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.