2. Architektur von Kommunikationssystemen

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1 2. Architektur von Kommunikationssystemen TCP/IP-basierte Protokollarchitektur Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 1

2 Das OSI-Referenzmodell wird ausführlich in den Normendokumenten ISO 7498 der ISO X.200 der ITU-T beschrieben OSI Open System Interconnection ISO International Organisation for Standardization ITU-T International Telecommunications Union - Telecommunication Group (früher CCITT Comité Consultatif International de Télégraphique et Téléphonique) Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 2

3 Die Grundidee übereinandergeschichteter Protokolle besteht darin, dass jede Schicht als Dienstanbieter der darüber liegenden Schicht (dem Dienstnutzer) am sogenannten Dienstzugriffspunkt (Service Access Point - SAP) über die Schnittstelle zwischen beiden Schichten einen bestimmten Dienst anbietet. Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 3

4 Das OSI-Modell geht von der folgenden Vorstellung aus: Dienstbenutzer (z.b. Personen an PCs) und Diensterbringer (z.b. Servermaschinen) werden als sogenannte Endsysteme an einem Netzwerk angeschlossen, welches seinerseits aus verschiedenen Zwischensystemen (Netzknoten) besteht, die über Übertragungsstrecken miteinander verbunden werden. Funktionelles Modell einer Vebindung von offenen Systemen Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 4

5 Vereinfachtes OSI-Modell als eine Art Aufriss des Systems der letzen Folie Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 5

6 Anwendungsprozess Application Process 7 Anwendung A Application 7 6 Darstellung P Presentation 6 5 Session S Session 5 4 Transport T Transport 4 3 Netzwerk 3 N 3 Network 3 2 Sicherung 2 L 2 Link 2 1 Bitübertragung 1 Ph 1 Physical 1 Physikalische Übertragungsmedien Physical Media Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 6

7 Die Instanzen einer Ebene (Schicht) kommunizieren nach den Regeln eines Protokolls. Im Gegensatz zur eigentlichen Kommunikation auf der tiefsten Ebene regeln die Protokolle der höheren Schichten eine virtuelle oder logische Kommunikation Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 7

8 X+1 User X+1 - Entity X+1 - Protocol X+1 - Entity Request Confirm Response Indication X Provider X - Entity X - Protocol X - Entity X - Connection Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 8

9 Unterscheidung der Dienstarten Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 9

10 Beispiel eines Dienstanforderung durch das Endsystem A (z.b. Übertragung eines Datenblocks) PDU : Protocol Data Unit Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 10

11 Zusammenwirken von PDU, SDU und PCI bei der Kommunikation über mehrere Schichten SDU: Service Data Unit PCI : Protocol Control Information Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 11

12 Eine wiederholte Anwendung des Prozesses führt zu einer Verschachtelung von PDU, so dass in der schliesslich über das Medium übertragenen Information die der obersten Schicht übergebenen Daten und zu jedem Protokoll (der durchlaufenen Schichten) eine durch die entsprechende Entität zu interpretierende Steuerinformation vorhanden sind. Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 12

13 Grundsätzlich existieren 2 Kommunikationsformen: Verbindungsorientierte Kommunikation (connection oriented, CO) Verbindungslose Kommunikation (connectionless, CL) Verbindungslos Verbindungsorientiert Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 13

14 TCP/IP-basierte Protokollarchitektur Entwicklung von TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) begann Ende der sechziger Jahre durch das US- Verteidigungsministerium (10 Jahre früher als das OSI-Modell) entstand das ARPANET, ein verbindungsorientiertes Netz mit eigens entwickelten, paketvermittelnden Übertragungsverfahren erfolgte die Umstellung des ARPANET auf TCP/IP. Zugleich wurde das Netz in zwei selbständige Netze aufgeteilt: das militärisch genutzte MILNET und das privat genutzte ARPANET. Die in beiden Netzen realisierten Formen von TCP/IP bilden die Basis des heutigen Internets. TCP/IP wurde als Protokollfamilie zur Telekommunikation für das Betriebssystem UNIX entwickelt und sollte die Forderungen nach Einfachheit und hoher Zuverlässigkeit erfüllen. Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 14

15 TCP/IP-basierte Protokollarchitektur Hinter dem Begriff TCP/IP verbergen sich mehrere, teilweise alternativ einsetzbare Protokolle, die wegen ihrer starken und weltweiten Verbreitung ein hohes Maß an offener Kommunikation auf den Schichten des Nachrichtentransports und der Vermittlung gewährleisten. OSI-Architektur Anwendung Darstellung Sitzung Netzwerkbetriebssystem TCP/IP-basierte Architektur Internet-Anwendungsprotokolle Electronic Mail (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP) Datenübertragung (File Transfer Protocol, FTP) Telnet Hypertext (Hypertext Transfer Protocol, HTTP) Transport Vermittlung Sicherung Bitübertragung Internet Control Message Protocol, ICMP Transmission Control Protocol, TCP User Datagram Protocol, UDP Internet Protocol, IP z.b. X.25, ATM, Frame Relay, ISDN Adress Resolution Protocol, ARP Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 15

16 TCP/IP-basierte Protokollarchitektur Eine Implementierung der TCP/IP-Protokollfamilie war in dem von der University of California in Berkeley Anfang der 80er Jahre verteilten Unix-Betriebssystem enthalten. Durch die weit verbreitete Verfügbarkeit von Unix erreichte die TCP/IP-Architektur eine kritische Masse. Die ISO/ITU-Kultur ist seit jeher dafür bekannt, dass sie zuerst spezifiziert und später implementiert (langwieriger Prozess). Dagegen verfährt die Internet-Kultur nach dem Motto implementiere im gleichen Zug. Wie lehnen Könige, Präsidenten und Abstimmungen ab. Wir glauben an groben Konsens und laufenden Code. Digitale Kommunikationssysteme Prof. Dr. Habermann / Dr. Hischke / 16

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