edutecnica

Premessa        

Le modalità della comunicazione a distanza del genere umano, nel corso del tempo, sono sempre state varie : dai messaggi di tam tam delle tribù africane, basati sulla percussione di tronchi di legno, ai segnali di fumo usati dai pellerossa americani.

In Europa il metodo di trasmissione più diffuso è sempre stato il messaggio scritto su carta, trasportato dal paggio a cavallo oppure dal piccione viaggiatore. Il supporto di trasmissione più diffuso su cui scrivere caratteri alfabetici è sempre stata la carta che ha avuto come precursori le tavolette di argilla dei sumeri (caratteri cuneiformi) ed il papiro egizio (geroglifici).

A partire dal XV secolo è stata introdotta la tecnica di stampa su carta a caratteri mobili ma le modalità di comunicazione sono rimaste più o meno invariate fino alla seconda rivoluzione industriale che può essere datata nella seconda meta del XIX secolo, con la scoperta delle onde elettromagnetiche.

Le onde elettromagnetiche furono predette teoricamente da Clerk J. Maxwell prima ancora di essere rilevate sperimentalmente.

Non ci volle molto per intuire che i segnali elettrici potevano essere usati per trasmettere messaggi a distanza, considerando che essi possono viaggiare a velocità paragonabili a quelle della luce.

Nel 1844 fu effettuata la prima trasmissione telegrafica fra Washington e Baltimora tramite un telegrafo Morse.

schema telegrafo

Il telegrafo era un dispositivo molto semplice, costituito da tre parti: un trasmettitore, una linea elettrica e un ricevitore.
Quando il tasto viene chiuso si creano degli impulsi elettrici lungo la linea che poi vengono raccolti dal ricevitore che è in grado di riportare tali impulsi su un nastro di carta scorrevole, tramite l'azione di una elettrocalamita che aziona il pennino in concomitanza degli impulsi ricevuti.
Il telegrafo è quindi un circuito elettrico che usa un cavo elettrico come guida d'onda e la terra come conduttore di ritorno.
La codifica dell'informazione era naturalmente l'alfabeto di Morse; parlare di telegrafia nell'epoca odierna di internet è abbastanza anacronistico, ma queste considerazioni servono a specificare che lo sviluppo delle comunicazioni elettriche è avvenuto sfruttando come mezzo trasmissivo le linee (i cavi) prima ancora dell'etere.

Come è ovvio, nacque a quel punto il problema della linea. Non sempre è possibile o conveniente installare una linea di fili telegrafici (basti pensare a località sperdute nel deserto o alle navi che di certo non possono trascinare cavi mentre viaggiano). Furono le esperienze di Hertz vent'anni dopo la pubblicazione degli scritti di Maxwell a confermare l'esistenza delle cosiddette "onde hertziane" (onde elettromagnetiche), ed a misurarne la velocità.

Il primo generatore di onde elettromagnetiche fu, appunto, l'oscillatore di Hertz; esso era costituito da due sfere metalliche A e B, da altre due sferette S1 ed S2 fra le quali si produceva un rapido moto di cariche elettriche in alternata e il rocchetto di Rumkorff usato come trasformatore.

Il congegno era dunque in grado di produrre onde elettromagnetiche che poi sarebbero stata captate da una antenna ricevente.

Fu Guglielmo Marconi nel 1901 a concretizzare per scopi tecnologici gli studi e gli esperimenti di Hertz; egli infatti riuscì a trasmettere il primo segnale radio fra l'isola canadese di Terranova e la Cornovaglia .

Le scoperte di Marconi trovarono poi applicazione pratica durante gli eventi legati al tragico naufragio del Titanic nel 1912. Fu in quella circostanza che una nave utilizzò per la prima volta il segnale di soccorso S.O.S emesso via radio che consentì il celere arrivo dei soccorsi.

Le implicazioni di queste scoperte, legate all'uso delle onde elettromagnetiche, avrebbero rivoluzionato le modalità di comunicazione di tutto il XX secolo.

