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Ovvero come un novello Diogene informatico si avventura nei meandri delle reti informatiche di calcolatori elettronici/quantistici, tablet, smartphone, televisori intelligenti ovvero smart tutti connessi appassionatamente in rete Internet tramite il protocollo TCP/IP.

Ecco una descrizione dettagliata di hub, switch, router e firewall, che sono dispositivi fondamentali nelle reti di computer, ciascuno con ruoli e funzionalità specifici.

Hub

• Funzione: Un hub è un dispositivo semplice di rete che connette più computer o altri dispositivi di rete insieme, consentendo loro di comunicare tra loro all’interno di una rete locale (LAN).
• Operatività: Opera a livello fisico (Livello 1 del modello OSI). Non ha la capacità di gestire il traffico in modo intelligente, quindi invia i dati ricevuti a tutte le porte indipendentemente dal destinatario. Ciò significa che tutti i dispositivi connessi ricevono i dati, anche se non sono il destinatario previsto.
• Limitazioni: L’uso di hub può portare a collisioni di dati e inefficienza nella rete, poiché ogni dispositivo deve elaborare tutti i dati trasmessi nella rete.

Switch

• Funzione: Uno switch è un dispositivo più intelligente che collega dispositivi in una LAN e gestisce il traffico di rete in modo più efficiente rispetto a un hub.
• Operatività: Funziona a livello di collegamento dati (Livello 2 del modello OSI). Gli switch mantengono una tabella degli indirizzi MAC di tutti i dispositivi collegati a ciascuna porta e instradano i dati solo alle porte appropriate in base all’indirizzo MAC di destinazione, riducendo il traffico di rete e aumentando le prestazioni.
• Vantaggi: Gli switch migliorano notevolmente l’efficienza della rete eliminando le collisioni e garantendo che i dati siano consegnati solo al dispositivo di destinazione.

Router

• Funzione: Un router è un dispositivo di rete che collega più reti tra loro, ad esempio collegando una rete locale a Internet.
• Operatività: Funziona a livello di rete (Livello 3 del modello OSI). I router determinano il percorso migliore per i dati attraverso la rete utilizzando indirizzi IP e protocolli di routing, inoltrando i pacchetti dati alla loro destinazione finale attraverso la rete.
• Funzionalità aggiuntive: I router spesso includono funzionalità aggiuntive come traduzione degli indirizzi di rete (NAT), server DHCP e firewall di base.

Firewall

• Funzione: Un firewall è un dispositivo di sicurezza di rete che controlla e filtra il traffico di rete in entrata e in uscita in base a un insieme predefinito di regole di sicurezza.
• Operatività: Può operare a vari livelli del modello OSI, a seconda del tipo (software o hardware) e delle specifiche funzionalità implementate. I firewall monitorano i pacchetti di dati e possono bloccare o consentire il traffico in base a indirizzi IP, porte e protocolli, proteggendo la rete da accessi non autorizzati e da varie minacce.
• Tipologie: Esistono diversi tipi di firewall, inclusi firewall perimetrali, firewall software, firewall di nuova generazione (NGFW) e altri, ognuno con specifiche caratteristiche di protezione.

Protocollo TCP/IP

Il protocollo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) è l’insieme di protocolli di comunicazione fondamentale per la maggior parte delle reti di computer, inclusa Internet. Sviluppato negli anni ’70, TCP/IP è progettato per fornire un modo standardizzato e affidabile per scambiare dati tra dispositivi in una rete.

Componenti Principali del Protocollo TCP/IP

1. Internet Protocol (IP)

• Funzione: L’IP è responsabile dell’indirizzamento e dell’instradamento dei pacchetti di dati tra dispositivi in una rete. Esso definisce come dividere i dati in pacchetti e come questi pacchetti vengono indirizzati e consegnati all’host di destinazione.
• Versioni: Le due versioni principali di IP sono IPv4 e IPv6.
  • IPv4: Usa indirizzi a 32 bit, che consentono circa 4,3 miliardi di indirizzi unici.
  • IPv6: Usa indirizzi a 128 bit, che consentono un numero significativamente maggiore di indirizzi unici, risolvendo il problema dell’esaurimento degli indirizzi IPv4.

1. Transmission Control Protocol (TCP)

• Funzione: TCP fornisce un meccanismo affidabile per trasmettere dati su una rete. Gestisce la connessione tra due dispositivi, garantendo che i dati vengano consegnati correttamente e in ordine.
• Caratteristiche:
  • Connessione Orientata: TCP stabilisce una connessione tra i due dispositivi prima di iniziare il trasferimento dei dati.
  • Controllo di Flusso e Congestione: Gestisce il flusso di dati per evitare il sovraccarico della rete.
  • Ritrasmissione: Se un pacchetto di dati va perso, TCP si assicura che venga ritrasmesso.
  • Segmentazione: I dati vengono suddivisi in segmenti prima di essere inviati e ricombinati alla destinazione.

