Cosa sono i protocolli di rete

Questo linguaggio è chiamato il protocollo di rete. Ma cos’è un protocollo di rete? È un sistema di regole che permette ai due computer di decidere la dimensione e il tipo dei pacchetti dati, gli altri protocolli coinvolti e infine di identificare mittente e destinatario. Se queste informazioni sono espresse in "linguaggi" diversi (cioè usando protocolli diversi), i due computer non sono in grado di comunicare e il tentativo di connessione risulterà in un errore. Gli elementi di architetture e protocolli di rete e sicurezza sono, quindi, fondamentali per il corretto funzionamento di una rete Internet.

Protocolli di rete: scopriamo che cos’è il Protocollo di Internet?

Oggigiorno, quando si parla di protocolli di rete si fa riferimento per lo più alla famiglia di protocolli Internet. Si tratta di un insieme di centinaia di protocolli che svolgono funzioni diverse, tra i quali spicca l’Internet Protocol (conosciuto meglio come IP), che è la base di Internet.

L’IP si occupa dell’instradamento dei collegamenti all’interno di una rete. La sua funzione principale è quella di assegnare a ogni dispositivo connesso un indirizzo univoco, che servirà per identificarlo. Per fare una prova, basta cercare "mio IP" su Google per conoscere l’indirizzo associato al dispositivo che si sta utilizzando. Questo indirizzo IP, che può essere pubblico o privato (e che può essere nascosto, ad esempio utilizzando una VPN), consente poi l’invio e la ricezione dei dati, suddivisi in pacchetti IP. Questo è il protocollo standard usato per Internet e per le varie reti locali: è supportato a livello nativo da tutti i produttori di hardware e di software, ma è anche un protocollo estremamente complesso e poco sicuro, almeno nella sua versione IPv4.

Come funzionano i protocolli di rete?

Internet e la maggior parte delle altre reti di dati funzionano organizzando i dati in piccoli frammenti chiamati pacchetti.

Per migliorare le prestazioni e l’affidabilità della comunicazione, ogni messaggio di grandi dimensioni inviato tra due dispositivi di rete è spesso suddiviso in pacchetti più piccoli dall’hardware e dal software sottostanti. Queste reti a commutazione di pacchetto richiedono che i pacchetti siano organizzati in modi specifici in base ai protocolli di routing supportati dalla rete. Questo approccio funziona bene con la tecnologia delle reti moderne poiché gestiscono i dati sotto forma di bit e byte (1 e 0 digitali).

Ciascun protocollo di rete definisce le proprie regole per l’organizzazione dei suoi pacchetti di dati. Poiché protocolli come Internet Protocol spesso lavorano insieme a strati, alcuni dati incorporati all’interno di un pacchetto formattato per un protocollo possono essere nel formato di un altro protocollo correlato (un metodo chiamato incapsulamento).

I protocolli in genere dividono ogni pacchetto in tre parti: intestazione, carico utile (payload) e piè di pagina. Alcuni protocolli, come IP, non utilizzano i piè di pagina. Le intestazioni e i piè di pagina dei pacchetti contengono le informazioni contestuali necessarie per supportare la rete, inclusi gli indirizzi dei dispositivi di invio e ricezione. I payload contengono i dati da trasmettere.

Le intestazioni o i piè di pagina spesso includono dati speciali per migliorare l’affidabilità e le prestazioni delle connessioni di rete, come contatori che tengono traccia dell’ordine in cui sono stati inviati i messaggi e checksum che aiutano le applicazioni di rete a rilevare il danneggiamento o la manomissione dei dati.

Quali sono i protocolli di rete?

Adesso che abbiamo capito cosa sono i protocolli di rete, è importante sapere che oltre al protocollo IP, praticamente imprescindibile, esistono molti altri protocolli utilizzati in informatica. Di seguito si elencano alcuni tra i principali.

TCP e UDP

TCP e UDP sono tra i principali protocolli di rete. Il protocollo TCP (Transmission Control Protocol) è anch’esso considerato uno standard per le connessioni di rete. Si occupa di gestire e trasmettere i dati, suddivisi in ottetti di bit, all’interno di una rete IP. I pacchetti trasmessi tramite questo protocollo sono anche controllati per individuare quelli smarriti o quelli che contengono errori, in modo da poter ripetere l’invio in caso di necessità.