E' evidente che il progresso tecnologico conseguente avrebbe interessato le strade intraprese in quegli anni riguardanti i due mezzi trasmissivi già citati: l'etere; con lo sviluppo delle trasmissioni radio-televisive e i cavi; con l'evoluzione della telegrafia e della telefonia.

Sul finire del XX secolo l'evoluzione dei dispositivi elettronici ha permesso lo sviluppo della tecnologia digitale e la conseguente facilitazione della trasmissione di dati a distanza (telematica) . La tecnologia analogica è stata progressivamente influenzata e sostituita da quella digitale. Digitalizzare dati e segnali ha permesso di rendere la comunicazione più efficiente e di qualità migliore.

Nella teoria dei segnali, le principali modalità per il trasferimento dei segnali rimangono:

1 Trasmissione simplex : trasferimento di dati monodirezionale TV-TeleVideo-Radio.

2 Trasmissione half duplex : in questo caso la trasmissione è possibile in entrambe le direzioni ma il canale trasmissivo può essere usato da un solo interlocutore per volta : telegrafo-radio CB (citizen's band : autotrasportatori).

3 Trasmissione full duplex : trasferimento di dati bidirezionale : telefono.

Le tecniche di comunicazione sono, invece, state profondamente riviste. Ad esempio, in telefonia, la tecnica a commutazione di circuito è stata progressivamente nel tempo affiancata dalla tecnica di commutazione di pacchetto di origine telematica.

Tecnica a commutazione di circuito           

La tecnica a commutazione di circuito è stata usata in telefonia (trasmissione via voce) fin dall'inizio di questa tecnologia: si crea un vero collegamento fisico tra i due interlocutori, ed esso resta stabile per tutta la durata della comunicazione. Questo comporta mediamente un basso utilizzo della linea, che risulta occupata per tutto il tempo, anche quando i due interlocutori non parlano tra loro.

tecnica a commutazione di circuito

Nella telefonia degli albori, ad eseguire la commutazione del circuito c'erano le centraliniste. Queste operatrici collegavano a richiesta, la linea dell'utente che effettuava la chiamata, con l'utente desiderato; esse, col tempo, sono state sostituite da dispositivi automatici (autocommutatori) che generalmente si trovano nella centrale telefonica.

Con la digitalizzazione dell'informazione (telematica) è stato possibile introdurre un novo approccio denominato tecnica a commutazione di pacchetto.

Tecnica a commutazione di pacchetto           

La tecnica a commutazione di pacchetto , è basata su sistemi digitali sia per l'instradamento che per la trasmissione dei dati.

Il pacchetto è una informazione digitale costituita da due parti: l'intestazione (head) e la parte dei dati (body). L'intestazione contiene informazioni riguardanti la comunicazione i corso.

pacchetto

Nell'intestazione sono specificati: indirizzo mittente, indirizzo del destinatario oltre al numero progressivo attribuito al pacchetto specifico della sequenza dei pacchetti che costituiscono il messaggio da trasmettere. Indipendentemente dall'ordine di arrivo dei pacchetti, sarà compito del sistema destinatario ricomporre il messaggio originale secondo il numero ordinale di ogni pacchetto.

Questi attributi permettono al pacchetto di essere svincolato dal percorso fisico dei dati, perché, anche se i pacchetti di una stessa sequenza facessero percorsi diversi per giungere a destinazione, il destinatario avrebbe comunque gli elementi per ricostruirne la sequenza.

Nel disegno seguente si vedono due computers collegati ad una rete (che gergo sono denominati host) , col computer mittente che deve inviare un messaggio in pacchetti ad un computer destinatario.

In una rete, un dispositivo può essere terminale (end system) oppure intermedio (relay system). Il primo identifica un elemento della rete che può essere origine o destinazione di informazioni. Il secondo è invece costituito da un elemento che assicura il collegamento fisico o logico tra due o più terminali.

I pacchetti vengono instradati sui nodi intermedi e su percorsi differenti. I nodi intermedi (router) svolgono la funzione di instradamento, cioè in base all'indirizzo del destinatario decidono su quale canale deve essere inviato il pacchetto, per farlo giungere a destinazione nel più breve tempo possibile.

