Che cos'è il livello 7?

Pensi al Livello 7 come al centro di controllo della rete. Proprio come il cervello controlla il corpo umano, il livello 7 è responsabile della gestione e del coordinamento della comunicazione tra le diverse applicazioni.

Capire il Modello OSI

Il modello Open Systems Interconnection è un quadro concettuale utilizzato per descrivere il modo in cui i dati vengono trasmessi su una rete. Sviluppato dall'Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione (ISO) nel 1984, è ora ampiamente accettato come modello standard per le comunicazioni di rete.

Il modello OSI fornisce una rappresentazione sistematica dei processi di comunicazione di rete, con i singoli livelli responsabili di servizi specifici che contribuiscono alla funzione generale della comunicazione di rete. Ogni livello comunica con i livelli adiacenti. I dati scendono attraverso i livelli sul lato del mittente, attraversano la rete e risalgono attraverso i livelli sul lato del destinatario.

Incontri i livelli del Modello OSI

Livello 1 - Il livello fisico: Come livello fondamentale del modello OSI, il livello fisico è responsabile della trasmissione di dati bitstream grezzi su mezzi fisici come fili di rame, fibre ottiche o onde radio. Regola aspetti come la velocità di trasmissione, la potenza del segnale, i connettori fisici, i tipi di cavo e la topologia della rete. Il livello 1 assicura l'integrità delle trasmissioni binarie attraverso la rete.

Livello 2 - Il livello Data Link: Questo livello struttura i bit grezzi del livello fisico in frame di dati e gestisce la comunicazione da nodo a nodo attraverso gli indirizzi fisici (indirizzi MAC). Il livello 2 offre il rilevamento e la correzione degli errori, garantendo una trasmissione dati affidabile. Gestisce anche l'accesso al mezzo fisico attraverso il Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) e altre tecniche.

Livello 3 - Il livello della rete: Il livello di rete fornisce i mezzi per trasferire sequenze di dati di lunghezza variabile (pacchetti) da un nodo all'altro all'interno di reti diverse. Gestisce l'instradamento dei pacchetti in base all'indirizzamento logico e gestisce la congestione della rete e il sequenziamento dei pacchetti.

Livello 4 - Il livello di trasporto: Il livello 4 si occupa della comunicazione host-to-host tra i sistemi di origine e di destinazione. Fornisce meccanismi per la trasmissione affidabile o inaffidabile dei dati tramite protocolli come TCP e UDP e gestisce il controllo del flusso, il controllo degli errori e la segmentazione dei pacchetti di dati.

Livello 5 - Il livello di sessione: Il livello di sessione stabilisce, gestisce e termina le connessioni (sessioni) tra le applicazioni su ciascuna estremità di una comunicazione.

Livello 6 - Il livello di presentazione: Il livello di presentazione traduce i dati in formato applicazione in un formato comune e viceversa, fornendo servizi come la crittografia, la decrittografia e la compressione dei dati. Il livello 6 assicura che i dati inviati dal livello applicativo di un sistema possano essere letti dal livello applicativo di un altro sistema.

Livello 7 - Il livello di applicazione: Il livello più alto del modello OSI, il livello applicazione, funge da interfaccia per la comunicazione tra gli utenti o i processi e la rete. Fornisce servizi specifici per le applicazioni, come le richieste HTTP, il trasferimento di file e la posta elettronica.

Come avviene il flusso dei dati nel Modello OSI?

I dati fluiscono attraverso il modello OSI in un processo noto come incapsulamento e deincapsulamento, che avviene quando i dati vengono inviati da un dispositivo di origine a un dispositivo di destinazione.

Processo di incapsulamento (flusso di dati verso il basso)

Il processo di incapsulamento inizia a livello di applicazione (Livello 7) sul dispositivo di origine. I dati dell'utente vengono convertiti in un formato adatto alla trasmissione e passati al livello di presentazione (Livello 6) per la traduzione, la compressione o la crittografia. A livello di sessione (Livello 5), viene stabilita una sessione e mantenuta per la durata del trasferimento dei dati.

Il livello di trasporto (Livello 4) riceve questi dati, li divide in segmenti gestibili e aggiunge un'intestazione TCP o UDP, che include i numeri di porta. Il livello di rete (Livello 3) aggiunge quindi un'intestazione IP contenente gli indirizzi IP di origine e di destinazione, convertendo il segmento in un pacchetto.

Il livello data link (Livello 2) incapsula questo pacchetto in un frame, aggiungendo gli indirizzi MAC nell'intestazione e una Frame Check Sequence (FCS) nel trailer. Infine, il livello fisico (Livello 1) converte questi frame in dati binari (bit) per la trasmissione sul mezzo fisico.

Processo di de-incapsulamento (flusso di dati verso l'alto)

Una volta che i dati raggiungono il dispositivo di destinazione, risalgono i livelli OSI in un processo inverso. Nel livello fisico, i bit ricevuti vengono riconvertiti in frame. Il livello data link controlla l'FCS per gli errori, rimuove gli indirizzi MAC e passa il pacchetto al livello rete.

Il livello rete rimuove gli indirizzi IP dal pacchetto, trasformandolo nuovamente in un segmento, che viene passato al livello di trasporto. Il livello di trasporto verifica la sequenza corretta dei dati, riconosce la ricezione del pacchetto e rimuove l'intestazione TCP o UDP.

Ora nella sua forma originale, i dati passano attraverso i livelli di sessione e di presentazione, dove la sessione viene chiusa e qualsiasi traduzione o crittografia effettuata in precedenza viene invertita. Infine, a livello di applicazione, i dati originali dell'utente vengono consegnati all'applicazione ricevente in un formato che può utilizzare.