Il protocollo UDP (User Data Protocol) è un altro protocollo standard per la trasmissione dei dati, ma molto più leggero e veloce di TCP. Non esegue infatti il controllo dei pacchetti, quindi potrebbero esserci dei dati mancanti; per questo motivo, è utilizzato soprattutto per le comunicazioni in tempo reale, come videochiamate o streaming audio-video, in cui è più importante la velocità dell’accuratezza. È molto usato anche per le connessioni VPN.

ICMP

Il protocollo ICMP (Internet Control Message Protocol) si occupa della verifica dell’integrità delle connessioni. Un suo uso molto comune è quello per il comando ping. Questo comando permette di ottenere una risposta da un indirizzo IP specifico, per verificare che la trasmissione di dati sia possibile e con quale latenza.

NDP

Il protocollo NDP (Neighbor Discovery Protocol) è utilizzato soltanto dalle reti IPv6 e permette di eseguire diverse operazioni: individuare i nodi di una rete e configurarne gli indirizzi, individuare l' indirizzo MAC dei dispositivi connessi alla rete, rilevare eventuali errori di indirizzamento e trovare eventuali DN che operano sulla rete stessa.

SNA

Il protocollo SNA (Systems Network Architecture) è un sistema proprietario IBM creato nel 1974 che si occupa di collegare computer e risorse all’interno di reti locali di tipo SNA. Si tratta di un protocollo piuttosto complesso e poco versatile. Tuttavia, è utilizzato ancora oggi nelle reti delle banche per gestire le transazioni finanziarie.

NBF

Il protocollo NBF, conosciuto anche come NetBIOS Frames, è stato sviluppato negli anni '80 da IBM per le reti PC-Network. Oggi queste reti non sono più utilizzate, ma il protocollo è stato adattato per poter essere usato anche su reti TCP/IP. Questa nuova versione è chiamata NBT e permette di emulare una rete PC-Network su una rete fisica basata su IP.

IPX

Il protocollo IPX (Internetwork Packet Exchange) era molto diffuso tra gli anni '80 e '90 nello scambio di pacchetti all’interno di reti NetWare. Il suo funzionamento è molto simile a quello del protocollo IP, ed è anche per questo che oggi l’IPX è utilizzato solo in rari casi.

OSPF

Il protocollo OFPS (Open Shortest Path First) è basato sull’algoritmo di Dijkstra, che permette di individuare il percorso minimo all’interno di un sistema. Grazie a questo protocollo, l’instradamento viene ottimizzato diminuendo i costi di trasmissione; tuttavia, richiede molte risorse per essere utilizzato, ed è per questo che è diffuso soprattutto in ambito aziendale.

DCCP

Il protocollo DCCP (Datagram Congestion Control Protocol) è stato sviluppato con lo scopo di gestire la trasmissione di messaggi. Si occupa di controllare la congestione delle comunicazioni in modo che le informazioni arrivino al destinatario in tempo utile. Viene utilizzato in particolare dalle applicazioni di streaming e da quelle dedicate alla telefonia via Internet.

IGMP

Il protocollo IGMP (Internet Group Management Protocol) viene utilizzato per la gestione dei gruppi multicast, che in ambito informatico rappresentano le comunicazioni di informazioni a più destinatari contemporaneamente. Questo protocollo è utilizzato soltanto sulle reti IPv4.

SCTP

Il protocollo SCTP (Stream Control Transmission) si appoggia alle reti IP per fornire un servizio simile a quanto può fare il protocollo TCP. Si occupa quindi di trasportare informazioni su reti IP, controllando il flusso dei dati e la congestione della connessione. Al contrario di TCP, però, il flusso non è un unico stream ma consiste in una sequenza di unità frammentate.

RSVP

Il protocollo RSVP (Resource Reservation Protocol) è progettato per riservare risorse all’interno di una rete IPv4 o IPv6. Può essere utilizzato per gestire i livelli QoS e, per funzionare, deve essere accompagnato da un protocollo di instradamento.

Tutti noi condividiamo dati quotidianamente, ma non sempre questo scambio di informazioni avviene nel più sicuro dei modi. Per assicurarti di navigare in sicurezza e di riuscire a nascondere il tuo IP, a prescindere da quale protocollo di rete tu stia usando, l’utilizzo di una VPN è la scelta più responsabile da fare.

HTTP

Hypertext Transfer Protocol (HTTP) è un protocollo a livello di applicazione per la trasmissione di documenti ipertestuali, come HTML. È stato progettato per la comunicazione tra browser Web e server Web, ma può essere utilizzato anche per altri scopi.

