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SchichtenthrombusDas OSI-Modell (engl. Open Systems Interconnection Reference Model) ist ein offenes Schichtenmodellfür die Kommunikation informationsverarbeitender Systeme. Es handelt sich um vereinheitlichte Verfahren und Regeln für den Austausch von Daten. Es wird seit 1979entwickelt und ist von der ISOstandardisiert worden. Das OSI-Modell dient als die Grundlage für eine Reihe von herstellerunabhängigenNetzprotokollen, die in der öffentlichen Kommunikationstechnikim Transportnetzfast ausschließlich eingesetzt werden. In einem Computernetz werden den verschiedenen Hosts Diensteunterschiedlichster Art bereitgestellt und zwar von den anderen Teilnehmern im Netz. Die dazu erforderliche Kommunikation ist nicht so trivial, wie es auf den ersten Blick scheint, denn es müssen eine Vielzahl von Aufgaben bewältigt und Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit, Sicherheit, Effizienz, etc. erfüllt werden. Die Probleme, die dabei gelöst werden müssen, reichen von Fragen der elektronischen Übertragung der Signaleüber eine geregelte Reihenfolge in der Kommunikationbis hin zu abstrakteren Aufgaben, die sich innerhalb der kommunizierenden Anwendungen ergeben. Bild:Osi-modell-kommunikation.png Kommunikation im OSI-Modell am Beispiel der Schicht 4 Aufgrund der Vielzahl dieser Probleme und Aufgaben hat man sich entschieden, diese in verschiedene Ebenen aufzuteilen, die als Schichten bezeichnet werden. Beim OSI-Modell sind es sieben Schichten mit festgelegten Anforderungen. Auf jeder einzelnen Schicht setzt jeweils eine Instanz die Anforderungen um. Dazu stellt eine Instanz 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 austauschbar, sofern sie sowohl beim Sender als auch beim Empfänger ausgetauscht werden. Die Instanzen auf Sender- und Empfängerseite müssen nach festgelegten Regeln arbeiten, damit sie sich einig sind, wie die Daten zu verarbeiten sind. Die Festlegung dieser Regeln wird in einem Protokollbeschrieben und bildet eine logische, horizontale Verbindung zwischen zwei Instanzen derselben Schicht.
Die 7 EbenenDer Abstraktionsgrad der Funktionalität von Schicht 7 bis Schicht 1 nimmt zunehmend ab. Das OSI-Modell im Überblick (siehe im Vergleich dazu das TCP/IP-Referenzmodell):
Schicht 7 Anwendungsschicht(engl. application layer, auch: Verarbeitungsschicht, Anwenderebene) Die Verarbeitungsschicht ist die oberste der sieben hierarchischen Schichten. Sie stellt den Anwendungen eine Vielzahl an Funktionalitäten zur Verfügung (zum Beispiel Datenübertragung, E-Mail, Virtual Terminal, Remote loginetc.). Der eigentliche Anwendungsprozess liegt oberhalb der Schicht und wird nicht vom OSI-Modell erfasst.. Schicht 6 Darstellungsschicht(engl. presentation layer, auch: Datendarstellungsschicht, Datenbereitstellungsebene) Die Darstellungsschicht setzt die systemabhängige Darstellung der Daten (zum Beispiel ASCII, EBCDIC) in eine unabhängige Form um und ermöglicht somit den syntaktisch korrekten Datenaustausch zwischen unterschiedlichen Systemen. Auch Aufgaben wie die Datenkompressionund die Verschlüsselunggehören zur Schicht 6. Schicht 5 Sitzungsschicht(engl. session layer, auch: Kommunikationssteuerungsschicht, Steuerung logischer Verbindungen, Sitzungsebene) Um Zusammenbrüche der Sitzung und ähnliche Probleme zu beheben, stellt die Sitzungsschicht Dienste für einen organisierten und synchronisiertenDatenaustausch zur Verfügung. Zu diesem Zweck werden Wiederaufsetzpunkte, so genannte Fixpunkte (Check Points) eingeführt, an denen die Sitzung nach einem Ausfall einer Transportverbindung wieder synchronisiert werden kann, ohne dass die Übertragung wieder von vorne beginnen muss. Schicht 4 Transportschicht(engl. transport layer, auch: Ende-zu-Ende-Kontrolle, Transport-Kontrolle) Zu den Aufgaben der Transportschicht zählen die Segmentierungvon Datenpaketen und die Stauvermeidung (engl. congestion control). Die Transportschicht ist die unterste Schicht, die eine vollständige Ende-zu-Ende Kommunikation zwischen Sender und Empfänger zur Verfügung stellt. Sie bietet den anwendungsorientierten Schichten 5-7 einen einheitlichen Zugriff, so dass diese die Eigenschaften des Kommunikationsnetzes nicht zu berücksichtigen brauchen. Fünf verschiedene Dienstklassen unterschiedlicher Güte sind in Schicht 4 definiert und können von den oberen Schichten benutzt