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Standard e Protocolli di Rete

Prima di una costruzione, come in qualsiasi progetto che abbia un senso, bisogna pianificare tutto quello che occorre affinchè il progetto non solo venga portato a termine ma che sia in grado soddisfare tutti i compiti che si prefigge.
Nel caso di una rete stradale, sappiamo che necessita la presenza di una segnaletica, dei collegamenti veloci da città a città, dei distributori lungo le strade etc., alla stessa maniera una rete internet ha bisogno di diversi servizi, come abbiamo visto forniti dagli ISP e dai server della rete, ma soprattuto di regole che debbano essere rispettate affinchè tutto funzioni in maniera perfetta. Queste regole rappresentano gli standard di rete.
In queste regole o standard rientrano non solo gli hardware, ma anche i software e gli elementi fisici: come i cavi, le prese, gli spinotti.
Quindi anche nel casi di una connessione tra due computer che forma una piccola rete è necessario rispettare degli standard perchè si possa utilizzare la rete nel modo appropriato.
Per prima cosa per connettere due computer, biosgna che i pc siano connessi fisicamente attraverso dei cavi e degli spinotti, tramite o meno dispositivi di rete, e comunque attraverso delle interfacce di rete(NIC, network interface card): l'insieme viene definito connettività fisica. 
Quindi la connettività fisica definisce il percorso stradale che i dati trasmessi dai computer devono percorrere.

Cosa è una Nic?

Una Nic è una scheda che da al computer la possibilità di inviare e ricevere dati attraverso una rete fisica, cioè una scheda, come definita dall'acronimo che fa da interfaccia tra computers e dispositivi di rete. La connessione tra i cavi di rete e la Nic avviene attraverso dei connettori standard che definiremo dopo.
Oltre all'hardware, i cavi e i connettori non dobbiamo trascurare il fatto che deve esistere un software di rete che comunica attraverso degli standard per comprendere i messaggi inviatii da computer a computer.
Prima di procedere con gli standard cerchiamo di comrpendere il significato di bit e byte.

Cosa sono un Bit e un Byte?
I file dei computer sono costituiti da cifre binarie. Le persone tendono ad utilizzare la scala decimale, i computer dato che conoscono solo due stati elettrici:0 spento, 1 accesso, preferiscono comunicare attraverso il sistema binario, dove un elemento corrisponde ad un bit, mentre 8 di questi elementi rappresenato il byte.

Standard di trasmissione Bit

Quando un computer a basso livello tende a comunicare con un altro computer, invia l'informazione attraverso una sequenza di bit(0 o 1), che rappresentato i stati elettrici dei piedini degli spinotti che ricevono, ed inviano, informazione tramite la struttura fisica alle schede di rete NIC. 
Quindi per far sì che i computer comunichino, devono utilizzare degli standard di rete, perchè se da una scheda dovesse partire una sequenza di bit, dove la tensione dei bit identificati come stato 1, vengano interpretati dalla scheda di ricezione come stato 0, è evidente che la comunicazione sarebbe distorta, ecco perchè è importante usare degli standard per comunicare nel modo più corretto possibile. 
I bit che costituisco un file non vengono trasmessi tutti assieme, bensì a pacchetti, questo è un po' come accade con il trasporto merci, dove un lotto viene prima separato in diversi camion e tracciati attraverso una etichetta. Il traporto a pacchetti permette due cose:  di spedire i bit, e di agevolare il reinvio di un singolo pacchetto qualora in uno dei pacchetti inviati sia stato riscontrato un errore, come spiegato di seguito.

Correzione degli errori nei pacchetti danneggiati
Si supponga che per interferenza elettrica si provochi un errore in uno dei bit inviati in un pacchetto, quindi un bit venga interpretato come 1 anziche 0, o viceversa. A questo punto necessiterebbe un controllo a valle, una volta ricevuto il pachetto, che identifichi l'errore, quindi bisognerebbe per tal motivo, un protocollo standard, che permetta di individuare gli errori, ossia i pacchetti con errori, e permettere il reinvio del pacchetto corretto da parte del mittente, prima di essere recapitato ed unito a tutti gli altri pacchetti costituenti il file.
Ovviamente tutti questi processi vengono svolti da software che mettono in atto questi protocolli standard.

Modelli di Rete

Questi servono come già evidenziato in prcedenza per far in modo che una volta implementati negli hardware e nei software non ci siano problemi di comunicazioni tra elementi differenti che parlano lo stesso linguaggio.
A tal fine esistono tantissimi standard e protocolli che sono stati implementati nel corso degli anni, ad esempio:

-standard per cavi e connettori di rete;
-standard delle tensioni elettriche riconosciute come 0 binario o 1 binario.
-protocollo ripristino errori;
-protocollo richieste d invio/ricezione file da un file server;

Questi sono solo alcuni di quelli che costituiscono un modello di rete, cioè un insieme di standard e protocolli che utilizzati in concomitanza garantiscono la funzionalità di un rete, cioè permettono ai computer di comunicare attraverso la rete.

