete tra i più utilizzati per descrivere il funzionamento della rete da una prospettiva olistica per scopi didattici. Tuttavia, il modello TCP/IP è ora più comunemente utilizzato nella pratica.
Una nota su protocolli e modelli proprietari
È importante notare che non tutti i sistemi e le applicazioni basati su Internet seguono il modello TCP/IP o il modello OSI. Analogamente, non tutti i sistemi e le applicazioni di rete basati su modalità offline utilizzano il modello OSI o altri modelli.
Entrambi i modelli OSI e TCP/IP sono standard aperti. Sono progettati in modo che chiunque possa utilizzarli o svilupparli ulteriormente per soddisfare requisiti specifici.
Le organizzazioni progettano anche i propri standard proprietari interni, inclusi protocolli e modelli, i quali sono closed-source e possono essere utilizzati solo all'interno dei propri sistemi. A volte, possono successivamente rilasciarli al pubblico per l'interoperabilità e l'ulteriore sviluppo di community. Un esempio è s2n-tls, un protocollo TLS ora open source ma che in origine era un protocollo proprietario di Amazon Web Services (AWS).
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