Seguire un pacchetto attraverso lo stack

Per rendere concreti i livelli, seguiamo un singolo messaggio da un computer a un altro. Osserveremo i dati scendere lungo lo stack del mittente, attraversare la rete e risalire lungo lo stack del destinatario. Vedere l’intero percorso collega incapsulamento, indirizzamento e routing in un’unica storia chiara e mostra il ruolo di ogni livello.

Il processo inizia dal livello applicazione del computer mittente. Supponiamo che un browser crei una richiesta per una pagina web. Questa richiesta grezza è costituita dai dati originali e non contiene ancora intestazioni di rete. L’applicazione la passa al livello trasporto per iniziare il viaggio. Da questo momento, ogni livello avvolgerà i dati mentre scendono verso la rete.

Il livello trasporto aggiunge un’intestazione con i numeri di porta affinché i dati raggiungano il servizio corretto e, con TCP, aggiunge numeri di sequenza per garantire l’affidabilità. I dati sono ora un segmento. Il livello trasporto suddivide inoltre i dati di grandi dimensioni in più segmenti, se necessario. Ogni segmento viene quindi passato al livello internet per l’indirizzamento.

Il livello internet avvolge il segmento con un’intestazione IP contenente gli indirizzi IP di origine e destinazione, formando un pacchetto. Questi indirizzi IP rimangono invariati da un’estremità all’altra e identificano il mittente originale e il destinatario finale. Il pacchetto ora sa quale dispositivo deve raggiungere alla fine, indipendentemente dal numero di reti intermedie.

Il livello collegamento avvolge il pacchetto in un frame con l’indirizzo MAC del dispositivo successivo sulla rete locale, oltre a un trailer per il controllo degli errori. Il frame viene convertito in segnali e inviato attraverso il mezzo trasmissivo. Si noti che il MAC di destinazione è quello del prossimo hop, non quello del dispositivo finale: è un dettaglio fondamentale del percorso.

Se la destinazione si trova su un’altra rete, il frame viene inviato prima al router (il gateway predefinito). Il router riceve il frame, lo rimuove, legge l’indirizzo IP nel pacchetto e decide dove inoltrarlo. Quindi crea un nuovo frame con un nuovo MAC di destinazione per il prossimo hop. Il pacchetto sopravvive; il frame viene ricreato.

Questo schema si ripete a ogni router lungo il percorso. A ogni hop, il frame viene ricreato con nuovi indirizzi MAC per quel collegamento locale, mentre il pacchetto e i relativi indirizzi IP rimangono invariati. L’involucro del livello collegamento cambia quindi continuamente, mentre l’indirizzamento del livello rete è end-to-end. Il pacchetto viaggia da un router all’altro fino a raggiungere la rete di destinazione.

Quando il pacchetto raggiunge la rete finale, l’ultimo dispositivo consegna il frame al computer destinatario. A questo punto inizia il disincapsulamento. Il destinatario fa risalire i dati lungo il proprio stack, mentre ogni livello legge e rimuove la propria intestazione. Il percorso verso il basso del mittente è rispecchiato dal percorso verso l’alto del destinatario.

Il livello collegamento controlla la presenza di errori nel frame e lo rimuove per rivelare il pacchetto. Il livello internet conferma l’IP di destinazione e rimuove l’intestazione IP. Il livello trasporto legge la porta, riordina e riassembla i segmenti se necessario, quindi passa i dati puliti al livello superiore. Ogni livello annulla esattamente ciò che ha fatto il livello omologo del mittente.

Infine, il livello applicazione del destinatario riceve i dati originali, cioè la richiesta web, esattamente come era stata creata dal mittente. Il servizio ricevente la elabora e invierà una risposta che compirà lo stesso viaggio in senso inverso. Il messaggio ha attraversato la rete e, per le applicazioni, è come se avessero comunicato direttamente.

Un messaggio scende lungo lo stack del mittente, acquisendo un’intestazione di trasporto (segmento), un’intestazione IP (pacchetto) e un’intestazione di collegamento (frame). Attraversa i router, dove il frame viene ricreato a ogni hop mentre il pacchetto rimane invariato, quindi risale lungo lo stack del destinatario mentre ogni intestazione viene rimossa. Questo percorso dall’alto verso il basso, attraverso la rete e poi verso l’alto è il modo in cui avviene realmente ogni comunicazione di rete.

Mentre un pacchetto attraversa i router, cosa rimane invariato e cosa cambia a ogni hop?

Seguendo un pacchetto: sul mittente, i dati scendono e diventano un segmento (porte), un pacchetto (indirizzi IP end-to-end) e un frame (MAC del prossimo hop). A ogni router, il frame viene ricreato con nuovi MAC, mentre il pacchetto e gli indirizzi IP rimangono invariati. A destinazione, i dati risalgono mentre ogni livello rimuove la propria intestazione, consegnando il messaggio originale all’applicazione. Giù, attraverso la rete, su.