TCP/IP vs. OSI: Qual è la Differenza Tra i Due Modelli?

Quando si parla di switch di livello 2 e switch Ethernet di livello 3, in realtà ci si riferisce ai livelli di un modello di protocollo generico, il modello OSI (Open Source Interconnect). È comunemente usato per descrivere le comunicazioni di rete. Le comunicazioni di dati tra reti diverse non sono possibili se non esistono regole comuni per la trasmissione e la ricezione dei pacchetti di dati. Queste regole sono note come protocolli, tra i quali il Transmission Control Protocol (TCP)/Internet Protocol (IP) è uno dei più utilizzati. Il modello TCP/IP è molto utilizzato nella descrizione delle reti ed è più vecchio del modello OSI. Entrambi hanno molti livelli, qual è la differenza tra loro?

Livelli del Modello di Riferimento OSI

Il modello OSI è un modello concettuale che caratterizza e standardizza il modo in cui i diversi componenti software e hardware coinvolti in una comunicazione di rete devono dividersi il lavoro e interagire tra loro. Ha sette livelli.

Livello 7: Livello di Applicazione

Il livello applicativo del modello OSI interagisce direttamente con le applicazioni software per fornire le funzioni di comunicazione richieste ed è il più vicino agli utenti finali. Le funzioni del livello applicativo includono tipicamente la verifica della disponibilità dei partner di comunicazione e delle risorse per supportare qualsiasi trasferimento di dati. Questo livello definisce anche i protocolli per le applicazioni finali, come il sistema dei nomi di dominio (DNS), il protocollo di trasferimento file (FTP), il protocollo di trasferimento ipertestuale (HTTP), il protocollo di accesso al massaggio Internet (IMAP), il protocollo postale (POP), il protocollo di trasferimento semplice della posta (SMTP), il protocollo di gestione semplice della rete (SNMP) e Telnet (un'emulazione di terminale).

Livello 6: Livello di Presentazione

Il livello di presentazione controlla i dati per assicurarsi che siano compatibili con le risorse di comunicazione. Traduce i dati nella forma accettata dal livello applicativo e dai livelli inferiori. Il sesto livello si occupa anche della formattazione dei dati o della conversione dei codici, come la conversione di un file di testo codificato EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) in un file di testo codificato ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Funziona anche per la compressione e la crittografia dei dati. Ad esempio, le videochiamate vengono compresse durante la trasmissione per essere trasmesse più velocemente e i dati vengono recuperati sul lato ricevente. Per i dati che hanno requisiti di sicurezza elevati, come ad esempio un messaggio di testo contenente la propria password, questo livello viene crittografato.

Livello 5: Livello di Sessione

Il livello di sessione controlla i dialoghi (connessioni) tra computer. Stabilisce, gestisce, mantiene e infine termina le connessioni tra l'applicazione locale e quella remota. Il software di livello 5 gestisce anche le funzioni di autenticazione e autorizzazione. Verifica anche la consegna dei dati. Il livello di sessione è comunemente implementato in modo esplicito negli ambienti applicativi che utilizzano chiamate di procedura remote.

Livello 4: Livello di Trasporto

Il livello di trasporto fornisce le funzioni e i mezzi per trasferire sequenze di dati da un host di origine a uno di destinazione attraverso una o più reti, mantenendo le funzioni di qualità del servizio (QoS) e garantendo la consegna completa dei dati. L'integrità dei dati può essere garantita attraverso la correzione degli errori e funzioni simili. Può anche fornire una funzione esplicita di controllo del flusso. Sebbene non siano strettamente conformi al modello OSI, i protocolli TCP e User Datagram Protocol (UDP) sono protocolli essenziali nel livello 4.

Livello 3: Livello di Rete

Il livello di rete gestisce l'instradamento dei pacchetti tramite l'indirizzamento logico e le funzioni di commutazione. Una rete è un mezzo al quale possono essere collegati molti nodi. Ogni nodo ha un indirizzo. Quando un nodo deve trasferire un messaggio ad altri nodi, può limitarsi a fornire il contenuto del messaggio e l'indirizzo del nodo di destinazione, quindi la rete troverà il modo di consegnare il messaggio al nodo di destinazione, eventualmente instradandolo attraverso altri nodi. Se il messaggio è troppo lungo, la rete può dividerlo in più segmenti in un nodo, inviarli separatamente e riassemblare i frammenti in un altro nodo.

