OSI-Referenzmodell
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OSI-Referenzmodell - Referenzmodell für Netzwerkprotokolle
Beschreibung
| Schicht | Name |
|---|---|
| 7 | Application |
| 6 | Presentation |
| 5 | Session |
| 4 | Transport |
| 3 | Network |
| 2 | Data Link |
| 1 | Physical |
- Open Systems Interconnection model (OSI)
- Ziele
- Kommunikation über unterschiedlichste technische Systeme
- Weiterentwicklung begünstigen
- Entwicklung
- seit 1977
- 1983 von der International Telecommunication Union (ITU) veröffentlicht
- 1984 auch von der International Organization for Standardization (ISO) als Standard veröffentlicht
Deutsche Bezeichnungen
| 7 | Application | Anwendung |
| 6 | Presentation | Darstellung |
| 5 | Session | Sitzung |
| 4 | Transport | Transport |
| 3 | Network | Vermittlung |
| 2 | Data Link | Sicherung |
| 1 | Physical | Bitübertragung |
Zuordnung zu DoD-Schichten
| DoD | OSI | Name |
|---|---|---|
| 4 | 7 | Application |
| 4 | 6 | Presentation |
| 4 | 5 | Session |
| 3 | 4 | Transport |
| 2 | 3 | Network |
| 1 | 2 | Data Link |
| 1 | 1 | Physical |
Schichten-Modell
- Sieben aufeinanderfolgende Schichten
Layers mit festgelegten (diskreten) Aufgaben und klare Schnittstellen
- Definierte Netzwerkprotokolle
- Protokolle der gleichen Schicht sind austauschbar
Funktionen
Abstraktionsgrad nimmt von Schicht 1 bis 7 zu
| Layer | Deutsch | Beschreibung | |
|---|---|---|---|
| 7 | Application | Anwendung | Funktionen für Anwendungen, Dateneingabe und -ausgabe |
| 6 | Presentation | Darstellung | Umwandlung der systemabhängigen Daten in ein unabhängiges Format |
| 5 | Session | Sitzung | Steuerung der Verbindungen und des Datenaustauschs |
| 4 | Transport | Transport | Zuordnung der Datenpakete zu einer Anwendung |
| 3 | Network | Vermittlung | Routing der Datenpakete zum nächsten Knoten |
| 2 | Data Link | Sicherung | Segmentierung der Pakete in Frames und Hinzufügen von Prüfsummen |
| 1 | Physical | Bitübertragung | Bit zum Medium passendes Signal umwandeln, physikalische Übertragung |
Dienste
In einem Computernetz werden den verschiedenen Clients Dienste unterschiedlichster Art durch andere Hosts bereitgestellt
- Dabei gestaltet sich die dafür erforderliche Kommunikation komplizierter, als sie zu Beginn erscheinen mag, da eine Vielzahl von Aufgaben bewältigt und Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit, Sicherheit, Effizienz usw. erfüllt werden müssen
- Die zu lösenden Probleme reichen von Fragen der elektronischen Übertragung der Signale über eine geregelte Reihenfolge in der Kommunikation bis hin zu abstrakteren Aufgaben, die sich innerhalb der kommunizierenden Anwendungen ergeben
Vielzahl von Aufgaben
Aufgrund dieser Vielzahl von Aufgaben wurde das OSI-Modell eingeführt
- bei dem die Kommunikationsabläufe in sieben Ebenen (auch Schichten genannt) aufgeteilt werden
- Dabei werden auf jeder einzelnen Schicht die Anforderungen separat umgesetzt
Instanzen
Instanzen müssen auf Sender- und Empfängerseite nach festgelegten Regeln arbeiten
- Verarbeitung von Daten ermöglichen
- Die Festlegung dieser Regeln wird in einem Protokoll beschrieben und bildet eine logische, horizontale Verbindung zwischen zwei Instanzen derselben Schicht
Jede Instanz stellt Dienste zur Verfügung, die eine direkt darüberliegende Instanz nutzen kann
- Zur Erbringung der Dienstleistung bedient sich eine Instanz selbst der Dienste der unmittelbar darunterliegenden Instanz
- Der reale Datenfluss erfolgt daher vertikal
- Die Instanzen einer Schicht sind genau dann austauschbar, wenn sie sowohl beim Sender als auch beim Empfänger ausgetauscht werden können
Design und Funktionen
- Verständnis von Netzwerkprotokollen
| Sender | Empfänger | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Anwendung | 7 Application | 7 Application | |||
| 6 Presentation | 6 Presentation | ||||
| 5 Session | 5 Session | ||||
| Transport | 4 Transport | 4 Transport | |||
| 3 Network | 3 Network | ||||
| 2 Data Link | 2 Data Link | ||||
| 1 Physical | 1 Physical | ||||
| Media | |||||
Auf der Basis dieses Modells sind auch Netzwerkprotokolle entwickelt worden, die fast ausschließlich von Anbietern der öffentlichen Kommunikationstechnik verwendet wurden
- Im privaten und kommerziellen Bereich wird hauptsächlich die TCP/IP-Protokoll-Familie eingesetzt
