Sicuramente è meglio iniziare con la teoria e poi passare gradualmente alla pratica. Pertanto, prima considereremo il modello di rete (modello teorico), quindi alzeremo il sipario su come il modello di rete teorico si inserisce nell'infrastruttura di rete (apparecchiature di rete, computer degli utenti, cavi, onde radio, ecc.).

COSÌ, modello di reteè un modello di interazione tra protocolli di rete. E i protocolli, a loro volta, sono standard che determinano il modo in cui i diversi programmi si scambieranno i dati.

Mi spiego con un esempio: quando si apre una qualsiasi pagina su Internet, il server (dove si trova la pagina che si sta aprendo) invia dei dati (un documento ipertestuale) al tuo browser tramite il protocollo HTTP. Grazie al protocollo HTTP, il tuo browser, ricevendo dati dal server, sa come devono essere elaborati e li elabora con successo, mostrandoti la pagina richiesta.

Se non sai ancora cos'è una pagina su Internet, ti spiegherò in poche parole: qualsiasi testo su una pagina web è racchiuso in tag speciali che indicano al browser quale dimensione del testo utilizzare, il suo colore, la posizione su la pagina (a sinistra, a destra o al centro). Ciò vale non solo per i testi, ma anche per le immagini, i moduli, gli elementi attivi e in generale tutti i contenuti, ad es. cosa c'è nella pagina. Il browser, rilevando i tag, agisce secondo le loro istruzioni e mostra i dati elaborati racchiusi in questi tag. Tu stesso puoi vedere i tag di questa pagina (e questo testo tra i tag), per fare ciò, vai al menu del tuo browser e seleziona - visualizza il codice sorgente.

Non distraiamoci troppo, il “Modello di Rete” è un argomento necessario per chi vuole diventare uno specialista. Questo articolo è composto da 3 parti e per te ho provato a scriverlo in modo non noioso, chiaro e breve. Per dettagli, o per ulteriori chiarimenti, scrivi nei commenti a fondo pagina, e ti aiuterò sicuramente.

Noi, come nella Cisco Networking Academy, prenderemo in considerazione due modelli di rete: il modello OSI e il modello TCP/IP (a volte chiamato DOD), e allo stesso tempo li confronteremo.

OSI sta per Interconnessione di sistemi aperti. In russo suona così: Modello di rete di interazione di sistemi aperti (modello di riferimento). Questo modello può essere tranquillamente definito uno standard. Questo è il modello che i produttori di dispositivi di rete seguono quando sviluppano nuovi prodotti.

Il modello di rete OSI è composto da 7 livelli ed è consuetudine iniziare a contare dal basso.

Li elenchiamo:

• 7. Livello di applicazione
• 6. Livello di presentazione
• 5. Livello sessione
• 4. Strato di trasporto
• 3. Livello di rete
• 2. Livello di collegamento dati
• 1. Strato fisico

Come accennato in precedenza, il modello di rete è un modello di interazione tra protocolli di rete (standard) e ad ogni livello esistono i propri protocolli. È un processo noioso elencarli (e non ha senso), quindi è meglio guardare tutto usando un esempio, perché la digeribilità del materiale è molto più alta con gli esempi;)

Livello di applicazione

Il livello dell'applicazione o livello dell'applicazione è il livello più alto del modello. Comunica le applicazioni utente con la rete. Conosciamo tutti queste applicazioni: navigazione web (HTTP), invio e ricezione di posta (SMTP, POP3), ricezione e ricezione di file (FTP, TFTP), accesso remoto (Telnet), ecc.

Livello dirigenziale

Livello di presentazione o livello di presentazione: converte i dati nel formato appropriato. È più facile capirlo con un esempio: quelle immagini (tutte le immagini) che vedi sullo schermo vengono trasmesse quando si invia un file sotto forma di piccole porzioni di uno e zero (bit). Pertanto, quando invii una foto al tuo amico tramite e-mail, il protocollo SMTP Application Layer invia la foto al livello inferiore, ovvero al livello di presentazione. Dove la tua foto viene convertita in una comoda forma di dati per i livelli inferiori, ad esempio in bit (uno e zero).

Allo stesso modo, quando il tuo amico inizia a ricevere la tua foto, questa gli arriverà sotto forma degli stessi uno e zero, ed è il livello Presentazione che converte i bit in una foto a tutti gli effetti, ad esempio una JPEG.

Questo livello funziona così con i protocolli (standard) per immagini (JPEG, GIF, PNG, TIFF), codifiche (ASCII, EBDIC), musica e video (MPEG), ecc.

Livello di sessione

Livello sessione o livello sessione: come suggerisce il nome, organizza una sessione di comunicazione tra computer. Un buon esempio potrebbero essere le conferenze audio e video; a questo livello si stabilisce con quale codec verrà codificato il segnale e questo codec deve essere presente su entrambe le macchine. Un altro esempio è l'SMPP (protocollo Short Message Peer-to-Peer), che viene utilizzato per inviare SMS e richieste USSD note. Un ultimo esempio: PAP (Password Authentication Protocol) è un vecchio protocollo per l'invio di nome utente e password a un server senza crittografia.

Non dirò altro sul livello della sessione, altrimenti approfondiremo le noiose caratteristiche dei protocolli. E se queste (caratteristiche) ti interessano, scrivimi una lettera o lascia un messaggio nei commenti chiedendomi di approfondire l'argomento in modo più dettagliato, e un nuovo articolo non tarderà ad arrivare;)

Strato di trasporto

Livello di trasporto: questo livello garantisce l'affidabilità della trasmissione dei dati dal mittente al destinatario. In effetti, tutto è molto semplice, ad esempio comunichi utilizzando una webcam con il tuo amico o insegnante. È necessaria una consegna affidabile di ogni bit dell'immagine trasmessa? Certo che no, se si perde qualche bit del video in streaming, non te ne accorgerai nemmeno, non cambierà nemmeno l'immagine (magari cambierà il colore di un pixel su 900.000, che lampeggerà ad una velocità di 24 fotogrammi al secondo).

