Lezione (2025-10-02)

Architettura a strati del web

La rete è una struttura complessa, formata da molti componenti, ma allo stesso tempo deve essere estremamente flessibile.

Suddividendo la rete a strati si possono isolare delle ‘mansioni’ che ogni componente deve svolgere. Inoltre la manutenzione è più semplice perché se cambia un componente il comportamento deve essere lo stesso e quindi c’è la garanzia che le applicazioni continueranno a funzionare.

Ogni strato (o layer) della rete ha le seguenti proprietà:

• fornisce servizi al layer superiore;
• usa i servizi del layer inferiore;
• il layer N+1 sa solo che i layer inferiori offrono il servizio N, i layer da N in giù devono essere considerati una scatola nera per le entità al layer N+1;

L’interfaccia di programmazione che divide un layer dall’altro è detta service access point (SAP).

Lo scambio di informazioni tra entità dello stesso layer è regolato da un protocollo.

Modello a 5 strati

Il modello che si usa più comunemente suddivide la rete in 5 strati:

• layer 7 ‘applicazione’:
  • specifico per ogni programma che ha bisogno di scambiare dati;
  • ci sono alcuni protocolli pubblici che permettono a programmi diversi di collaborare (HTTP, SMTP, etc…);
  • i pacchetti di livello 7 sono chiamati ‘messaggi’
  • esempio: protocollo HTTP;
• layer 4 ‘trasporto’:
  • risolve problemi di QoS del layer 3;
  • segmenta e ricompone i dati;
  • multiplexing e demultiplexing di applicazioni;
  • pacchetti di livello 4 sono chiamati ‘segmenti’
  • esempio: protocollo TCP;
• layer 3 ‘rete’:
  • connette tra un host e l’altro o diversi processi sullo stesso host.
  • i pacchetti di livello 3 sono chiamati ‘pacchetti’ o ‘datagrammi’
  • esempio: protocolli IP;
• layer 2 ‘link’:
  • usato per comunicazioni punto-punto (ad esempio tra host e switch);
  • controlla e corregge errori di trasmissione;
  • implementa il MAC (Medium Access Control);
  • i pacchetti di livello 2 sono chiamati ‘frame’;
  • esempio: protocolli ethernet, wlan, etc…;
• layer 1 ‘fisico’:
  • trasferimento dei singoli bit sul mezzo fisico;

Note

In questo caso si può vedere che gli strati superiori possono continuare ad usare gli stessi protocolli irrispettivamente dal fatto che i bit viaggino su cavo o su onde radio.

Modello OSI

Il modello OSI introduce altri 2 strati:

• layer 6 ‘presentazione’: prima di applicazione, permette di interpretare il significato dei dati (cifratura, compressione, etc..);
• layer 5 ‘sessione’: prima di presentazione, permette di recuperare dati salvati sull’host inerenti alla richiesta;

In realtà questi 2 strati vengono implementati a livello di applicazione visto il numero di mansioni specifiche che possono svolgere.

Stratificazione

Ogni messaggio che viene trasmesso attraverso il modello a strati segue un percorso specifico attraverso gli strati;

1. l’applicazione genera il messaggio e lo invia al layer di trasporto;
2. il layer di trasporto aggiunge delle testate al messaggio e invia il tutto al layer successivo e così via finché i bits non vengono trasmessi fisicamente;
3. nell’host ricevitore il messaggio compie il percorso contrario gli strati leggono e rimuovono le corrispettive testate e passano il messaggio al superiore;

Data Units (DUs)

In un sistema con $M$ layer, i dati da trasmettere costituiscono una $M$-SDU (service data unit di layer $M$). A ciò il layer aggiancia la propria $M$-PCI (protocol control information). Il risultato è una $M$-PDU (protocol data unit).

Ogni layer considera la PDU del livello superiore come una busta chiusa, non può cambiare il suo comportamento a seconda del contenuto.

Dal ricevitore si inverte il processo: ogni layer rimuove le sue PCI.

Le data unit possono essere:

• assemblate: per evitare di inviare pacchetti troppo piccoli;
• segmentate: per evitare di inviare pacchetti troppo grandi;
• ri-assemblate: processo inverso della segmentazione;