Architetture di rete, OSI/TCP-IP e strumenti

1) Modelli e architetture di rete

Nelle reti, la comunicazione tra sistemi è un problema complesso. Per gestirla, i progettisti usano un modello a strati: ogni livello svolge un insieme di funzioni ben definite, offre un servizio al livello superiore e sfrutta i servizi del livello inferiore.

Architettura

Definisce come si realizza una rete: componenti hardware/software, funzionalità e protocolli utilizzati. Esempio: architettura TCP/IP.

Modello

Definisce un riferimento concettuale: servizi offerti dai livelli e modalità di interconnessione, senza imporre necessariamente protocolli specifici. Esempio: modello ISO/OSI.

Comunicazione a strati, protocolli ed entità

Ogni livello comunica “logicamente” con il livello di pari grado sull’altro host: è la comunicazione peer-to-peer.
Un protocollo è l’insieme di regole che stabilisce come due entità di pari livello comunicano (peer entity).
L’interazione tra livelli avviene tramite un’interfaccia (servizi offerti e richiesti).

2) Incapsulamento e PDU (Protocol Data Unit)

Il principio fondamentale del modello a strati è l’incapsulamento: quando un messaggio scende verso il basso, ogni livello aggiunge informazioni proprie (un header). Il risultato scambiato tra peer entity è una PDU, composta da header + dati.

Idea chiave: ogni livello “impacchetta” i dati aggiungendo il proprio header. Sul destinatario avviene il processo inverso (de-incapsulamento).

Vantaggi del modello a strati

Riduzione della complessità (si ragiona per moduli)
Indipendenza tra strati (si può modificare un livello senza riscrivere tutto)
Interoperabilità (standard comuni)
Progetti modulari e più facili da mantenere

3) Modello ISO/OSI e stack TCP/IP

Modello ISO/OSI (7 livelli)

L’ISO ha definito il modello OSI come riferimento standard. È composto da 7 livelli:

1-3: livelli orientati alla rete (lower layers)
4: trasporto, separa rete e applicazioni
5-7: livelli orientati all’applicazione (upper layers)

Stack TCP/IP (4 livelli)

TCP/IP è l’architettura adottata su Internet. È organizzata in 4 livelli:

Network Access (fisico + collegamento + parte rete)
Internet (IP: instradamento, servizio connectionless)
Transport (TCP/UDP)
Application (raggruppa sessione/presentazione/applicazione)

Nomi delle PDU nello stack TCP/IP

Livello (TCP/IP)	PDU tipica	Nota
Network Access	Frame	Trasmissione su rete locale (es. Ethernet)
Internet	Packet	Instradamento IP tra reti
Transport	Segment / Datagram	TCP (segment), UDP (datagram)
Application	Message	Dati applicativi (HTTP, DNS, ecc.)

Nota: oggi IPv4 e IPv6 coesistono. IPv6 è la versione più recente dello strato Internet.

4) Enti di standardizzazione

Gli standard sono fondamentali per garantire interoperabilità: dispositivi e software di produttori diversi devono comunicare senza problemi. In rete incontriamo spesso questi enti:

ITU-T

Telecomunicazioni

Pubblica recommendations (specifiche tecniche).

ISO

Standard internazionali

Ha definito il modello OSI.

ANSI

Standard USA

Promuove standard come ASCII e tecnologie storiche (es. FDDI).

IETF

Evoluzione Internet

Pubblica documenti RFC, spesso standard de facto.

5) Strumenti: Wireshark e Cisco Packet Tracer

Wireshark (sniffer / analizzatore di protocollo)

Uno sniffer cattura i pacchetti in ingresso/uscita da una scheda di rete (NIC) e li rende leggibili per analisi e diagnostica. In Wireshark possiamo distinguere tre fasi operative:

Raccolta (Capture): cattura dei dati grezzi
Conversione: decodifica e riassemblaggio
Analisi: interpretazione protocolli, porte e campi degli header

Cisco Packet Tracer (simulatore di rete)

Packet Tracer permette di costruire topologie, configurare dispositivi Cisco da CLI e simulare il comportamento della rete. È molto utile per analisi what-if e per esercitazioni in laboratorio.

Realtime: rete “in esecuzione”
Simulation: animazione del percorso dei pacchetti e analisi delle PDU
Strumento Add Simple PDU: ping per verificare connettività

Le architetture di rete