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cosa succede quando si fa una richiesta HTTPS?

7 minuti

PDU: Protocol Data Unit, cioè i messaggi, i segmenti, i datagrammi, i frame e infine i bit.

Il multiplexing è l’atto di ricevere PDU in diversi protocolli/canali dal livello superiore, combinarli e trasmetterli in un unico flusso verso il livello inferiore.

Il demultiplexing è l’atto di ricevere un unico flusso di PDU provenienti da diversi protocolli/canali, scomporre il flusso in base ai protocolli delle PDU e inoltrarli ai destinatari corretti.

L’incapsulamento è l’atto di aggiungere un header di metadati alla PDU necessari per la sua processazione al livello inferiore.

Il decapsulamento è l’atto di rimuovere l’header trovato dalla PDU proveniente dal livello inferiore e usare i dati in esso per processarla.

Invio dall’host sorgente

Livello applicazione (PDU = messaggio)

Genera la richiesta originale e la prepara per la trasmissione.

L’applicazione (ad esempio il browser) in esecuzione nel livello applicazione:

  1. L’applicazione, ad esempio il browser, crea il messaggio originale, ad esempio una richiesta HTTP (HyperText Transfer Protocol). C’è multiplexing solo se ci sono più applicazioni in esecuzione in parallelo, ma è un multiplexing opzionale di “flussi logici”.
  2. Se l’URL non è in nella cache (la quale mappa gli URL ai loro indirizzi IP (Internet Protocol)), fa la risoluzione DNS (Domain Name System) (operando tra i livelli di applicazione e di trasporto):
    1. Il client DNS (integrato nel sistema operativo) invia una richiesta DNS incapsulata in un segmento UDP (User Datagram Protocol) al server DNS per ottenere l’IP che si riferisce al livello di rete della macchina su cui è hostato il contenuto puntato dall’URL in questione.
    2. Il server DNS risponde al client con l’IP.
  3. Fa l’incapsulamento: aggiunge un header applicazione (HTTP (HyperText Transfer Protocol), protocolli per le email, FTP (File Transfer Protocol) o DNS) per indicare al livello inferiore di trasporto il protocollo da cui proviene la PDU, formando un messaggio. N.B.: L’indirizzo IP non viene aggiunto né nel messaggio né nel datagramma, ma è necessario per l’header al livello di rete, quindi viene passato come parametro esterno tra i livelli.
  4. Inoltra il messaggio e l’IP destinazione al livello di trasporto con il protocollo adeguato.

Livello di trasporto (PDU = segmento)

Gestisce la comunicazione fra applicazioni (porte).

  1. Fa il multiplexing: Combina messaggi da più flussi (es. HTTP, SMTP, DNS) da più applicazioni in parallelo (es: browser, client email) verso il livello di rete.
  2. Fa l’incapsulamento: aggiunge un header di trasporto (TCP (Transmission Control Protocol) o UDP (User Datagram Protocol)) con:
    1. il numero di porta sorgente (effimero, scelto dinamicamente sul momento),
    2. il numero di porta destinazione (codificato in base al protocollo applicazione, ad esempio 80 per HTTP e 25 per SMTP),
    3. la checksum (per UDP) o flag/sequenza (per TCP), formando un segmento. N.B.: Il nome del protocollo di trasporto usato è implicito dal tipo di header e dal numero di porta destinazione, non serve un campo apposito.
  3. Inoltra il segmento al livello di rete e l’IP destinazione usando il protocollo di trasporto adeguato.

Livello di rete (PDU = datagramma)

Gestisce il routing tra host (indirizzi IP).

  1. Se l’IP destinazione non è nella cache (la quale mappa gli IP (Internet Protocol) destinazione al MAC (Media Access Control) del prossimo hop del cammino per arrivarci partendo dall’host corrente), fa la risoluzione ARP (Address Resolution Protocol) (operando tra i livelli di rete e di collegamento):
    1. Il client ARP (integrato nel sistema operativo) invia una richiesta l server ARP.
    2. Il server controlla la tabella ARP per trovare l’indirizzo MAC associato al prossimo hop del cammino verso l’IP di destinazione.
    3. Se l’IP non è nella tabella, il server invia tramite il client ARP una richiesta ARP broadcast sulla rete locale, i cui dispositivi fungono da server ARP: il dispositivo con l’indirizzo IP target risponde con il proprio indirizzo MAC.
    4. Il server e il client ottengono il MAC di destinazione e aggiornano le loro tabelle ARP.
  2. Fa il multiplexing: Combina segmenti TCP e UDP da più flussi in un unico flusso verso il livello di collegamento, distinguendoli in entrata per numero di protocollo di trasporto.
  3. Fa l’incapsulamento: aggiunge un header di rete (IPv4 (Internet Protocol version 4), IPv6 (Internet Protocol version 6), ARP) con:
    1. l’indirizzo IP sorgente (immutabile per la singola interfaccia di rete WiFi o Ethernet, configurato sulla scheda di rete dell’host),
    2. l’indirizzo IP destinazione (trovato con la risoluzione DNS),
    3. il numero del protocollo (campo Protocol, 6 per TCP e 17 per UDP) per indicare al livello inferiore di collegamento il protocollo di Rete da cui proviene la PDU, formando un datagramma. N.B.: L’indirizzo MAC non viene aggiunto al datagramma ma è necessario per l’header al livello di collegamento, quindi gli viene passato come parametro esterno.
  4. Inoltra il datagramma + il MAC al livello di collegamento con il protocollo adeguato.

