Come funziona un rete Ethernet – parte 4

In profondità –

Strato fisico Lo strato fisico

Strato fisico
Lo strato fisico definisce le caratteristiche fisiche dell’interfaccia,
tra cui i componenti meccanici e i connettori, gli aspetti elettrici (per esempio
i valori di tensione del segnale) e gli aspetti funzionali (per esempio la conversione
dei frame dello strato 2 in un flusso di bit, la codifica dei segnali, e così
via).
Lo strato 1 specifica i meccanismi necessari per trasferire il segnale sul supporto
di trasmissione e viceversa, ma non include il supporto fisico; lo strato 1
si ferma al connettore e, sebbene includa specifiche di prestazioni del supporto,
non comprende né i cavi né gli hub, switch e router che trasportano
fisicamente il segnale.

Strato Data link (collegamento dati o scambio
dati)

Fra le possibili traduzioni di Data link c’è Collegamento dei dati,
letterale ma poco espressiva, e Scambio dati, che riteniamo più comprensibile.
Data link è lo strato 2 del modello OSI ed è responsabile di definire
le regole per inviare e ricevere informazioni lungo una connessione
fisica tra due sistemi
. Il suo scopo principale è suddividere
i dati ricevuti dagli strati superiori in frame (trame, anche se letteralmente
un frame è una cornice). Di fatto i dati vengono “incorniciati”,
ovvero raggruppati in blocchi che contengono, oltre alle informazioni dell’utente,
una serie di informazioni di servizio (come gli indirizzi MAC di origine e destinazione
e vari dati di controllo).
I frame sono trasmessi uno alla volta e lo strato Data link del sistema ricevente
invia al mittente una conferma della regolare ricezione del frame prima che
il mittente invii un altro frame. Dal suo canto, il nodo ricevente verifica
l’integrità del frame ricevuto prima di confermarne la ricezione.
In questo modo, se un frame va perduto o arriva corrotto, basta ritrasmettere
soltanto quel frame.
Il collegamento Data link è un collegamento da punto a punto; spetta
allo strato 3 (Rete) occuparsi dei collegamenti che richiedono tratte multiple
per portare i frame a destinazione. Nel caso di reti di tipo broadcast (da uno
a molti) come Ethernet, dove i frame vengono inviati a tutti i nodi della LAN,
è stato inserito un sottostrato MAC (Medium Access Control, controllo
dell’accesso al mezzo fisico) per consentire a più dispositivi
di condividere e contendersi l’uso dello stesso supporto fisico.
Nei protocolli che fanno capo al progetto IEEE 802 (che include Ethernet e altri
tipi di LAN condivise) lo strato Data link è suddiviso in due
sottostrati
: quello superiore è il Logical Link Control (LLC,
controllo del collegamento logico), mentre quello inferiore è il citato
Medium Access Control (MAC).
L’LLC fornisce i meccanismi per indirizzare un nodo sulla LAN e scambiare
informazioni con quel nodo. L’LLC presenta un’interfaccia comune
e funzionalità di controllo del flusso e dell’affidabilità
della trasmissione. Quando l’LLC riceve le informazioni dallo strato superiore
(Rete), le confeziona in frame per destinarle a una porta specifica del sistema
di destinazione.
Il MAC fornisce l’interfaccia tra l’LLC e il particolare supporto
di rete che si utilizza. In questo modo, a parità di LLC, si possono
avere diversi sottostrati MAC secondo il tipo di rete, per esempio CSMA/CD (Ethernet),
Token Ring o altro. Il MAC completa il confezionamento del frame aggiungendovi
l’effettivo indirizzo fisico dell’interfaccia di rete del computer
di destinazione, quindi passa il frame all’interfaccia con lo strato fisico,
dove esso viene inviato come flusso di bit. L’altro compito del sottostrato
MAC è l’arbitraggio del supporto, che è condiviso dai vari
computer della LAN. Nel caso di Ethernet, le regole sono quelle del meccanismo
CSMA/CD.

Strato di rete
Mentre lo strato Data link controlla la comunicazione tra dispositivi connessi
direttamente tra di loro, lo strato di rete fornisce servizi di internetworking,
cioè di connessione tra reti
. Questi servizi assicurano che
un raggiunga la destinazione attraverso una serie di collegamenti da punto a
punto, per esempio attraverso un insieme di reti interconnesse da router. Su
una LAN condivisa, i pacchetti indirizzati a dispositivi della stessa LAN sono
inviati tramite protocolli dello strato Data link; i pacchetti destinati all’esterno
vengono indirizzati tramite protocolli di rete, come l’IP
(Internet Protocol) della suite TCP/IP o l’IPX della
suite IPX/SPX.

Strato di trasporto
Questo strato realizza un controllo ad alto livello del trasferimento
di informazioni tra due PC nell’ambito di una sessione di comunicazione
.
Viene stabilita una connessione (o circuito virtuale) tra i computer di origine
e di destinazione e i dati sono inviati come stream di pacchetti numerati in
sequenza, in modo da preservarne l’ordine anche se il percorso fisico
e la sequenza di arrivo dei pacchetti dovesse subire variazioni durante l’instradamento.
TCP e SPX sono due esempi di protocolli di
trasporto.

Strato di sessione
Lo strato di sessione coordina lo scambio di informazioni tra due sistemi
durante una connessione
; vengono usate tecniche di dialogo, per esempio
per indicare dove ricominciare la trasmissione dei dati in caso di perdita temporanea
della connessione, o dove terminare un insieme di dati e iniziarne uno nuovo.
Esempi di protocolli di sessione sono RPC (Remote Procedure
Call) e NFS (Network File System).

Strato di presentazione
I protocolli di questo strato si occupano di formattare i dati per la
visualizzazione o la stampa
, utilizzando la trascodifica tra standard
diversi di codifica (come l’ASCII – American Standard
Code for Information Exchange – e l’EBCDIC - Extended
Binary Coded Decimal Interchange Code), l’aggiunta di codici nei dati
(come tabulazioni e sequenze grafiche), la compressione e la cifratura (encryption).

Strato di applicazione
Lo strato di applicazione fornisce le interfacce tra le applicazioni
utente e i servizi della rete
, definendo ad esempio i meccanismi per
trasferire file o scambiare messaggi con un server di e-mail. Alcuni esempi
di protocolli di strato 7 sono HTTP (Hypertext Transfer Protocol),
FTP (File Transfer Protocol), POP (Post Office
Protocol) e Telnet.

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