Livello fisico: tutto quello che c’è da sapere sul primo livello del modello ISO/OSI

Il livello fisico è il primo e quindi il più basso livello del modello ISO/OSI. Permette l’at­ti­va­zio­ne e la di­sat­ti­va­zio­ne dei col­le­ga­men­ti fisici e li monitora.

Il modello ISO/OSI è un modello di ri­fe­ri­men­to che definisce gli standard per la co­mu­ni­ca­zio­ne tra due sistemi. L’obiettivo di questo modello è per­met­te­re l’in­te­ra­zio­ne anche in presenza di hardware o software diversi. Il modello di ri­fe­ri­men­to, svi­lup­pa­to a partire dal 1977 e pre­sen­ta­to per la prima volta nel 1983, comprende sette livelli (layer) diversi. I livelli sono so­vrap­po­sti, ma ciascuno di essi svolge compiti ben definiti.

Affinché i dati possano essere elaborati o trasmessi cor­ret­ta­men­te, sia il mittente sia il de­sti­na­ta­rio devono lavorare secondo le regole del modello ISO/OSI. Il primo livello del modello, il più basso, è il livello fisico (Physical Layer). La sequenza di livelli è la seguente:

1. Livello fisico (Physical Layer)
2. Livello di col­le­ga­men­to dati (Data Link Layer)
3. Livello di rete (Network Layer)
4. Livello di trasporto (Transport Layer)
5. Livello di sessione (Session Layer)
6. Livello di pre­sen­ta­zio­ne (Pre­sen­ta­tion Layer)
7. Livello di ap­pli­ca­zio­ne (Ap­pli­ca­tion Layer).

Il compito prin­ci­pa­le del livello fisico è collegare fi­si­ca­men­te due unità all’interno di una rete. Instaura e in­ter­rom­pe la con­nes­sio­ne, mo­ni­to­ran­do­ne la fun­zio­na­li­tà durante la tra­smis­sio­ne. L’elemento più im­por­tan­te di questa tra­smis­sio­ne è co­sti­tui­to dai bit, la più piccola unità dell’in­for­ma­zio­ne.

Oltre alla tra­smis­sio­ne vera e propria, il Physical Layer regola anche la struttura dei bit, il loro si­gni­fi­ca­to e i singoli metodi di tra­smis­sio­ne. I dati vengono trasmessi, elaborati, am­pli­fi­ca­ti e se ne­ces­sa­rio con­ver­ti­ti bit per bit.

In queste ope­ra­zio­ni il livello fisico non distingue tra dati utili e dati di comando e neanche corregge gli errori. Attiva soltanto il col­le­ga­men­to fisico, trasmette tutti i dati sotto forma di flusso di bit e alla fine della tra­smis­sio­ne disattiva cor­ret­ta­men­te la con­nes­sio­ne. Il Physical Layer svolge inoltre alcune funzioni di am­mi­ni­stra­zio­ne.

Il livello fisico comprende anche la rap­pre­sen­ta­zio­ne fisica dei numeri binari 1 e 0, che può essere ad esempio di tipo elettrico, elet­tro­ma­gne­ti­co, ottico o acustico. Questo livello controlla in quale direzione si muove la tra­smis­sio­ne. Anche le proprietà di con­net­to­ri e cavi, l’as­se­gna­zio­ne dei pin o grandezze fisiche come l’intensità di corrente e la tensione sono rilevanti per il livello fisico.

Il livello fisico mette a di­spo­si­zio­ne degli altri livelli in­for­ma­zio­ni per per­met­te­re un col­le­ga­men­to senza intoppi. Queste in­for­ma­zio­ni possono essere ad esempio segnali radio, segnali luminosi o segnali elettrici. Anche la scelta del tipo di rete e dell’hardware adatto alla rete è stret­ta­men­te collegata al livello fisico.

I parametri definiti nel livello fisico incidono anche sugli altri livelli. Ad esempio, la scelta del mezzo di tra­smis­sio­ne, il fun­zio­na­men­to delle singole linee, la velocità di tra­sfe­ri­men­to e la già men­zio­na­ta direzione di tra­smis­sio­ne, che può essere simplex (in una sola direzione), half duplex (in al­ter­nan­za nelle due direzioni) o full duplex (con­tem­po­ra­nea­men­te nelle due direzioni).

Diversi com­po­nen­ti hardware as­si­cu­ra­no che siano sod­di­sfat­te le con­di­zio­ni del livello fisico. Questi com­po­nen­ti possono essere suddivisi grosso modo in com­po­nen­ti attivi e passivi e in parte possono anche incidere di­ret­ta­men­te sul livello suc­ces­si­vo. I com­po­nen­ti passivi com­pren­do­no tra l’altro:

• Impedenze di ter­mi­na­zio­ne
• Antenne
• Prese
• Linee
• Con­net­to­ri
• Raccordi a T

I com­po­nen­ti attivi del livello fisico includono ad esempio:

• Hub
• Schede di rete
• Ri­pe­ti­to­ri
• Ri­ce­tra­smet­ti­to­ri
• Am­pli­fi­ca­to­ri

Numerose sono le tec­no­lo­gie che offrono un livello fisico e agiscono secondo i principi del modello ISO/OSI. Alcuni esempi del presente o del passato:

• 1-Wire: in­ter­fac­cia seriale che può essere usata come ali­men­ta­zio­ne di corrente o come linea di tra­smis­sio­ne o di ricezione.
• Bluetooth: lo standard di settore per la tra­smis­sio­ne dei dati a breve distanza.
• DSL: vari standard del livello fisico per il tra­sfe­ri­men­to dei dati mediante cavi di rame ad alta velocità.
• E-carrier: sistema portante per la tra­smis­sio­ne digitale si­mul­ta­nea di diverse chiamate te­le­fo­ni­che.
• Ethernet: tra­smis­sio­ne via cavo dei dati all’interno di una rete locale.
• FireWire: una vecchia in­ter­fac­cia seriale con elevata velocità di tra­smis­sio­ne.
• GMS: standard per le reti mobili digitali.
• IEEE 802.15.4: standard per la tra­smis­sio­ne all’interno delle reti WPAN.
• IrDA: gruppo di aziende per la stan­dar­diz­za­zio­ne dei ri­ce­tra­smet­ti­to­ri a in­fra­ros­si.
• ISDN: standard in­ter­na­zio­na­le per le reti di te­le­co­mu­ni­ca­zio­ni.
• PCI Express: standard per il col­le­ga­men­to tra di­spo­si­ti­vi pe­ri­fe­ri­ci con un pro­ces­so­re prin­ci­pa­le.
• SONET/SDH: tec­no­lo­gia di mul­ti­pla­zio­ne per la tra­smis­sio­ne sincrona mediante cavi in fibra ottica.
• USB: sistema di tra­smis­sio­ne dei dati tra computer e di­spo­si­ti­vi esterni.
• Wi-Fi: di­spo­si­ti­vi e reti wireless secondo lo standard IEEE 802.11.
• X10: pro­to­col­lo per l’au­to­ma­zio­ne degli edifici tramite segnali di com­mu­ta­zio­ne.