Was ist das OSI-Referenzmodell eigentlich und wofür wird es benötigt?

Transkript

1 Was ist das OSI-Referenzmodell eigentlich und wofür wird es benötigt? OSI ist die englische Abkürzung für Open System Interconnection (Reference) Model und ist ein offenes Schichtenmodell zur Kommunikation informationsverarbeitender Systeme. Offen bedeutet in diesem Falle, dass jeder Hersteller von Kommunikationssystemen auf dieses Schichtenmodell zugreifen kann. Somit wird sichergestellt, dass alle Programme im Netzwerk die gleiche Sprache verstehen. Das OSI-Referenzmodell wird zur Kommunikation zwischen Netzwerken eingesetzt. Dies gilt für alle Netzwerke, ob LAN, WAN oder MAN (auch für das Internet) usw. Der Datenaustausch in einem Netzwerk fängt bei der Software an und geht über die Hardware (z.b. Netzwerkkarte) über das Übertragungsmedium (z. B. Netzwerkkabel) zur nächsten Netzwerkkarte. Je nach eingesetzter Netzwerktopologie wird auf diesem Weg (zwischen den Netzwerkkabeln) ein HUB, Switch oder Router eingesetzt. Alle Geräte müssen auf ihre Art und Weise das OSI-Referenzmodell verstehen. Das eine Gerät mehr und das andere Gerät weniger. Wie das im Einzelnen aussieht, werde ich auf dieser Seite näher erklären.

2 So toll das OSI-Referenz- bzw. Schichtenmodell ist, so wenig praxisnah ist es. Es wird zwar sehr häufig als Referenz herangezogen. Doch eigentlich ist das TCP/IP-Modell viel näher an der Realität (die vier unteren Schichten entsprechen dabei dem OSI-Modell, aber darüber gibt es nur noch die Anwendungsschicht. Die Daten werden im HTML Format gesendet und sind damit von den Anwendungsprogrammen für , FTP, http, zu verarbeiten siehe Inhalte der Pakete des Sniffers). Das Problem des OSI-Schichtenmodells ist die Standardisierungsorganisation ISO, die einfach zu schwerfällig war, um in kürzester Zeit einen Rahmen für die Aufgaben von Protokollen und Übertragungssystemen in der Netzwerktechnik auf die Beine zu stellen. TCP/IP dagegen war frei verfügbar, funktionierte und verbreitete sich mit weiteren Protokollen rasend schnell. Der ISO blieb nichts anderes übrig, als TCP/IP im OSI- Schichtenmodell zu berücksichtigen. Neben TCP/IP haben sich noch weitere Netzwerkprotokolle entwickelt. Die wurden jedoch irgendwann von TCP/IP abgelöst. Fast alle Netzwerke arbeiten heute auf der Basis von TCP/IP. Einteilung des OSI-Schichtenmodells Die Schichteneinteilung erfolgt mit definierten Schnittstellen. Einzelne Schichten können angepasst, zusammengefasst oder ausgetauscht werden. Die Schichten 1..4 sind transportorientierte Schichten. Die Schichten 5..7 sind anwendungsorientierte Schichten. Das Übertragungsmedium ist nicht festgelegt. 1. Das OSI-7-Schichtenmodell oder OSI-Referenzmodell beschreibt das Durchlaufen von 7 Schichten in denen Funktionen und Protokolle definiert sind und einer bestimmten Aufgabe bei der Kommunikation zwischen zwei Systemen zugeordnet sind. Die Protokolle einer Schicht sind zu den Protokollen der über- und untergeordneten Schichten weitestgehend transparent, so dass die Verhaltensweise eines Protokolls sich wie bei einer direkten Kommunikation mit dem Gegenstück auf der Gegenseite darstellt. Die Übergänge zwischen den Schichten sind Schnittstellen, die von den Protokollen verstanden werden müssen. Manchmal kommt es auch vor, dass sich Protokolle über mehrere Schichten erstrecken und mehrere Aufgaben abdecken.

3 Die Schichten im einzelnen: auf deutsch auf englisch Schicht 7 Anwendungsschicht Layer 7 Application - Layer Schicht 6 Darstellungsschicht Layer 6 Presentation - Layer Schicht 5 Sitzungsschicht Layer 5 Session - Layer Schicht 4 Transportschicht Layer 4 Transport - Layer Schicht 3 Vermittlungsschicht Layer 3 Network - Layer Schicht 2 Sicherungsschicht Layer 2 Link - Layer Schicht 1 Bitübertragungsschicht Layer 1 Physical - Layer Jede Schicht bettet die Nutzdaten (payload) in Protokollinformationen ein. Damit wird sichergestellt, dass die Peer-Schicht des Kommunikationspartners weiß, was mit den angekommenen Nutzdaten passieren soll. Diese Protokollinformationen werden auch Header (H) und Trailer (T) genannt. Bei der Kommunikation zweier Anwendungen kann es sein, dass die Nutznachricht (Payload) sechs mal mit Protokollinformationen (-overhead) umschlossen wird. Abbildung 2 zeigt diesen Vorgang stilisiert. Protokollinformationen der Schicht N+1 werden von der Schicht N wie Nutzdaten behandelt. Dies sichert die Transparenz dieser vertikalen Kommunikation. Abbildung 2 - Kommunikation zweier Anwendungen im OSI-Modell

4 Die Nachricht wird im Layer 1 auf einen Bitstrom umgewandelt und über das physikalische Medium übertragen. Das Empfängersystem durchläuft diesen Vorgang in umgekehrter Richtung: aus dem Bitstrom werden wieder Pakete und die einzelnen Schichten werten ihre Protokollinfomationen aus und entfernen sie. Die verbeibende Nachricht wird an die nächst höhere Schicht weitergeleitet. Kommt die Nachricht bei der Anwendung an, sind alle Protokollinformationen entfernt und es können die Nutzdaten gelesen werden. Sind bei einer Kommunikation Zwischensysteme beteiligt, so bearbeiten diese nur einen gewissen Teil der Informationen. Router verarbeiten die Informationen bis zur 3. Schicht und Switche die Informationen bis zur 2. Schicht.

