Tag Cloud zum OSI Modell

Das OSI Referenzmodell

Overview

In dem folgenden Artikel möchte ich euch die Grundlagen von dem OSI Modell näher bringen. Was es ist, warum es benötigt wird, und wie ihr es anwendet. Jedoch werde ich nur auf CCNA relevante Themen eingehen und euch deutlich machen, was für die CCNA 200-120 Prüfung wichtig ist.

Das OSI Modell

Abbildung 1.0

Was ist das OSI Modell?

Das OSI Modell beschreibt die Vorgehensweise einer Kommunikation zweier Rechner.
Es umfasst 7 Schichten, auf denen verschiedene Protokolle arbeiten. Für den CCNA sind die Transportschichten 1-4 von großer Bedeutung. Jede Schicht fügt den zu transportierenden Daten einen Header hinzu (siehe Abbildung 1.1). Ein Header enthält Metadaten, wie mit dem Datenstream bei dem Transport über ein Netzwerk umgegangen werden muss.

Die Schichten des OSI Modells können in Anwendungsebenen und Transportebenen eingeteilt werden. Layer 5-7 sind die Anwendungsschichten und die Layer 1-4 sind die Transportschichten.
Das liegt daran, dass die Schichten 5-7 von der jeweiligen Applikation verwaltet werden und die Schichten 1-4 von der Netzwerkkarte und dem dazugehörigen Netzwerktreiber.
Zudem sind für die Übertragung der Daten über das Internet nur die Schichten 1-4 relevant. Die Anwendungsschichten sind für die Übertragung nicht relevant, da die Switche, Router und Firewalls auf dem Weg zum Empfänger nur auf den Schichten 1-4 arbeiten.
Hinweis: Wie die einzelnen Schichten genau funktionieren und was für eine Aufgabe sie haben, werden wir uns in den nächsten Kapiteln ansehen.

Bei dem Versenden einer Nachricht durchläufen die zu versendenden Daten die Schichten 7 bis 1. Also von oben nach unten. Auf Schicht 7 (an oberster Stelle) stehen die Nutzdaten, denen auf dem Weg zur Schicht 1 nach bedarf mehrere Header vorangestellt werden. Dieser Prozess wird auch als encapsulation (Einkapselung) bezeichnet.
Werden anschließend vom Empfänger die Daten empfangen, durchlaufen die Daten die OSI Schichten 1 bis 7, also von unten nach oben. Dieser Prozess nennt sich decapsulation (Entkapselung). Dabei werden die Header von den Schichten auf dem Weg nach oben zur Anwendungsschicht von jeder einzelnen Ebene interpretiert und die zugehörigen Header entfernt.

Eine Analogie zu dem OSI Modell

Das OSI Modell kann grob mit dem Versenden eines Pakets per Post verglichen werden.
Stellt euch einmal vor, ihr wollt ein Handy versenden, welches ihr online verkauft habt.
Das Handy ist analog der Nutzdaten eines PCs. Um das Handy zu versenden müsst ihr das Ganze in ein Paket stecken, da es die Post sonst gar nicht erst annehmen wird.
Anschließend müsst ihr noch die Adresse des Empfängers auf das Paket schreiben.
Zu guter Letzt bringt ihr das Paket zum nächsten Versandhaus. Der Paketbote befördert anschließend das Paket über die Straßen der Welt zu eurem Empfänger.

Der Empfänger wird nun auf dem umgekehrten Weg wie ihr es verpackt habt, auch wieder auspacken. Er prüft, ob er der Empfänger des Pakets ist, macht anschließend den Karton auf und nimmt das Handy heraus.
Das scheint doch ganz simpel zu sein, oder? Und genau so läuft auch die Kommunikation zweier PCs ab.

Anhand des Beispiels seht ihr, dass die Nutzdaten immer weiter verschachtelt werden, bis sie schließlich gesendet werden.

Warum ist das ISO/OSI Referenzmodell notwendig?

Die ISO (International Organisation for Standardization) brachte Mitte der 80er Jahre einen Standard für datenbasierte Netzwerke und Protokolle – Das OSI Modell (Open Systems Interconnection Model).
Mit dem Standard sollte die Kommunikation Hersteller unabhängig möglich sein.

In den früheren Zeiten des Internets hatten alle Hersteller von Netzwerksystemen ein eigenes Verfahren zur Kommunikation.
Novell entwickelte NetWare, Apple nutze AppleTalk, IBM Mainframes nutzen dagegen SNA (System Network Architecture),…
Und so entstand ein Meer an proprietären (herstellergebundenen) Lösungen. Als Beispiel konnten Apple Computer damals nicht mit Novell Computern kommunizieren.

