Il modello OSI resta un riferimento didattico fondamentale per comprendere come i dati viaggiano nelle reti. In questo articolo esploreremo in dettaglio il terzo livello, il livello di rete, con particolare attenzione al ruolo degli indirizzi IP, al motivo per cui il livello 2 (data link) non basta più da solo, e come l’evoluzione del “classful” verso “classless” ha permesso di superare limiti importanti. Sono appunti ampiamente presenti nei libri di testo, qui cerchiamo una sintesi per gli alunni con allergia al libro.
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Il livello MAC e i suoi limiti
Il secondo livello della pila ISO/OSI, denominato Data Link (o più sinteticamente livello MAC, approssimandolo con uno dei suoi due sottostrati), è molto potente perché ci permette di costruire reti locali LAN.
Il cuore pulsante di tali reti, come abbiamo visto, sono gli switch: dispositivi dotati di una memoria interna che registra i MAC address (indirizzi fisici univoci cablati sulle schede di rete Ethernet, WiFi e altre interfacce) per poter indirizzare le comunicazioni tra le postazioni che intendono dialogare.
Queste postazioni sono quindi collegate logicamente ma devono trovarsi anche geograficamente vicine nella stessa rete locale, che sia una scuola, una casa o un ufficio. Il motivo è semplice: i dispositivi sono collegati fisicamente allo switch e i cavi Ethernet o i ponti radio hanno limiti di distanza ben definiti (circa 100 metri per il cavo Ethernet Cat5e/6, alcune centinaia di metri per i ponti WiFi).
Ma allora, se volessi collegarmi a un server di Meta negli USA, o a un qualsiasi server italiano come ansa.it o gazzettadellosport.it, cosa dovrei fare con questa tecnologia?
Idealmente dovrei stendere un cavo dal server in questione fino al mio switch locale, in modo che questo registri il MAC address del server e lo renda accessibile alle postazioni collegate. Se rileggete l’ultima frase, troverete assurdo e impossibile pensare che un grande server, raggiunto anche solo da un migliaio di utenti al giorno, possa stendere fisicamente cavi verso ogni singolo utente o switch nel mondo.
La Soluzione: Il Livello di Rete
È evidente che occorre una tecnologia capace di:
- Connettere non due singoli nodi, ma intere reti geograficamente distanti
- Farlo mantenendo i vantaggi della commutazione di pacchetto
- Superare i limiti fisici delle LAN
Ed è proprio qui che entra in gioco il livello 3 (Network) della pila ISO/OSI, con il protocollo IP e i dispositivi router, che permettono l’interconnessione di reti diverse attraverso Internet.
Gli indirizzi IP
Come posso quindi identificare un dispositivo, un pc, un server su una rete geografica? Occorre un principio simile a quello che permette di individuare una casa, un’abitazione ma con un linguaggio che sia più semplice per una macchina. L’indirizzo IP è perfetto, rappresenta quelli che sono via e numero civico di un indirizzo ma in formato numerico decisamente più gestibile da un calcolatore. Infatti ha questo formato
Quattro cifre separate da punti che vanno da 0.0.0.0 a 255.255.255.255 => es 192.168.1.103 oppure 158.47.255.118 ecc
Perché proprio da 0 a 255? In realtà se il numero non lo penso in decimale ma in binario le varie combinazioni le possiamo riscrivere con 00000000 a 11111111 ovvero 8 cifre dove 00000000 è davvero zero decimale mentre 11111111 è proprio 255.
Es. 74.125.43.99 => 01001010.01111101.00101011.01100011
Sono attualmente state introdotte due versioni la IPv4, ovvero quella appena elencata e la IPv6. La IPv4 si trova facilmente che ha 32 bit che possono valere 0 o 1 quindi 232 combinazione che equivalgono 4.294.967.296, 4 miliardi circa insomma. Non tantissimi se pensiamo a quanti dispositivi sono nelle nostre case (smartphone, tv, pc, tablet, altri dispositivi smart) nella solo porzione di mondo Europa e Usa, 700milioni e 400milioni circa. Il numero dell’IPv4 si è rivelato essere troppo limitato già negli anni ’90. La versione IPv6 di bit ne ha 128 e non è esattamente un numero semplice da scrivere 2128, con i suoi 38 zeri. Di certo un numero congruo con le esigenze odierne. 128 bit non sono espressi nel formato ad ottetti ma esadecimale in 8 gruppi di 16 bit.
Es. 2001:0db8:0000:0000:0000:8a2e:0370:7334 o eliminando gli zeri2001:0db8::8a2e:0370:7334
Gli ultimi 2 gruppi, sono 32 bit e spesso sarà possibile vederla non con due gruppi esadecimali ma proprio un indirizzo IPv4 per retrocompatibilità.
Es. ::ffff:192.168.32.1 o in forma estesa 0000:0000:0000:0000:0000:ffff:192.168.32.1
Classificazione Classful
Nel 1981 fu introdotta una classificazione arbitraria degli indirizzi IP, mantenuta ufficialmente in vita fino al 1993 quando fu abbandonata per evidenti limiti tecnici che vedremo dopo e il passaggio al classless (CIDR).. La classificazione prevedeva 5 classi, tre realmente di interesse, dove venivano assegnate due componenti: un certo numero di bit per indicare la rete di appartenenza, come se fosse un po’ la via di un certo indirizzo, e la parte host che identifica il dispositivo un po’ come fosse il numero civico che si affaccia alla via appena detta. E’ una classificazione “di ufficio”, non c’è molto da capire in realtà.
Limiti della Classful
Riproponiamo gli host per ogni classe:
| Classe | Primi bit | Range IP | Netmask predefinita | N° reti | Host per rete |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 0 | 0.0.0.0 – 127.255.255.255 | 255.0.0.0 (/8) | 128 | ~16 milioni |
| B | 10 | 128.0.0.0 – 191.255.255.255 | 255.255.0.0 (/16) | ~16 mila | ~65 mila |
| C | 110 | 192.0.0.0 – 223.255.255.255 | 255.255.255.0 (/24) | ~2 milioni | 254 |
Questo implicava che se una scuola come la nostra con 300 pc vari avesse voluto indirizzi IP per ognuno, non sarebbe bastato un indirizzo di classe C. Ma per indirizzare 300 dispositivi, si sarebbe sprecato oltre 64000 indirizzi Un piccolo ufficio con una decina di PC certamente avrebbe scelto come adeguato un indirizzo di classe C ma anche qui una decina di indirizzi e oltre 240 sprecati. Questo sistema con classi \8 \16 \24 non prevedeva neanche la possibilità di ulteriormente segmentare, suddividere, una rete in sottoreti. Un disastro, a ridosso degli anni 80.
Incompatibilità con l’espansione di Internet
Il sistema classful funzionava bene negli anni ’80, ma con la crescita di Internet servivano reti di dimensione variabile, non solo “piccole, medie o grandi”. Serviva un modo per aggregare indirizzi (route summarization) e ridurre le dimensioni delle tabelle di routing dei vari router che andavano a diffondersi in modo crescente.
Tutto questo portò nel 1993 all’introduzione del CIDR (Classless Inter-Domain Routing), che supera tutti i limiti del classful permettendo:
- subnet mask variabili (/8, /12, /19, /27, ecc.),
- assegnazione più flessibile,
- routing più efficiente
- possibilità di creare sottoreti all’occorrenza
Oggi esiste ancora la necessità di riconoscere le classi ma perde il meccanismo bloccante.
Ultima modifica 5 Novembre 2025
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