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Come funziona un rete Ethernet - parte 4

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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