Essendoci un vasto consenso sulla necessità di standard comuni, un primo tentativo di unificazione fu tentato nel 1972 con la formazione dell'International Network Working Group (INWG), con a capo Vint Cerf. L'INWG cercò di promuovere l'idea di commutazione a pacchetto basata sul datagramma, invenzione di Louis Pouzin. Subito dopo Cerf lasciò il suo incarico nell'INWG, segnando una rottura all'interno del gruppo. Fu seguito da Bob Kahn, con il quale pose le basi per la suite TCP/IP. L'OSI venne portato avanti da vari informatici del Regno Unito, Francia e Stati Uniti. Il modello OSI, sviluppato da Bachman assieme ad altri informatici come Hubert Zimmermann (INWG) e John Day (ARPANET), introdusse l'idea di un unico modello di protocolli suddivisi in più livelli, puntando a garantire l'interoperabilità fra i vari dispositivi e software di rete.
La suite di protocolli OSI venne considerata da alcuni, fra i quali l'informatico Andrew S. Tanenbaum, troppo complicata e inefficiente, e per grande parte non implementabile. Con l'approccio forklift upgrade, ogni protocollo già esistente in ciascun livello dello stack dovette essere sostituito, rendendo l'implementazione molto difficoltosa. Sebbene ci si riferisca sempre al modello OSI come standard, nella pratica viene spesso applicata la suite di protocolli Internet. Il modello ISO/OSI, concepito per reti di telecomunicazioni a commutazione di pacchetto, è costituito da una pila (o stack) di protocolli attraverso i quali viene ridotta la complessità implementativa di un sistema di comunicazione per il networking. In particolare ISO/OSI è costituito da strati (o livelli), i cosiddetti layer, che definiscono e racchiudono in sé a livello logico uno o più aspetti fra loro correlati della comunicazione fra due nodi di una rete.
Ogni layer identifica un protocollo di comunicazione del livello medesimo. ISO/OSI realizza una comunicazione per livelli: due nodi possono scambiare informazioni solo tra loro a livello identico, utilizzando il service access point (SAP) del livello immediatamente sottostante. In tal modo si realizza l’incapsulamento dei messaggi tra strati successivi: così la comunicazione procede dall'applicazione al livello fisico e, all'inverso, decapsulando durante la ricezione.
Questa architettura permette di implementare cross-layer (CL) in contesti specifici, per esempio nelle comunicazioni radio, dove si cercano ottimizzazioni energetiche e adattamenti dinamici ai stati del collegamento. L'idea fondamentale del cross-layer è di introdurre la capacità, nei vari protocolli di comunicazione, di scambiarsi informazioni per adattarsi agli specifici stati del collegamento della rete. L'obiettivo è trasmettere un flusso di dati non strutturati attraverso un collegamento fisico, occupandosi della forma e dei livelli di tensione del segnale.
Obiettivo: permettere il trasferimento affidabile di dati attraverso il livello fisico. Invia frame di dati con la necessaria sincronizzazione ed effettua un controllo degli errori e delle perdite di segnale. Questo livello si occupa in primis di formare i dati da inviare attraverso il livello fisico, incapsulando il pacchetto proveniente dallo strato superiore in un nuovo pacchetto provvisto di un nuovo header (intestazione) e tail (coda), usati anche per sequenze di controllo. Come controllo di errore, per ogni pacchetto ricevuto, il destinatario invia al mittente un pacchetto ACK contenente lo stato della trasmissione; il mittente deve ripetere l'invio dei pacchetti mal trasmessi e di quelli che non hanno ricevuto riscontro. Per ottimizzarne l’invio, si usa Piggybacking, cioè accodare agli APPLICAZIONI gli ACK relativi all’entrata, ottimizzando l’uso del livello fisico.
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Questo livello si occupa anche di controllare il flusso di dati (controllo di flusso) e della conversione dei dati nel passaggio fra una rete ed un'altra con diverse caratteristiche. Obiettivo: permettere un trasferimento di dati trasparente e affidabile tra due host, implementando anche un controllo degli errori e delle perdite. Si occupa anche di effettuare la frammentazione dei dati provenienti dal livello superiore in pacchetti, detti segmenti, e trasmetterli in modo efficiente e affidabile usando il livello rete e isolando da questo i livelli superiori.
