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1 $ 'DV,5HIHUHQ]PRGHOOXQGVHLQH%HVFKUHLEXQJ $ (OHPHQWHXQGWUXNWXUGHV0RGHOOV Das OSI-Referenzmodell wird ausführlich in den Normendokumenten ISO 798 der ISO und X.00 des CCITT beschrieben. Es kann hier nur darum gehen, einen Überblick zu vermitteln. Die bbildungen bbildung - und bbildung - illustrieren vorerst die Grundidee des Modells in einer stark vereinfachten Darstellung. C B 5 D Zwischensystem BE Endsystem )XQNWLRQDOHV0RGHOOHLQHU9HUELQGXQJYRQRIIHQHQ\VWHPHQ (QGV\VWHPH kommunizieren miteinander auf der Basis eines hehuplwwoxqjvqhw]hv, bestehend aus untereinander verbundenen =ZLVFKHQV\VWHPHQ. Die Endsysteme und B und die Zwischensysteme und der bbildung - können mit den entsprechenden Systemen der bbildung - identifiziert werden. Die Zwischensysteme,, 5 und der bbildung - sind in bbildung - nicht dargestellt; man kann sich dazu weitere Systeme zwischen den beiden Zwischensystemen und denken, welche unter sich und mit den Systemen und über netzinterne Übermittlungsprotokolle kommunizieren. anwendungsnahe Kommunikationsdienste Transportdienste Übermittlungsdienste Endsystem anwendungsnahe Protokolle Transportprotokoll Zwischensystem Zwischensystem () () () Endsystem B OSI- Schichten 5-7 OSI- Schicht OSI- Schichten - Schnittstelle mit Dienst Protokoll Physikalische Übertragungsmedien () Teilnehmerübermittlungsprotokoll () netzinternes Übermittlungsprotokoll 9HUHLQIDFKWHV,5HIHUHQ]PRGHOO

2 Die wesentliche Idee von bbildung - besteht darin, ein System in Schichten zu gliedern. Jede Schicht bietet als 'LHQVWDQELHWHU der darüberliegenden Schicht (dem 'LHQVWEHQXW]HU) am 'LHQVW]XJULIIVSXQNW HUYLFH$FFHVVRLQW$ über die FKQLWWV WHOOH zwischen den beiden Schichten bestimmte 'LHQVWH an (bbildung -). Zwei XEV\VWHPH in übereinanderliegenden Schichten tauschen über diese Schnittstelle sowohl Steuerinformation als auch Daten aus. Dienstbenutzer Dienstzugriffspunkt Dienstanbieter (abstrakte Maschine) Schicht N+ Schnittstelle Schicht N service-user serviceaccess-point service-provider (abstract machine) 0RGHOOI UGLH,QWHUDNWLRQ]ZLVFKHQ'LHQVWDQELHWHUXQG'LHQVWEHQXW]HU ]ZHLHUEHQDFKEDUWHUFKLFKWHQ Subsysteme enthalten als aktive Elemente sog.,qvwdq]hq (QWLWLHV en sind intuitiv mit Prozessen in Softwaresystemen vergleichbar. en innerhalb ein und derselben Schicht werden JOHLFKUDQJLJ genannt und können nach den Regeln eines URWRNROOV miteinander kommunizieren. Ein Protokoll ist somit eine Vorschrift für einen Dialog zwischen gleichrangigen en. Die entsprechenden englischen Begriffe sind HHU(QWLW\ und HHUURWRFRO. Im Gegensatz zur eigentlichen physikalischen Kommunikation auf der tiefsten Ebene regeln die Protokolle der höheren Schichten eine YLUWXHOOH oder ORJLVFKH.RPPXQLND WLRQ. bbildung - illustriert die Relationen zwischen en. Die beiden (N+)- (N+)- Protokoll Schicht N+ (Dienstbenutzer) (N+)- Parameter Parameter Schicht N (Dienstanbieter) 5HODWLRQHQ]ZLVFKHQ,QVWDQ]HQ en benutzen für ihren Dialog einen oder mehrere Dienste der darunterliegenden Schicht N, indem sie von dieser 'LHQVWSULPLWLYHQ ausführen lassen oder via Dienstprimitiven über ein Ereignis in der unterliegenden Schicht informiert werden. Mit den Dienstprimitiven werden jeweils eine ganze Reihe von DUDPHWHUQ ausgetauscht. ISO 798 definiert für einen Dienst D vier verschiedene Typen von Dienstprimitiven (bbildung -5): D.request Der Dienst D wird angefordert. D.indication Eine erhält über D.indication mitgeteilt, welcher Dienst

