Il Livello di Trasposto - Architettura di rete

Dal "Postino" al "Magazziniere": Il Livello 4, il Cuore Affidabile della Rete

Dopo aver esplorato i primi tre livelli che si occupano di inviare i dati, saliamo al Livello 4, il Livello di Trasporto. Se il Livello di Rete (il 3) è il postino che si assicura che il pacco arrivi alla città giusta, il Livello di Trasporto è il "magazziniere" che gestisce l'arrivo dei pacchi all'indirizzo specifico e, soprattutto, si assicura che il contenuto sia integro e in ordine.

Il compito principale di questo livello è fornire un servizio di trasporto end-to-end per i dati. In altre parole, si occupa di creare una connessione logica tra due applicazioni che stanno comunicando, gestendo l'affidabilità e il controllo del flusso dei dati.

Modello ISO/OSI vs. TCP/IP

Entrambi i modelli hanno questo livello, ma i protocolli e l'approccio sono leggermente diversi:

Modello OSI: Si chiama Livello di Trasporto ed  è uno standard teorico e di riferimento più rigido, concepito prima dei protocolli reali che dominano oggi. Concettualmente, i protocolli TCP e UDP (i veri protocolli di trasporto) si mappano in questo livello.

Modello TCP/IP: Si chiama Livello di Trasporto ed è nato come implementazione pratica della suite di protocolli di rete (TCP/IP). I protocolli TCP e UDP sono definiti in questo livello e sono strettamente legati al modello stesso. Questo modello è più snello e non distingue nettamente tra la sessione e la presentazione, unendo spesso le loro funzioni nel Livello di Applicazione.

La "Sostanza" è la Stessa (La Funzione)

La sostanza è la stessa perché in entrambi i modelli, questo livello si occupa di: 

Segmentazione e Ri-assemblaggio: Prendere i dati dal livello superiore (Applicazione) e dividerli in segmenti o datagrammi per il trasporto, e viceversa. 

Multiplexing e Demultiplexing: Permettere a più applicazioni di condividere la stessa connessione di rete (multiplexing) e indirizzare i dati in arrivo all'applicazione corretta utilizzando i numeri di porta (demultiplexing).

I Protocolli del Livello 4: TCP vs. UDP

A questo livello operano due protocolli fondamentali, che offrono servizi molto diversi:

1. TCP (Transmission Control Protocol)

Il TCP è il protocollo della affidabilità. È orientato alla connessione, il che significa che prima di inviare i dati, stabilisce un "accordo" con il destinatario, un po' come fare una telefonata. Questo processo è noto come handshake a tre vie (SYN, SYN-ACK, ACK).

Il TCP garantisce che i dati inviati arrivino a destinazione completi, integri e nell'ordine corretto, superando i problemi intrinseci del Livello di Rete (che da solo non garantisce nulla). I meccanismi chiave che rendono il TCP affidabile sono: 

Orientamento alla Connessione (Handshake a Tre Vie): Questo è il primo passo che garantisce l'affidabilità. 

Numerazione dei Segmenti: Ogni segmento di dati inviato dal mittente è numerato. Il destinatario usa questi numeri per riordinare i segmenti (che potrebbero arrivare fuori ordine) e per identificare quelli mancanti. 

Riconoscimenti (ACK): Il destinatario invia messaggi di ACK (Acknowledgement) al mittente per confermare la ricezione corretta di un blocco di dati. 

Ritrasmissione (Timeout): Se il mittente non riceve un ACK entro un certo periodo di tempo (timeout), assume che il segmento sia andato perso e lo ritrasmette automaticamente. 

Controllo di Flusso e Congestione: Il TCP gestisce la velocità di invio dei dati per evitare di sopraffare il destinatario (controllo di flusso) e la rete stessa (controllo di congestione).

Le funzioni chiave di TCP sono:

Numerazione e Ordinamento: TCP divide i dati in segmenti e li numera. Il destinatario usa questi numeri per riordinare i segmenti e verificare che non ne manchi nessuno.

Controllo degli Errori: Se un segmento non arriva o è danneggiato, TCP chiede al mittente di rispedirlo.

Controllo di Flusso: TCP regola la velocità di trasmissione per evitare che il destinatario venga "inondato" di dati, assicurando che possa elaborarli senza perdere informazioni.

Quando usi il browser per navigare su un sito web, scarichi un file o invii un'email, stai utilizzando il TCP.

2. UDP (User Datagram Protocol)

L'UDP, al contrario, è il protocollo della velocità. È un protocollo senza connessione e non ha meccanismi di controllo e affidabilità. UDP invia i dati senza prima stabilire un accordo e senza verificare che siano arrivati a destinazione.

Vantaggio: È estremamente veloce e leggero.

Svantaggio: Non garantisce che i dati arrivino, né che arrivino nell'ordine corretto.

UDP è usato in tutte quelle applicazioni dove la velocità è più importante dell'affidabilità, come il video streaming in tempo reale, i giochi online o le videochiamate. In questi casi, è meglio perdere un fotogramma che aspettare la sua ritrasmissione, che causerebbe un fastidioso ritardo.

L'Importanza delle Porte

Per fare in modo che i dati arrivino all'applicazione giusta sul computer, il Livello 4 utilizza il concetto di porta. La porta è un numero che identifica un servizio o un'applicazione specifica (ad esempio, la porta 80 è per il traffico web HTTP, la porta 443 è per HTTPS). Insieme all'indirizzo IP, la porta garantisce che i dati non solo arrivino al computer corretto, ma anche al programma corretto in esecuzione su quel computer.

In conclusione.. 

Se il Livello 3 si occupa di far arrivare il pacco alla città giusta, il Livello 4 si assicura che il pacco arrivi al destinatario corretto, nella sua interezza e nell'ordine giusto (se si usa TCP). È il livello che garantisce una comunicazione fluida e affidabile tra due processi (applicazioni) su due computer diversi, rendendo l'esperienza utente su Internet coerente e funzionante.