Telematik Kapitel 2: Begriffswelt und Standards Dienst, Protokoll, Automat, IETF, ITU, IEEE Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller Freie Universität Berlin Institut für Informatik Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.1 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.1 Übersicht 1. Einführung und Motivation Bedeutung, Beispiele 2. Begriffswelt und Standards Dienst, Protokoll, IETF, ITU, ISO, ETSI, IEEE, Automat 3. Nachrichtentechnik Daten, Signal, Medien, Physik 4. Bitübertragungsschicht Codierung Repeater, Modem, DSL 5. Direktverbindungsnetze Rahmenerzeugung HDLC, PPP, SDH, ATM Fehlererkennung, Protokolle Ethernet (IEEE 802.3) Token Ring (IEEE 802.5) 6. Vermittlung Paket-/Zell-/Leitungsvermittlung Wegwahlverfahren Brücke/Switch Spanning-Tree, Hardware, VLAN 7. Internet-Protokolle IP, ARP, DHCP, ICMP Routing RIP, OSPF, CIDR, BGP 8. Transportprotokolle UDP, TCP 9. Verkehrssteuerung Kriterien, Mechanismen Verfahren in TCP, RED 10. Klassische Telekommunikationsnetze Telefon, ISDN, ATM IN, GSM 11. Anwendungen DNS, SMTP, HTTP Darstellungsformate, ASN.1 Management, SNMP Sicherheit Firewall, TLS, IPSec Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.2 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.2
Der Begriff Daten Daten (universell) Darstellung von Sachverhalten (Fakten), Konzepten, Vorstellungen und Anweisungen in formalisierter Weise, die für die Kommunikation, Interpretation und die Verarbeitung durch Menschen und/oder technische Mittel geeignet ist. Gegenstände Gegenstände des des Denkens Denkens Fakten, Fakten, Konzepte, Konzepte, Vorstellungen, Vorstellungen, Modelle Modelle usw. usw. Konventionen zur Darstellung von Denkinhalten Allgemeine Beispiele für Datendarstellungen: gesprochene Sprache Zeichen-/Gebärden-Sprache geschriebene Sprache Daten Daten als als formalisierte formalisierte Darstellung Darstellung von von Denkinhalten Denkinhalten Modell zur Erzeugung von Daten durch den Menschen Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.3 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.3 Der Begriff Information Information Die Bedeutung, die ein Mensch aufgrund der den Daten zugrundeliegenden Vereinbarungen (Konventionen) diesen beilegen kann. Achtung: Informationsbegriff bezieht sich damit ausschließlich auf den Menschen! Enge Definition des Informationsbegriffs in der Vorlesung (verglichen mit der Alltagssprache). Menschen und Maschinen können Daten handhaben, aber nur der Mensch kann aus Daten Informationen gewinnen. Verwendung des Begriffs Information bei präziser Ausdrucksweise in der Telematik möglichst vermeiden. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.4 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.4
Der Begriff (Daten-)Kommunikation Kommunikation bedeutet ursprünglich Austausch von Daten zwischen menschlichen Kommunikationspartnern. Gemäß der eingeführten universellen Bedeutung des Begriffes Daten bedeutet dies: Jede konkrete Kommunikation ist eine Datenkommunikation. Literatur und Sprachgebrauch benutzen heute noch für die Datenkommunikation die engere Definition: Übermittlung - digitaler - Daten zwischen Telekommunikationsgeräten. In dieser Vorlesung wird der Begriff wie folgt festgelegt: Daten(Tele-)kommunikation ist der Oberbegriff für jeden Datenaustausch über immaterielle Träger und größere Entfernungen zwischen Menschen und/oder Maschinen (abgekürzt: Datenkommunikation = Kommunikation). immaterielle Träger: Energieflüsse, meist elektrische Ströme, elektromagnetische Wellen Gegensatz: materieller Datentransport (z.b. Brief, CD-/Diskettenversand) Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.5 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.5 Der Begriff Signal Signal Gegenstände Gegenstände unseres unseres Denkens Denkens Ein Signal ist die physikalische Darstellung (Repräsentation) von Daten durch charakteristische räumliche und/oder zeitliche Veränderungen der Werte physikalischer Größen. abstrakte Welt Konventionen zur Darstellung von Denkinhalten Daten Daten als als formalisierte formalisierte Darstellung Darstellung Signale sind somit die reale physikalische Repräsentation abstrakter Darstellungen: der Daten. physikalische Welt Konventionen zur Darstellung von Daten Signale Signale als als reale reale Darstellung Darstellung von von Daten Daten Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.6 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.6