Modelli di rete proprietari e pubblico(TCP/IP)
Inizialmente i primi produttori di computer, tra cui IBM e Dec , furono anche i primi produttori di modelli proprietari, data la poca diffusione della rete e soprattutto per un discorso di vantaggi sui competitors. Questi modelli proprietari seppur funzionanti, funzionavano solo sulle macchine di una o dell'altra casa. Vale a dire che un computer Dec non poteva assolutamente comunicare con un Ibm data la differenza di modello di rete utilizzato.
Nella fattispecie, Ibm creò il suo modello di rete chiamato SNA(system network architecture), e Dec creò DecNet.
Successivamente Dec, dato che aveva un mercato più ristretto, per estendere il proprio mercato adottò un' interfaccia, un gateway, in grado di leggere il modello di rete Sna e trasformarlo in DecNet, e viceversa, cosa che permetteva almeno nel breve termine di mettere in comuncazione i computer di una casa che adottavano il modello proprietario della propria casa con quelli dell'altra.
A seguire le altre importanti Aziende del mondo informatico, cominciaro a produrre i propri modelli proprietari, ma quando la rete e l'utilizzo dei pc cominciò a diffondersi per il mondo venne ovvia la soluzione di creare uno standard pubblico che facesse aumentare la diffusione dei pc e delle rete.
Così ad esempio nacque il modello TCP/IP(Trasmission Control Protocol/Internet Protocol).
Il modello Tcp/Ip è pubblico, vale a dire che non è creato ed imposto da nessun azienda privata.

Chi gestisce la creazione degli standard?
Se ne occupa la IETF(Internet engineering Task Force).
Se ne occupa stilando dei documenti definiti RFC(Requests for Comments), documenti accessibili a tutti dove vengono defiiniti gli standard e i protocolli.RFC
La presenza di questi documenti pubblici permette alle aziende produttrici di software o hardware di poter implementare questi standard nei loro prodotti.
Il modello TCP/IP è riferito ad una serie di protocolli tra cui il protocollo TCP e il protocollo IP che ne danno il nome al modello di rete.

Trasmission Control Protocol(TCP)
Tcp offre numerose funzionalità, ma una delle pricncipali è rappresentata dal ripristino degli errori.
La funzionalità è implementata attraverso la tecnica di numerare i pacchetti in una regione di intestazione(header) con un numero sequenziale. In un altra regione dell' header definita acknoledgment number: il ricevente la utilizzerà qualora il pacchetto ricevuto risultasse danneggiato.  Questo numero viene utilizzato dal mittente per reinviare il pacchetto danneggiato.
Il ricevente una volta ricevuto il pacchetto correttamente, risponderà marchiando una regione dell'intestazione con un numero di conferma di corretta ricezione che indica il prossimo numero che si aspetta di ricevere, ossia il numero sequenziale all'ultimo pacchetto ricevuto in maniera corretta. Grazie a questo meccanismo il Tcp permette l'invio di file in pacchetti sequenziati, riuscendo ad ottemperare il problema del riparare un file attraverso il reinvio del solo pacchetto danneggiato.(RFC  793).

Internet Protocol(IP)
Internet Protocol(IP) è un protocollo che definisce l'indirizzamento logico e il routing relativo al modello TCP/IP.
In altre parole funziona un po' come il servizio postale, dove il mittente viene identificato da un indirizzo, così come il ricevente... allo stesso modo l'ip inserisce due numeri nella sua intestazione, uno per identificare la destinazione del pacchetto inviato e uno per la provenienza, questo perchè, quando il pacchetto viene inviato lungo la rete viene processato dai router  che attraverso una tabella identificano l'interfaccia alla quale inviare il pacchetto che istraderà lungo la rete, come una sorta di segnaletica, che gli permetterà di raggiungere la destinazione.(RFC 791).

Standard per reti fisiche(LAN e WAN)
Il modello TCP/IP non include gli standard delle reti locali(LAN), di questo se ne occupa lo Instutute of Electrical and Elettronic Engineers(IEEE).
Nel caso di reti WAN(Wide Area Network), i protocolli sono gestiti dalla Internet Telecommunications Union(ITU).

Il Modello OSI
Il modello OSI è un altro modello pubblico che inizialmente avrebbe dovuto essere il principale, tuttavia dopo le difficoltà incontrate nell'implementarlo fu sostituito come standard di fatto dal TCP/IP. A parte questo una delle cose che risulta ancora utile conoscere di questo modello, e che viene riportata in tutti i riferimenti, è la struttura a livelli del modello di rete della quale si può osservare l'analogia con il modello TCP/IP nella seguente figura:

confronto iso/osi e tcp/ip