Adesso facciamo questo esempio: un amico ti invia (ad esempio via mail) un'informazione importante o un programma presente in un archivio. Scarichi questo archivio sul tuo computer. È qui che è necessaria l'affidabilità al 100%, perché... Se durante il download dell'archivio vengono persi un paio di bit, non sarà possibile decomprimerlo, ad es. estrarre i dati necessari. Oppure immagina di inviare una password a un server e di perdere un bit lungo il percorso: la password perderà già il suo aspetto e il significato cambierà.

Pertanto, quando guardiamo video su Internet, a volte vediamo alcuni artefatti, ritardi, rumore, ecc. E quando leggiamo il testo da una pagina web, la perdita (o la distorsione) delle lettere non è accettabile, e anche quando scarichiamo programmi, tutto procede senza errori.

A questo livello metterò in evidenza due protocolli: UDP e TCP. Il protocollo UDP (User Datagram Protocol) trasferisce i dati senza stabilire una connessione, non conferma la consegna dei dati e non effettua ripetizioni. Protocollo TCP (Transmission Control Protocol), che prima della trasmissione stabilisce una connessione, conferma la consegna dei dati, la ripete se necessario e garantisce l'integrità e la corretta sequenza dei dati scaricati.

Pertanto, per musica, video, videoconferenze e chiamate utilizziamo UDP (trasferiamo i dati senza verifica e senza ritardi), e per testi, programmi, password, archivi, ecc. – TCP (la trasmissione dei dati con conferma di ricezione richiede più tempo).

Livello di rete

Livello di rete: questo livello determina il percorso lungo il quale verranno trasmessi i dati. E, a proposito, questo è il terzo livello del modello di rete OSI e ci sono dispositivi chiamati dispositivi di terzo livello: router.

Abbiamo tutti sentito parlare dell'indirizzo IP, questo è ciò che fa il protocollo IP (protocollo Internet). Un indirizzo IP è un indirizzo logico su una rete.

Esistono numerosi protocolli a questo livello ed esamineremo tutti questi protocolli in modo più dettagliato in seguito, in articoli separati e con esempi. Ora ne elencherò solo alcuni popolari.

Proprio come tutti hanno sentito parlare dell'indirizzo IP e del comando ping, ecco come funziona il protocollo ICMP.

Gli stessi router (con cui lavoreremo in futuro) utilizzano protocolli di questo livello per instradare i pacchetti (RIP, EIGRP, OSPF).

Livello di collegamento dati

Livello di collegamento dati: ne abbiamo bisogno per l’interazione delle reti a livello fisico. Probabilmente tutti hanno sentito parlare dell'indirizzo MAC; è un indirizzo fisico. Dispositivi a livello di collegamento: switch, hub, ecc.

L'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) definisce il livello di collegamento dati come due sottolivelli: LLC e MAC.

LLC – Logical Link Control, creato per interagire con il livello superiore.

MAC – Media Access Control, creato per interagire con il livello inferiore.

Mi spiego con un esempio: il tuo computer (laptop, comunicatore) ha una scheda di rete (o qualche altro adattatore), e quindi c'è un driver per interagire con esso (con la scheda). Un autista è alcuni programma- il sottostrato superiore dello strato canale, attraverso il quale è possibile comunicare con i livelli inferiori, ovvero con il microprocessore ( ferro) – sottolivello inferiore del livello di collegamento dati.

Ci sono molti rappresentanti tipici a questo livello. PPP (Point-to-Point) è un protocollo per connettere direttamente due computer. FDDI (Fiber Distributed Data Interface): lo standard trasmette dati su una distanza massima di 200 chilometri. CDP (Cisco Discovery Protocol) è un protocollo proprietario di proprietà di Cisco Systems, che può essere utilizzato per rilevare dispositivi vicini e ottenere informazioni su questi dispositivi.

Strato fisico

Il livello fisico è il livello più basso che trasmette direttamente il flusso di dati. I protocolli sono ben noti a tutti noi: Bluetooth, IRDA (comunicazione a infrarossi), cavi in ​​rame (doppino intrecciato, linea telefonica), Wi-Fi, ecc.

Conclusione

Quindi abbiamo esaminato il modello di rete OSI. Nella parte successiva passeremo al modello di rete TCP/IP, è più piccola e i protocolli sono gli stessi. Per superare con successo i test CCNA, è necessario effettuare un confronto e identificare le differenze, operazione che verrà effettuata.

Per armonizzare il funzionamento dei dispositivi di rete di diversi produttori e garantire l'interazione di reti che utilizzano diversi ambienti di propagazione del segnale, è stato creato un modello di riferimento di interazione di sistemi aperti (OSI). Il modello di riferimento è costruito su un principio gerarchico. Ogni livello fornisce servizi al livello superiore e utilizza i servizi del livello inferiore.

L'elaborazione dei dati inizia a livello di applicazione. Successivamente, i dati attraversano tutti gli strati del modello di riferimento e vengono inviati attraverso lo strato fisico al canale di comunicazione. Alla ricezione avviene l'elaborazione inversa dei dati.

Il modello di riferimento OSI introduce due concetti: protocollo E interfaccia.

Un protocollo è un insieme di regole in base alle quali interagiscono gli strati di vari sistemi aperti.

Un'interfaccia è un insieme di mezzi e metodi di interazione tra elementi di un sistema aperto.

Il protocollo definisce le regole per l'interazione tra moduli dello stesso livello in nodi diversi e l'interfaccia tra moduli di livelli adiacenti nello stesso nodo.

Esistono in totale sette livelli del modello di riferimento OSI. Vale la pena notare che gli stack reali utilizzano meno livelli. Ad esempio, il popolare TCP/IP utilizza solo quattro livelli. Perché? Lo spiegheremo un po' più tardi. Ora diamo un’occhiata a ciascuno dei sette livelli separatamente.