Abgrenzung Daten vs. Signale Häufig werden die Begriffe Daten und Signale verwechselt bzw. unsauber unterschieden, da Daten nur in objektivierter, physikalisch dargestellter Form, d.h. als Signale, erfassbar, speicherfähig, übertragbar und verarbeitbar sind. Jede konkrete Datendarstellung ist mit einer spezifischen Signalrepräsentation verbunden, daher ist die konzeptionelle Unterscheidung Daten Signale oft nicht unmittelbar evident. Beispiele: Laute einer Sprache (Daten) beim Sprechen als akustische Schwingungen (Signale). Druckbuchstaben auf Papier als optische Signale abstrakter Schriftzeichen (Daten). Darstellung von Sprachlauten (Daten) durch elektrische Sprechströme (Signale). Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.7 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.7 Abgrenzung Nachrichtentechnik vs. Telematik Nachrichtentechnik Vorzugsweise physikalischtechnologische Fragen der Informationstechnik Signalbegriff entscheidend Anschluss des Informationsbegriffs in der Nachrichtentechnik direkt an den Signalbegriff Telematik Datenbegriff im Mittelpunkt Signal auf übertragungstechnische Aspekte von Kommunikationssystemen beschränkt Modell des zweistufigen Abstraktionsprozesses bei der Interpretation von Signalen und Daten (beim Empfänger) Signal Signal Signal Signal Signalinterpretation Information Information (Nachricht) (Nachricht) Daten Daten Dateninterpretation Information Information Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.8 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.8
Abgrenzung Telematik vs. übrige Informatik verteilte Algorithmen verteilte Betriebssysteme Telematik verteilte Datenbanken Betriebssysteme Datenbanksysteme Algorithmentechnik Software- Engineering für verteilte Systeme Nachrichtentechnik Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.9 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.9 Standardisierung: Überblick Die Erfordernisse einer internationalen Telekommunikation erzwingen die Festlegung international gültiger Standards. Standardisierung des Fernmeldewesens Gremienarbeit mit gut strukturierten Lösungen, aber lange Time To Market Weltweit einheitlich über Fernmelde-Betriebsgesellschaften (Provider, auch PTT) Beispiele: ITU-T, ETSI (European Telecommunication Standards Institute) Internet Diskussionen direkt Betroffener und IETF (Internet Engineering Task Force) führen zu Standards Beispielimplementierungen stehen im Vordergrund, daher sehr schnelle Time To Market Herstellervereinigungen Ebenfalls realisierungsorientiert mit relativ schneller Time To Market Beispiele: The Open Group (ehemals OSF und X/Open), ECMA (European Computer Manufacturers Association), ATM-Forum Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.10 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.10
Standardisierung: Traditionelle Organisationen ITU International Telecommunication Union (ehemals CCITT und CCIR) Internationaler beratender Ausschuss für Telekommunikation CCITT Consultative Committee on International Telegraphy and Telephony Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique Internationaler beratender Ausschuss für Telefon und Telegrafie (ITU-T) CCIR Consultative Committee on International Radio Internationaler beratender Ausschuss für den Funkdienst (ITU-R) CEPT Conférence Européenne des Administrations des Postes et des Télécommunications Konferenz der Europäischen Verwaltungen für das Post- und Fernmeldewesen ISO International Organization for Standardization (ISO griech. gleich ) Internationale Organisation für Standardisierung ISO koordiniert die internationale Normungsarbeit außerhalb des PTT- Bereichs. DIN (Deutsches Institut für Normung) ist deutscher Partner der ISO. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.11 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.11 Standardisierung: Beispiel ISO ISO ISO Technical Technical Committee Committee (TC) (TC) SubCommittee SubCommittee (SC) (SC)................ WG-Meetings: Alle 6-9 Monate, damit die nationalen Organisationen Einverständnis mit den Konzepten erreichen. Dann startet der Standardisierungsprozess: DP: Draft Proposal DIS: Draft International Standard IS: International Standard Das Fortschreiten auf eine höhere Stufe erfolgt durch eine internationale Abstimmung und die Einarbeitung der Kritik der Nein -Stimmen. Working Working Group Group (WG) (WG)........ sehr langer Prozess! Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.12 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.12