Il modello ISO/OSI è suddiviso in sette livelli. Ogni livello, strutturato gerarchicamente, ha una funzione specifica e comunica con i livelli sottostanti e sovrastanti. Questo permette di standardizzare i processi di comunicazione e facilita l’introduzione di nuovi standard senza impattare su altri livelli. I sette livelli si dividono in due gruppi: orientati all’applicazione (livelli 7, 6, 5) e orientati al trasporto (livelli 4, 3, 2, 1). Il livello di applicazione (7) è quello a diretto contatto con le applicazioni: fornisce servizi di rete alle applicazioni dell’utente finale, assicurando che i dati siano pronti per la trasmissione e definendo le interfacce con i livelli inferiori.
Il livello di presentazione (6) garantisce che i dati inviati dal livello di applicazione siano leggibili dal livello di applicazione di un altro sistema, supportando formati come SSL/TLS, JPEG e MPEG per la codifica e la compressione. Il livello di sessione (5) organizza la connessione tra i sistemi, gestendo l’instaurazione, il mantenimento e la disconnessione delle sessioni, nonché meccanismi di controllo e sincronizzazione.
Il modello TCP/IP, in confronto al modello ISO/OSI, raggruppa i livelli 5, 6 e 7 nel livello di applicazione. I livelli chiave includono NetBIOS, Socks e RPC. Dopo i livelli orientati all’applicazione, ne seguono quattro orientati al trasporto: livello di trasporto, livello di rete, livello di collegamento dati e livello fisico. Il livello di trasporto (4) realizza la connessione logica end-to-end e gestisce porti e header di trasporto. Il livello di rete (3) si occupa dell’indirizzamento logico e del routing tra reti diverse. Il livello di collegamento dati (2) gestisce la trasmissione tra due nodi sulla stessa rete, includendo l’accesso al mezzo e l’indirizzamento MAC. Il livello fisico (1) trasforma i bit in segnali fisici sul mezzo di trasmissione (cavi, fibra, onde radio).
Il pacchetto, nel percorrere la schiera dei livelli OSI, subisce il principio dell’incapsulamento: ad ogni livello vengono aggiunte intestazioni e code di controllo proprie del livello attraversato. All’host di destinazione, il processo è inverso: si decapsula fino a restituire il pacchetto originale. Il livello di trasporto utilizza TCP o UDP per la consegna end-to-end; il livello di rete introduce IP, ICMP e altri protocolli per l’indirizzamento e il routing; il livello di collegamento dati impiega Ethernet, PPP e simili, mentre il livello fisico gestisce la trasmissione su supporti fisici.
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Il modello OSI rimane un riferimento concettuale fondamentale per la progettazione di architetture di rete e di sicurezza. A differenza di OSI, il modello TCP/IP è stato adottato come architettura pratica e dominante nelle reti odierne: l’accesso alla rete, Internet e i livelli di trasporto e applicazione si fondono in quattro livelli principali. Tuttavia, comprendere entrambi i modelli aiuta i professionisti della sicurezza informatica a colmare il divario tra teoria e applicazioni reali, facilitando l’individuazione di vulnerabilità e l’implementazione di protezioni mirate (crittografia, firewall, monitoraggio). Il modello OSI, con la sua struttura a sette livelli, fornisce una base per comprendere come le modifiche a un livello non impattino negativamente sugli altri, favorendo interoperabilità e innovazione.
Il livello di rete (OSI) è responsabile dell’instradamento tra reti diverse, mentre la rete TCP/IP concentra le sue funzioni principali nel livello Internet. Il livello di presentazione e il livello di sessione nel modello OSI svolgono ruoli chiave nella formattazione dei dati, nella gestione delle sessioni e nell’interoperabilità tra applicazioni. Il livello di applicazione è la faccia dell’utente, ma senza un'adeguata gestione dei livelli sottostanti, l’usabilità non sarebbe garantita. In tecnica, i protocolli di rete come Ethernet, IP, HTTP e SSL/TLS operano tramite la decomposizione e ricomposizione dei dati tra livelli, garantendo coerenza e affidabilità del trasferimento.
In sintesi, l’incapsulamento dati nel modello OSI è il meccanismo chiave che permette di costruire reti complesse da componenti modulari. Ogni livello aggiunge context e controllo, e il processo di decapsulazione al destinatario permette di recuperare l’informazione originaria. Il modello OSI resta una guida teorica importante per la sicurezza, l’interoperabilità e la progettazione di sistemi di rete robusti e flessibili.
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