Livelli del modello OSI:

• Livello fisico. Determina il tipo di mezzo di trasmissione dati, le caratteristiche fisiche ed elettriche delle interfacce e il tipo di segnale. Questo livello si occupa di frammenti di informazioni. Esempi di protocolli di livello fisico: Ethernet, ISDN, Wi-Fi.
• Livello di collegamento dati. Responsabile dell'accesso al mezzo di trasmissione, della correzione degli errori e della trasmissione affidabile dei dati. Alla reception I dati ricevuti dal livello fisico vengono impacchettati in frame, dopodiché ne viene verificata l'integrità. Se non ci sono errori, i dati vengono trasferiti al livello di rete. Se ci sono errori il frame viene scartato e viene generata una richiesta di ritrasmissione. Il livello di collegamento dati è diviso in due sottolivelli: MAC (Media Access Control) e LLC (Local Link Control). MAC regola l'accesso al supporto fisico condiviso. LLC fornisce servizi a livello di rete. Gli switch operano a livello di collegamento dati. Esempi di protocolli: Ethernet, PPP.
• Livello di rete. I suoi compiti principali sono il routing: determinazione del percorso ottimale di trasmissione dei dati e indirizzamento logico dei nodi. Inoltre, questo livello può avere il compito di risolvere i problemi di rete (protocollo ICMP). Il livello di rete funziona con i pacchetti. Esempi di protocolli: IP, ICMP, IGMP, BGP, OSPF).
• Strato di trasporto. Progettato per fornire dati senza errori, perdite e duplicazioni nella sequenza in cui sono stati trasmessi. Esegue il controllo end-to-end della trasmissione dei dati dal mittente al destinatario. Esempi di protocolli: TCP, UDP.
• Livello di sessione. Gestisce la creazione/mantenimento/terminazione di una sessione di comunicazione. Esempi di protocolli: L2TP, RTCP.
• Livello dirigenziale. Converte i dati nel formato richiesto, crittografa/codifica e comprime.
• Livello di applicazione. Fornisce l'interazione tra l'utente e la rete. Interagisce con le applicazioni lato client. Esempi di protocolli: HTTP, FTP, Telnet, SSH, SNMP.

Dopo aver preso confidenza con il modello di riferimento, esaminiamo lo stack del protocollo TCP/IP.

Nel modello TCP/IP sono definiti quattro livelli. Come si può vedere dalla figura sopra, uno strato TCP/IP può corrispondere a diversi strati del modello OSI.

Livelli del modello TCP/IP:

• Livello dell'interfaccia di rete. Corrisponde ai due livelli inferiori del modello OSI: collegamento dati e fisico. In base a ciò, è chiaro che questo livello determina le caratteristiche del mezzo trasmissivo (doppino intrecciato, fibra ottica, radio), il tipo di segnale, il metodo di codifica, l'accesso al mezzo trasmissivo, la correzione degli errori, l'indirizzamento fisico (indirizzi MAC) . Nel modello TCP/IP, a questo livello operano il protocollo Ethernet ed i suoi derivati ​​(Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).
• Strato di interconnessione. Corrisponde al livello di rete del modello OSI. Ne assume tutte le funzioni: routing, indirizzamento logico (indirizzi IP). Il protocollo IP opera a questo livello.
• Strato di trasporto. Corrisponde al livello di trasporto del modello OSI. Responsabile della consegna dei pacchetti dalla sorgente alla destinazione. A questo livello vengono utilizzati due protocolli: TCP e UDP. TCP è più affidabile di UDP poiché crea richieste di pre-connessione da ritrasmettere quando si verificano errori. Tuttavia, allo stesso tempo, TCP è più lento di UDP.
• Livello di applicazione. Il suo compito principale è interagire con applicazioni e processi sugli host. Esempi di protocolli: HTTP, FTP, POP3, SNMP, NTP, DNS, DHCP.

L'incapsulamento è un metodo per confezionare un pacchetto di dati in cui le intestazioni dei pacchetti indipendenti vengono astratte dalle intestazioni dei livelli inferiori includendole nei livelli superiori.

Diamo un'occhiata a un esempio specifico. Diciamo che vogliamo passare da un computer a un sito web. Per fare ciò, il nostro computer deve preparare una richiesta http per ottenere le risorse del server web su cui è memorizzata la pagina del sito di cui abbiamo bisogno. A livello di applicazione, ai dati del browser viene aggiunta un'intestazione HTTP. Successivamente, a livello di trasporto, al nostro pacchetto viene aggiunta un'intestazione TCP, contenente i numeri di porta del mittente e del destinatario (porta 80 per HTTP). A livello di rete viene generata un'intestazione IP contenente gli indirizzi IP del mittente e del destinatario. Immediatamente prima della trasmissione, al livello di collegamento viene aggiunta un'intestazione Ethernet, che contiene i dati fisici (indirizzi MAC) del mittente e del destinatario. Dopo tutte queste procedure, il pacchetto sotto forma di bit di informazioni viene trasmesso sulla rete. Alla reception avviene la procedura inversa. Il server web ad ogni livello controllerà l'intestazione corrispondente. Se il controllo ha esito positivo, l'intestazione viene scartata e il pacchetto passa al livello superiore. In caso contrario, l'intero pacchetto verrà scartato.

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Il cui sviluppo non era legato al modello OSI.

Livelli del modello OSI

Il modello è composto da 7 livelli posti uno sopra l'altro. Gli strati interagiscono tra loro (verticalmente) tramite interfacce e possono interagire con uno strato parallelo di un altro sistema (orizzontalmente) utilizzando protocolli. Ogni livello può interagire solo con i suoi vicini ed eseguire le funzioni assegnate solo a lui. Maggiori dettagli possono essere visti nella figura.

