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Il livello Transport (Livello 4 OSI): funzioni, protocolli e meccanismi

Il Livello Transport (Livello 4) è il cuore della comunicazione end-to-end nel modello OSI. Si posiziona tra il Livello Network (routing) e il Livello Application (programmi utente), fornendo comunicazione logica tra processi (non solo host) attraverso una rete.

Responsabilità core

  1. Consegna processo-processo (indirizzamento porta): Usa numeri di porta a 16 bit per identificare applicazioni mittente/destinatario (es. HTTP=80, HTTPS=443, DNS=53). Consente multiplexing/demultiplexing.
  2. Segmentazione e riassemblaggio: Suddivide i dati applicativi in gestibili segmenti (TCP) o datagrammi (UDP) con numeri di sequenza per il riassemblaggio a destinazione.
  3. Gestione connessione: Stabilisce, mantiene, chiude connessioni logiche (TCP 3-way handshake: SYN, SYN-ACK, ACK).
  4. Affidabilità (controllo errori): TCP fornisce: checksum, acknowledgment (ACK), ritrasmissione (timeout/fast retransmit), rilevamento duplicati, buffering fuori ordine.
  5. Flow control: Il ricevitore pubblicizza la dimensione finestra (sliding window) per prevenire overflow del mittente. TCP usa flow control basato su credito.
  6. Congestion control: Il mittente deduce congestione di rete (perdita pacchetti, marcature ECN) e riduce il tasso. Algoritmi TCP: Tahoe, Reno, NewReno, CUBIC (default Linux), BBR (Google).
  7. Supporto Qualità del Servizio (QoS): Marcatura DSCP, ECN, coda prioritaria (DiffServ).

Protocolli chiave

ProtocolloTipoAffidabilitàOrdinamentoFlow/Congestion ControlCasi d'uso
TCP (Transmission Control Protocol)Orientato alla connessioneSì (ACK/ritrasmetti)Sì (numero sequenza)Sì (sliding window, CUBIC/BBR)Web, email, SSH, FTP, database, la maggior parte delle app
UDP (User Datagram Protocol)Senza connessioneNo (best-effort)NoNoDNS, VoIP, streaming video, gaming, IoT, DHCP
SCTP (Stream Control Transmission Protocol)Orientato alla connessioneSìSì (per stream)SìTelecom (SIGTRAN), multihoming, WebRTC data channels
DCCP (Datagram Congestion Control Protocol)Orientato alla connessioneNoNoSì (solo congestione)Streaming media, app real-time che necessitano controllo congestione
QUIC (Quick UDP Internet Connections)Orientato alla connessione (su UDP)Sì (integrato)Sì (stream)Sì (pluggable, default CUBIC)HTTP/3, web moderno, gRPC, app a bassa latenza

Struttura segmento TCP (semplificata)

 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Porta sorgente | Porta destinazione | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Numero di sequenza | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Numero di acknowledgment | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Data | |U|A|P|R|S|F| | | Offset| Riservato |R|C|S|S|Y|I| Window | | | |G|K|H|T|N|N| | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Checksum | Urgent Pointer | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Opzioni (MSS, WS, SACK, TS...) | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Data | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 

Datagramma UDP (overhead minimo)

 0 7 8 15 16 23 24 31 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Porta sorgente | Porta dest | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Lunghezza | Checksum | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | | | Data | | | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 

Intervalli numeri di porta

Evoluzione moderna

Il livello transport trasforma la consegna pacchetti inaffidabile host-to-host in comunicazione affidabile (o intenzionalmente inaffidabile) processo-processo—abilitando l'intero ecosistema applicativo.

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