3 D.response D.confirm angefordert wurde. Mit D.response kann eine auf eine D.indication antworten. Die anfordernde erhält über D.confirm die Bestätigung für die usführung des Dienstes D. Dienstbenutzer Dienstanbieter Dienstbenutzer D.request definierte Reihenfolge D.indication D.response bestätigter Dienst D.confirm D.request definierte Reihenfolge D.indication unbestätigter Dienst D.indication Zeit nicht definierte Reihenfolge D.indication z.b. uslösung einer Verbindung durch den Diensterbringer Ein Dienst kann bestätigt (alle vier Primitiven werden verwendet) oder unbestätigt sein (umfasst nur D.request und D.indication). Zudem kann eine Dienstprimitive vom Dienstanbieter ausgehen, z.b. ein Verbindungsabbruch bei Störungen in einem Netz, welcher normalerweise durch eine entsprechende indication signalisiert wird. bbildung -5 verwendet ein =HLWIROJHGLDJUDPP für die grafische Darstellung der zeitlichen Beziehungen zwischen Dienstprimitiven. bbildung - fasst schon eingeführte und weitere Elemente (gekennzeichnet mit Buchstaben) des OSI-Referenzmodells und ihre Beziehungen untereinander (Ziffern) zusammen: Die aktiven Komponenten eines Subsystems, d.h. die en, sind mit, B und C bezeichnet. Eine Schicht N stellt am SP (,) ihre Dienste (,) zur Verfügung. Die virtuelle Kommunikation zwischen zwei en wird durch ein Protokoll definiert (5). Wenn diese Kommunikation verbindungsorientiert ist, so besteht über die entsprechenden SP zwischen den beteiligten en eine 9HUELQGXQJ (). Eine kann ihre Dienste mehreren en in der darüberliegenden Schicht zur Verfügung stellen. Umgekehrt kann sich eine auf die Dienste mehrerer en in einer unterliegenden Schicht abstützen. Diese Möglichkeiten stehen durchaus in Einklang mit der Definition eines hierarchischen Systems. Zeit =HLWIROJHGLDJUDPPI UGLH%HVFKUHLEXQJGHU5HLKHQIROJHYRQ'LHQ VWSULPLWLYHQ

4 (N+)- Schicht (N+)- Layer Schicht B 5 B 5 B Layer (N-)- Schicht C C (N-)- Layer (OHPHQWHGHV,5HIHUHQ]PRGHOOV bbildung -7 illustriert das Zusammenspiel von Schichten und en. Der Benutzer der Schicht N im Endsystem fordert durch einen request einen Dienst an, z.b. die Übertragung eines Datenblocks. Endsystem request Endsystem B indication Schicht N+ PDU Schicht N.RRSHUDWLRQ]ZLVFKHQ,QVWDQ]HQYHUHLQIDFKW Der Dienst wird von der einen ausgeführt, indem eine URWRNROOGDWHQ HLQKHLW URWRFRO'DWD8QLW'8 an die andere in der gleichen Schicht im Endsystem B gesendet wird. Die PDU enthält die zu übermittelnden Daten und Steuerinformation, die von den en zugefügt bzw. interpretiert wird. Ein erfolgreicher Empfang der PDU durch die im Endsystem B löst eine entsprechende nzeige ( indication ) aus. Nur falls die betrachtete Schicht N die Schicht ist, wird die PDU bei dieser Kooperation auch über das physikalische Medium übertragen. Sonst führt die Übertragung der PDU in der darunterliegenden Schicht N- wiederum zu einem request und zur Übertragung einer (N-)-PDU (bbildung -8). Man beachte die verwendeten Begriffe: Die PDU wird von der der Schicht N- am (N-)-Dienstzugriffspunkt als 'LHQVWGDWHQHLQKHLWHUYLFH'DWD8QLW'8 übergeben. Die SDU ist ein Parameter der verwendeten Dienstprimitive, d.h. des request.

