Architettura a strati, modello OSI e data unit

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 conosce solo il servizio offerto dal layer N; i layer da N in giù sono una scatola nera per le entità al layer N+1.

L’interfaccia che separa 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, ecc.);
  • 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;
  • i pacchetti di livello 4 sono chiamati ‘segmenti’;
  • esempio: protocollo TCP;

• layer 3 ‘rete’:

  • connette un host all’altro (comunicazione host-to-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, ecc.;

• layer 1 ‘fisico’:

  • trasferimento dei singoli bit sul mezzo fisico.

Note

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

Modello OSI

Il modello OSI introduce altri due strati:

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

In realtà questi due strati vengono implementati a livello di applicazione, data la varietà di mansioni specifiche che possono svolgere.

Stratificazione

Ogni messaggio trasmesso 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 bit 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 livello 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 aggiunge 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.

Nel 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;