GLI STRATI
L'organizzazione interna di una rete di telecomunicazioni segue gli stessi criteri razionali che sono propri di un qualsiasi altro sistema di comunicazione il quale è costituito essenzialmente da un emittente e da un ricevente:
Emittente <----> Ricevente
L'emittente ed il ricevente sono due singole persone o due dispositivi nei casi più semplici. In quelli più complessi l'emittente ed il ricevente accorpano una serie di operatori.
Per chiarirlo utilizziamo un esempio assai vicino alla comune esperienza.Supponiamo che il sign. X sia il direttore di una azienda o di una scuola, il quale vuole inviare un messaggio al sign. Y suo collega. Egli scrive il testo che passa alla segretaria la quale prepara e consegna la busta alle Poste. Queste danno il plico alle Ferrovie che si incaricano di spostarlo materialmente fino alla città di arrivo. In questa località le Poste prendono in carico la busta che viene recapitata alla segretaria del sign. Y. Lei apre la busta e la dà al sign. Y il quale legge il testo.
Dunque il sistema è formato da una serie di elementi corrispettivi:
trasmittenti e riceventi i quali seguono un ordine molto preciso. Possiamo definire in partenza la sequenza T1, T2, T3, T4 la quale colloquia con la sequenza inversa R4, R3, R2, R1 in ricezione. Ogni strato è costituito da una coppia trasmittente/ ricevente che ha responsabilità proprie e non si cura di altro. Avvia e chiude le stesse operazioni, compila e controlla gli stessi particolari senza perdere energie in altre direzioni. Ad esempio X ed Y guardano soltanto ai contenuti. La segretaria di Y controlla il destinatario scritto dalla segretaria di X ma non il contenuto che e' proprio del superiore. Le Poste curano solo la raccolta ed il recapito, infine le Ferrovie si incaricano del trasporto tra le città. Ogni funzione in ricezione opera in armonia con la rispettiva funzione nella fase di invio. Questa precisa
ed ordinata organizzazione si ripete per ogni coppia di nodi e fà appunto la rete a strati.
Quali sono i suoi vantaggi ?
Il primo è la precisa distribuzione dei compiti che appare in tutta evidenza. Ogni strato assolve il proprio lavoro e basta. Il secondo vantaggio è l'autocontrollo. Ogni ricevente, prima di affrontare il suo lavoro, effettua controlli preliminari. Non soltanto verifica il lavoro dell'emittente che a lui corrisponde, ma verifica anche lo strato inferiore che gli ha passato il lavoro. Se ha sbagliato, se ne accorge subito e glie ne chiede riparazione. Facciamo il caso che le Ferrovie invece di portare la busta nella città di Y, per errore la consegnino in un'altra città. Si rischierebbe di perdere completamente il messaggio oppure di effettuare un affannoso recupero. Invece le Poste della città sbagliata controllano il sacco postale, senza neppure aprirlo, scoprono l'errore. Lo riconsegnano alle Ferrovie che provvedono alla corretta consegna:
In sostanza il sistema si autocorregge con grande immediatezza ed efficacia. Ogni difetto viene sanato subito senza disturbare tutta l'organizzazione e senza portare danni a catena che sarebbero irreparabili.
La rete a strati, ovvero le coppie ordinate di emittenti/ riceventi, è il preciso e razionale assetto di tutti i sistemi di telecomunicazione. Le reti unipolari e multipolari, gerarchiche e non-gerarchiche sono fatte così. Il modello a strati non è una metafora colorita, ma è una regola universale per tutte le reti.
Internet è formata da 5 strati.
i quali a partire dall'alto si chiamano:
- strato applicativo
- strato del trasporto (o TCP)
- strato di internetwork (o IP)
- strato del collegamento
- strato fisico
L'emittente ed il ricevente in Internet giocano sempre il ruolo di cliente e servente, e sono computers. Nel primo strato in alto ci sono
i programmi applicativi. Facciamo il caso che uso la posta elettronica allora il mio personal è il client del mail-server che supponiamo si chiami InfoStrada (oppure Olidata, Virgilio o un'altro ancora). Nel primo strato c'è il mio programma di posta elettronica. Il programma applicativo dal lato client è Eudora piuttosto che LotusNotes o altro, mentre il programma applicativo servente e' posseduto da InfoStrada. Il mio programma email chiede di spedire una lettera o di archiviarla, l'altro esegue. Essi cooperano ed in questo modo obbediscono al modello a strati.Saltiamo all'ultimo strato formato dalle linee, dai cavi, dagli amplificatori e da
tutti quei dispositivi elettronici che si incaricano del trasporto fisico dei messaggi. Questo lavoro, compiuto mediante supporti hardware, è abbastanza intuitivo. L'emittente ed il ricevente di questo strato curano soltanto i parametri fisici della trasmissione che sono valori elettrici, magnetici, meccanici ecc.Più complessi sono i tre strati intermedi i quali sono affidati talora a circuiti hardware, talora ad apposite unità, talora ad appositi programmi, e richiedono nozioni tecniche approfondite. I più comuni programmi di trasporto e di internetwork dal lato client sono inclusi nel sistema operativo del PC. Windows e Linux comprendono alcuni di questi programmi i quali ad esempio coadiuvano Eudora piuttosto che LotusNotes. I tre strati intermedi si incaricano dello smistamento dei dati nella rete ed i loro algoritmi sono regolati dal famoso protocollo TCP/IP considerato l'"anima" di Internet.
