+1 Daumen
388 Aufrufe


1. EinfĂŒhrung

Die Kommunikation bzw. der Transport von Daten im Internet ist eine sehr komplexe Aufgabe. Man sieht sich mit einer Vielzahl an Herausforderungen wie unterschiedlichen Übertragungsmedien, verschiedenen Datenraten entlang einzelner Links, fehlerhaften Paketen, Paketverlusten, Paketduplikaten, Millionen von Teilnehmern und unterschiedlichsten (Web-)Anwendungen konfrontiert. Es bedarf also einer Netzwerkarchitektur, die eine BewĂ€ltigung dieser Herausforderungen zulĂ€sst.

2. Was ist das ISO-OSI-Referenzmodell?

Um eine Kommunikation im Internet oder anderen Netzwerken mit unterschiedlichen GerĂ€ten zu vereinheitlichen, wurde das ISO-OSI-Referenzmodell entwickelt. Bei ihm wird das Internet in verschiedene Schichten unterteilt, innerhalb derer bestimmte Aufgaben erledigt werden. Bildlich kannst du dir das wie eine Torte vorstellen, bei der jede einzelne Schicht zum vollendeten Geschmackserlebnis beitrĂ€gt. Dieses Schichtenmodell soll sicherstellen, dass die Kommunikation von GerĂ€ten herstellerunabhĂ€ngig funktioniert. Es ist heute die Designgrundlage fĂŒr jegliche Kommunikationsprotokolle.

Doch wofĂŒr steht die AbkĂŒrzung "ISO-OSI"? "ISO" steht fĂŒr "International Organization for Standardization", also die internationale Organisation fĂŒr Standardisierungen. "OSI" steht fĂŒr "Open Systems Interconnection", also ein offenes System fĂŒr Kommunikationsverbindungen.

3. Wie setzt sich das Modell zusammen?

Das ISO-OSI-Referenzmodell besteht aus insgesamt sieben Schichten (auch Layer genannt), nĂ€mlich dem Physical Layer, dem Data-Link-Layer, dem Network-Layer, dem Transport-Layer, dem Session-Layer, dem Presentation-Layer und dem Application-Layer. Die Anfangsbuchstaben der einzelnen Schichtnamen kannst du dir durch den Merksatz "Please Do Not Throw Salami Pizza Away" (zu Deutsch: "Bitte wirf keine Salami Pizza weg") merken. Übersetzt heißen die Schichten z. B. BitĂŒbertragungsschicht, Sicherungsschicht, Netzwerk- bzw. Vermittlungsschicht, Transportschicht, Sitzungsschicht, Darstellungsschicht und Anwendungsschicht.

layer1.png

Man kann statt den 7 Schichten auch die oberen drei Schichten als "Anwendungsschicht" zusammenfassen und erhÀlt so ein reduziertes Internet-Schichtenmodell mit 5 Schichten:

layer2.png

4. Welche Aufgaben ĂŒbernehmen die einzelnen Schichten?

Schicht 1: Auf der BitĂŒbertragungsschicht werden die einzelnen Bits einer Datei ĂŒber eine physische Verbindung (z. B. einem Kabel) ĂŒbertragen. Die Übertragung erfolgt ungesichert und unstrukturiert. Die Übertragungseinheit ist Bits. Beispiele fĂŒr Vertreter auf dieser Schicht sind Hubs oder der Token-Ring.

Schicht 2: Die Sicherungsschicht ist fĂŒr den zuverlĂ€ssigen Austausch von Daten zwischen zwei Medien zustĂ€ndig, d. h. dass z. B. BitĂŒbertragungsfehler erkannt und behoben werden. Die Übertragungseinheit ist Frame. Die Adressierung erfolgt durch die MAC-Adresse, also der physikalischen Adresse eines GerĂ€ts. Protokollvertreter auf dieser Schicht sind Ethernet und WiFi.

Schicht 3: Auf der Netzwerkschicht werden Teilverbindungen zu einer Gesamtverbindung von der Quelle bis zum Ziel verknĂŒpft. Diesen Prozess nennt man Routing. Die Adressierung findet hier anhand der IP-Adresse statt. Durch GerĂ€te, die auf dieser Schicht arbeiten (wie etwa Router), ist eine netzweite Adressierung von EndgerĂ€ten möglich. Die Übertragungseinheit sind Datagramme. Auf dieser Schicht findest du das IP-Protokoll.

