Gerarchie di protocollo

18 marzo 2016 Informatica

appunti

Le prime reti furono progettate cominciando dall’hardware, e sviluppando poi il software solo successivamente, quasi come se esso fosse un’accessoria appendice dell’hardware.1

Per ottenere comunicazioni ben organizzate, serve una serie di procedure che specifichino come debbano avere luogo gli scambi di dati; tutto ciò si ottiene tramite i protocolli di rete.2

Un protocollo di rete è una serie di regole, convenzioni, accordi, condivisi per lo scambio efficiente e ordinato di informazioni. Anche se in internet ci sono centinaia di milioni di macchine prodotte da tantissimi produttori diversi, e localizzate in centinaia di Paesi, tutte possono scambiarsi messaggi in modo corretto ed efficiente per una ragione semplice: adottano gli stessi protocolli per governare tali scambi.3

Si potrebbe pensare che un’entità così grande e globale come internet sia gestita dai governi delle nazioni più industrializzate, o da un’agenzia internazionale. Ma internet è gestita dalla Internet Society, un’associazione professionale no profit e non governativa, composta da oltre 100 organizzazioni mondiali in 180 paesi, unite dallo scopo comune di mantenere il buon funzionamento della rete delle reti. Tale gruppo, con i sottocomitati IAB4 e IETF5, stabilisce gli standard per i protocolli di rete, verificandone l’uso.

I protocolli che governano l’attività di internet sono impostati come gerarchia a più livelli, in cui ciascun livello si occupa di un aspetto delle comunicazioni complessive; si è scelta tale struttura a causa della volatilità delle telecomunicazioni e delle reti.6

La gerarchia di protocolli di internet, detta anche “stack”7 di protocolli, ha cinque livelli; tale gerarchia viene indicata come TCP/IP, dai nomi dei due protocolli più importanti.

I protocolli del livello fisico governano lo scambio di cifre binarie su un canale di comunicazione fisico, come un cavo a fibre ottiche, un doppino in rame o un canale radio wireless. Questi protocolli specificano aspetti come:

  • Come sappiamo quando un bit è presente sulla linea

  • Per quanto tempo il bit rimarrà sulla linea

  • Se il bit è rappresentato come segnale digitale o analogico

  • Quali livelli di voltaggio sono usati per rappresentare uno 0 binario e un 1 binario

  • La forma del connettore tra il computer e la linea di trasmissione

Lo scopo del livello fisico è quello di creare un canale di bit tra due computer, tale che i bit inseriti nel canale a un’estremità possano essere letti e compresi dal computer che si trova all’altra estremità.8

I protocolli di livello fisico creano un canale di bit tra due macchine connesse da un collegamento di comunicazioni. Tuttavia, il collegamento non è un canale privo di errori, quindi come si correggono questi ultimi?

Spetta ai protocolli di collegamento dati il compito di provvedere alla gestione degli errori e al framing9. Tale processo è svolto in due fasi chiamate “livello 2a”, cioè controllo di accesso al mezzo, e “livello 2b”, ossia controllo di collegamento logico. Insieme, questi due servizi formano il protocollo di livello 2, denominato livello di collegamento dati.10

Il protocollo di trasporto è responsabile del trasporto di pacchetti di dati da una sorgente (identificata da un indirizzo IP), ad una destinazione (identificata da un altro indirizzo IP). Se necessario, questo livello del protocollo si occupa di spezzettare i pacchetti troppo grandi in pacchetti di dimensione adatta alla rete da utilizzare.11

I protocolli del livello di applicazione sono le regole per implementare i servizi all’utente finale forniti da una rete, e sono realizzati al di sopra dei precedenti protocolli. Questi servizi rappresentano la ragione dell’esistenza delle reti; con lo sviluppo di tante applicazioni si è favorita la rapida crescita delle reti e di internet: la posta elettronica negli anni ’70, le chat negli anni ’80, il web e il commercio elettronico negli anni ’90 e nell’inizio del 21° secolo.12

2 Schneider M., Gersting J., Informatica, Apogeo, 2007, p. 258.

3 Schneider M., op. cit., 2007, p. 259.

4 Internet Protocol Board.

5 Internet Engineering Task Force.

6 Schneider M., op. cit., 2007, p. 259.

7 Trad. it.: pila.

8 Schneider M., op. cit., 2007, p. 260.

9 Poiché vogliamo ricevere messaggi completi, e non semplici flussi di bit, dobbiamo sapere quali bit nel flusso stanno insieme tra loro, ovvero dobbiamo identificare l’inizio e la fine di un messaggio: questo è il problema del framing, o tramatura.

10 Schneider M., op. cit., 2007, p. 260.

12 Schneider M., op. cit., 2007, p. 271.