Altri Protocolli TCP/IP Importanti

• User Datagram Protocol (UDP): Un’alternativa a TCP, UDP è un protocollo senza connessione che offre un metodo più veloce e semplice per inviare pacchetti di dati. Non garantisce l’ordine o la consegna affidabile dei pacchetti, ed è quindi utilizzato in applicazioni dove la velocità è più importante della precisione, come streaming audio/video e giochi online.
• Internet Control Message Protocol (ICMP): Utilizzato per diagnosticare problemi di rete. ICMP invia messaggi di errore e informazioni di stato, comunemente usati nei comandi ping e traceroute.
• Hypertext Transfer Protocol (HTTP): Un protocollo applicativo su TCP/IP utilizzato per il trasferimento di pagine web.
• File Transfer Protocol (FTP): Utilizzato per il trasferimento di file tra dispositivi su una rete TCP/IP.

Struttura del Protocollo TCP/IP

Il modello TCP/IP è spesso descritto in termini di quattro livelli:

1. Livello di Accesso alla Rete : Definisce i metodi per la trasmissione di dati su vari tipi di reti fisiche.
2. Livello Internet : Gestisce l’instradamento dei pacchetti attraverso reti diverse (IP, ICMP).
3. Livello di Trasporto : Gestisce la comunicazione tra host e garantisce la consegna affidabile dei dati (TCP, UDP).
4. Livello Applicativo : Fornisce protocolli per applicazioni specifiche (HTTP, FTP, SMTP, ecc.).

Modello ISO/OSI

Il modello ISO/OSI (International Organization for Standardization/Open Systems Interconnection) è un modello di riferimento per la progettazione e la descrizione di architetture di rete. È stato sviluppato per standardizzare la comunicazione tra diversi sistemi di rete, fornendo una struttura comune che descrive come le informazioni vengono trasmesse da un sistema all’altro attraverso una rete.

I Sette Livelli del Modello OSI

Il modello OSI è composto da sette livelli, ognuno dei quali ha un ruolo specifico nella gestione e nel trasferimento dei dati. Di seguito sono descritti i sette livelli del modello OSI, dal più basso al più alto:

1. Livello Fisico

• Funzione: Questo livello è responsabile della trasmissione di bit (0 e 1) attraverso un mezzo fisico (come cavi di rame, fibre ottiche o onde radio). Gestisce aspetti come tensione elettrica, specifiche di cavo, connessioni meccaniche, segnalazione e sincronizzazione dei bit.
• Dispositivi: Include dispositivi come hub, ripetitori e cavi.

1. Livello di Collegamento Dati

• Funzione: Gestisce la trasmissione dei dati tra dispositivi sullo stesso segmento di rete e fornisce un modo per rilevare e, se possibile, correggere gli errori che si verificano nel livello fisico. È diviso in due sotto-livelli:
  • LLC (Logical Link Control): Gestisce il controllo del flusso e l’indirizzamento logico.
  • MAC (Media Access Control): Gestisce l’accesso al mezzo fisico e gli indirizzi fisici (MAC address).
• Dispositivi: Switch e bridge operano a questo livello.

1. Livello di Rete

• Funzione: Responsabile dell’instradamento dei pacchetti di dati da un dispositivo all’altro, potenzialmente attraverso più reti. Utilizza indirizzi logici (ad esempio, indirizzi IP) per determinare il percorso dei pacchetti.
• Dispositivi: Router e switch layer-3 operano a questo livello.

1. Livello di Trasporto

• Funzione: Fornisce il trasferimento dati affidabile tra host e il controllo degli errori. Può includere funzionalità come la segmentazione dei dati, il controllo del flusso e la ritrasmissione dei pacchetti persi.
• Protocolli: TCP (Transmission Control Protocol) per la connessione affidabile e UDP (User Datagram Protocol) per la connessione non affidabile.

1. Livello di Sessione

• Funzione: Gestisce e controlla le connessioni tra applicazioni. Si occupa di stabilire, gestire e terminare le sessioni di comunicazione tra dispositivi.
• Caratteristiche: Sincronizzazione, controllo del dialogo e gestione delle sessioni.

1. Livello di Presentazione

• Funzione: Converte i dati tra il formato utilizzato dall’applicazione e il formato standard della rete. Si occupa di questioni di sintassi e semantica dei dati, inclusi la crittografia, la compressione e la traduzione dei formati di dati.
• Caratteristiche: Cifratura, decifratura, compressione, decompressione, traduzione di formati.

1. Livello Applicativo

• Funzione: Fornisce servizi di rete direttamente alle applicazioni dell’utente. Questo livello interagisce con il software dell’applicazione per implementare e supportare i protocolli di rete richiesti.
• Protocolli: HTTP, FTP, SMTP, DNS, e molti altri.

Dott. Ing. Marco Franceschini

Marco Franceschini