5 Die (N-)-SDU wird zusammen mit der WHXHULQIRUPDWLRQ URWRFRO &RQWURO,QIRUPDWLRQ&,zur (N-)-PDU. Endsystem Endsystem B Schicht N+ PDU (N-)-SDU Schicht N (N-)-SDU (N-)- (N-)-PCI (N-)-PDU: (N-)-SDU (N-)- Schicht N- Physikalisches Übetragungsmedium.RRSHUDWLRQ]ZLVFKHQ,QVWDQ]HQ Die gezeigte Darstellung ist allerdings nur dann zutreffend, wenn wirklich die ganze SDU in eine PDU verpackt wird. Durch HJPHQWLHUXQJ kann eine eine SDU in mehrere PDUs aufteilen, wobei dann die empfangende die ufgabe hat, die zu einer einzigen SDU gehörigen Datenteile einer PDU wieder zusammenzufügen 5HDV VHPEOLHUXQJ, so dass für den Benutzer die SDU als Ganzes erhalten bleibt. In ähnlicher rt kann eine SDU durch SOLWWLQJ über verschiedene Verbindungen übertragen und auf der anderen Seite durch 5HFRPELQLQJ wieder korrekt zusammengefügt werden. Eine wiederholte nwendung des oben diskutierten 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 eine nur durch die entsprechende zu interpretierende Steuerinformation vorhanden sind (bbildung -9). (N-)-PCI PCI (N+)-PCI (N+)-SDU (N+)-PDU = SDU PDU = (N-)-SDU (N-)-PDU 9HUVFKDFKWHOXQJYRQ'8YHUVFKLHGHQHUFKLFKWHQ Es stellt sich nun die Frage, wie in einem verteilten System die Funktionen auf vernünftige Weise verschiedenen Schichten zugeordnet werden können. Dabei müssen 5

6 wir zum voraus festhalten, dass diese ufteilung das Ergebnis eines Kompromisses sein muss: Einerseits sollte gemäss Courtois eine Gliederung vorgenommen werden, bei welcher die am häufigsten verwendeten Funktionen den unteren Schichten zugewiesen werden [.]. nderseits möchten wir aber aus ökonomischen Gründen mit möglichst wenigen Übermittlungsnetzen gewisse Basistransportdienste anbieten, auf welchen dann aber möglichst viele nwendungen aufgesetzt werden können. bbildung -0 zeigt das OSI-Referenzmodell von bbildung - im Detail. Sie stellt die sieben Schichten dar und stellt die deutschen und die englischen Bezeichnungen in Beziehung. nwendungsprozess pplication Process 7 nwendung pplication 7 Darstellung P Presentation 5 Session S Session 5 Transport T Transport Netzwerk N Network Sicherung L Link Bitübertragung Ph Physical Physikalische Übertragungsmedien Physical Media 'LHVLHEHQFKLFKWHQGHV,5HIHUHQ]PRGHOOV Den sieben Schichten werden die folgenden Funktionen zugewiesen: $SSOLFDWLRQ/D\HU$FKLFKW Die $QZHQGXQJVVFKLFKW hat eine besondere Rolle, da sie als einzige der sieben Schichten dem Endbenutzer, d.h. den nwendungsprozessen eines Rechners, die von ihr geforderten Dienste anbietet. Sie enthält also nicht die nwendung selbst, sondern Kommunikationsfunktionen, welche die nwendung unterstützen. Dies können standardisierte Funktionen sein oder solche, die auf eine spezifische, zwischen den Betreibern vereinbarte nwendung gül sind. UHVHQWDWLRQ /D\HU FKLFKW Da Rechner verschiedenen Typs oft auch verschiedenartige Darstellungen für Information verwenden, setzt eine Kooperation eine gemeinsame Vereinbarung bestimmter Datentypen und -strukturen und das Festlegen der entsprechenden Syntax und Codierungsvorschriften für den ustausch von Information voraus. Die 'DUVWHOOXQJVVFKLFKW enthält Funktionen zum $XVKDQGHOQHJRWLDWLRQ einer von verschiedenen möglichen sog. 7UDQVIHUV\QWD[HQ (Vorschriften für die Darstellung von Information während