Livello 2: Livello di Collegamento Dati

Il livello di collegamento dati fornisce il trasferimento da nodo a nodo, un collegamento tra due nodi direttamente collegati. Gestisce l'impacchettamento e lo spacchettamento dei dati in frame. Definisce il protocollo per stabilire e terminare una connessione tra due dispositivi fisicamente connessi, come il protocollo Point-to-Point (PPP). Il livello di collegamento dati è generalmente suddiviso in due sottolivelli: il livello MAC (Media Access Control) e il livello LLC (Logical Link Control). Il livello MAC è responsabile del controllo del modo in cui i dispositivi di una rete ottengono l'accesso a un supporto e il permesso di trasmettere dati. Il livello LLC è responsabile dell'identificazione e dell'incapsulamento dei protocolli del livello di rete e controlla il controllo degli errori e la sincronizzazione dei frame.

Livello 1: Livello Fisico

Il livello fisico definisce le specifiche elettriche e fisiche della connessione dati. Ad esempio, la disposizione dei pin del connettore, le tensioni di funzionamento di un cavo elettrico, le specifiche dei cavi in fibra ottica e la frequenza per i dispositivi wireless. È responsabile della trasmissione e della ricezione di dati grezzi non strutturati in un mezzo fisico. Il controllo della velocità di trasmissione avviene a livello fisico. È il livello delle apparecchiature di rete di basso livello e non si occupa mai di protocolli o di altri elementi di livello superiore.

Livelli del Modello TCP/IP

Anche il modello TCP/IP è un modello di riferimento a strati, ma è a quattro strati. Un altro nome è Internet protocol suite. È comunemente noto come TCP/IP perché i protocolli fondamentali sono TCP e IP, ma non solo questi due protocolli sono utilizzati in questo modello.

Livello di Applicazione

Il livello applicativo del modello TCP/IP fornisce alle applicazioni la possibilità di accedere ai servizi degli altri livelli e definisce i protocolli che le applicazioni utilizzano per scambiare dati. I protocolli di livello applicativo più noti sono HTTP, FTP, SMTP, Telnet, DNS, SNMP e Routing Information Protocol (RIP).

Livello di Trasporto

Il livello di trasporto, noto anche come livello di trasporto host-to-host, è responsabile di fornire al livello applicativo servizi di comunicazione di sessione e di datagramma. I protocolli principali di questo livello sono TCP e UDP. Il TCP fornisce un servizio di comunicazione affidabile, orientato alla connessione, uno-a-uno. È responsabile della sequenza e del riconoscimento dei pacchetti inviati e del recupero dei pacchetti persi durante la trasmissione. UDP fornisce un servizio di comunicazione uno-a-uno o uno-a-molti, senza connessione e inaffidabile. UDP è usato tipicamente quando la quantità di dati da trasferire è piccola (come se i dati fossero contenuti in un singolo pacchetto).

Livello di Internet

Il livello Internet è responsabile delle funzioni di indirizzamento, confezionamento e instradamento degli host. I protocolli fondamentali del livello di protocollo Internet sono IP, Address Resolution Protocol (ARP), Internet Control Message Protocol (ICMP) e Internet Group Management Protocol (IGMP). L'IP è un protocollo instradabile responsabile dell'indirizzamento IP, dell'instradamento e della frammentazione e riassemblaggio dei pacchetti. L'ARP è responsabile della scoperta dell'indirizzo del livello di accesso alla rete, come l'indirizzo hardware associato a un determinato accesso al livello Internet. L'ICMP è responsabile delle funzioni di diagnostica e di segnalazione degli errori dovuti al mancato recapito dei pacchetti IP. L'IGMP è responsabile della gestione dei gruppi multicast IP. In questo livello, l'IP aggiunge un'intestazione ai pacchetti, nota come indirizzo IP. Esistono sia l'indirizzo IPv4 (32 bit) che l'indirizzo IP Ipv6 (128 bit).

Livello di Accesso alla Rete

Il livello di accesso alla rete (o livello di collegamento) è responsabile dell'immissione dei pacchetti TCP/IP sul supporto di rete e della ricezione dei pacchetti TCP/IP dal supporto di rete. Il TCP/IP è stato progettato per essere indipendente dal metodo di accesso alla rete, dal formato dei frame e dal supporto. In altre parole, è indipendente da qualsiasi tecnologia di rete specifica. In questo modo, TCP/IP può essere utilizzato per collegare diversi tipi di rete, come Ethernet, Token Ring, X.25, Frame Relay e Asynchronous Transfer Mode (ATM).

Come Vengono Trattati i Dati durante la Trasmissione?

In un sistema a livelli, i dispositivi di un livello si scambiano dati in un formato diverso, noto come unità di dati di protocollo (PDU). La tabella seguente mostra le PDU dei diversi livelli.

