OSI/Referenzmodell

OSI/Referenzmodell - Referenzmodell für Netzwerkprotokolle

Beschreibung

Open Systems Interconnection Model (OSI)

Referenzmodell für Netzwerkprotokolle als Schichtenarchitektur

Open Systems Interconnection (OSI)

Schichten-Modell

Schicht	Name
7	Application‎
6	Presentation‎
5	Session‎
4	Transport
3	Network‎
2	Data Link‎
1	Physical‎

Weitere Bezeichnungen

ISO/OSI-Modell
OSI-Referenzmodell
OSI-Schichtenmodell
7-Schichten-Model

Netzwerkprotokolle

Definierte Netzwerkprotokolle

Sieben aufeinander aufbauenden Schichten (Layer)
Festgelegte Aufgaben
Klare Schnittstellen
Protokolle der gleichen Schicht sind austauschbar

Ziele

Kommunikation über unterschiedlichste technische Systeme

Weiterentwicklung begünstigen

Entwicklung

1977	Beginn
1983	Erste Veröffentlichung	International Telecommunication Union (ITU)
1984	Standard	International Organization for Standardization (ISO)

Funktionen

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

Zuordnung OSI/DoD-Schichten

OSI		DoD
7	Application‎	4	Process
6	Presentation‎	4	Process
5	Session‎	4	Process
4	Transport	3	Host-to-Host
3	Network‎	2	Internet
2	Data Link‎	1	Network Access
1	Physical‎	1	Network Access

Dienste

Computernetze stellen Clients Dienste zur Verfügung

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 und weitere 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

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

Kommunikation im OSI-Modell am Beispiel der Schichten 3 bis 5

Regeln

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

Dienste

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	Der Mitarbeiter ist mit dem Anwendungsprozess, der die Kommunikation anstößt, gleichzusetzen Er spricht die Nachricht auf ein Diktiergerät
Assistent	Darstellung	Sein Assistent bringt die Nachricht auf Papier Der Assistent wirkt somit als Darstellungsschicht
Sekretär	Sitzung	Danach gibt er die Nachricht an den Sekretär, der den Versand der Nachricht verwaltungstechnisch abwickelt und damit die Sitzungsschicht repräsentiert
Hauspostmitarbeiter	Transport	Der Hauspostmitarbeiter (gleich Transportschicht) bringt den Brief auf den Weg
Briefpost	Vermittlung	Dazu klärt er mit der Vermittlungsschicht (gleich Briefpost), welche Übertragungswege bestehen, und wählt den geeigneten aus
Verteilstelle	Sicherung	Der Postmitarbeiter bringt die nötigen Vermerke auf den Briefumschlag an und gibt ihn weiter an die Verteilstelle, die der Sicherungsschicht entspricht
Transportmittel	Bitübertragung	Von dort gelangt der Brief zusammen mit anderen in ein Transportmittel wie LKW oder Flugzeug und nach eventuell mehreren Zwischenschritten zur Verteilstelle, die für den Empfänger zuständig ist

Zusammenfassung

OSI	Name	DoD	Einordnung	Protokolle	Einheiten	Komponente	Einordnung
7	Application‎	Process	Anwendung	HTTP, SMTP, FTP, DNS, DHCP, LDAP, …	Daten-Ströme	Dienst Gateway Proxy Content-Switch	Ende zu Ende (Multihop)
6	Presentation‎
5	Session‎

4	Transport	Host-to-Host	Transport	TCP UDP SCTP	Segment Datagramm
3	Network‎	Internet		IPv4 IPv6	Datagramm	Router Layer-3-Switch

2	Data Link‎	Network Access		Ethernet WLAN DSL MPLS	Frame Symbol	Bridge Switch WLAN Access Point	Punkt zu Punkt (Direkt)
1	Physical‎	Network Access		1000BASE-T Token Ring	Signal	Netzwerkkabel Repeater Hub	Punkt zu Punkt (Direkt)