I nodi finali sono i cumputers connessi alla rete (host). Quando un elaboratore riceve un pacchetto, esamina l'indirizzo di destinazione; se questo coincide col proprio indirizzo, il pacchetto viene copiato sul computer, altrimenti viene ignorato.

Architetture a livelli         

Affinchè che i computer possano comunicare in rete tra loro attraverso la tecnica a commutazione di pacchetto è necessario che essi siano (prima di tutto) connessi tra loro ed esistano dei protocolli (cioè, delle regole) di comunicazione standard per poter scambiare dati e informazioni.

La definizione formale dei protocolli di comunicazione è stata rilasciata nel 1982 dall'ente internazionale per la normazione ISO (International Organization for Standardization) col rilascio del modello di riferimento OSI (Open Systems Interconnection).

Il modello OSI è stato creato al fine di produrre uno standard a livello mondiale per guidare l'attività di progettazione delle reti di comunicazione e dei software applicativi usati per esse.

Per gestire la difficoltà di collegare tra loro reti di natura diversa, è stato adottato un approccio a livelli (layers); quindi l'intero problema della comunicazione tra due computers in rete è stato scomposto in un insieme di sette livelli; ciascuno dei quali esegue funzioni specifiche.

Per comprendere il funzionamento di una architettura a livelli possiamo fare questa similitudine. Ipotizziamo che esista un soggetto, o meglio una azienda, che produce distributori automatici di merendine. Il dirigente di questa azienda ha la necessità di ammodernare le proprie macchine dotandole di una scheda elettronica nuova. Il dirigente, esplicita questa necessità chiedendo ai propri impiegati dell'ufficio tecnico di definire le specifiche che questa scheda deve avere per svolgere il suo compito. Queste specifiche vengono poi passate all'ufficio commerciale che viene incaricato di chiedere a varie aziende produttrici di schede elettroniche se sono in grado di allestire una scheda con quelle caratteristiche. La richiesta ad altre aziende viene effettuata sul mezzo trasmissivo fisico (che questo caso potrebbe anche essere la posta ordinaria).

Le aziende produttrici di schede elettroniche ricevono il messaggio a livello del loro ufficio commerciale. In via preliminare, il messaggio vie poi passato all'ufficio tecnico dell'azienda produttrice di schede elettroniche, che studia la fattibilità della realizzazione di una scheda con quelle caratteristiche. Se l'ufficio tecnico dice che il dispositivo può essere fabbricato, l'informazione viene passata al dirigente dell'azienda produttrice di schede che decide il successivo da farsi. Questo è un esempio di sistema di comunicazione a livelli.

In modo analogo, le architetture di rete hanno una struttura gerarchica organizzata a livelli, ciascuno dei quali interagisce con livello superiore, fornendo servizi, e col livello inferiore acquisendo e trasformando i dati per renderli sempre più astratti e svincolati dal loro aspetto fisico. In questo modo i dati possono essere utilizzati indipendentemente dalla tipologia di struttura Hardware della rete. Nel dialogo tra i livelli vengono rispettate regole convenzionali chiamate protocolli.

Grazie queste architetture un utente può condividere le applicazioni presenti nella rete senza preoccuparsi delle trasformazioni che i dati dovranno subire prima di passare attraverso il mezzo trasmissivo (in questo caso i cavi di rete) in forma di bit.

Ai livelli superiori di architettura, infatti i dati arrivano trasformati in formato opportuno per essere usati da dispositivi diversi.

Ogni livello comunica con quello direttamente superiore ed inferiore attraverso un'interfaccia che deve minimizzare le informazioni da trasferire dopo che sono state effettuate le modifiche ai dati, specifiche per il suo livello.

I servizi,definiscono quali operazioni il livello può eseguire per conto del livello superiore e di quello inferiore, mentre i protocolli si occupano di come tali operazioni dovranno essere realizzate.

Le reti possono offrire due tipologie di servizio a seconda che la comunicazione avvenga tramite l'instaurazione o meno di una connessione tra host mittente ed host destinatario.