Livello di collegamento (PDU = frame)

Gestisce la comunicazione tra nodi adiacenti (MAC).

  1. Fa il multiplexing: Combina datagrammi IPv4, IPv6, ARP in un unico flusso verso il livello fisico, distinguendoli in entrata in base al campo Protocol (protocollo di rete).
  2. Fa l’incapsulamento: aggiunge un header di collegamento con:
    1. indirizzo MAC del prossimo nodo (trovato con la risoluzione ARP),
    2. indirizzo MAC sorgente (configurato sulla scheda di rete dell’host),
    3. nome EtherType del protocollo (ad esempio Ethernet) per indicare al livello fisico il protocollo da cui proviene la PDU, formando un frame.
  3. Inoltra il frame al livello fisico con il protocollo appropriato.

Livello fisico (PDU = bit)

Fa il multiplexing: gestisce l’arrivo di frame diversi, ad esempio da uno switch, usando l’hardware, (ciò non è parte del modello TCP/IP, ma dipende dai produttori dell’hardware), poi codifica i frame in bit per la trasmissione sul mezzo fisico.

Ricezione dall’host destinazione

L’host destinazione:

  1. Riceve i bit al livello fisico e li inoltra come PDU al livello di collegamento.
  2. Il livello di collegamento:
    1. trova un header collegamento, riconoscendo il payload come frame;
    2. fa il demultiplexing:
      • Controlla il suo campo “Ethertype” per identificare il protocollo di rete da usare per l’inoltro della PDU al livello superiore (IPv4, IPv6, ARP).
      • Controlla il MAC destinazione per verificare se il frame è indirizzato a sé o è broadcast o multicast.
    3. fa il decapsulamento: rimuove l’header;
    4. inoltra il payload al livello di rete con il protocollo appropriato.
  3. Il livello di rete:
    1. trova un header rete, riconoscendo il payload come datagramma;
    2. fa il demultiplexing: controlla il suo campo “Protocol” per identificare il protocollo di trasporto da usare per l’inoltro della PDU al livello superiore (TCP, UDP, ICMP);
    3. fa il decapsulamento: rimuove l’header;
    4. inoltra il payload al livello di trasporto con il protocollo appropriato.
  4. Il livello di trasporto:
    1. trova un header trasporto, riconoscendo il payload come segmento;
    2. fa il demultiplexing: controlla il suo campo “Porta di destinazione” per identificare il protocollo applicazione da usare per l’inoltro della PDU al livello superiore (HTTP, FTP, DNS);
    3. fa il decapsulamento: rimuove l’header e lo inoltra al livello di applicazione.
  5. Il livello di applicazione:
    1. trova un header applicazione, riconoscendo la PDU come messaggio;
    2. fa il decapsulamento: rimuove l’header;
    3. elabora i dati e li passa all’applicazione utente (ad esempio il browser).

Passaggio di PDU nei router

I router eseguono la ricezione e l’invio di PDU attraverso il livello fisico, il livello di collegamento e il livello di rete (hanno un IP) e usano ARP per avere il MAC del prossimo hop, non astraggono ancora più in alto.

Il router:

  1. Decrementa il TTL (Time To Leave) nell’header IP (di rete) e scarta il datagramma se TTL=0.
  2. Ricalcola la checksum dell’header IP.
  3. Cambia il MAC sorgente e destinazione nel frame Ethernet a ogni hop (mentre l’IP rimane fisso).

Passaggio di PDU negli switch

Gli switch eseguono la ricezione e l’invio di PDU solo attraverso il livello fisico e il livello di collegamento, senza arrivare al livello di rete.

Lo switch:

  • Impara gli indirizzi MAC delle porte di ingresso memorizzandole nella tabella MAC per inoltrare i frame solo alla porta corretta.
  • Se lo switch non conosce il MAC destinazione, invia il frame in broadcast a tutte le porte tranne quella di ingresso.

Passaggio di PDU negli hub

Gli hub inoltrano i bit in reti a stella ai dispositivi terminali collegati solo attraverso il livello fisico.

N.B.: Non gestiscono collisioni, non possono perché le collisioni si gestiscono a livello di collegamento.

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