Il ruolo del livello 7

Il livello 7 facilita la comunicazione tra le applicazioni software e i servizi di rete di livello inferiore. Questo livello non si occupa dei dettagli sottostanti della rete, ma si concentra sulla fornitura di metodi per le applicazioni software per utilizzare i servizi di rete. Il livello 7 funge essenzialmente da interprete di rete che traduce i dati dell'utente o dell'applicazione in un protocollo standard che gli altri livelli del modello OSI possono comprendere.

Diversi protocolli, ciascuno con finalità specifiche, consentono al livello applicativo di facilitare la comunicazione end-to-end tra i partner di comunicazione. Per esempio:

• Il protocollo di trasferimento file (FTAM) consente agli utenti di accedere e gestire i file in un sistema remoto.

• Il Simple Network Management Protocol (SNMP) consente agli amministratori di rete di gestire, monitorare e configurare i dispositivi di rete.

• Il Common Management Information Protocol (CMIP) definisce le informazioni di gestione della rete.

• L'HTTP (Hypertext Transfer Protocol) consente la comunicazione tra client e server sul web.

Bilanciamento del carico di livello 7

I bilanciatori di carico distribuiscono il traffico di rete su più server per ottimizzare l'uso delle risorse, ridurre al minimo i tempi di risposta ed evitare di sovraccaricare un singolo server.

Al livello 7, il bilanciamento del carico introduce un'ulteriore dimensione nella distribuzione del traffico di rete. A differenza dei bilanciatori di carico di livello 4, che basano le loro decisioni sull'indirizzo IP e sulle informazioni della porta TCP o UDP, i bilanciatori di carico di livello 7 ispezionano il contenuto del messaggio dell'utente per prendere decisioni sull'instradamento.

I bilanciatori di carico di livello 7 analizzano il 'carico utile' del pacchetto di rete, considerando elementi come le intestazioni HTTP, i cookie o i dati all'interno del messaggio dell'applicazione per prendere decisioni sofisticate di bilanciamento del carico. Possono, ad esempio, indirizzare il traffico verso server diversi in base all'URL richiesto o al tipo di contenuto richiesto, come immagini, script o testo.

Sicurezza di livello 7

Sia che un'organizzazione opti per un approccio on-premise, cloud-based o ibrido, la sicurezza del livello applicativo è fondamentale per proteggere i dati sensibili e mantenere la disponibilità del servizio. Inoltre, essendo il livello che si interfaccia direttamente con l'utente e i suoi dati, il livello 7 attira i cattivi attori determinati ad accedere alle credenziali degli utenti e alle informazioni di identificazione personale. I tipi più comuni di attacchi a questo livello includono gli attacchi a livello di applicazione e gli attacchi DDoS (Distributed Denial of Service) del Livello 7.

Gli attacchi di livello applicativo tentano di sfruttare le vulnerabilità all'interno dell'applicazione, come ad esempio gli input mal convalidati o le impostazioni di configurazione non sicure. Gli attacchi DDoS di livello 7 mirano a sovraccaricare un server, un servizio o una rete con più richieste di quelle che può gestire. A differenza degli attacchi DDoS tradizionali che inondano le reti con volumi massicci di traffico, gli attacchi DDoS di livello 7 spesso iniziano lentamente, imitando il normale comportamento degli utenti, il che li rende più difficili da rilevare.

In ambienti cloud-nativi, strumenti come Kubernetes forniscono meccanismi integrati per la sicurezza di rete al livello 7. Questi meccanismi, tuttavia, richiedono spesso misure di sicurezza aggiuntive, come i web application firewall (WAF), i sistemi di rilevamento delle intrusioni e solide politiche di sicurezza.

I WAF, in particolare, svolgono un ruolo fondamentale per la sicurezza di livello 7, in quanto operano a livello di applicazione e possono comprendere e prendere decisioni in base al contenuto del pacchetto di dati. I WAF possono filtrare il traffico dannoso in base alle regole definite per HTTP/HTTPS, consentendo un controllo più granulare sul traffico di rete rispetto ai firewall tradizionali a livello di rete.

Modello OSI vs. Modello TCP/IP

Come il modello OSI, il modello Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) descrive come i protocolli di rete interagiscono e lavorano insieme per fornire servizi Internet. I due modelli differiscono, tuttavia, per struttura, livelli di astrazione e utilizzo storico.

Struttura e livelli di astrazione

Il modello OSI prevede sette livelli, ognuno dei quali fornisce una serie di servizi specifici e opera in modo indipendente, pur interagendo con i livelli immediatamente superiori e inferiori. Il design, come previsto, ha creato uno standard universale per tutti i tipi di comunicazione in rete.

Il modello TCP/IP è più focalizzato sulle realtà della comunicazione in rete e rifiuta la separazione modulare delle funzionalità, come si vede nella sua struttura a quattro livelli.

1. Interfaccia di rete (equivalente ai livelli fisico e di collegamento dati del modello OSI)
2. Internet (equivalente al livello rete)
3. Trasporto
4. Applicazione (che combina i livelli di sessione, presentazione e applicazione del modello OSI)

Uso storico

Nonostante il suo design completo, il modello OSI non è mai stato ampiamente adottato per le implementazioni pratiche della rete. Il suo uso è rimasto concettuale, servendo come strumento per comprendere e descrivere l'interazione e il funzionamento dei protocolli di rete.

Al contrario, il Modello TCP/IP è stato creato e implementato come base dell'Internet moderno. TCP e IP sono i protocolli di base di Internet. Il modello è stato progettato per risolvere problemi pratici di rete e per ottenere una comunicazione efficace ad ampio raggio, piuttosto che per conformarsi ad un modello di riferimento a strati.

Il livello 7 e le domande frequenti del Modello OSI