Servizi orientati alla connessione (connection-oriented) .
Servizi privi di connessione (connection-less).

Nei servizi dotati di connessione la comunicazione si sviluppa in tre fasi
a Instaurazione di una connessione: si tratta di un preambolo dove ni due host non si scambiano dati significativi. Si eseguono soltanto operazioni necessarie al successivo scambio di dati. Per esempio si stabiliscono le modalità della connessione, si allocano le risorse, etc.. In questa fase l'host destinatario può rifiutare la richiesta di connessione per motivi di sicurezza oppure perchè è sovraccarico e non può gestire ulteriori comunicazioni.
b Trasferimento di dati : avendo stabilito un collegamento col destinatario non è necessario indicare l'indirizzo in ogni singolo pacchetto di dati, infatti la loro destinazione è determinata dall'appartenenza ad una specifica connessione.
c Chiusura della connessione : questa deve avvenire in modo tale che entrambi gli interlocutori ne siano consapevoli; se questo rilascio avvenisse unilateralmente l'altro host potrebbe pensare di avere ancora la connessione attiva e continuare ad inviare i dati.

Un tipico esempio di servizio connection-oriented è quello della telefonia. Infatti dal momento della composizione del numero telefonico della persona da contattare, la rete instaura un collegamento diretto tra i due dispositivi telefonici e la voce viene trasferita su questo collegamento che rimane attivo finchè la conversazione non termina.

Nei servizi connection-less la comunicazione non prevede ne la fase iniziale e ne la fase finale di contatto col destinatario. I dati vengono trasmessi senza sapere se il destinatario è pronto a riceverli. Ogni pacchetto dati viene trasferito nella rete in modo indipendente dagli altri, quindi, deve contenere al suo interno tutte le informazioni necessarie al trasferimento(indirizzo mittente e destinatario, numero ordinale del pacchetto). Un tipico esempio di servizio privo di connessione è quello postale. Anche se un mittente deve inviare più lettere allo stesso destinatario, ognuna di esse viene recapitata in modo indipendente dalle altre e quindi deve contenere sulla busta tutte le informazioni di indirizzamento necessarie.

Grazie a questo meccanismo a strati gli host di una rete possono dialogare tra loro, anche se hanno caratteristiche diverse (CPU sistema operativo etc..) mentre ciascun livello si occupa delle proprie funzioni in modo indipendente dal l'implementazione dei livelli sottostanti. Col termine host (ospite) si indica, dunque, qualunque dispositivo dotato di CPU in grado di connettersi ad una rete .

Modello OSI                              

Lo standard OSI costituisce un modello di riferimento, ed è stato definito per effettuare lo scambio di informazioni tra due elaboratori con l'obiettivo di stabilire regole comuni affinché i processi applicativi, residenti sul computer di case costruttrici diverse, potessero comunicare tra loro.

Lo standard OSI utilizza una struttura composta da 7 livelli così definiti.

7 Applicazione
6 Presentazione
5 Sessione
4 Trasporto
3 Rete
2 Collegamento
1 Fisico

Livello fisico (1 : physical)                        

Il livello fisico definisce le caratteristiche dei segnali e dei dispositivi necessari per connettere due o più host (end-system) mediante il mezzo trasmissivo, visto come un canale pronto a trasportare segnali elettrici (oppure ottici) prodotti dalla trasformazione fisica dell'informazione che i due terminali dovranno trasmettere. Al livello fisico troviamo dunque, il doppino telefonico, il cavo coassiale e le fibre ottiche .

Il servizio fornito dal livello fisico consiste nel trasferire sequenze di bit da una parte all'altra del collegamento, senza tuttavia curarsi di risolvere i problemi legati ai disturbi, quali gli eventuali errori dovuti all'interferenza di campi magnetici ed elettrici.

I bit, risultano essere l'unica unità informativa di questo livello. I problemi tipici di questo livello sono: quanti volt devono essere usati per rappresentare uno 0 oppure un 1, quanti microsecondi richiede la trasmissione di un bit, come si instaura la connessione iniziale, in quale direzione devono essere trasmessi i dati.