werden, vom einfachsten bis zum komfortabelsten Dienst mit Multiplexmechanismen, Fehlersicherungs- und Fehlerbehebungsverfahren. Schicht 3 Vermittlungsschicht(engl. network layer, auch: Paketebene) Die Vermittlungsschicht sorgt bei leitungsorientiertenDiensten für das Schalten von Verbindungen und bei paketorientiertenDiensten für die Weitervermittlung von Datenpaketen. Die Datenübertragung geht in beiden Fällen jeweils über das gesamte Kommunikationsnetz hinweg und schließt die Wegesuche (Routing) zwischen den Netzknotenmit ein. Da nicht immer eine direkte Kommunikation zwischen Absender und Ziel möglich ist, müssen Paketevon Knoten, die auf dem Weg liegen, weitergeleitet werden. Weitervermittelte Pakete gelangen nicht in die höheren Schichten, sondern werden mit einem neuen Zwischenziel versehen und an den nächsten Knoten gesendet. Zu den Aufgaben der Vermittlungsschicht zählen der Aufbau und die Aktualisierung von Routingtabellen, sowie die Flusskontrolle. Auch die Netzadressengehören zu dieser Schicht. Da ein Kommunikationsnetz aus mehreren Teilnetzen unterschiedlicher Technologien bestehen kann, sind in dieser Schicht auch die Umsetzungsfunktionen angesiedelt, die für eine Weiterleitung zwischen den Teilnetzen notwendig sind. Hardware auf dieser Schicht: Router Schicht 2 Sicherungsschicht(engl. data link layer, auch: Abschnittssicherungsschicht, Verbindungssicherungsschicht, Verbindungsebene, Prozedurebene) Aufgabe der Sicherungsschicht ist es, eine sichere, das heißt weitgehend fehlerfreie Übertragung zu gewährleisten und den Zugriff auf das Übertragungsmedium zu regeln. Dazu dient das Aufteilen des Bitdatenstromes in Blöcke und das Hinzufügen von Folgenummern und Prüfsummen. Durch Fehler verfälschte oder verloren gegangene Blöcke können vom Empfänger durch Quittungs- und Wiederholungsmechanismen erneut angefordert werden. Die Blöcke werden auch als Frames oder Rahmen bezeichnet. Eine so genannte Flusskontrollemacht es möglich, dass ein Empfänger dynamisch steuert, mit welcher Geschwindigkeit die Gegenseite Blöcke senden darf. Die amerikanische Ingenieursorganisation IEEEsah die Notwendigkeit, für lokale Netzeauch den konkurrierenden Zugriff auf ein Übertragungsmedium zu regeln, was im OSI-Modell nicht vorgesehen ist. Unterteilt nach IEEE ist Layer 2 in 2 Sub-Layers: LLC (Logical Link Control) und MAC (Media Access Control) Hardware auf dieser Schicht: Bridge, Switch (Multiport-Bridge). Schicht 1 Bitübertragungsschicht(engl. physical layer) Die Bitübertragungsschicht ist die unterste Schicht. Diese Schicht stellt mechanische, elektrische und weitere funktionale Hilfsmittel zur Verfügung, um physikalische Verbindungen zu aktivieren bzw. deaktivieren, sie aufrechtzuerhalten und Bits darüber zu übertragen. Das können zum Beispiel elektrische Signale, optische Signale (Lichtleiter, Laser), elektromagnetische Wellen (drahtlose Netze) oder Schall sein. Die für sie verwendeten Verfahren bezeichnet man als übertragungstechnische Verfahren. Geräte und Netzkomponenten, die der Bitübertragungsschicht zugeordnet werden, sind zum Beispiel die Antenneund der Verstärker, Stecker und Buchse für das Netzkabel, der Repeater, der Hub, der Transceiver, das T-Stückund der Endwiderstand(Terminator). Auf der Bitübertragungsschicht wird die digitale Bitübertragung auf einer leitungsgebundenenoder leitungslosenÜbertragungsstrecke bewerkstelligt. Die gemeinsame Nutzung eines Übertragungsmediums kann auf dieser Schicht durch statisches Multiplexenoder dynamisches Multiplexenerfolgen. Dies erfordert neben den Spezifikationen bestimmter Übertragungsmedien(zum Beispiel Kupferkabel, Lichtwellenleiter, Stromnetz, elektromagnetische Wellen) und der Definition von Steckverbindungennoch weitere Elemente. Darüber hinaus muss auf dieser Ebene gelöst werden, auf welche Art und Weise überhaupt ein einzelnes Bitübertragen werden soll. Damit ist Folgendes gemeint: In Rechnernetzen wird heute Information zumeist in Form von Bitfolgenübertragen. Selbstverständlich sind dem Übertragungsmedium selbst, zum Beispiel einem Kupferkabel im Falle elektrischer Übertragung, oder der elektromagnetischen Welle im Falle von Funkübertragung, die Werte 0 und 1 unbekannt. Für jedes Medium muss daher eine Codierungdieser Werte gefunden werden, beispielsweise ein Spannungsimpuls von bestimmter Höhe oder eine Funkwelle mit bestimmter