I livelli di rete e di trasporto

Sopra il livello di collegamento dati, limitato all’ambito locale, si trovano due livelli che rendono possibile una comunicazione più ampia. Il livello 3 è il livello di rete e il livello 4 è il livello di trasporto. Il livello di rete trasferisce i dati tra reti separate usando indirizzi logici, mentre il livello di trasporto gestisce la comunicazione tra le applicazioni, inclusa l’affidabilità. Insieme trasportano i dati attraverso Internet e li consegnano al programma corretto.

Il livello di rete gestisce l’indirizzamento logico e il routing, scegliendo i percorsi che consentono ai dati di attraversare più reti. Il suo elemento centrale è l’indirizzo IP (Internet Protocol), un indirizzo logico che identifica un dispositivo in qualunque punto di Internet, a differenza di un indirizzo MAC locale. È al livello di rete che viene pianificato e diretto il percorso da una rete a una rete distante.

Un indirizzo IP è un indirizzo logico e gerarchico che può essere instradato attraverso Internet. Poiché ha una struttura, i router possono usare alcune sue parti per decidere la direzione, come quando si legge un codice postale. Gli indirizzi IP possono essere assegnati e modificati, a differenza degli indirizzi MAC fissi. È questo indirizzamento logico che consente a un pacchetto di raggiungere un server dall’altra parte del mondo.

I router sono i dispositivi principali del livello 3. Un router legge l’indirizzo IP di destinazione di ogni pacchetto e lo inoltra verso la rete corretta, passando da un hop all’altro. I router collegano tra loro reti diverse: per questo il router di casa collega la LAN a Internet. Ogni volta che i dati devono passare da una rete a un’altra, un router di livello 3 prende questa decisione.

L’unità del livello di rete è il pacchetto. Un pacchetto racchiude i dati del livello di trasporto in un’intestazione IP contenente gli indirizzi IP di origine e destinazione. I router leggono questa intestazione per instradare il pacchetto. A differenza di un frame, un pacchetto è progettato per attraversare molte reti e mantiene gli stessi indirizzi IP da un’estremità all’altra, anche se i frame locali che lo trasportano cambiano a ogni hop.

Il livello di trasporto gestisce la comunicazione end-to-end tra le applicazioni. Divide i dati in segmenti, può garantire una consegna affidabile e usa i numeri di porta per indirizzare i dati al programma corretto. Mentre il livello 3 porta i pacchetti al dispositivo giusto, il livello 4 fa in modo che raggiungano l’applicazione corretta su quel dispositivo e arrivino senza errori.

TCP (Transmission Control Protocol) è il protocollo di trasporto affidabile. Stabilisce una connessione, numera i segmenti, conferma la consegna tramite acknowledgment e ritrasmette i dati persi. TCP garantisce che i dati arrivino completi e nell’ordine corretto, caratteristica ideale per pagine web, email e trasferimenti di file. Lo svantaggio è un certo overhead aggiuntivo dovuto a tutto questo controllo.

UDP (User Datagram Protocol) è il protocollo di trasporto veloce e leggero. Invia i dati senza connessione, acknowledgment o garanzia dell’ordine. Questo rende UDP rapido ed efficiente, ideale per video in diretta, chiamate vocali e videogiochi, dove la velocità è più importante della ritrasmissione di un pacchetto perso. UDP sacrifica l’affidabilità in favore di un overhead ridotto e di un ritardo minimo.

I numeri di porta consentono a un dispositivo di eseguire contemporaneamente molte applicazioni di rete. Ogni servizio resta in ascolto su una porta, ad esempio la 80 per il traffico web o la 443 per il traffico web sicuro. Il livello di trasporto usa le porte per consegnare i dati in arrivo all’applicazione corretta. Senza le porte, un dispositivo non potrebbe capire se i dati ricevuti sono destinati al browser, alla posta elettronica o a un gioco.

Insieme, questi livelli costituiscono il nucleo della consegna su Internet. Il livello di rete usa gli indirizzi IP e i router per consegnare un pacchetto al dispositivo corretto attraverso molte reti. Il livello di trasporto usa quindi le porte e TCP o UDP per consegnare i dati all’applicazione corretta, in modo affidabile o rapido. Il livello 3 trova il dispositivo; il livello 4 trova il programma.

Il livello 3, il livello di rete, gestisce l’indirizzamento IP logico e il routing tramite i router, trasferendo i pacchetti tra reti diverse. Il livello 4, il livello di trasporto, gestisce la consegna end-to-end con le porte e sceglie tra il TCP affidabile e l’UDP veloce. Questi livelli intermedi consentono ai dati di attraversare Internet e arrivare esattamente all’applicazione corretta.

Quale livello usa gli indirizzi IP e i router per trasferire dati tra reti separate?

Il livello di rete (livello 3) usa indirizzi IP logici e router per instradare i pacchetti tra reti separate. Il livello di trasporto (livello 4) gestisce la consegna end-to-end, usando i numeri di porta per raggiungere l’applicazione corretta e scegliendo TCP per una consegna affidabile e ordinata oppure UDP per un trasferimento veloce e leggero. Il livello 3 trova il dispositivo; il livello 4 trova il programma. Insieme trasportano i dati attraverso Internet.