Modello OSI
Tipo di dati	Livello	Funzioni
Dati	7. Livello di applicazione	Accesso ai servizi di rete
	6. Livello di presentazione	Rappresentazione e codifica dei dati
	5. Livello sessione	Gestione della sessione
Segmenti	4. Trasporti	Comunicazione diretta tra endpoint e affidabilità
Pacchetti	3. Rete	Determinazione del percorso e indirizzamento logico
Personale	2. Canale	Indirizzamento fisico
Bit	1. Strato fisico	Lavorare con mezzi di trasmissione, segnali e dati binari

Livello di applicazione (applicazione). Livello di applicazione)

Il livello più alto del modello garantisce l'interazione delle applicazioni utente con la rete. Questo livello consente alle applicazioni di utilizzare servizi di rete, come l'accesso remoto a file e database e l'inoltro di posta elettronica. È inoltre responsabile della trasmissione delle informazioni di servizio, della fornitura alle applicazioni di informazioni sugli errori e della generazione di richieste livello di presentazione. Esempio: HTTP, POP3, SMTP, FTP, XMPP, OSCAR, BitTorrent, MODBUS, SIP

Esecutivo (livello di presentazione) Livello di presentazione)

Questo livello è responsabile della conversione del protocollo e della codifica/decodifica dei dati. Converte le richieste delle applicazioni ricevute dal livello dell'applicazione in un formato per la trasmissione sulla rete e converte i dati ricevuti dalla rete in un formato comprensibile alle applicazioni. Questo livello può eseguire la compressione/decompressione o la codifica/decodifica dei dati, nonché reindirizzare le richieste a un'altra risorsa di rete se non possono essere elaborate localmente.

Il livello 6 (presentazioni) del modello di riferimento OSI è tipicamente un protocollo intermedio per la conversione delle informazioni dai livelli vicini. Ciò consente la comunicazione tra applicazioni su sistemi informatici diversi in modo trasparente per le applicazioni. Il livello di presentazione fornisce la formattazione e la trasformazione del codice. La formattazione del codice viene utilizzata per garantire che l'applicazione riceva informazioni da elaborare che abbiano senso per essa. Se necessario, questo livello può eseguire la traduzione da un formato dati a un altro. Il livello di presentazione non si occupa solo dei formati e della presentazione dei dati, ma anche delle strutture dati utilizzate dai programmi. Pertanto, il livello 6 fornisce l'organizzazione dei dati man mano che vengono inviati.

Per capire come funziona, immaginiamo che ci siano due sistemi. Uno utilizza EBCDIC, come un mainframe IBM, per rappresentare i dati e l'altro utilizza ASCII (la maggior parte degli altri produttori di computer lo utilizza). Se questi due sistemi devono scambiare informazioni, è necessario un livello di presentazione che esegua la conversione e traduca tra i due diversi formati.

Un'altra funzione eseguita a livello di presentazione è la crittografia dei dati, che viene utilizzata nei casi in cui è necessario proteggere le informazioni trasmesse dalla ricezione da parte di destinatari non autorizzati. Per eseguire questa attività, i processi e il codice nel livello di presentazione devono eseguire la trasformazione dei dati. Esistono altre routine a questo livello che comprimono testi e convertono la grafica in bitstream in modo che possano essere trasmessi su una rete.

Gli standard del livello di presentazione definiscono anche il modo in cui vengono rappresentate le immagini grafiche. Per questi scopi è possibile utilizzare il formato PICT, un formato immagine utilizzato per trasferire la grafica QuickDraw tra programmi Macintosh e PowerPC. Un altro formato di rappresentazione è il formato di file immagine TIFF con tag, che viene generalmente utilizzato per immagini raster ad alta risoluzione. Il successivo standard del livello di presentazione che può essere utilizzato per le immagini grafiche è quello sviluppato dal Joint Photographic Expert Group; nell'uso quotidiano questo standard viene chiamato semplicemente JPEG.

Esiste un altro gruppo di standard a livello di presentazione che definiscono la presentazione di frammenti audio e film. Ne fa parte l'interfaccia MIDI (Musical Instrument Digital Interface) per la rappresentazione digitale della musica, sviluppata dallo standard MPEG Motion Picture Experts Group, utilizzata per comprimere e codificare videoclip su CD, memorizzarli in forma digitalizzata e trasmetterli a velocità fino a 1,5 Mbits/s e QuickTime è uno standard che descrive gli elementi audio e video per i programmi eseguiti su computer Macintosh e PowerPC.

Livello di sessione Livello di sessione)

Il livello 5 del modello è responsabile del mantenimento di una sessione di comunicazione, consentendo alle applicazioni di interagire tra loro per lungo tempo. Il livello gestisce la creazione/termine della sessione, lo scambio di informazioni, la sincronizzazione delle attività, la determinazione dell'idoneità al trasferimento dei dati e il mantenimento della sessione durante i periodi di inattività dell'applicazione. La sincronizzazione della trasmissione viene garantita inserendo punti di controllo nel flusso di dati, dai quali il processo viene ripreso in caso di interruzione dell'interazione.

Strato di trasporto Strato di trasporto)

Il 4° livello del modello è progettato per fornire i dati senza errori, perdite e duplicazioni nella sequenza in cui sono stati trasmessi. Non importa quali dati vengono trasmessi, da dove e dove, cioè fornisce il meccanismo di trasmissione stesso. Divide i blocchi di dati in frammenti, la cui dimensione dipende dal protocollo, unisce quelli brevi in ​​uno solo e divide quelli lunghi. Esempio: TCP, UDP.

Esistono molte classi di protocolli del livello di trasporto, che vanno dai protocolli che forniscono solo funzioni di trasporto di base (ad esempio, funzioni di trasferimento dati senza riconoscimento), ai protocolli che garantiscono che più pacchetti di dati vengano consegnati alla destinazione nella sequenza corretta, multiplexing di più dati flussi, forniscono un meccanismo di controllo del flusso di dati e garantiscono l'affidabilità dei dati ricevuti.