Standardisierung: Beispiel Internet Der Standardisierungsweg geht über die Internet Engineering Task Force (IETF). Vorschlag, Vorschlag, Anregung Anregung Die Internet Engineering Steering Group (IESG) steuert die Diskussionen. Experimentell Experimentell Informell Informell Zwei mögliche Ergebnisse: RFC: Request for Comments = Standard FYI: For Your Information = informell / experimentell Bereits ab dem Draft Standard müssen mindestens zwei interoperable, unabhängig voneinander entwickelte Implementierungen vorhanden sein. Proposed Proposed Standard Standard Draft Draft Standard Standard Full Full Standard Standard Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.13 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.13 Standardisierung: RFC -Beispiele RFC 768 User Datagram Protocol (UDP) August 1980 RFC 791 Internet Protocol (IP) September 1981 RFC 792 Internet Control Message Protocol (ICMP) September 1981 RFC 793 Transmission Control Protocol (TCP) September 1981 RFC 959 File Transfer Protocol (FTP) Oktober 1985 RFC 997 Internet Numbers März 1987 RFC 1996 A Mechanism for Prompt Notification of Zone Changes (DNS Notify) August 1996 RFC 2205 Resource ReSerVation Protocol (RSVP) - Version 1 Functional Specification September 1997 Weiter Informationen unter www.ietf.org! Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.14 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.14
Charakterisierung von Kommunikationsvorgängen/- beziehungen Grundlegend kann ein Kommunikationsvorgang aufgrund folgender Kriterien charakterisiert werden: Menge der beteiligten Kommunikationspartner (KP) Übertragungsverfahren/Schnittstellen Nutzungsrichtung Auslieferungsdisziplin Qualität Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.15 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.15 Menge der beteiligten Kommunikationspartner (KP), Beispiele Dialog: Zwei Partner tauschen über eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsstrecke Daten aus. KP - A KP - B Datenaustausch Gruppenruf (Multicast): Ein Kommunikationspartner spricht gleichzeitig mehrere - ihm bekannte - empfangende Kommunikationspartner an. Rundruf (Broadcast): Es werden von einem Kommunikationspartner sehr viele - in der Regel unbekannte - Empfänger angesprochen, potentiell alle (Rundfunk). Individualkommunikation KP - A Massenkommunikation KP - A KP - B KP - C KP - D Weitere Kommunikationsmöglichkeiten sind Unicast, Anycast oder Concast. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.16 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.16
Übertragungsverfahren/Schnittstellen Serielle Übertragung 0 1 0 0 0 0 0 1 10000010 t 1 bit pro Zeitintervall, 1 Leitung Parallele Übertragung 0 1 0 0 0 0 0 1 8 bit pro Zeitintervall, 8 Leitungen Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.17 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.17 Verbindungseigenschaften: Richtungsbetrieb simplex duplex halbduplex Medium Medium Medium Feuermelder Sensoren Pager Telefon Wechselsprechen teilweise GSM- Sprachverbindungen Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.18 Die Eigenschaft des Richtungsbetriebs bestimmt, ob auf einer Verbindung simplex: nur in eine Richtung duplex: in beide Richtungen halbduplex: wechselweise in beide Richtungen gesendet werden darf. Daten übertragen Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.18
Qualität Neben dem Wunsch nach Angemessenheit, d.h. nach einfacher Bedienbarkeit und erfüllbaren Anforderungen seitens der Kommunikationsdienste sind in puncto Qualität folgende Klassen von Eigenschaften zu betrachten: Technische Leistung benötigte Übertragungsleistung, Antwortzeit, Durchsatz, Sende-/Empfangsrate,... Kosten Investitionskosten, Betriebskosten,... Zuverlässigkeit Fehlertoleranz, Ausfallsicherheit, Störunanfälligkeit, Verfügbarkeit,... Schutz Abhörsicherheit, Manipulationssicherheit, Authentifizierung, Autorisierung, Maßnahmen gegen Dienstverweigerung,... Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.19 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.19 Qualität: Technische Leistung Bit senden Bit empfangen Leitung Entfernung in Meter WICHTIG: Verzögerungs- Bandbreiten-Produkt (= Speicherkapazität einer Leitung) Laufzeit in Sekunden Durchsatz (auch: Bandbreite) = Anzahl der pro Sekunde übertragenen Bits [Einheit bit/s] t Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.20 Ein anderer wichtiger Qualitätsaspekt bei Telekommunikationssystemen ist neben der gerade behandelten Störsicherheit der Aspekt der technischen Leistung, der folgendes umfasst: Die technische Leistung besagt, welche Datenmenge in welcher Zeit vom Telekommunikationssystem übertragen wird. Ein zentraler Wert, der die technische Leistung beschreibt, ist der Durchsatz, also die Menge der pro Sekunde übertragenen Bits. Gehen wir davon aus, daß die Leitung nur von einem Sender genutzt wird, so gibt dieser Wert konkret an, wieviele Bits vom Sender in einer Sekunde auf die Leitung gegeben werden kann. In diesem Fall wäre die Bitrate des Senders und der Durchsatz identisch. Der Durchsatz hängt ganz wesentlich von der Übertragungskapazität des Telekommunikationssystems ab. So ist die Kapazität z.b. bei einem moderneren Modem 56 Kbit/s, beim Ethernet sind es 100 Mbit/s. Nun ist es aber so, dass der Durchsatz durch einen gewissen Kommunikations-Overhead geschmälert wird und deshalb nur einen bestimmten prozentualen Anteil der Kapazität ausmacht. Eine andere Angabe, durch die die technische Leistung eines Telekommunikationssystems beschrieben wird, ist die Zeit, die zwischen dem Senden und dem Empfangen liegt. Präzise sind hier zwei Zeiten zu unterscheiden: Die Signallaufzeit beschreibt die Geschwindigkeit eines Signals auf dem Medium. Bei einem Koaxialkabel liegt die Geschwindigkeit bei ca. 70% der Lichtgeschwindigkeit, also 0,7 c. Die Nachrichtenübertragungszeit ist die Zeitdauer, die zwischen dem Senden des ersten Bits einer Nachricht und dem Empfangen des letzten Bits dieser Nachricht vergeht. In diese Zeit gehen ein: Signallaufzeit, Nachrichtenlänge, Sendebitrate. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.20
Qualität: Sicherheitsgefahren und Schutzmaßnahmen Schutzmaßnahmen Verschlüsselung (kryptographische Codes) Schaffung vertrauenswürdiger Systeme (Authentisierung, Autorisierung) Normaler Informationsfluss Q S Informationsquelle Informationssenke Passiv: Q S A Abhören Aktiv: Q S A Modifizieren Q S A Maskieren Q S A Unterbrechen Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.21 Abschließend soll ein Qualitätsaspekt nicht unerwähnt bleiben, dem heute eine immer größere Bedeutung zukommt, und zwar dem Aspekt des Schutzes von Angriffen von außen. Der Schutz vor Angriffen auf ein Telekommunikationssystem umfasst sämtliche Sicherheitsmaßnahmen, durch die Angriffe verhindert oder zumindest erkannt und unschädlich gemacht werden. Mit welchen Arten von Angriffen haben wir es zu tun: Es läßt sich prinzipiell zwischen den passiven und den aktiven Angriffen unterscheiden. Ein vollständig passiver Angriff ist das Abhören. Eine Basismaßnahme des Sicherheitsmanagements von Telekommunikationssystemen ist die Verschlüsselung der zu übertragenden Information, wodurch Abhören zwar nicht verhindert, aber unschädlich gemacht wird, weil der Angreifer nichts mit den abgehörten Daten anfangen kann. Weitergehende Maßnahmen sind das Authentifizieren und das Autorisieren, durch die die Teilnehmer und deren Rechte überprüft werden können, was eine Voraussetzung zur Schaffung vertrauenswürdiger Systeme darstellt. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.21 Auslieferungsdisziplin Die Auslieferungsdisziplin beschreibt die Reihenfolge der beim Empfänger ankommenden Daten in bezug auf die Reihenfolge, wie sie abgeschickt wurden: treu zur Einlieferungsreihenfolge (FIFO) FIFO + priorisiert zufällig Teilnehmer Teilnehmer A Teilnehmer Teilnehmer B 3 2 1 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.22 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.22
Kommunikationsarchitekturen Zur Realisierung von Kommunikationsvorgängen wird eine Kommunikationsarchitektur benötigt für: physikalische Konnektivität Verbindung über Kupferkabel, Lichtwellenleiter, Luftschnittstelle,... Kommunikationsfunktionalität Steuerung des Ablaufs Adressierung der Kommunikationspartner Garantie einer geforderten Qualität Anpassung unterschiedlicher Formate... Schnittstelle zu den Anwendungen Aufgrund der unterschiedlichen Aufgaben ist ein geschichteter Aufbau einer Kommunikationsarchitektur üblich, bei dem eine Schicht die Funktionalität der darunter liegenden benutzt, um ihre eigenen Funktionen zu realisieren. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.23 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.23 Übertragungskanal und Medium Sender Empfänger Zugangspunkt Zugangspunkt Übertragungskanal Medium Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.24 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.24