7 der Übermittlung) sowie für die Transformation zwischen lokal verwendeten Datendarstellungen und der gewählten Transfersyntax. HVVLRQ/D\HUFKLFKW Während die Schicht 7 anwendungsspezifische, aber rechnersystemunabhängige Dienste anbietet und die Schicht dafür sorgt, dass die ausgetauschte Information von allen Beteiligten verstanden werden kann (syntaktisch korrekt ist), liefert die.rppxqlndwlrqvvwhxhuxqjvvfklfkw oder HVVLRQVVFKLFKW einen Dienst, mit welchem Daten (im Sinne von Bitfolgen) zwischen kooperierenden en ausgetauscht werden können. Sie enthält Funktionen, mit welchen zwei Kommunikationspartner die Steuerung und die Strukturierung ihres Dialogs vornehmen können. Insbesondere ist es möglich, wichtige Daten (sog. Vorrangdaten) mit höherer Priorität als normale Daten zu übermitteln, und es können zur Strukturierung des Dialogs Synchronisationspunkte definiert werden. Zudem sind wahlweise Duplex- oder Halbduplexverbindungen möglich. Die meisten Dienste der Sessionsschicht werden der nwendungsschicht durch die Schicht ohne wesentliche Änderungen zur Verfügung gestellt. 7UDQVSRUW/D\HU7FKLFKW Die 7UDQVSRUWVFKLFKW sorgt mittels eines Endzu-End-Protokolls für eine Datentransportinfrastruktur, deren Qualität unabhängig von derjenigen der darunterliegenden Übermittlungsdienste ist. Dies bedeutet, dass gegebenenfalls Datensicherungsmassnahmen getroffen werden müssen, die über jene der Sicherungsschicht hinausgehen. Durch HJPHQ WLHUXQJ 0XOWLSOH[LHUXQJ oder ufspalten einer Verbindung auf mehrere Netzwerkverbindungen SOLWWLQJ kann eine Transportverbindung optimal auf die zur Verfügung stehenden Netze abgebildet werden. HWZRUN/D\HU FKLFKW Die 9HUPLWWOXQJVVFKLFKW oder HW]ZHUNVFKLFKW stellt Kommunikationspfade für die transparente Übermittlung von Daten zwischen beliebigen Teilnehmern über verschiedene Zwischensysteme, deren Subsysteme auf der Schicht als HWZRUN5HOD\V bezeichnet werden, zur Verfügung. Der Dienst der Netzwerkschicht soll die übergeordneten Subsysteme von der ufgabe der :HJHZDKO 5RXWLQJ abschirmen. /LQN /D\HU (/ FKLFKW ): Die LFKHUXQJVVFKLFKW dient der Übertragung von Datenblöcken über die Kanäle zwischen den Zwischensystemen und auf den Teilnehmerleitungen. Neben der Formierung dieser Blöcke und dem Ergreifen von Massnahmen zur Fehlererkennung und -korrektur können zur Sicherungsschicht auch folgende Funktionen gehören: - Regelung des Zugriffs auf das Übertragungsmedium, wenn dieses von mehr als einem Benutzer verwendet wird. Dazu gehören z.b. die Verfahren zur Vermeidung von call collision auf den Teilnehmeranschlüssen in verbindungsorientierten Kommunikationssystemen oder die Koordinierung des gleichzeitigen Zugriffs mehrerer Stationen zum gemeinsamen Übertragungsmedium in lokalen Netzen. - Datenflusssteuerung, da der Pufferspeicherplatz realer Systeme oft beschränkt ist. K\VLFDO/D\HUKFKLFKW Die %LW EHUWUDJXQJVVFKLFKW definiert ein Verfahren für die Übertragung von digitalen Daten auf einem vorgegebenen Über- 7

8 tragungsmedium (z.b. einem Kabel oder einem usschnitt aus dem radiofrequenten Spektrum). Der Dienst der Schicht stellt also einen Pfad für die Übertragung eines Bitstroms zur Verfügung; zu diesem Dienst gehört aber normalerweise nicht nur die Übertragung einzelner Bits, sondern auch das Zurverfügungstellen von Synchronisationssignalen. Wir werden in späteren Kapiteln genauer auf die nwendungs- und die Darstellungsschicht eingehen, da diese beiden Schichten für das Verstehen von normierten nwendungen, wie z.b die Meldungsübermittlung, von besonderer Wichtigkeit sind. $ RUPLHUXQJLP5DKPHQYRQ, Seit der Verabschiedung des Standards betreffend das OSI-Referenzmodell wurden bzw. werden Normen für alle sieben Schichten definiert. Viele dieser Normen sind mittlerweile so stabil, dass Rechnerhersteller und Softwarehäuser konforme Implementationen entwickeln und teilweise schon auf dem Markt anbieten. Es würde zu weit führen, die vielen heute definierten Standards oder Standardentwürfe hier zu diskutieren. Der Leser sei auf die Literatur verwiesen, in welcher die OSI-Normierung übersichtsartig[.] oder im Detail [.][.]dargestellt wird. $ /LWHUDWXU [.] Courtois P. J.: Decomposability, Instabilities and Saturation in Multiprogramming Systems, Communications of the CM, Vol.þ8, ppþ7, 975 [.] Special Interest Group on Data Communication (SICOMM): Computer Communication Review, CM press, Vol.þ9, Nr.þ, 989 [.] Kerner H: Rechnernetze nach OSI, ddison-wesley, Bonn, 99. [.] Plattner, B; Lanz, C; Lubich, H; Müller, M; Walter, T.: X.00, elektronische Post und Datenkommunikation, ddison-wesley, Bonn, 99,. uflage. 8