Modello ISO/OSI: cos'è, i 7 livelli e il confronto con TCP/IP

Secondo IBM, il modello OSI (Open Systems Interconnection) è un modello concettuale che organizza la comunicazione di rete su sette livelli astratti, uno sopra l’altro, dal cavo fino al programma che l’utente vede a schermo. Non è un pezzo di software che si installa, né un insieme di cavi da collegare, è un modo di pensare al problema, nato per separare le responsabilità di chi progetta hardware e software di rete. Chi ha già letto Come funziona Internet: il viaggio dei dati dal cavo alla pagina ha già incontrato pezzi di questa storia senza il nome che li tiene insieme.

I sette livelli, letti dall’alto verso il basso, sono Applicazione, Presentazione, Sessione, Trasporto, Rete, Collegamento dati e Fisico, secondo IBM. Al settimo, l’Applicazione, vivono i protocolli, come HTTP, che trasformano i dati di rete in ciò che l’utente vede a schermo quando il browser chiede una pagina. Il sesto, la Presentazione, prepara quei dati traducendoli, comprimendoli e cifrandoli prima che arrivino all’Applicazione. Il quinto, la Sessione, apre e chiude le connessioni tra i due dispositivi che si parlano.

Scendendo lungo la pila cambia il tipo di compito. Il livello Trasporto (4) trasmette i dati end-to-end tra due dispositivi, controllando che non vadano persi lungo il percorso. Il livello Rete (3) indirizza e instrada quei dati tra dispositivi che si trovano su reti diverse. Il livello Collegamento dati (2) si occupa invece dello scambio più vicino, tra due dispositivi sulla stessa rete. Alla base di tutto sta il livello Fisico (1): i cavi e i router che trasformano i dati in sequenze di 1 e 0, lo stesso alfabeto descritto in Codice binario: cos’è e come il computer scrive i numeri.

Lo stack ISO/OSI, un altro nome per la stessa scala

«Stack ISO/OSI» è un altro modo con cui viene chiamato questo stesso modello. La parola stack, pila, descrive l’idea di livelli impilati uno sopra l’altro.

Il modello TCP/IP, quello che le reti usano davvero

A differenza del modello OSI, il modello TCP/IP si basa su protocolli standardizzati effettivamente implementati nelle reti reali ed è composto da quattro livelli invece di sette, secondo IBM. RFC 1122, il documento IETF che descrive i requisiti degli host Internet, elenca questi quattro livelli: Application, il più alto della suite di protocolli Internet; Transport, che fornisce servizi di comunicazione end-to-end alle applicazioni; Internet, attraversato da tutti i protocolli di trasporto per portare i dati dall’host sorgente a quello di destinazione tramite il protocollo IP; e il livello di collegamento (link layer), che un host deve implementare per comunicare sulla rete a cui è direttamente collegato. Il materiale di Cisco Networking Academy descrive gli stessi quattro livelli con parole proprie, utili per chi preferisce un’altra angolatura sullo stesso fatto: il livello Application rappresenta i dati per l’utente e gestisce codifica e controllo del dialogo, il livello Transport supporta la comunicazione tra dispositivi diversi su reti diverse, il livello Internet determina il percorso migliore attraverso la rete e il livello Network Access controlla i dispositivi hardware e i mezzi trasmissivi della rete.

Dove i due modelli si incontrano

Nessuno dei due modelli è più corretto dell’altro: raccontano la stessa comunicazione di rete a una scala diversa. Secondo Cisco Networking Academy, il livello Rete (3) del modello OSI corrisponde direttamente al livello Internet del TCP/IP, ed entrambi si occupano di instradare i pacchetti tra reti diverse. Allo stesso modo il livello Trasporto (4) dell’OSI corrisponde al livello Transport del TCP/IP.

La corrispondenza si complica più si sale. Il livello Application del TCP/IP raggruppa da solo i livelli 5, 6 e 7 dell’OSI, cioè Sessione, Presentazione e Applicazione, che restano un riferimento utile per chi sviluppa software applicativo ma non hanno un corrispettivo separato nel TCP/IP. Sul fondo della pila, l’OSI separa il livello Collegamento dati dal livello Fisico, per cui è il modello a cui ci si riferisce di solito parlando dei livelli più bassi della rete, quelli raccontati anche in Storia del computer: riassunto dell’evoluzione fino a internet.

I protocolli, livello per livello

Ogni livello ha i suoi protocolli tipici. Secondo IBM, al livello Applicazione lavorano HTTP, FTP, DNS e SMTP; al livello Trasporto TCP e UDP; al livello Rete IPv4 e IPv6; al livello Collegamento dati Ethernet e ARP.

Esempio pratico: quando un browser carica una pagina web, il protocollo HTTP (livello Applicazione nell’OSI, Application nel TCP/IP) prepara la richiesta; il protocollo TCP (livello Trasporto in entrambi i modelli) la spezzetta in pacchetti e ne controlla la consegna; IPv4 o IPv6 (livello Rete nell’OSI, Internet nel TCP/IP) trovano la strada tra le reti; infine Ethernet (livello Collegamento dati nell’OSI, Link nel TCP/IP) porta i dati sull’ultimo tratto, dalla scheda di rete al cavo o all’antenna Wi-Fi.

Questa scomposizione per livelli è la stessa idea che permette a due computer con hardware e software diversi di capirsi: ognuno parla un protocollo diverso a ogni livello, ma la sequenza dei livelli è condivisa, come racconta anche Storia di Internet: come è nata e come funziona, riassunto.