La funzione principale di HTTP è quella di stabilire una connessione con il server e inviare le pagine HTML al browser dell’utente. Viene anche utilizzato per scaricare i dati dal server al browser o a qualsiasi applicazione richiedente che utilizzi HTTP.

Gli indirizzi dei siti web iniziano con un prefisso http://; tuttavia, i browser Web in genere utilizzano per impostazione predefinita il protocollo HTTP. Ad esempio, digitare www.yahoo.com equivale a digitare http://www.yahoo.com. In effetti, deve essere digitato solo yahoo.com. Il browser aggiunge il resto.

FTP

FTP (File Transfer Protocol) è un protocollo di rete per la trasmissione di file tra computer tramite connessioni TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). All’interno della suite TCP/IP, FTP considerato un protocollo a livello di applicazione.

In una transazione FTP, il computer dell’utente finale viene in genere chiamato host locale. Il secondo computer coinvolto in FTP è un host remoto, che di solito è un server. Entrambi i computer devono essere collegati tramite una rete e configurati correttamente per trasferire file tramite FTP. I server devono essere impostati per eseguire i servizi FTP e il client deve avere il software FTP installato per accedere a questi servizi.

Sebbene molti trasferimenti di file possano essere eseguiti utilizzando HTTP (Hypertext Transfer Protocol), un altro protocollo della suite TCP/IP, l’FTP è ancora comunemente usato per trasferire file dietro le quinte per altre applicazioni, come i servizi bancari. A volte viene anche utilizzato per scaricare nuove applicazioni tramite browser web.

ARP

Address Resolution Protocol (ARP) è un protocollo che collega un indirizzo IP (Internet Protocol) in continua evoluzione a un indirizzo macchina fisico fisso, noto anche come indirizzo MAC (Media Access Control), in una rete locale (LAN ).

Questa procedura di mappatura è importante perché le lunghezze degli indirizzi IP e MAC differiscono ed è necessaria una traduzione in modo che i sistemi possano riconoscersi l’un l’altro. L’IP più utilizzato oggi è l’IP versione 4 (IPv4). Un indirizzo IP è lungo 32 bit. Tuttavia, gli indirizzi MAC sono lunghi 48 bit. ARP converte l’indirizzo a 32 bit in 48 e viceversa.

BGP

Border Gateway Protocol (BGP) è un protocollo gateway che consente a Internet di scambiare informazioni di routing tra sistemi autonomi (AS). Poiché le reti interagiscono tra loro, hanno bisogno di un modo per comunicare. Ciò si ottiene attraverso il peering. BGP rende possibile il peering. Senza di essa, le reti non sarebbero in grado di inviare e ricevere informazioni tra loro.

EIGRP

Enhanced Interior Gateway Routing Protocol è un protocollo avanzato di routing del vettore di distanza basato sui principi dell’Interior Gateway Routing Protocol (IGRP). È in grado di migliorare la capacità operativa e la velocità di convergenza rapida. Può determinare il vettore di distanza del percorso più breve e funziona secondo il principio dell’Interior Gateway Routing Protocol, un protocollo di routing senza classi. Utilizza parametri come larghezza di banda, carico e ritardi per calcolare il percorso di rete ottimale più breve.

La logica sottostante Enhanced Interior Gateway Routing Protocol si basa sul concetto di sistema autonomo. In un sistema in cui ogni router dovrebbe diventare neighbor di EIGRP e ogni sistema etichettato come neighbor in Enhanced Interior, Gateway Routing Protocol avrà lo stesso numero di sistema configurato.

Progettazione e implementazione dei protocolli di rete

I protocolli di rete sono costruiti l’uno sull’altro. Tuttavia, si tratta semplicemente un insieme di regole e linee guida stabilite e non codici o pezzi software.

I protocolli di rete sono implementati come servizi su un sistema. Il quale segue l’insieme definito di regole standard mentre opera su una rete e interagisce con un’applicazione o un sistema.

L’hardware del sistema funziona leggendo flussi di bit e implementa i protocolli in base al flusso di livelli nel modello OSI.

Alcuni protocolli di rete sono implementati sull’hardware (livello fisico), mentre altri sono programmati nel software come parte di un sistema operativo o di un’applicazione.

I protocolli Internet o di rete regolano le comunicazioni client-server e sono la base per abilitare le comunicazioni digitali. Stabiliscono inoltre comunicazioni di rete sicure e ad alte prestazioni.