Come possono gli strati collaborare?
Riprendiamo l'esempio umano che comincia con la lettera del signor X. La segretaria aggiunge la busta con l'indirizzo. Le Poste mettono questa in un sacco postale con sopra scritta la città di destinazione. Le ferrovie mettono i sacchi in un contenitore o in un vagone. Ogni strato, in fase di invio, prepara una sua propria informazione che verrà letta e verificata dal corrispettivo ricevente. Con lo stesso metodo lavorano gli strati di Internet. Ogni strato emittente aggiunge al messaggio iniziale appropriate informazioni le quali saranno controllate dal suo corrispondente in arrivo. Tecnicamente si dice che ogni strato ha una sua
testata o header i cui contenuti sono strettamente attinenti alle sue responsabilità.
Dopo l'esempio postale passiamo ad Internet. Facciamo il caso che il mio personal mostri a video una
pagina web della BancaK. Dopo aver immesso il nome e cognome, chiedo informazioni
sul mio conto bancario.
Il mio computer è il client che gioca il ruolo
di emittente mentre
il ricevente è il server della BancaK. Netscape è il mio programma applicativo il quale chiede all'applicativo del server
BancaK di far girare il programma H che fornirà i
dati del mio conto bancario. Al messaggio iniziale contenente i miei dati
personali, Netscape aggiunge, tra le altre cose, la richiesta di far
intervenire H che
scrive nella testata-applicativa che è la prima testata.
|
--t--appl--|--messaggio--|
Lo strato successivo aggiunge il codice dell'applicazione bancaria nella testata-tcp. In gergo questo codice si chiama "porta" (vedi risposta 24) :
|--t--
tcp--|--t--appl--|--messaggio--|
Lo strato successivo aggiunge l'indirizzo IP del server cui la richiesta viene indirizzata:
|--t--
ip--|--t--tcp--|--t--appl--|--messaggio--|
Anche lo strato di collegamento appone una sua testata (= testata-coll) la quale può essere molto complicata. Infatti se il messaggio è lungo e viene spezzato in parti, lo strato mette i codici per la ricomposizione. L'ultimo strato, quello fisico, non mette una testata, ma aggiunge appositi bit di inizio e di fine in modo da creare un
pacchetto ed il ricevente verificherà l'integrità fisica del tutto. Complessivamente il messaggio originale con tutte le testate diventa una struttura del genere||--t--coll--|--t--ip--|--t--tcp--|--t--appl--|--messaggio--||
All'arrivo, ogni strato controlla le sue informazioni, ovvero la sua testata. Lo strato fisico comincia col controllare se
il pacchetto è fisicamente integro cioè se gli impulsi elettrici rispondono alle regole. Lo strato successivo controlla la testata-coll, quello seguente legge e verifica se l'indirizzo IP è giusto, cioè se il pacchetto è giunto a destinazione oppure era diretto da un'altra parte. Lo strato tcp interpreta il codice dell'applicazione così da accedere quella giusta nel server della banca. Infine l'ultima testata si incarica di lanciare il programma H.
Gli strati sono utili per
capire la catalogazione dei nodi nella rete. I
nodi estremi lavorano su tutti e cinque gli strati ovvero
vengono create in partenza e controllate nell'arrivo tutte e quattro le
testate più i contenuti del messaggio. Vedi ad esempio il mio computer ed
il server della BancaK.
I due estremi entrano in comunicazione grazie ad una serie di nodi
intermedi i quali si incaricano di vari servizi. Questi nodi hanno
un numero variabile di strati a partire dal basso senza avere mai lo
strato applicativo, cioè senza avere mai tutte e cinque gli strati come
invece hanno i nodi estremi. Si hanno quattro tipi di nodi intermedi classificati
in base al numero di strati su cui lavorano in questo modo:
- 1 strato es: il ripetore di segnale,
- 2 strati es: il bridge,
- 3 strati es: il router (commentato nella risposta 15),
- 4 strati es: il gateway.
Ovviamente la nostra illustrazione del modello a strati è assai semplificativa nei particolari. E' pero' rigorosa nei principi cioè nel mostrare come ci sia una simmetria tra l'emittente ed il ricevente il quale lavora sempre con i dati del suo corrispettivo emittente con una precisione ed un'ordine assoluti. Tale ordine garantisce il funzionamento di Internet in tutto il mondo.
anno 2000