5 Beschreibung der einzelnen Schichten: Schicht 7 - Anwendungsschicht Die Anwendungsschicht verbindet die Anwendungsprogramme mit dem OSI- Referenzmodell. Nur mit dieser Schicht ist es den Anwendungsprogrammen oder Spielen möglich, eine Verbindung mit anderen Programmen über ein Netzwerk aufzunehmen. Hierbei wird eine Anpassung an der Anwendungssoftware vorgenommen, damit diese auch mit einander kommunizieren können. Wird diese Schicht von einem Programm angesprochen, so steuert die Anwendungsschicht die darunter liegenden Schichten. Schicht 6 - Darstellungsschicht In dieser Schicht wird der gemeinsame Nenner (Zeichensatz) festgelegt. Jedes System verwendet einen anderen Syntax. Dieser muß, um transportiert werden zu können, in einem gemeinsamen Syntax umgewandelt werden. Das heißt, der lokale Syntax wird in den für den Transport wichtigen Syntax umgewandelt. Dies gilt, wenn Datenpakete über ein Netzwerk versendet werden. Werden jedoch Datenpakete empfangen, dann geschieht das ganze umgekehrt. Also der für den Transport festgelegte Syntax wird in einem lokalen Syntax umgewandelt. Schicht 5 - Sitzungsschicht Wie der Name dieser Schicht schon sagt, Sitzungsschicht! Hier wird die Ordnung ins System gebracht. Wer darf was?! Wenn viele Personen gleichzeitig sprechen, versteht ja auch keiner etwas, also darf nur einer nach dem anderen Reden (sollte jedenfalls so sein :- )) Hier wird also der geordnete Ablauf zwischen den Endsystemen geregelt. Dies geschieht mit der Festlegung und Verwaltung der sogenannten Berechtigungsmarken für die Kommunikation untereinander. Schicht 4 - Transportschicht Diese Schicht übernimmt vorwiegend die Verbindung zwischen den Transport- und den Anwendungsschichten. Wir erinnern uns, Schicht 1 bis 4: Transportschichten und Schicht 5 bis 7: Anwendungsschichten. Des weiteren ist die Schicht zuständig für die Erweiterung von Verbindungen zwischen den Endsystemen und der Teilnehmerverbindung. Schicht 3 - Vermittlungsschicht Um von einem Telefon aus zu einem anderen Telefon sprechen zu können, müssen gewisse Hindernisse oder Wegstrecken überwunden werden. Diese stellen sich aus Entfernungen von einem Ort zum Anderen dar, wobei nicht nur die Wegstrecken sondern auch die dazwischen liegenden Vermittlungsstellen beachtet werden müssen. Diese Art regelt die Vermittlungsschicht (Network-Layer). Sie bezieht also die geografische Lagen und die dazwischen liegenden Vermittlungssysteme mit ein. Dabei müssen die zeitlich und logisch getrennte Kommunikation der Endsysteme beachtet und gesteuert werden.

6 Schicht 2 - Sicherungsschicht Die Sicherungsschicht wird eigentlich im deutschen als Datensicherungsschicht bezeichnet. Ihre Aufgabe ist es, die ankommenden und abgehenden Datenpakete auf Vollständigkeit und Unversehrtheit zu überprüfen. Dies bedeutet nichts anderes, als das diese Schicht die Datenpakete über einen Übermittlungsabschnitt überwacht und zum anderen die Flußsteuerung der über ihr liegenden Schichten auf Richtigkeit und Vollständigkeit prüft. Schicht 1 - Bitübertragungsschicht Diese Schicht ist nun der eigentliche Transporter. Sie ist zuständig für den physikalischen Transport der digitalen Daten (Informationen) von einem Endsystem zum anderen Endsystem. Um diesen Transport überwachen zu können, werden in zyklischen Abständen die Steuerleitungen geprüft. Dabei wird der Datentransfer in der Regel nicht gestört, da ja die Steuerleitungen von den Datenleitungen getrennt sind. Beispiele In der folgenden Tabelle werden die verschiedensten Protokolle, Übertragungs- und Vermittlungstechniken den Schichten des OSI-Modells zugeordnet. Viele Protokolle und Übertragungsverfahren nutzen mehr als nur eine Schicht. Deshalb kann eine vollständige und korrekte Darstellung der Tabelle nicht gewährleistet werden. Schicht 7 Anwendung Telnet, FTP, HTTP, SMTP, NNTP Schicht 6 Darstellung Telnet, FTP, HTTP, SMTP, NNTP, NetBIOS Schicht 5 Kommunikation TFTP, Telnet, FTP, HTTP, SMTP, NNTP, NetBIOS Schicht 4 Transport TCP, UDP, SPX, NetBEUI Schicht 3 Vermittlung IP, IPX, ICMP, T.70, T.90, X.25, NetBEUI Schicht 2 Sicherung LLC/MAC, X.75, V.120, ARP, HDLC, PPP Schicht 1 Übertragung Ethernet, Token Ring, FDDI, V.110, X.25, Frame Relay, V.90, V.34, V.24