Oltre ai cavi, a questo livello troviamo altro hardware, come i DCE (Data Commmunication Equipment) cioè dispositivi di interfacciamento come la scheda di rete (NIC=Network Interface Card) che vengono installate all'interno del computer nell'alloggiamento della scheda madre dedicato alle schede di espansione. Sempre a livello fisico troviamo gli hub (concentratori o ripetitori) che sono dispositivi che collegano tra loro gruppi di utenti.

Gli hub, sono caratterizzati dal numero di porte (generalmente 8) che limita il numero di host che possono essere connessi. Ogni pacchetto di dati trasmesso da un qualsiasi host, viene ricevuto dall'hub su una porta e ritrasmesso su tutte le altre.

rete con hub

Il suo schema, può essere considerato equivalente a quello di una rete a bus.

Livello collegamento (2 : data link)                        

Il livello immediatamente superiore al livello fisico è il livello di collegamento (data link); esso riguarda i dispositivi che gestiscono il collegamento dati da un computer all'altro della stessa rete.

Viene controllata la correttezza delle sequenze di bit trasmesse e ne viene richiesta l'eventuale ritrasmissione. Questo livello provvede alla formattazione delle informazioni e alla sincronizzazione dei frame, nonché alla correzione e al recupero dei messaggi errati.

Un frame (in italiano: trama o datagramma) è una porzione elementare di informazione che contiene l'indirizzo di destinazione e se richiesto (dal livello superiore) l'indirizzo del mittente con la presenza codice per la rilevazione e la correzione degli errori (CRC check).
Il frame o datagramma, di fatto, costituisce l'entità di dati che viene trasmessa senza interruzioni.

Al livello successivo (livello 3, di rete) la porzione discreta di informazione trasmessa prende il nome di pacchetto.

Anche i frame vengono decomposti in campi, cioè suddivisi in un insieme di elementi che contengono ciascuno una singola informazione (head,body).

Il principale elemento di interconnessione del livello 2 è lo switch. Gli switch sono dispositivi più evoluti degli hub e si caratterizzano anche essi per numero di porte disponibili. Uno switch invia pacchetti di dati alle porte specifiche dei destinatari, sulla base delle informazioni contenute nell'intestazione di ogni pacchetto. Per isolare la trasmissione dalle altre porte, lo switch stabilisce una connessione temporanea tra la sorgente e la destinazione chiudendola al termine del collegamento. L'utilizzo dello switch offre un'efficienza di trasmissione maggiore dell'hub.

rete con switch

Le principali funzioni svolte dal livello di collegamento sono le seguenti:

Suddividere i bit forniti dal livello fisico in datagrammi (frame ).
Consentire l'accesso multiplo da parte di diversi utenti allo stesso canale di comunicazione.
Individuare la presenza di eventuali errori nei frame e gestire i meccanismi per correggerli.
Regolare la trasmissione tra dispositivi che operano a velocità diverse.
Fornire servizi a livello superiore (livello di rete).

Livello di Rete (3 : network)                        

Nel livello di rete i messaggi vengono suddivisi in pacchetti che una volta giunti a destinazione vengono ricostruiti nella loro forma originaria. Nel livello di rete oltre agli host terminali sono coinvolti anche i nodi intermedi (routers) impegnati nel collegamento. I routers si avvalgono, infatti, di una speciale mappa di rete denominata tabella di routing in grado di monitorare la situazione di traffico della rete stessa e sono, quindi, in grado di scegliere per i pacchetti trasmessi il percorso più idoneo. Se cade la connessione tra due router, il router sorgente (mittente) è in grado, comunque, di trovare un percorso alternativo. Il compito del livello di rete è quello di definire il percorso che i dati devono seguire nella rete di comunicazione per giungere alla destinazione finale. Il principale protocollo di comunicazione usato in questo livello è il protocollo IP; si tratta di un protocollo privo di connessione (connectionless) che riceve i dati dal livello di trasporto dell'host mittente, li incapsula in pacchetti di dimensione massima di 64kByte e poi li instrada. Quando arrivano a destinazione la pila OSI viene percorsa dal basso verso l'alto, dal livello 2 al livello 3 il protocollo IP riassembla i frames in pacchetti e li consegna al livello di trasporto dell'host di destinazione nell'ordine in cui sono arrivati.

