Das ISO/OSI Referenzmodell Internet (TCP/IP) Referenzmodell. Standard Elemente Schichten im ISO/OSI Referenzmodell.

Transkript

1 Referenzmodelle 1 / 24 Kommunikationsnetze I

2 ISO/OSI Referenzmodell Open Systems Interconnection (OSI) International ISO/IEC identisch zu ITU-T Recommendation X.200 ISO International Organization for ization IEC International Electrotechnical Commission ITU International Telecommunication Union CCITT International Telephone and Telegraph Consultative Committee, früherer Name der ITU 2 / 24 Kommunikationsnetze I

3 Ziele Rahmen für die Definition von Diensten und Protokollen Hilfe bei der Verbesserung bestehender s Hilfe bei der Entwicklung neuer s Ziel bei der Evolution bestehender s Keine Festschreibung der Implementation Keine Festlegung von Interoperabilitätstests Das Referenzmodell beschreibt keine Protokolle, dies folgt in späteren s. 3 / 24 Kommunikationsnetze I

4 Übersicht Das OSI-Modell ist unterteilt in 7 Schichten Application Layer Presentation Layer Session Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer Physical Medium Anwendungsschicht Darstellungsschicht Sitzungsschicht Transportschicht Vermittlungsschicht Sicherungsschicht Bitübertragung 4 / 24 Kommunikationsnetze I

5 Grundlegende Prinzipien (1) Das OSI-Modell basiert auf einer Trennung von Dienst, Schnittstelle und Protokoll: Dienst (service): Der Dienst beschreibt, was die Schicht macht. Schnittstelle (interface): Die Schnittstelle legt fest, wie eine darüberliegende Schicht die Dienste nutzen kann. Protokoll (protocol): Die Protokolle einer Schicht werden von dieser Schicht benutzt, um die Dienste zu erbringen. 5 / 24 Kommunikationsnetze I

6 Grundlegende Prinzipien (2) Jedes Protokoll gehört zu genau einer Schicht. Jede Schicht bietet der darüberliegenden Schicht eine Menge von Diensten. Zur Erbringung der Dienste benutzt eine Schicht nur Dienste derselben und Dienste der darunterliegenden Schicht. Daten höherer Schichten werden von tieferen Schichten gekapselt weitergeleitet. Layer k + 1 Service provided by layer k Layer k + 1 Layer k Protocol Layer k Layer k - 1 Layer k - 1 (c) Tanenbaum, Computer Networks 6 / 24 Kommunikationsnetze I

7 Grundlegende Prinzipien (3) Bezeichnungen in einer Schicht: 7 / 24 Kommunikationsnetze I

8 Grundlegende Prinzipien (4) Beispiel für ein Netzwerk mit fünf Schichten: Host 1 Layer 5 Layer 4/5 interface Layer 4 Layer 3/4 interface Layer 3 Layer 2/3 interface Layer 2 Layer 1/2 interface Layer 1 Layer 5 protocol Layer 4 protocol Layer 3 protocol Layer 2 protocol Layer 1 protocol Host 2 Layer 5 Layer 4 Layer 3 Layer 2 Layer 1 Physical medium (c) Tanenbaum, Computer Networks 8 / 24 Kommunikationsnetze I

9 Datenübertragung und Kapselung (c) Kurose and Ross, Computer Networking 9 / 24 Kommunikationsnetze I

10 Datenübertragung und Kapselung - Beispiel Beispiel mit einer Architektur mit drei Schichten: Location A Location B 3 I like rabbits Message Philosopher J'aime bien les lapins 3 2 L: Dutch Ik vind konijnen leuk Information for the remote translator Translator L: Dutch Ik vind konijnen leuk 2 1 Fax #--- L: Dutch Ik vind konijnen leuk Information for the remote secretary Secretary Fax #--- L: Dutch Ik vind konijnen leuk 1 (c) Tanenbaum, Computer Networks 10 / 24 Kommunikationsnetze I

11 Anwendungsschicht (Application Layer) Einzige Schicht, die Anwendungen Dienste zur Verfügung stellt Benutzt nur Dienste der Anwendungsschicht und der Darstellungsschicht Bietet mindestens den Dienst Datentransfer in den Ausprägungen verbindungsorientierter Dienst und verbindungsloser Dienst 11 / 24 Kommunikationsnetze I

12 Anwendungsschicht: Verbindungsorientierter Dienst Verbindungsorientierter Dienst (connection-oriented service): Datentransfer im Kontext einer Verbindung Neben dem Datentransfer können vom verbindungsorientierten Dienst weitere Dienste angeboten werden: Identifikation des Kommunikationspartners (z.b. durch dessen Namen) Dienstgütevereinbarung Synchronisierung der Kommunikation Authentifizierung und Zugangskontrolle Festlegung des Dialogtyps (Simplex/Half Duplex/Duplex) Identifikation verwendeter abstrakter Syntax 12 / 24 Kommunikationsnetze I

13 Anwendungsschicht: Verbindungsloser Dienst Verbindungsloser Dienst (connectionless service): Datentransfer außerhalb eines Verbindungskontextes und ohne logische Beziehung zwischen einzelnen Datenpaketen Neben dem Datentransfer können vom verbindungslosen Dienst weitere Dienste angeboten werden: Identifikation des Kommunikationspartners (z.b. durch dessen Namen) Dienstgütevereinbarung Authentifizierung und Zugangskontrolle Identifikation verwendeter abstrakter Syntax 13 / 24 Kommunikationsnetze I

14 Darstellungsschicht (Presentation Layer) Umsetzung der von der Anwendungsschicht gelieferten Daten in eine für die Kommunikationspartner gemeinsame Repräsentation Identifikation von gemeinsamen konkreten Transfersyntaxen Auswahl der zu verwendenden Syntax Zugriff auf die Sitzungsschicht 14 / 24 Kommunikationsnetze I

