Das OSI-Referenzmodell

Das OSI-Referenzmodell (engl. Open Systems Interconnection Reference Model) beschreibt die Voraussetzungen für die offene Kommunikation zwischen unterschiedlichen Netzwerkkomponenten. Das Referenzmodell wurde ab 1979 entwickelt und 1983 von der Internationalen Organisation für Normung – der ISO – standardisiert. Das OSI-Referenzmodell ist für den Aufbau und das Verständnis der Funktionsweise von Netzwerken von grundlegender Bedeutung. Es ist auch bei der Fehlersuche hilfreich.

Die sieben Schichten des OSI-Modells stellen einzelne Funktionsblöcke dar. Sie beschreiben die Aufgaben, die die jeweilige Schicht in der Netz-Kommunikation übernimmt, und bauen aufeinander auf. Die unteren Schichten 1-4 gehören zum Transportsystem. Die oberen Schichten 5-7 sind die anwenderorientierten Schichten und dienen der Darstellung.

Ein gesendetes Datenpaket durchläuft alle sieben Schichten von oben nach unten. Jede Schicht fügt dem Datenpaket Protokoll-Informationen hinzu, die von der nächsten interpretiert und verstanden werden. Die unterste Schicht (Schicht 1) wandelt schließlich die Datenpakete und sämtliche Protokoll-Informationen in technisch übertragbare Daten um und schickt diese mittels eines Übertragungsmediums zum Empfänger. Hier werden sämtliche Informationen wieder zusammengesetzt, indem die Datenpakete die Schichten in umgekehrter Reihenfolge von Schicht 1 bis Schicht 7 durchlaufen. Die Schichten im Einzelnen:

Schicht 7: Anwendungsschicht (Application Layer) 
Die Anwendungsschicht ist die oberste Schicht des OSI-Referenzmodells. Hier werden Verbindungen zwischen Anwendungsprogrammen hergestellt. Sie ist die Schnittstelle zum Benutzer und gewährleistet das Funktionieren von Diensten wie z. B. E-Mail, DNS oder SSH.

Schicht 6: Darstellungsschicht (Presentation Layer) 
In der Darstellungsschicht werden die Daten für die Anwendungsschicht so vorbereitet, dass eine vom Betriebssystem unabhängige Darstellung – beispielsweise von Schriftzeichen – erfolgen kann. Zu diesem Zweck werden die Daten decodiert, umgewandelt, verschlüsselt und überprüft.

Schicht 5: Sitzungsschicht (Session Layer) 
Die Sitzungsschicht ist verantwortlich für die Verbindung zwischen den Endgeräten. Sie steuert und kontrolliert den Zugang zum Endsystem und legt fest, mit welchem Anwenderprogramm kommuniziert werden soll. Der Login für FTP-Server oder Netzwerke und die Anmeldung auf einem Server sind zum Beispiel Zuständigkeiten dieser Schicht.

Schicht 4: Transportschicht (Transport Layer) 
Die Transportschicht stellt die vollständige „Ende-zu-Ende“-Kommunikation zwischen Sender und Empfänger zur Verfügung. Sie sichert die Verbindung zwischen den beiden Endpunkten der Kommunikation. Verbindungen werden ordnungsgemäß auf- und abgebaut und synchronisiert. Datenpakete werden segmentiert und auf mehrere Verbindungen verteilt, so dass es nicht zum Stau von Datenpaketen kommt. Die Transportschicht bietet den anwendungsorientierten Schichten 5-7 Zugriff.

Schicht 3: Netzwerkschicht (Network Layer) 
Zu den wichtigsten Aufgaben der Netzwerkschicht, auch Vermittlungsschicht genannt, gehört die Weitervermittlung von Datenpaketen – das Routing – und die Flusskontrolle. Datenpakete, die nicht auf direktem Weg zugestellt werden können, erhalten eine Zwischenzieladresse und werden zum nächsten Knoten weitergeleitet. Auf dieser Ebene arbeiten Router und Switches – immer auf der Suche nach dem kürzesten und besten Weg.

Schicht 2: Verbindungsschicht (Link Layer) 
Aufgabe der Verbindungsschicht ist es, den zuverlässigen Austausch von Daten zwischen den Systemen zu gewährleisten. Der Bitstrom wird auf dieser Ebene segmentiert und in Paketen zusammengefasst. Dieser Layer unterteilt sich in 2 weitere Schichten: 1. die MAC-Schicht (Medium Access Control). Diese regelt die Nutzung der Übertragungsmedien und grenzt an die Bitübertragungsschicht (Schicht 1). 2. Die LLC-Schicht (Logical Link Control) – sie ist unter anderem zuständig für Fehlererkennung und -korrektur und grenzt an die Netzwerkschicht (Schicht 3).

Schicht 1: Bitübertragungsschicht (Physical Layer) 
Die Bitübertragungsschicht – auch physikalische Schicht genannt – ist für die Übertragung der Bitströme zuständig. Datenströme verschiedenster Art müssen über beträchtliche Entfernungen hinweg störungsfrei an ihr Ziel gelangen. In dieser Schicht werden die Eigenschaften der Übertragungsmedien (Kabel, Funk, Lichtwellenleiter) ebenso festgelegt wie Übertragungsrichtung und Übertragungsgeschwindigkeit.

Das OSI-Modell – für Nichttechniker erklärt!

Was in Netzen stattfindet – der Austausch von Informationen – , ist letztlich nichts anderes, als das, was im wirklichen Leben ständig geschieht. Es funktioniert nur anders. Die einzelnen Schichten des OSI-Modells lassen sich deshalb auch für Nichttechniker recht anschaulich erklären. Auf wikipedia findet man folgende Analogie aus dem vordigitalen Zeitalter:

„Ein Firmenmitarbeiter möchte seinem Geschäftspartner, der eine andere Sprache spricht, eine Nachricht senden. Der Mitarbeiter ist mit dem Anwendungsprozess, der die Kommunikation anstößt, gleichzusetzen. Er spricht die Nachricht auf ein Diktiergerät.

Sein Assistent bringt die Nachricht auf Papier und übersetzt diese in die Fremdsprache. Der Assistent wirkt somit als Darstellungsschicht.

Danach gibt er die Nachricht an den Lehrling, der den Versand der Nachricht verwaltungstechnisch abwickelt und damit die Sitzungsschicht repräsentiert.

Der Hauspostmitarbeiter (gleich Transportschicht) bringt den Brief auf den Weg.

Dazu klärt er mit der Vermittlungsschicht (gleich Briefpost), welche Übertragungswege bestehen und wählt den geeigneten aus.

Der Postmitarbeiter bringt die nötigen Vermerke auf den Briefumschlag an und gibt ihn weiter an die Verteilstelle, die der Sicherungsschicht entspricht.

Von dort gelangt der Brief zusammen mit anderen in ein Transportmittel wie LKW und Flugzeug und nach eventuell mehreren Zwischenschritten zur Verteilstelle, die für den Empfänger zuständig ist.

Diese grobe Analogie zeigt allerdings nicht auf, welche Möglichkeiten der Fehlerüberprüfung und -behebung das OSI-Modell vorsieht, da diese beim Briefversand nicht bestehen.“

(1) Zitiert nach http://de.wikipedia.org/wiki/OSI-Modell

 

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