Schicht 4: Auf der Transportschicht werden Daten als Segmente von der Quelle zum Ziel ĂŒbertragen. Sie ist das Bindeglied zwischen den transportorientierten und anwendungsorientierten Schichten. Auf dieser Ebene wird bereits eine Zuordnung der ĂŒbertragenen Elemente zu der jeweiligen Anwendung vorgenommen. Der Transport kann entweder verbindungsorientiert (wie beim TCP-Protokoll) oder verbindungslos (wie beim UDP-Protokoll) erfolgen.

Schicht 5: Auf der Sitzungsschicht werden die Verbindungen organisiert. Es wird z. B. festgelegt, welche Stationen wie lange senden dĂŒrfen. Bekannte Protokollvertreter sind Telnet, FTP, HTTP und SMTP.

Schicht 6: Die Darstellungsschicht regelt das Datenformat. Sie fungiert quasi als Übersetzer von Protokollinhalten und stellt diese dann entsprechend dar. Hier wird auch die Kompression und VerschlĂŒsselung geregelt. Bekannte Protokollvertreter sind auch hier Telnet, FTP, HTTP und SMTP.

Schicht 7: Die Anwendungsschicht stellt Funktionen fĂŒr die eigentliche Anwendungen zur VerfĂŒgung. Sie stellt auch die Verbindung zu den unteren Schichten her. Hier findet zudem die Ein- und Ausgabe von Dateien statt.

Kurz zusammengefasst stellen die einzelnen Schichten die folgenden Funktionen zur VerfĂŒgung:

1. Umwandlung der Bits in ein zum jeweiligen Übertragungsmedium passendes Signal und daran anschließend die physikalische Übertragung.

2. Segmentierung der Pakete in Frames und HinzufĂŒgen von PrĂŒfsummen.

3. Routing der Pakete.

4. Zuordnen der Pakete zur jeweiligen Ziel-Anwendung.

5. Steuerung der Verbindungen und des Datenaustauschs.

6. Übersetzen systemabhĂ€ngiger Daten in ein systemunabhĂ€ngiges Format.

7. Funktionen fĂŒr die Anwendungen und Ein- bzw. Ausgabe von Dateien.

Dieses Modell ist eines der wichtigsten in der Netzwerktechnik. Du solltest Netzwerkprotokolle, die du kennenlernst, gedanklich immer einer Schicht zuordnen können. Es ist eine beliebte Aufgabe in Klausuren, verschiedene Protokolle ihren jeweiligen Schichten zuzuordnen. Daran erkennt man schnell, ob du die Funktion eines Protokolls verstanden hast, denn ein Protokoll, das fĂŒr die Darstellung von Daten im Browser zustĂ€ndig ist, wird wohl kaum auch Routing-FunktionalitĂ€ten ĂŒbernehmen.

Jeder Hersteller von IOT-GerĂ€ten hĂ€lt sich an dieses Modell, da das Device sonst nicht reibungsfrei in die bestehende Internet-Infrastruktur integriert werden kann. Sonst mĂŒsstest du dir z. B. einen speziellen Netflix-Fernseher kaufen, um Netflix sehen zu können, da die anderen GerĂ€te sonst nicht ein proprietĂ€res Netflix-Kommunikationsprotokoll lesen könnten, das sich nicht an den Standard hĂ€lt.

5. Gibt es noch weitere Schichten?

Neben den offiziellen Schichten 1 bis 7, gibt es noch die inoffiziellen Schichten 0 und 8. Schicht 0 ist das Medium, wie etwa ein Netzwerkkabel. Auf Schicht 8 befindet sich der Anwender. Ein Schicht-8-Fehler ist z. B. eine falsche Benutzung durch den Anwender, ein Problem auf Schicht 0 ist hingegen z. B. ein defektes Netzwerkkabel.

Autor: Florian André Dalwigk

Dieser Artikel hat 50 Bonuspunkte erhalten. Schreib auch du einen Artikel.
geschlossen: Stack-Artikel
von

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Ähnliche Fragen

+2 Daumen
0 Antworten
+2 Daumen
0 Antworten
+3 Daumen
0 Antworten

Willkommen bei der Stacklounge! Stell deine Frage sofort und kostenfrei

x
Made by a lovely community