15 Sitzungsschicht (Session Layer) Verbindungsmanagement und Synchronisation der Kommunikation Wenn von der Darstellungsschicht angefordert, wird eine Verbindung aufgebaut und später durch durch der Darstellungsschicht oder Sitzungsschicht wieder abgebaut. Eine Verbindung wird durch eine Sitzungsadresse identifiziert, die von der Sitzungsschicht auf eine Transportadresse abgebildet wird. Bei unterbrochener Verbindung kann gegebenenfalls an Fixpunkten (Check Points) wieder gestartet werden. Der verbindungslose Dienst bietet nur die Abbildung von Sitzungsadresse auf Transportadresse. 15 / 24 Kommunikationsnetze I

16 Transportschicht (Transport Layer) Bietet der Sitzungsschicht Ende-zu-Ende Datentransfer Auswahl und Optimierung des verwendeten Netzwerkdienstes unter Berücksichtigung der geforderten Dienstgüte Im verbindungsorientierten Dienst wird der Datenstrom segmentiert und die Segmente geordnet übertragen. Ende-zu-Ende Flußkontrolle Ende-zu-Ende Fehlerbehandlung Im verbindungslosen Dienst findet keine Segmentierung statt. 16 / 24 Kommunikationsnetze I

17 Vermittlungsschicht (Network Layer) Routing bzw. Vermittlung von Datensegmenten, dazu gehört die Verwaltung der zugehörigen Netzwerkadressen. Im verbindungsorientierten Dienst Verwaltung von Punkt-zu-Punkt Netzwerkverbindungen Fehlerbenachrichtigung Übertragungsbestätigungen Dienstgüteverwaltung Im verbindungslosen Dienst Übertragung von Datensegmenten bis zu einer vorgegebenen Größe Dienstgüteverwaltung Benachrichtigung der Transportschicht bei lokalen Fehlern 17 / 24 Kommunikationsnetze I

18 Sicherungsschicht (Data Link Layer) Eine Verbindung der Sicherungsschicht bietet die Mittel zum Datenaustausch zwischen Netzwerkknoten, die durch Adressen der Sicherungsschicht identifiziert werden. Rahmenbildung für die benutzte Bitübertragungsschicht Serialisierung der Rahmen Fehlererkennung/Fehlerbehebung bei Übertragungsfehlern der Bitübertragungsschicht Fehlerbenachrichtigung an die Vermittlungsschicht bei nicht behebbaren Fehlern IEEE sieht hier die Mehrfachzugriffsverfahren 18 / 24 Kommunikationsnetze I

19 Bitübertragungsschicht (Physical Layer) Bietet die mechanischen, elektrischen, funktionalen und prozeduralen Mittel einer Bitübertragung zwischen Netzwerkkomponenten. Die Reihenfolge der Bits bleibt erhalten Fehlerbenachrichtigung an die Sicherungsschicht Dienstgüte Fehlerrate Verfügbarkeit Durchsatz Latenz 19 / 24 Kommunikationsnetze I

20 Übersicht Layer 7 Application Application protocol Application Name of unit exchanged APDU Interface 6 Presentation Presentation protocol Presentation PPDU 5 Session Session protocol Session SPDU 4 Transport Transport protocol Communication subnet boundary Transport TPDU Internal subnet protocol 3 Network Network Network Network Packet 2 Data link Data link Data link Data link Frame 1 Physical Physical Physical Physical Bit Host A Router Router Host B Network layer host-router protocol Data link layer host-router protocol Physical layer host-router protocol (c) Tanenbaum, Computer Networks 20 / 24 Kommunikationsnetze I

21 Schichten Vergleich mit OSI Das Internet Referenzmodell Das Internet Referenzmodell (internet protocol stack) ist unterteilt in 5 Schichten Application Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer Physical Medium Anwendungsschicht Transportschicht Vermittlungsschicht Sicherungsschicht Bitübertragung Die Netzwerkschicht wird auch als Internetschicht (Internet Layer) bezeichnet Sicherungs- und Bitübertragungsschicht wurden zusammen auch Host-to-Network Schicht genannt 21 / 24 Kommunikationsnetze I

22 Schichten Vergleich mit OSI TCP/IP Das Internet Referenzmodell wird auch TCP/IP Referenzmodell genannt Ursprüngliche Protokolle und Netzwerke im TCP/IP Modell: Layer (OSI names) TELNET FTP SMTP DNS Application Protocols TCP UDP Transport IP Network Networks ARPANET SATNET Packet radio LAN Physical + data link (c) Tanenbaum, Computer Networks 22 / 24 Kommunikationsnetze I

23 Schichten Vergleich mit OSI Bemerkungen Offensichtlich fehlen gegenüber dem OSI-Modell Darstellungsschicht und Sitzungsschicht, d.h. die Anwendungsschicht muß deren Aufgabe übernehmen. Die Vermittlungsschicht bietet nur den verbindungslosen Dienst. Beim Internet Referenzmodell ist der Durchgriff auf tiefere Schichten möglich (z.b. Anwendung auf Netzwerkadresse). Das Referenzmodell wurde entwickelt, als es die Protokolle schon gab. Entstehung im Rahmen von Diskussionen ab etwa / 24 Kommunikationsnetze I

24 Schichten Vergleich mit OSI Unterschiede in den Schichten 7 OSI Application TCP/IP Application 6 5 Presentation Session Not present in the model Transport Network Data link Physical Transport Internet Host-to-network (c) Tanenbaum, Computer Networks 24 / 24 Kommunikationsnetze I