Tabella: unità di dati di protocollo (PDU) elaborate nei diversi livelli.

Ad esempio, quando un utente richiede di navigare in un sito web sul computer, il software del server remoto trasmette innanzitutto i dati richiesti al livello applicativo, dove vengono elaborati da un livello all'altro, con ogni livello che svolge le proprie funzioni. I dati vengono quindi trasmessi attraverso il livello fisico della rete fino a quando il server di destinazione o un altro dispositivo li riceve. A questo punto i dati passano di nuovo attraverso i livelli, ciascuno dei quali esegue le operazioni assegnate fino a quando i dati vengono utilizzati dal software ricevente.

Durante la trasmissione, ogni livello aggiunge alla PDU proveniente dal livello superiore un'intestazione, un piè di pagina o entrambi, che indirizzano e identificano il pacchetto. Questo processo è chiamato incapsulamento. L'intestazione (e il piè di pagina) e i dati insieme formano la PDU per il livello successivo. Il processo continua fino a raggiungere il livello più basso (livello fisico o livello di accesso alla rete), dal quale i dati vengono trasmessi al dispositivo ricevente. Il dispositivo ricevente inverte il processo, deincapsulando i dati a ogni livello con le informazioni di intestazione e piè di pagina che dirigono le operazioni. Infine, l'applicazione utilizza i dati. Il processo continua fino a quando tutti i dati vengono trasmessi e ricevuti.

L'Importanza di TCP/IP e OSI per la Risoluzione dei Problemi

Grazie alla conoscenza della divisione dei livelli, è possibile diagnosticare dove si trova il problema quando una connessione non funziona. Il principio è quello di controllare dal livello più basso, piuttosto che da quello più alto. Perché ogni livello serve al livello superiore e sarà più facile affrontare i problemi del livello inferiore. Ad esempio, se il computer non riesce a connettersi a Internet, la prima cosa da fare è controllare se il cavo di rete è collegato al computer, o se il punto di accesso wireless (WAP) è collegato allo switch, o se i pin dei connettori RJ45 sono in buone condizioni.

Modello TCP/IP vs. Modello OSI

Il modello TCP/IP è più vecchio del modello OSI. La figura seguente mostra la relazione tra i loro livelli.

Confrontando i livelli del modello TCP/IP e del modello OSI, il livello di applicazione del modello TCP/IP è simile ai livelli OSI 5, 6 e 7 combinati, ma il modello TCP/IP non ha un livello di presentazione o un livello di sessione separati. Il livello di trasporto del TCP/IP comprende le responsabilità del livello di trasporto OSI e alcune delle responsabilità del livello di sessione OSI. Il livello di accesso alla rete del modello TCP/IP comprende i livelli di collegamento dati e fisico del modello OSI. Si noti che il livello Internet di TCP/IP non sfrutta i servizi di sequenziamento e riconoscimento che potrebbero essere presenti nel livello di collegamento dati del modello OSI. Questa responsabilità è del livello di trasporto del modello TCP/IP.

Considerando i significati dei due modelli di riferimento, il modello OSI è solo un modello concettuale. Viene utilizzato principalmente per descrivere, discutere e comprendere le singole funzioni di rete. Tuttavia, il TCP/IP è stato progettato in primo luogo per risolvere una serie di problemi specifici, non per fungere da descrizione generica per tutte le comunicazioni di rete come il modello OSI. Il modello OSI è generico, indipendente dai protocolli, eppure la maggior parte dei protocolli e dei sistemi vi aderisce, mentre il modello TCP/IP si basa sui protocolli standard sviluppati da Internet. Un'altra cosa da notare nel modello OSI è che non tutti i livelli sono utilizzati nelle applicazioni più semplici. Mentre i livelli 1, 2 e 3 sono obbligatori per qualsiasi comunicazione di dati, l'applicazione può utilizzare qualche livello di interfaccia unico per l'applicazione invece dei soliti livelli superiori del modello.

Sommario

Il modello TCP/IP e il modello OSI sono entrambi modelli concettuali utilizzati per descrivere tutte le comunicazioni di rete, mentre lo stesso TCP/IP è un importante protocollo utilizzato in tutte le operazioni di Internet. In generale, quando si parla di livello 2, livello 3 o livello 7 in cui opera un dispositivo di rete, ci si riferisce al modello OSI. Il modello TCP/IP viene utilizzato sia per modellare l'attuale architettura di Internet sia per fornire un insieme di regole che vengono seguite da tutte le forme di trasmissione sulla rete.

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