I principali compiti che possono essere attribuiti al livello di rete sono:

Multiplazione di due o più flussi di dati sullo stesso circuito fisico.
Instradamento dei dati dalla stazione di partenza a quello di arrivo.
Controllo della congestione del traffico di rete.
Interconnessione tra reti (Internetworking).
Fornitura di servizi a livello superiore (livello di trasporto).

Livello di trasporto (4 : transport)                        

Il livello di trasporto gestisce la trasmissione dei pacchetti tra gli end-system (end-to-end). Ha il compito specifico di assicurare il trasferimento dei dati attraverso strati di sessione appartenenti a sistemi diversi e geograficamente separati, evitando che nei dati vi siano errori o duplicazioni.
E' in grado di identificare il destinatario, aprire o chiudere una connessione, suddividere o riassemblare un testo, controllare e recuperare errori, controllare la velocità di trasferimento dei dati. Il messaggio che l'host sorgente deve trasmettere viene scomposto in segmenti che, numerati progressivamente, vengono immessi in sequenza sulla rete: tuttavia a causa della dinamicità del traffico, non è detto che tutti percorrano lo stesso canale trasmissivo e quindi giungano a destinazione nello stesso ordine con cui sono partiti. È compito del livello di trasporto effettuare la ricostruzione esatta dei dati dell'utente rimuovendo le cause di possibili errori.

Il livello di trasporto si occupa di rendere affidabile la trasmissione accorgendosi di eventuali guasti sulla rete e analizzando la ricostruzione del messaggio.

A questo livello, l'esistenza dei livelli inferiori è completamente ignorata e questo porta ad identificare questo livello come il primo che prescinde dal tipo e dalle caratteristiche della rete utilizzata. Il protocollo standard utilizzato al livello 4 è il protocollo TCP, talvolta viene usato anche il protocollo UDP.

Le principali attività svolte dal livello di trasporto sono :

Segmentazione e assemblaggio dei dati.
Controllo end-to-end dei dati per prevenire errori e malfunzionamenti e fornire perciò un servizio affidabile a livello di sessione.
Definizione della qualità del servizio.
Fornitura di servizi a livello superiore Cioè a livello di sessione.

Livello di sessione (5 : session)                        

Nella comunicazione tra due sistemi non è sufficiente garantire che il messaggio trasmesso dal mittente giunga a destinazione, ma è necessario gestire completamente il dialogo: a tal fine vengono create applicazioni che prendono il nome di sessioni di lavoro, le quali possono anche coinvolgere più Host.

Supponiamo, infatti, di dover memorizzare di dati su un database remoto, è necessario che nessun altro host acceda all'archivio finché non sia terminato l'aggiornamento dei dati e quindi il DB non sia nuovamente disponibile. In questo caso, si parla di necessità di sincronizzazione.

Un altro esempio di sessione è quello che avviene ogni volta che un utente si collega alla rete effettuando il login (fornendo username e password) ogni singolo login viene anche chiamato sessione di lavoro, e prosegue fino alla disconnessione dell'utente dalla rete.

Le principali funzioni svolte dal livello di sessione sono le seguenti:

Suddividere il dialogo tra le applicazioni in unità logiche (sessioni).
Gestire la chiusura ordinata del dialogo.
Introdurre punti di sincronizzazione tra utenti.
Fornire servizi a livello superiore, cioè il livello di presentazione.

Livello di presentazione (6 : presentation)                        

Questo livello si occupa della sintassi e della semantica delle informazioni da trasferire: se due interlocutori utilizzano linguaggi diversi è possibile che interpretino i dati sia nel tipo che nel formato. E' quindi necessario far precedere la struttura dati che deve essere consegnata da una intestazione nella quale si indichi come è strutturato il record, indicando la quantità, la natura e la lunghezza di ogni singolo campo che compone la struttura dati. Il livello di presentazione si occupa inoltre di svolgere una funzione di sicurezza, effettuando il conteggio dei dati.