Alcuni protocolli del livello di rete, chiamati protocolli senza connessione, non garantiscono che i dati vengano recapitati a destinazione nell'ordine in cui sono stati inviati dal dispositivo di origine. Alcuni livelli di trasporto risolvono questo problema raccogliendo i dati nella sequenza corretta prima di trasmetterli al livello di sessione. Il multiplexing dei dati significa che il livello di trasporto è in grado di elaborare simultaneamente più flussi di dati (i flussi possono provenire da applicazioni diverse) tra due sistemi. Un meccanismo di controllo del flusso è un meccanismo che consente di regolare la quantità di dati trasferiti da un sistema a un altro. I protocolli del livello di trasporto hanno spesso una funzione di controllo della consegna dei dati, costringendo il sistema ricevente a inviare conferme al lato mittente che i dati sono stati ricevuti.

Il funzionamento dei protocolli con realizzazione della connessione può essere descritto utilizzando l'esempio del funzionamento di un normale telefono. I protocolli di questa classe iniziano la trasmissione dei dati chiamando o stabilendo un percorso che i pacchetti devono seguire dalla sorgente alla destinazione. Successivamente inizia il trasferimento seriale dei dati e la connessione viene interrotta al termine del trasferimento.

I protocolli senza connessione, che inviano dati contenenti informazioni complete sull'indirizzo in ciascun pacchetto, funzionano in modo simile al sistema di posta. Ogni lettera o pacco contiene l'indirizzo del mittente e del destinatario. Successivamente, ciascun ufficio postale intermedio o dispositivo di rete legge le informazioni sull'indirizzo e prende una decisione sull'instradamento dei dati. Una lettera o un pacchetto di dati viene trasmesso da un dispositivo intermedio all'altro finché non viene consegnato al destinatario. I protocolli senza connessione non garantiscono che le informazioni raggiungano il destinatario nell'ordine in cui sono state inviate. I protocolli di trasporto sono responsabili dell'installazione dei dati nell'ordine appropriato quando si utilizzano protocolli di rete senza connessione.

Livello di rete Livello di rete)

Il livello 3 del modello di rete OSI è progettato per definire il percorso per la trasmissione dei dati. Responsabile della traduzione di indirizzi e nomi logici in indirizzi fisici, determinazione dei percorsi più brevi, commutazione e instradamento, monitoraggio dei problemi e della congestione nella rete. Un dispositivo di rete come un router funziona a questo livello.

I protocolli del livello di rete instradano i dati dall'origine alla destinazione.

Livello di collegamento dati Livello di collegamento dati)

Questo livello è progettato per garantire l'interazione delle reti a livello fisico e controllare gli errori che possono verificarsi. Impacchetta i dati ricevuti dal livello fisico in frame, ne controlla l'integrità, corregge gli errori se necessario (invia una richiesta ripetuta per un frame danneggiato) e li invia al livello di rete. Il livello di collegamento dati può comunicare con uno o più livelli fisici, monitorando e gestendo questa interazione. La specifica IEEE 802 divide questo livello in 2 sottolivelli: MAC (Media Access Control) regola l'accesso al supporto fisico condiviso, LLC (Logical Link Control) fornisce il servizio del livello di rete.

Nella programmazione, questo livello rappresenta il driver della scheda di rete; nei sistemi operativi esiste un'interfaccia software per l'interazione tra i livelli di canale e di rete; questo non è un nuovo livello, ma semplicemente un'implementazione del modello per un sistema operativo specifico . Esempi di tali interfacce: ODI, NDIS

Livello fisico Strato fisico)

Il livello più basso del modello è destinato a trasmettere direttamente il flusso di dati. Trasmette segnali elettrici o ottici in una trasmissione via cavo o radio e, di conseguenza, li riceve e li converte in bit di dati secondo i metodi di codifica del segnale digitale. In altre parole, fornisce un'interfaccia tra il supporto di rete e il dispositivo di rete.

Protocolli: IRDA, USB, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, Ethernet (inclusi 10BASE-T, 10BASE2,

Il principale difetto dell'OSI è il livello di trasporto mal concepito. Su di esso, OSI consente lo scambio di dati tra applicazioni (introducendo il concetto porta- identificatore dell'applicazione), tuttavia, nell'OSI non è prevista la possibilità di scambiare datagrammi semplici (tipo UDP): il livello di trasporto deve formare connessioni, garantire la consegna, controllare il flusso, ecc. (tipo TCP). I protocolli reali implementano questa possibilità.

Famiglia TCP/IP

La famiglia TCP/IP dispone di tre protocolli di trasporto: TCP, che è pienamente compatibile con OSI, fornendo la verifica della ricezione dei dati, UDP, che corrisponde al livello di trasporto solo grazie alla presenza di una porta, consentendo lo scambio di datagrammi tra applicazioni , ma non garantisce la ricezione dei dati, e SCTP, progettato per superare alcune carenze del TCP e al quale sono state aggiunte alcune innovazioni. (Ci sono circa duecento altri protocolli nella famiglia TCP/IP, il più famoso dei quali è il protocollo di servizio ICMP, utilizzato per esigenze operative interne; anche il resto non sono protocolli di trasporto.)

Famiglia IPX/SPX

Nella famiglia IPX/SPX, le porte (chiamate "socket" o "socket") compaiono nel protocollo del livello di rete IPX, consentendo lo scambio di datagrammi tra applicazioni (il sistema operativo riserva alcuni socket per sé). Il protocollo SPX, a sua volta, integra IPX con tutte le altre funzionalità del livello di trasporto in piena conformità con OSI.

Come indirizzo host, IPX utilizza un identificatore formato da un numero di rete a quattro byte (assegnato dai router) e dall'indirizzo MAC dell'adattatore di rete.

