02. Interfacce e protocolli

Per illustrare le attività svolte dai protocolli di rete partiamo con una metafora che mostra come avviene l'invio e la ricezione di una missiva in un contesto aziendale.

Questo schema è ideato per fare un parallelo con i sette livelli della pila OSI.

Notare che per ogni livello compaiono soggetti che svolgono una funzione analoga ma in fasi diverse che corrispondono all'invio e alla ricezione.

I soggetti sullo stesso livello hanno analoghe competenze e chi invia predispone le cose in modo che il soggetto corrispondente, alla ricezione, le trovi nel modo previsto.

Ad esempio il dirigente che scrive il messaggio pensa di comunicare con il dirigente dell'altra azienda, senza porsi il problema di come il messaggio sarà trasmesso.

D'altro canto, nell'ambito della verticale di sinistra, ogni soggetto si interfaccia con un collega che si trova gerarchicamente ad un livello inferiore che sa esattamente come svolgere il lavoro richiesto.

Unica eccezione è il soggetto del livello "fisico", che non chiede servizi a nessuno ma coopera con un soggetto del suo stesso livello al quale affida la corrispondenza.

Nella verticale di destra le cose procedono in ordine inverso e i soggetti che si trovano ad un livello gerarchico più basso, dopo aver svolto il compito che compete loro, affidano il contenuto di quanto ricevuto ad un superiore, fino ad arrivare al dirigente.

Nello schema sono anche individuati i servizi gestiti direttamente all'interno dell'azienda (che sono messi in corrispondenza con i livelli degli host della pila OSI) e quelli affidati a soggetti esterni (corrispondenti ai livelli dei mezzi nel modello OSI).


In termini più rigorosi, si può dire che nell'architettura a livelli dei protocolli di rete si hanno due tipi di attività:

    • tra livelli adiacenti (in verticale) dello stesso host o dispositivo di rete;

    • tra livelli corrispondenti (in orizzontale) di host o dispositivo di rete differenti.

Livelli adiacenti (in verticale)

Ogni livello espone una interfaccia tramite la quale è possibile richiedere i servizi. Una interfaccia, detta SAP (Service Access Point), deve essere intesa come un insieme di regole tramite le quali è possibile accedere ai servizi del livello.

Ciascun livello (ad eccezione del primo livello, il livello fisico) richiede servizi al livello sottostante tramite le interfacce esposte da quel livello.

Livelli corrispondenti (in orizzontale)

Ogni livello comunica con il livello corrispondente presente su un altro host o altro dispositivo di rete scambiandosi dei PDU (Protocol Data Unit), cioè delle unità di informazione costituite da blocchi di bit strutturati. Se da un punto di vista logico questa comunicazione è diretta, a livello implementativo i PDU fanno un percorso molto articolato prima di giungere a destinazione.

Un livello è in grado di interpretare un PDU grazie alle regole definite dal protocollo di quel livello.

PDU (Protocol Data Unit)

Ogni livello è in grado di gestire dati organizzati secondo uno specifico formato, definito dal PDU del proprio livello. Unica eccezione è il livello fisico che gestisce informazioni elementari corrispondenti ai bit.

Ciascun PDU ha un proprio nome, come riportato in tabella, ma è anche referenziato con il numero del livello. Ad esempio il 7-PDU si riferisce al PDU del livello applicativo.

Quando un livello richiama l'interfaccia SAP del livello inferiore, trasferisce il proprio PDU, il quale diventa il payload del PDU del livello inferiore.

Il concetto di payload (letteralmente "carico utile") ha particolare valenza in questo contesto perché enfatizza quale compito ha ciascun livello: portare a destinazione i dati ricevuti.

L'interfaccia di un livello costruisce il proprio PDU a partire dal payload ricevuto inserendo ulteriori informazioni "di servizio". La metafora che si usa in questo caso è quella dell'imbustamento: concettualmente l'interfaccia di un livello inserisce in una busta sufficientemente grande la missiva ricevuta (il payload), aggiungendo sulla busta stessa l'indirizzo del mittente e del destinatario, un sigillo di sicurezza ed, eventualmente, un codice per il tracciamento.

Notare che ad ogni livello gli indirizzi assumono formati differenti, tipici di quel livello. Ad esempio a livello applicativo, per una applicazione di messaggistica, l'indirizzo potrebbe corrispondere al nominativo di un contatto presente in rubrica mentre al livello di collegamento dati l'indirizzo sarebbe quello fisico del dispositivo, impostato in fabbrica.

In fase di invio le informazioni attraversano i livelli dall'alto verso il basso e ad ogni passaggio i dati vengano imbustati in "contenitori" sempre più grandi.

In ricezione i dati ricevuti attraversano i livelli dal basso verso l'alto e, a ogni passaggio, i PDU vengono estratti dalla busta di livello inferiore.

La massima dimensione di un PDU per una rete è detta MTU (Maximum Transmission Unit).