Le principali funzioni del livello di presentazione sono :

Rappresentazione dei dati.
Compressione dei dati.
Cifratura dei dati.
Fornitura di servizi per il livello applicativo superiore.

Livello applicazione (7 : application)                        

Questo livello è a contatto con l'utente della rete dei calcolatori che manda in esecuzione una applicazione. Esso, deve fornire agli utenti il mezzo per accedere alla rete, fungendo da interfaccia tra il sistema informativo e il mondo reale. Per svolgere i propri compiti, il programma applicativo dell'utente ha bisogno di comunicare con altre applicazioni remote e quindi il modello e quello di un processo distribuito: sono stati definiti protocolli specifici per un insieme di applicazioni universali come il File Transfer, l'accesso ai database e la posta elettronica etc..

Le principali funzioni svolte dal livello applicativo sono :

Trasferimento, accesso e gestione dei files.
Terminale virtuale.
Gestione di messaggi (posta elettronica).
Scambio dei risultati tra programmi (applicazioni client-server).

Sequenza di trasferimento                        

Per la pila OSI-ISO vale il principio secondo il quale la trasmissione dei dati tra due host deve avvenire in modo che i dati percorrano la pila di livelli dall'alto verso il basso per il dispositivo che trasmette e, successivamente, dal basso verso l'alto per il dispositivo che riceve. In questi passaggi, i dati vengono modificati da ciascun livello tramite un incapsulamento.

L'incapsulamento è l'operazione che incrementa i dati di un'ulteriore informazione, per esempio, quelle relative ai protocolli, ogni volta scendono di livello verso il mezzo fisico.

In pratica, nel loro cammino verso il basso dal livello 7 al livello 1, ai dati vengono aggiunte ulteriori informazioni, ad esempio i vari header (intestazioni) ogni volta che attraversano i livelli 4,3 e 2 della pila OSI.
L'operazione può essere rappresentata, a livello intuitivo, come un imbustamento successivo: ogni livello agisce sulla busta che contiene i dati del livello superiore, aggiunge le informazioni relative al proprio livello e mette tutto in una busta più grande che passa poi al livello inferiore.

1 Creazione del dato (livelli 7,6,5) Una qualsiasi generazione di informazioni (ad es. la scrittura di una mail in formato testo).

2 Incapsulamento (livello 4) I dati da trasferire sono spezzettati in segmenti e spediti al destinatario, numerandoli sequenzialmente. Se il protocollo è connesso, il destinatario, alla ricezione dei segmenti, invia un segnale di avvenuta ricezione . Nel caso di fallimento della ricezione di un segmento, il destinatario può richiederne la ritrasmissione . In questo modo sussiste il controllo degli errori nel trasporto dei dati.

3 Aggiunta dell'intestazione o header (livello 3) Il dato viene inserito in un pacchetto IP munito di intestazione che contiene gli indirizzi logici (a seconda del protocollo di comunicazione scelto) del mittente e del destinatario. Questa operazione permette agli apparati di rete di smistare i pacchetti e di scegliere i percorsi.

4 Aggiunta dell'indirizzo locale di rete nel frame-header (livello 2) Ogni apparato di rete inserisce i pacchetti in un frame. Il frame viene spedito al dispositivo connesso direttamente. Oltre all'intestazione, il livello 2 aggiunge anche un trailer, cioè una coda al frame costituita dal CRC (CRC check : codice di rilevamento degli errori).

5 conversione binaria: il frame viene convertito in una struttura di bit 0 e 1 per permetterne la trasmissione via cavo o via etere.

Ovviamente, alla ricezione della sequenza di frame/pacchetti il processo verrà eseguito con modalità opposta dall'host destinatario che dovrà riassemblare il messaggio.

I dati ai vari livelli ISO-OSI assumono un nome diverso La nomenclatura più diffusa è la seguente:

Livello Informazione
7.Applicazione dati
6.Presentazione dati
5.Sessione dati
4.Trasporto segmenti
3.Rete pacchetti
2.Collegamento trame
1.Fisico bit