Frequenz, jeweils bezogen auf eine bestimmte Dauer. Für ein spezifisches Netz müssen diese Aspekte präzise definiert werden. Dies geschieht mit Hilfe der Spezifikation der Bitübertragungsschicht eines Netzes. Siehe auch: Datenübertragung, Leitungscode AllgemeinesDas OSI-Referenzmodell wird oft herangezogen, wenn es um das Design von Netzprotokollenund das Verständnis ihrer Funktionen geht. Auf der Basis dieses Modells sind auch Netzprotokolle entwickelt worden, die jedoch fast nur in der öffentlichen Kommunikationstechnikverwendet werden, also von großen Netzbetreibernwie der Deutschen Telekom. Im privaten Geschäftsbereich wird hauptsächlich die Familie der TCP/IP-Protokolleeingesetzt. Das TCP/IP-Referenzmodellist 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 zwischenliegender Schichten direkt von einer höheren Schicht benutzt wird. TCP/IP ist damit erheblich effizienter als die 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. Zur Einordnung von Kommunikationsprotokollen in das OSI-Modell siehe auch:
Das Referenzmodell für die TelekommunikationDas Konzept des OSI-Modells stammt aus der Datenwelt, die immer Nutzdaten (in Form von Datenpaketen) transportiert. Um die Telekommunikationswelt auf dieses Modell abzubilden waren Zusätze erforderlich. Diese Zusätze berücksichtigen, dass in der Telekommunikation eine von den Datenströmen getrennte Zeichengabefür den Verbindungsauf- und abbau vorhanden ist, und dass in der Telekommunikation die Geräte und Einrichtungen mit Hilfe eines Management-Protokollsvon Ferne konfiguriert, überwacht und entstört werden. ITU-That für diese Zusätze das OSI-Modell um zwei weitere Protokoll-Stacks erweitert und ein generisches Referenzmodell standardisiert (ITU-T I.322). Die drei Protokoll-Stacks werden bezeichnet als
Jede dieser ?Planes? ist wiederum nach OSI in sieben Schichten strukturiert. StandardisierungDas standardisierte Referenzmodell wurde in der ISOentwickelt, wo sich das technische Komitee mit der Bezeichnung ?Information Processing Systems? das Ziel gesetzt hatte, informationsverarbeitende Systeme verschiedener Hersteller zu befähigen, zusammenzuarbeiten. Daher kommt die Bezeichnung ?Open Systems Interconnection?. An der Arbeit nahm auch der Ausschuss ?Offene Kommunikationssysteme? des DINteil, der dann den ISO-Standard auch als deutsche Industrienorm übernahm, wenn auch in der englischen Originalfassung des Textes. Auch ITU-Tübernahm 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:
AnalogieDas OSI-Modell lässt sich durch folgende Analogie verständlicher machen: Ein Mitarbeiter möchte seinem Geschäftspartner, der eine andere Sprachespricht, eine Nachrichtsenden. Der Mitarbeiter ist mit dem Anwendungsprozess, der die Kommunikationanstößt, gleichzusetzen. Er spricht die Nachricht auf ein Diktiergerät. Sein Assistent bringt die Nachricht auf Papierund 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 Briefauf den Weg. Dazu klärt er mit der Netzschicht (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 LKWund Flugzeugund nach eventuell mehreren Zwischenschritten zur Verteilstelle, die für den Empfänger zuständig ist. Auf der Seite des Empfängers wird dieser Vorgang nun in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen, bis der Geschäftspartner den Brief schließlich in seiner Postmappe vorfindet. Diese grobe Analogie zeigt allerdings nicht auf, welche Möglichkeiten der Fehlerüberprüfung und -behebung das OSI-Modell vorsieht, da diese beim Briefversand nicht bestehen. HumorScherzhafte Zeitgenossen sprechen von einer achten Schicht: Die Benutzer-Schicht (User-Layer). Ein Fehler des Computerbenutzers wird dann als ?Layer-8-Fehler? bezeichnet. Dabei wird jedoch missachtet, dass die Anwendungsschicht eine Schnittstelle zum Anwendungsprozess bildet. Oberhalb der siebten Schicht müsste demnach zunächst der Anwendungsprozess kommen. Merksprüche
Siehe auch
Literatur
Weblinks
da:OSI-model en:OSI model es:Modelo de interconexión de sistemas abiertos fi:OSI-malli fr:Modèle OSI gl:Modelo OSI he:???? ?-OSI hr:OSI it:Open Systems Interconnection ja:OSI????? ko:OSI ?? lt:OSI modelis nl:OSI-model nn:OSI-modellen no:OSI-modellen pl:Model OSI pt:Modelo OSI ru:??????? ?????? OSI sk:OSI model sv:OSI-modellen tr:OSI Modeli zh:OSI?? Seitenkategorien: Nachrichtentechnik| Computernetzwerk| Lesenswert
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