Due modelli, un solo obiettivo

I modelli OSI e TCP/IP descrivono entrambi come i dati attraversano una rete, ma con granularità diversa. OSI è il riferimento didattico a 7 layer; TCP/IP è il modello operativo a 4 layer effettivamente implementato negli stack reali. Conoscere la mappatura fra i due è la base di ogni domanda di troubleshooting dell’esame.

OSI (7 layer) TCP/IP (4 layer) Esempi
7 Application / 6 Presentation / 5 Session Application HTTP, HTTPS, DNS, FTP, SNMP
4 Transport Transport TCP, UDP
3 Network Internet IPv4, IPv6, ICMP
2 Data Link / 1 Physical Network Access (Link) Ethernet, ARP, cavi

Punto chiave: i tre layer alti di OSI (Application, Presentation, Session) collassano nel singolo Application di TCP/IP; i due bassi (Data Link, Physical) collassano nel Network Access. ICMP e ARP sono classiche fonti di confusione: ICMP vive a livello Network/Internet (L3), mentre ARP opera al confine L2/L3 mappando IP → MAC.

Encapsulation: dal dato al frame

Quando un host trasmette, ogni layer aggiunge il proprio header (e L2 aggiunge anche un trailer). Il risultato a ogni livello si chiama PDU (Protocol Data Unit):

  1. Data — payload applicativo (L7-L5).
  2. Segment (TCP) / Datagram (UDP) — L4 aggiunge porte sorgente/destinazione e, per TCP, sequence/ack number.
  3. Packet — L3 aggiunge l’header IP con indirizzi IP sorgente/destinazione e TTL.
  4. Frame — L2 aggiunge header Ethernet (MAC dst/src, EtherType) e trailer FCS (Frame Check Sequence).
  5. Bits — L1 trasmette i segnali sul mezzo.

Il processo inverso al ricevitore è la de-encapsulation. Regola mnemonica: “Do Some People Fear Birthdays” — Data, Segment, Packet, Frame, Bits.

TCP vs UDP: quando l’esame preferisce l’uno o l’altro

TCP è connection-oriented e affidabile. Prima di scambiare dati apre la connessione con il three-way handshake:

Host A --> SYN (seq=x)          --> Host B
Host A <-- SYN-ACK (seq=y, ack=x+1) <-- Host B
Host A --> ACK (ack=y+1)        --> Host B

Caratteristiche distintive di TCP:

  • Affidabilità: ritrasmissione dei segmenti persi grazie ad ack e ritrasmissione a timeout.
  • Sequencing: i sequence number riordinano i segmenti arrivati fuori ordine.
  • Flow control: la sliding window (campo Window) permette al ricevitore di rallentare il mittente evitando overflow del buffer.
  • Overhead maggiore: header di 20 byte (minimo).

UDP è connectionless e “best-effort”: nessun handshake, nessun ack, nessun riordino. Header di soli 8 byte. Si sceglie quando la bassa latenza conta più della consegna garantita: VoIP, streaming video, DNS query, DHCP, SNMP, TFTP. Regola d’esame: se lo scenario cita traffico voce/video real-time o “minimo overhead”, la risposta è UDP; se cita “delivery garantita”, “conferma di ricezione” o trasferimento file integro, è TCP.

Porte e layer

Le porte identificano l’applicazione a livello Transport (L4), non Application. Da sapere a memoria: FTP 20/21 (TCP), SSH 22 (TCP), Telnet 23 (TCP), DNS 53 (UDP e TCP), DHCP 67/68 (UDP), HTTP 80 (TCP), HTTPS 443 (TCP), SNMP 161 (UDP).

MTU, header e frammentazione

L’MTU (Maximum Transmission Unit) è la dimensione massima del payload L3 trasportabile in un frame: 1500 byte di default su Ethernet. Non va confuso con gli header: header e trailer sono metadati aggiunti in encapsulation, mentre l’MTU limita quanto payload ci sta dentro. Se un pacchetto IPv4 supera l’MTU e il bit DF (Don’t Fragment) non è settato, il router frammenta il pacchetto; con DF settato scarta e invia un ICMP “fragmentation needed”. In IPv6 i router non frammentano mai: se ne occupa solo l’host sorgente tramite Path MTU Discovery.

Trappole tipiche d’esame

  • Scenario: ti chiedono a quale layer opera una “porta 443” → risposta giusta: Transport (L4), non Application; le porte sono un costrutto di L4 anche se identificano un servizio applicativo.
  • Scenario: traffico VoIP real-time con perdita occasionale tollerabile → UDP, perché ritrasmissioni e handshake di TCP introdurrebbero jitter e latenza inaccettabili.
  • Scenario: “quale PDU a livello Data Link” → Frame; ricorda che solo L2 aggiunge un trailer (FCS), gli altri layer aggiungono solo header.
  • Scenario: DNS classificato come solo-UDP → falso: DNS usa UDP/53 per le query e TCP/53 per zone transfer e risposte grandi.
  • Scenario: confondere MTU con dimensione dell’header → l’MTU (1500) limita il payload; il three-way handshake e il flow control (windowing) sono funzioni solo di TCP, mai di UDP.