- Das TCP/IP-Referenzmodell ist sehr speziell auf den Zusammenschluss von Netzen (internetworking) zugeschnitten
Die nach dem OSI-Referenzmodell entwickelten Netzprotokolle haben mit der TCP/IP-Protokollfamilie gemeinsam, dass es sich um hierarchische Modelle handelt
- Es gibt aber wesentliche konzeptionelle Unterschiede
- OSI legt die Dienste genau fest, die jede Schicht für die nächsthöhere zu erbringen hat
- TCP/IP hat kein derartig strenges Schichtenkonzept wie OSI
- Weder sind die Funktionen der Schichten genau festgelegt, noch die Dienste
- Es ist erlaubt, dass eine untere Schicht unter Umgehung dazwischenliegender Schichten direkt von einer höheren Schicht benutzt wird
Analogie
- Versand einer Nachricht an einen Geschäftspartner
- Auf der Seite des Empfängers wird dieser Vorgang in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen, bis der Geschäftspartner die Nachricht auf ein Diktiergerät gesprochen vorfindet
- Diese Analogie zeigt nicht auf, welche Möglichkeiten der Fehlerüberprüfung und -behebung das OSI-Modell vorsieht, da diese beim Briefversand nicht bestehen
| Akteur | OSI-Schicht | |
|---|---|---|
| Firmenmitarbeiter / Geschäftspartner |
Anwendung |
|
| Assistent | Darstellung |
|
| Sekretär | Sitzung |
|
| Hauspostmitarbeiter | Transport |
|
| Briefpost | Vermittlung |
|
| Verteilstelle | Sicherung |
|
| Transportmittel | Bitübertragung |
Beispiel
- TCP/IP ist effizienter als OSI-Protokolle
- Nachteil bei TCP/IP ist, dass es für viele kleine und kleinste Dienste jeweils ein eigenes Netzprotokoll gibt
- OSI hat dagegen für seine Protokolle jeweils einen großen Leistungsumfang festgelegt, der sehr viele Optionen hat
- Nicht jede kommerziell erhältliche OSI-Software hat den vollen Leistungsumfang implementiert
- Daher wurden OSI-Profile definiert, die jeweils nur einen bestimmten Satz von Optionen beinhalten
- OSI-Software unterschiedlicher Hersteller arbeitet zusammen, wenn dieselben Profile implementiert sind
Die Ebenen des verbreiteten Netzwerk-Systems „TCP/IP über Ethernet“ entsprechen nicht exakt dem OSI-Modell und sind daher teilweise OSI-Schichten-übergreifend
Aufbau eines Ethernet-Frames
| DoD-Schicht | Protokoll | SFD | Ethernet | IP | TCP | Payload | Ethernet | IFG | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 | TCP | TCP-Header | Nutzlast | |||||||||||
| 3 | IP | IP-Header | Nutzlast | |||||||||||
| 2 | Ethernet | MAC-Empfänger | MAC-Absender | (Tag) | EtherType | Nutzlast (1500 bytes) | FCS | |||||||
| 1 | Ethernet +IPG |
Präambel | SoF | Nutzlast (1518/1522 bytes) | IFS | |||||||||
| Oktette | Byte | 7 | 1 | 6 | 6 | (4) | 2 | 20 | 20 | 6–1460 | 4 | 12 | ||
Standardisierung
Das Referenzmodell wird bei der ISO weiterentwickelt
- Der aktuelle Stand ist in der Norm ISO/IEC 7498-1:1994 nachzulesen
- Das technische Komitee „Information Processing Systems“ hatte sich das Ziel gesetzt, informationsverarbeitende Systeme verschiedener Hersteller zur Zusammenarbeit zu befähigen
- Daher kommt die Bezeichnung „Open Systems Interconnection“
An der Arbeit im Rahmen der ISO nahm auch der Ausschuss Offene Kommunikationssysteme des DIN teil, der dann den ISO-Standard auch als deutsche Industrienorm in der englischen Originalfassung des Textes übernahm
- Auch ITU-T übernahm ihn: In einer Serie von Standards X.200, X.207, … sind nicht nur das Referenzmodell, sondern auch die Services und Protokolle der einzelnen Schichten spezifiziert
Weitere Bezeichnungen für das Modell sind ISO/OSI-Modell, OSI-Referenzmodell, OSI-Schichtenmodell oder 7-Schichten-Modell
- Standardisierungsdokumente
- ISO 7498-1 (DIN ISO 7498)
- ITU-T X.200
- X.207
- …
Übersicht
| OSI | Name | DoD | Protokolle | Einheiten | Komponente | Einordnung | Einordnung |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 7 | Application | Application | DHCP, DNS, FTP, HTTP LDAP, SMTP | Daten | Gateway, Proxy, Content-Switch | Ende zu Ende (Multihop) |
Anwendung |
| 6 | Presentation | ||||||
| 5 | Session | ||||||
| 4 | Transport | Transport | TCP, UDP, SCTP, SPX | Segment, Datagramm | Transport | ||
| 3 | Network | Internet | ICMP, IGMP, IP, IPsec, IPX | Datagramm | Router, Layer-3-Switch | ||
| 2 | Data Link | Network | Ethernet, WLAN, MAC, Token_Ring, ARCNET | Frame | Bridge, Switch, WLAN Access Point | Direktverbindung Punkt zu Punkt | |
| 1 | Physical | 1000BASE-T, Token Ring | Bit, Symbole | Netzwerkkabel, Repeater, Hub |