Modello DOD

Uno stack di protocolli TCP/IP che utilizza un modello OSI semplificato a quattro livelli.

Indirizzamento in IPv6

Gli indirizzi di destinazione e di origine in IPv6 sono lunghi 128 bit o 16 byte. La versione 6 generalizza i tipi di indirizzo speciali della versione 4 nei seguenti tipi di indirizzo:

• Unicast – indirizzo individuale. Definisce un singolo nodo: una porta del computer o del router. Il pacchetto deve essere consegnato al nodo lungo il percorso più breve.
• Cluster – indirizzo del cluster. Si riferisce a un gruppo di nodi che condividono un prefisso di indirizzo comune (ad esempio, collegati alla stessa rete fisica). Il pacchetto deve essere instradato verso un gruppo di nodi lungo il percorso più breve e quindi consegnato solo a uno dei membri del gruppo (ad esempio, il nodo più vicino).
• Multicast – l'indirizzo di un insieme di nodi, possibilmente in diverse reti fisiche. Copie del pacchetto devono essere consegnate a ciascun nodo di chiamata utilizzando funzionalità di consegna hardware multicast o broadcast, se possibile.

Come IPv4, gli indirizzi IPv6 sono divisi in classi in base al valore dei bit più significativi dell'indirizzo.

La maggior parte delle lezioni sono riservate per uso futuro. La più interessante per l'uso pratico è la classe destinata ai fornitori di servizi Internet, denominata Unicast assegnato dal provider.

L'indirizzo di questa classe ha la seguente struttura:

A ciascun fornitore di servizi Internet viene assegnato un identificatore univoco che identifica tutte le reti supportate. Successivamente, il provider assegna identificatori univoci ai suoi abbonati e utilizza entrambi gli identificatori quando assegna un blocco di indirizzi di abbonati. L'abbonato stesso assegna identificatori univoci alle sue sottoreti e ai nodi di queste reti.

L'abbonato può utilizzare la tecnica di sottorete IPv4 per dividere ulteriormente il campo ID sottorete in campi più piccoli.

Lo schema descritto avvicina lo schema di indirizzamento IPv6 agli schemi utilizzati nelle reti territoriali, come le reti telefoniche o le reti X.25. La gerarchia dei campi dell'indirizzo consentirà ai router della dorsale di lavorare solo con le parti più alte dell'indirizzo, lasciando l'elaborazione dei campi meno significativi ai router degli abbonati.

Per poter utilizzare gli indirizzi MAC della rete locale direttamente negli indirizzi IP devono essere allocati almeno 6 byte per il campo dell'identificatore host.

Per garantire la compatibilità con lo schema di indirizzamento IPv4, IPv6 ha una classe di indirizzi che contengono 0000 0000 nei bit più significativi dell'indirizzo. I 4 byte inferiori dell'indirizzo di questa classe devono contenere l'indirizzo IPv4. I router che supportano entrambe le versioni degli indirizzi devono fornire la traduzione quando passano un pacchetto da una rete che supporta l'indirizzamento IPv4 a una rete che supporta l'indirizzamento IPv6 e viceversa.

Critica

Il modello OSI a sette livelli è stato criticato da alcuni esperti. In particolare, nel classico libro “UNIX. Guida per l'amministratore del sistema" Evi Nemeth e altri scrivono:

…Mentre i comitati ISO discutevano sui propri standard, alle loro spalle l’intero concetto di rete stava cambiando e il protocollo TCP/IP veniva implementato in tutto il mondo. ...
…
E così, quando i protocolli ISO furono finalmente implementati, emersero una serie di problemi:
Questi protocolli erano basati su concetti che non hanno senso nelle reti moderne.
Le loro specifiche erano in alcuni casi incomplete.
In termini di funzionalità erano inferiori ad altri protocolli.
La presenza di più livelli rendeva questi protocolli lenti e difficili da implementare.
…
... Ora anche i più accaniti sostenitori di questi protocolli ammettono che l'OSI si sta gradualmente spostando verso una nota a piè di pagina nelle pagine della storia del computer.

Il moderno mondo IT è una struttura enorme e ramificata, difficile da comprendere. Per semplificare la comprensione e migliorare il debug anche in fase di progettazione di protocolli e sistemi, è stata utilizzata un'architettura modulare. È molto più facile per noi capire che il problema è nel chip video quando la scheda video è un dispositivo separato dal resto dell'apparecchiatura. Oppure notare un problema in una sezione separata della rete, invece di spalare l'intera rete.

Anche un livello separato dell'IT, la rete, è costruito in modo modulare. Il modello operativo della rete è chiamato modello di rete ISO/OSI Open Systems Interconnection Basic Reference Model. In breve: il modello OSI.

Il modello OSI è composto da 7 livelli. Ogni livello è astratto dagli altri e non sa nulla della loro esistenza. Il modello OSI può essere paragonato alla struttura di un'auto: il motore svolge il suo lavoro creando coppia e trasferendola al cambio. Al motore non importa cosa succede dopo con questa coppia. Girerà una ruota, un bruco o un'elica? Proprio come la ruota, non importa da dove provenga questa coppia: dal motore o dalla maniglia che il meccanico gira.

Qui dobbiamo aggiungere il concetto di carico utile. Ogni livello trasporta una certa quantità di informazioni. Alcune di queste informazioni sono proprietarie di questo livello, ad esempio l'indirizzo. L'indirizzo IP del sito non ci fornisce alcuna informazione utile. Ci preoccupiamo solo dei gatti che il sito ci mostra. Quindi questo carico utile viene trasportato in quella parte dello strato chiamata unità dati di protocollo (PDU).

Livelli del modello OSI

Esaminiamo ogni livello del modello OSI in modo più dettagliato.

