Introduzione al networking TCP/IP

1SOHO ed Enterprise

Il modo in cui percepiamo una rete dipende dal ruolo — utente domestico o tecnico aziendale — ma lo scopo finale è identico: spostare dati da un dispositivo all'altro.

In una rete SOHO (Small Office/Home Office) un unico apparato integrato fa da router, switch e access point insieme, e i dispositivi si collegano via Ethernet o Wi-Fi. In una rete enterprise le stesse funzioni sono distribuite su molti apparati dedicati: switch, access point, router e firewall tra l'utente e Internet.

Il mezzo verso l'ISP cambia con la tecnologia: cavo coassiale per il cable, doppino per il DSL, fibra per l'FTTH. In casa l'apparato è quasi sempre un modem e router integrato.

2Modelli di rete e RFC

Un modello di rete è un insieme di protocolli e standard organizzati in livelli, che definiscono le regole della comunicazione.

Negli anni Settanta e Ottanta ogni produttore aveva i suoi protocolli proprietari — SNA di IBM, i protocolli DEC — e reti di vendor diversi non si parlavano. L'ISO sviluppò allora l'OSI come modello aperto. In parallelo, dal lavoro DARPA su ARPANET, nasceva TCP/IP: dagli anni Novanta è lo standard di fatto, mentre OSI è rimasto un riferimento teorico.

Attenzione a non confonderli: OSI è il modello, ISO è l'organizzazione che lo ha creato.

Gli RFC

Gli standard TCP/IP sono pubblicati come RFC (Request For Comments), documenti numerati e gestiti dall'IETF. Un RFC è il documento ufficiale che descrive un protocollo: l'RFC 791 definisce IP, l'RFC 793 definisce TCP. Sono il testo di legge di Internet.

Dove può, TCP/IP riusa standard che esistono già: per i livelli fisico e data-link adotta quelli IEEE, come Ethernet 802.3 e Wi-Fi 802.11.

3I quattro livelli di TCP/IP

Il modello TCP/IP moderno ha quattro livelli, e ognuno offre servizi al livello immediatamente superiore. Esiste anche una variante a cinque livelli che separa data-link e fisico; in ogni caso TCP/IP ne ha meno dei sette di OSI.

4Application

Fornisce servizi alle applicazioni. Non definisce l'applicazione in sé, ma il protocollo che quell'applicazione usa per accedere alla rete.

HTTP definisce come un browser richiede contenuti a un web server. Il client manda una richiesta GET con l'URL, il server risponde con un codice di stato — 200 OK se è andata bene — e i dati. Ogni risposta HTTP ha il suo header e il suo status code; l'oggetto restituito viene poi spezzato in più segmenti dal livello di trasporto.

L'URI è il termine formale per identificare la risorsa; URL è la forma di uso comune.

5Transport

Gestisce la consegna dei dati tra le applicazioni. La PDU si chiama segment.

L'error recovery funziona così: ogni segmento ha un sequence number, il ricevente si accorge di quelli mancanti e tramite gli ACK fa ritrasmettere solo quelli persi. TCP offre anche il flow control, tramite windowing.

Same-layer e adjacent-layer

Sono concetti generali, validi a ogni livello, non solo qui.

• Same-layer: comunicazione tra lo stesso livello su due host diversi. Il TCP del PC A "parla" con il TCP del PC B attraverso gli header.
• Adjacent-layer: comunicazione tra livelli adiacenti sullo stesso host. Un livello chiede servizi a quello sotto e ne riceve i risultati.

6Network

È il livello di IP, e la PDU si chiama packet. Fa due cose.

Indirizzamento: ogni dispositivo ha un indirizzo IP univoco. In IPv4 è di 32 bit, scritto in notazione decimale puntata: quattro numeri da 0 a 255 separati da punti, per esempio 192.168.1.10.

Routing: i router scelgono il percorso migliore e inoltrano i pacchetti da una rete all'altra leggendo l'IP di destinazione. L'analogia è quella postale: il router è l'ufficio postale che legge l'indirizzo e decide la rotta.

IP è connectionless e best-effort: non garantisce la consegna. Di quella si occupa TCP, un livello più su.

7Data-link e physical

Il data-link incapsula il pacchetto IP aggiungendo un header e un trailer, creando un frame adatto al collegamento specifico. Definisce l'indirizzamento fisico (MAC), il controllo d'errore (FCS) e le regole di accesso al mezzo su quel singolo link.

Il physical definisce i segnali reali — elettrici sul rame, luminosi in fibra, radio nel Wi-Fi — e come i bit vengono codificati sul mezzo.

Ogni collegamento può usare una tecnologia data-link diversa dagli altri.

8Incapsulamento

Scendendo i livelli, ogni livello aggiunge il proprio header ai dati che riceve da sopra — e il data-link aggiunge anche un trailer. In ricezione avviene il processo inverso, il de-incapsulamento.

Dall'alto verso il basso: data, segment, packet, frame, bit.

9OSI come vocabolario

OSI non è il modello implementato, ma fornisce la terminologia che tutti usano. I tecnici dicono ancora "layer 3" per intendere il livello di rete.

Mnemonico dall'alto in basso: All People Seem To Need Data Processing.