Um das Problem der Inkompatibilität der verschiedenen Systeme zu lösen, musste ein einheitlicher Standard her. Ein Standard, wie alle Systeme, egal von welchem Hersteller sie auch sind, miteinander kommunizieren können.
Die Lösung darauf bringt das OSI Modell – Open Systems Interconnection Model.

Das OSI Modell stellt die komplexe Funktionalität der Kommunikation zwischen Maschinen in logischen Schichten dar.
Jeder Schicht des OSI Modells ist eine bestimmte Funktionalität zugewiesen.

Protocol Data Unit (PDU)

Den Nutzdaten werden auf dem Weg von Schicht 7 bis Schicht 1 Protokoll Header hinzugefügt. Als PDU wird das fertige Ergebnis nach der Bearbeitung auf den jeweiligen Schichten bezeichnet.
Eine Protocol Data Unit trägt pro Schicht einen eigenen Namen.
Hier eine Übersicht der PDU Bezeichnungen:

  • Layer 7 PDU -> Daten (Data)
  • Layer 6 PDU -> Daten (Data)
  • Layer 5 PDU -> Daten (Data)
  • Layer 4 PDU -> Segment / Datagram
  • Layer 3 PDU -> Paket
  • Layer 2 PDU -> Frame
  • Layer 1 PDU -> Stream

Die drei Fett markierten Bezeichnungen sind für die Prüfung wichtig. Ihr müsst lernen, diese zu unterscheiden und den jeweiligen Schichten zuordnen zu können.

Nachfolgend ist das OSI Modell und die Protocol Data Units der einzelnen Schichten abgebildet:

OSI-Modell-Detail

Abbildung 1.1

In der obigen Zeichnung habe ich bewusst die Pfeile unter der Layer 1 nach links zeigen lassen. Denn bei dem Versenden werden die Bits der Header als erstes auf die Leitung gelegt, gefolgt von den Nutzdaten und der Ethernet Trailer bildet das Schlusslicht.

Der Bearbeitungsschritt auf den einzelnen Schichten wird als Protocol Data Unit (PDU) bezeichnet. Auf Layer 4 wird von Segmenten oder Datagrammen gesprochen, auf Layer 3 von Paketen und das Ergebnis von Layer 2 wird als Frame bezeichnet. Das Frame wird anschließend über ein physikalisches Medium in Form von Bits über das Netzwerk zum Empfänger gesendet.

Horizontale und vertikale Kommunikation

Horizontale+vertikale Kommunikation

In dem OSI Modell sind die Informationen auf den Schichten des Senders für die gleichen Schichten des Empfängers bestimmt.
Der vom Sender erstellte IP Header (Layer 3) muss somit auch von der Layer 3 des Empfängers interpretiert werden.
Das wird als horizontale Kommunikation verstanden.

Unter vertikaler Kommunikation versteht man den Austausch von Informationen zwischen den Schichten.
Schließlich müssen die PDUs zwischen den Schichten ausgetauscht werden. Bei der Encapsulation enthält die Layer 3 zum Beispiel die PDU von Schicht 4 zur Verarbeitung.
Schicht 3 fügt der PDU aus Layer 4 anschließend einen weiteren Header zu und leitet seine PDU an Schicht 2 weiter.

Das TCP/IP Referenzmodell

Das TCP/IP Modell

Neben dem OSI-Modell besteht noch das TCP/IP Modell, welches bereits in den 60er Jahren von dem Amerikanischen DoD (Department of Defense, Verteidigungsministerium) entwickelt wurde.

Es beschreibt das gleiche Vorgehen, wie das OSI Modell. Allerdings wurde das TCP/IP Modell mit 4 Schichten realisiert. Zudem unterscheiden sich die Bezeichnungen der einzelnen Schichten zwischen den beiden Referenzmodellen.
Die Kommunikation im Internet kann ebenso mit dem TCP/IP Modell beschrieben werden.

OSI vs. TCP/IP Modell

Das nachfolgende Schaubild zeigt, wie beide Modelle miteinander verglichen werden können:

OSI vs. TCP/IP Referenzmodell

Weiterführende Themen

In den nächsten Kapiteln werde ich näheres über die Application-, Transport-, Network-, und Data Link Layer schreiben.

Zum Autor des Artikels:

Dieser Beitrag wurde von Daniel Knoden verfasst.

Zeige Kommentare