Livello 1. Fisico ( fisico). Unità di carico ( PDU) ecco il punto. Lo strato fisico non conosce nulla tranne gli uno e gli zeri. A questo livello funzionano cavi, patch panel, hub di rete (hub ormai difficili da trovare nelle nostre solite reti) e adattatori di rete. Si tratta di adattatori di rete e nient'altro dal computer. L'adattatore di rete stesso riceve la sequenza di bit e la trasmette ulteriormente.

Livello 2. Condotto ( collegamento dati). PDU - telaio ( telaio). L'indirizzamento appare a questo livello. L'indirizzo è l'indirizzo MAC. Il livello di collegamento è responsabile della consegna dei frame al destinatario e della loro integrità. Nelle reti che conosciamo, il protocollo ARP opera a livello di collegamento. L'indirizzamento di secondo livello funziona solo all'interno di un segmento di rete e non sa nulla del routing: questo è gestito da un livello superiore. Di conseguenza, i dispositivi che funzionano su L2 sono switch, bridge e un driver dell'adattatore di rete.

Livello 3. Rete ( rete). Pacchetto PDU ( pacchetto). Il protocollo più comune (non parlerò ulteriormente del "più comune" - questo articolo è per principianti e, di regola, non incontrano nulla di esotico) qui è IP. L'indirizzamento avviene tramite indirizzi IP, costituiti da 32 bit. Il protocollo viene instradato, ovvero un pacchetto può raggiungere qualsiasi parte della rete attraverso un certo numero di router. I router operano su L3.

Livello 4. Trasporto ( trasporto). Segmento PDU ( segmento)/datagramma ( datagramma). A questo livello compaiono i concetti di porto. TCP e UDP funzionano qui. I protocolli a questo livello sono responsabili della comunicazione diretta tra le applicazioni e dell'affidabilità della consegna delle informazioni. Ad esempio, TCP può richiedere una ritrasmissione dei dati se i dati sono stati ricevuti in modo errato o non tutti. TCP può anche modificare la velocità di trasferimento dati se il lato ricevente non ha il tempo di ricevere tutto (dimensione finestra TCP).

I seguenti livelli sono implementati “correttamente” solo nella RFC. In pratica, i protocolli descritti ai livelli seguenti operano contemporaneamente a diversi livelli del modello OSI, quindi non esiste una chiara divisione in livelli di sessione e di presentazione. A questo proposito attualmente lo stack principale utilizzato è il TCP/IP, di cui parleremo più avanti.

Livello 5. Sessione ( sessione). Dati PDU ( dati). Gestisce la sessione di comunicazione, lo scambio di informazioni e i diritti. Protocolli: L2TP, PPTP.

Livello 6. esecutivo ( presentazione). Dati PDU ( dati). Presentazione e crittografia dei dati. JPEG, ASCII, MPEG.

Livello 7. Applicato ( applicazione). Dati PDU ( dati). Il livello più numeroso e vario. Gestisce tutti i protocolli di alto livello. Come POP, SMTP, RDP, HTTP, ecc. I protocolli qui non devono pensare all'instradamento o alla garanzia della consegna delle informazioni: questo viene fatto dai livelli inferiori. Al livello 7 è necessario solo implementare azioni specifiche, ad esempio ricevere un codice html o un messaggio email a un destinatario specifico.

Conclusione

La modularità del modello OSI consente una rapida identificazione delle aree problematiche. Dopotutto, se non c'è ping (3-4 livelli) sul sito, non ha senso approfondire i livelli sovrastanti (TCP-HTTP) quando il sito non viene visualizzato. Astraendo da altri livelli, è più facile trovare un errore nella parte problematica. Per analogia con un'auto, non controlliamo le candele quando foriamo la ruota.

Il modello OSI è un modello di riferimento: una sorta di cavallo sferico nel vuoto. Il suo sviluppo ha richiesto molto tempo. Parallelamente è stato sviluppato lo stack di protocolli TCP/IP, che attualmente viene utilizzato attivamente nelle reti. Di conseguenza si può tracciare un'analogia tra TCP/IP e OSI.

Modello di rete OSIè un modello di riferimento per l'interazione di sistemi aperti, in inglese suona come Open Systems Interconnection Basic Reference Model. Il suo scopo è una rappresentazione generalizzata degli strumenti di interazione di rete.

Cioè, il modello OSI è uno standard generalizzato per gli sviluppatori di programmi, grazie al quale qualsiasi computer può decrittografare ugualmente i dati trasmessi da un altro computer. Per renderlo più chiaro, darò un esempio di vita reale. È noto che le api vedono tutto ciò che li circonda alla luce ultravioletta. Cioè, i nostri occhi e quelli delle api percepiscono la stessa immagine in modi completamente diversi, e ciò che vedono gli insetti può essere invisibile alla visione umana.

È lo stesso con i computer: se uno sviluppatore scrive un'applicazione in un linguaggio di programmazione che il suo computer capisce, ma non è disponibile per nessun altro, su qualsiasi altro dispositivo non sarai in grado di leggere il documento creato da questa applicazione. Pertanto, ci è venuta l'idea che quando si scrivono applicazioni, seguire un unico insieme di regole comprensibili a tutti.

Per chiarezza, il processo di funzionamento della rete è solitamente suddiviso in 7 livelli, ognuno dei quali esegue il proprio gruppo di protocolli.

Protocollo di rete sono le regole e le procedure tecniche che consentono ai computer collegati in rete di connettersi e scambiare dati.
Un gruppo di protocolli uniti da un obiettivo finale comune è chiamato stack di protocolli.

Per eseguire compiti diversi, esistono diversi protocolli che servono i sistemi, ad esempio lo stack TCP/IP. Diamo uno sguardo più da vicino a come le informazioni da un computer vengono inviate tramite una rete locale a un altro computer.

Compiti del computer del MITTENTE:

• Ottieni dati dall'applicazione
• Suddivideteli in piccoli pacchetti se il volume è grande
• Preparare la trasmissione, ovvero indicare il percorso, crittografare e transcodificare in un formato di rete.

Compiti del computer del DESTINATARIO:

• Ricevere pacchetti di dati
• Rimuovere le informazioni sul servizio da esso
• Copia i dati negli appunti
• Dopo la ricezione completa di tutti i pacchetti, formare da essi un primo blocco di dati
• Datelo all'app

Per poter eseguire correttamente tutte queste operazioni è necessario un unico insieme di regole, ovvero il modello di riferimento OSI.

Torniamo ai livelli OSI. Di solito vengono conteggiati in ordine inverso e le applicazioni di rete si trovano in cima alla tabella e il mezzo fisico di trasmissione delle informazioni in fondo. Man mano che i dati dal computer fluiscono direttamente al cavo di rete, i protocolli che operano su livelli diversi li trasformano gradualmente, preparandoli per la trasmissione fisica.

Diamo un'occhiata a loro in modo più dettagliato.

7. Livello di applicazione

Il suo compito è raccogliere i dati dall'applicazione di rete e inviarli al livello 6.

6. Livello di presentazione

Traduce questi dati in un unico linguaggio universale. Il fatto è che ogni processore di computer ha il proprio formato di elaborazione dei dati, ma devono entrare nella rete in un formato universale: questo è ciò che fa il livello di presentazione.

5. Livello di sessione

Ha molti compiti.

1. Stabilire una sessione di comunicazione con il destinatario. Il software avvisa il computer ricevente che i dati stanno per essere inviati.
2. È qui che avviene il riconoscimento e la protezione del nome:
   • identificazione - riconoscimento del nome
   • autenticazione: verifica della password
   • registrazione - assegnazione di autorità
3. Implementazione di quale parte sta trasferendo le informazioni e quanto tempo ciò richiederà.
4. Posizionamento di punti di controllo nel flusso di dati complessivo in modo che, se una parte viene persa, sia facile determinare quale parte è persa e deve essere inviata nuovamente.
5. La segmentazione consiste nel suddividere un blocco di grandi dimensioni in pacchetti piccoli.

4. Livello di trasporto

Fornisce alle applicazioni il livello di sicurezza richiesto durante la consegna dei messaggi. Esistono due gruppi di protocolli:

• Protocolli orientati alla connessione: monitorano la consegna dei dati e facoltativamente richiedono la ritrasmissione se fallisce. Questo è TCP - Protocollo di controllo del trasferimento delle informazioni.
• Non orientati alla connessione (UDP): inviano semplicemente blocchi e non monitorano ulteriormente la loro consegna.

3. Livello di rete

Fornisce la trasmissione end-to-end di un pacchetto calcolandone il percorso. A questo livello, nei pacchetti, gli indirizzi IP del mittente e del destinatario vengono aggiunti a tutte le informazioni precedentemente generate dagli altri livelli. È da questo momento che il pacchetto dati viene chiamato PACCHETTO vero e proprio, che ha >>indirizzi IP (il protocollo IP è un protocollo di internetworking).

2. Livello di collegamento dati

Qui il pacchetto viene trasmesso all'interno di un cavo, ovvero di una rete locale. Funziona solo fino al router periferico di una rete locale. Al pacchetto ricevuto, il livello di collegamento aggiunge la propria intestazione: gli indirizzi MAC del mittente e del destinatario, e in questa forma il blocco dati è già chiamato FRAME.

Quando viene trasmesso oltre una rete locale, al pacchetto viene assegnato il MAC non dell'host (computer), ma del router di un'altra rete. È qui che sorge la questione dell'IP grigio e bianco, di cui si è parlato nell'articolo a cui è stato fornito il collegamento sopra. Il grigio è un indirizzo all'interno di una rete locale che non viene utilizzato al di fuori di essa. White è un indirizzo univoco in tutta Internet globale.

Quando un pacchetto arriva al router edge, l'IP del pacchetto viene sostituito dall'IP di questo router e l'intera rete locale si collega alla rete globale, cioè Internet, sotto un unico indirizzo IP. Se l'indirizzo è bianco, la parte dei dati con l'indirizzo IP non cambia.

1. Livello fisico (livello di trasporto)

Responsabile della conversione delle informazioni binarie in un segnale fisico, che viene inviato al collegamento dati fisico. Se è un cavo, il segnale è elettrico; se è una rete in fibra ottica, allora è un segnale ottico. Questa conversione viene eseguita utilizzando un adattatore di rete.

Stack di protocolli

TCP/IP è uno stack di protocolli che gestisce il trasferimento dei dati sia su una rete locale che su Internet. Questo stack contiene 4 livelli, ovvero, secondo il modello di riferimento OSI, ognuno di essi combina più livelli.

1. Applicazione (OSI - applicazione, presentazione e sessione)
   I seguenti protocolli sono responsabili di questo livello:
   • TELNET - sessione di comunicazione remota sotto forma di riga di comando
   • FTP: protocollo di trasferimento file
   • SMTP: protocollo di inoltro della posta
   • POP3 e IMAP: ricezione della posta
   • HTTP: lavorare con documenti ipertestuali
2. Il trasporto (lo stesso per OSI) è il TCP e l'UDP già descritti sopra.
3. Internetwork (OSI - rete) è un protocollo IP
4. Livello dell'interfaccia di rete (OSI - canale e fisico) I driver dell'adattatore di rete sono responsabili del funzionamento di questo livello.

Terminologia per indicare un blocco di dati

• Stream: i dati su cui viene gestito a livello di applicazione
• Un datagramma è un blocco di dati in uscita da UPD, cioè che non ha consegna garantita.
• Un segmento è un blocco garantito per la consegna all'uscita del protocollo TCP.
• Il pacchetto è un blocco di dati in uscita dal protocollo IP. poiché a questo livello non è ancora garantita la consegna, può anche essere chiamato datagramma.
• Il frame è un blocco con indirizzi MAC assegnati.