Übertragungskanal und Medium - Broadcast Sender Empfänger Empfänger Empfänger... Übertragungskanal Medium Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.25 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.25 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.26 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.26 Diensterbringer 1 Protokoll Diensterbringer 2 Dienst Dienst Dienstnehmer 1 Dienstnehmer 2 Dienst und Protokoll - Übersicht
Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.27 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.27 physikalisches Medium vertikale Kommunikation... horizontale Kommunikation Zugangspunkt Schicht i abstraktes Medium für Schicht i vertikale Kommunikation... Anwendung horizontale Kommunikation Anwendung Schnittstelle Geschichtetes Kommunikationssystem Dienst und Protokoll Partner einer Schicht benutzen einen Dienst (außer unterste Schicht) bieten einen Dienst (außer oberste Schicht) brauchen nichts zu sehen / kennen außer direkt unterliegendem Dienst (Konzept der virtuellen Maschine ) unterhalten sich gemäß Regeln z.b. Telefon -Schicht: wählen/klingeln/besetzt Bei Menschen viel kontextsensitiv / implizit: z.b. Melden am Telefon Übersetzer: Übersetz-Modus, Rückfragen-Modus, Selbst-Vorstellen, Chef-Vorstellen,... Kommunikationsarchitekturen basieren auf Dienst = (Kommunikations-) Dienst [(Communication) Service] Regeln = (Kommunikations-) Protokoll [(Communication) Protocol] Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.28 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.28
Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.29 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.29 Zeit (t) Belegtton Auflegen Auflegen Nachrichtenaustausch Ende Freiton Abheben Freiton Wählton Wahl (aus Nummernspeicher) Klingeln Abheben Telefondienst Teilnehmer A Teilnehmer B Beispiel Telefon Dienstnehmersicht (1) Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.30 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.30 Zeit (t) Belegtton Auflegen Auflegen Nachrichtenaustausch Ende Freiton Abheben Freiton Wählton Wahl (aus Nummernspeicher) Klingeln Abheben Telefondienst Teilnehmer A Teilnehmer B Beispiel Telefon Dienstnehmersicht (2)
Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.31 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.31 Auslösen Auflegen Zeit (t) Auflegen Belegtton Auslösen Auslöseanzeige Nachrichtenaustausch Freiton Klingeln Abheben Ende Freiton Melden Melden Rufanzeige Ruf (60 V~) (aus Nummern speicher) Wählimpuls... Wählimpuls Wählimpuls Wahl Wählton Akzeptieren Rufwunsch (60 V~) Abheben Teilnehmer A Vermittlungsnetz Teilnehmer B Signalisierungsprotokoll im alten analogen Fernsprechnetz: Zugangspunkt Zugangspunkt Beispiel Telefon - Dienst und Protokoll Begriffswelt Dienst Funktionalität einer Schicht wird als Menge von Diensten zur Verfügung gestellt. Die Dienste einer Schicht werden durch den Datenaustausch zwischen (Partner-)Instanzen erbracht. Dieser Datenaustausch erfolgt gemäß festgelegten Regeln und Formaten, die man Protokoll nennt. Ein Dienst wird an der Dienstschnittstelle einem Dienstbenutzer von einem Diensterbringer angeboten. Die Dienstdefinition spezifiziert verfügbare Dienste und Regeln für ihre Benutzung (in der darüberliegenden Schicht). Ein Dienstprimitiv (Schnittstellenereignis) dient zur Anforderung oder Anzeige eines Dienstes beim Dienstbenutzer, Grundtypen sind: Anforderung (Req, Request) Anzeige (Ind, Indication) Antwort (Rsp, Response) Bestätigung (Cnf, Confirmation) Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.32 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.32
Der Dienstbegriff Schnittstellenereignisse Dienstschnittstelle D i Kommunikationsinstanz I 1 i+1 I 1 i+1 Kommunikationsinstanz I 2 i+1 I 2 i+1 Kommunikationsinstanz... I n-1 i+1 I n-1 i+1 Kommunikationsinstanz I n i+1 I n i+1 Dienstzugangspunkt Abstraktes Medium M i i Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.33 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.33 Dienst der Schicht N (N) - Dienst / (N) - Service Menge von Funktionen, welche die (N)-Schicht den (N+1)-Instanzen an der Schnittstelle zwischen der (N)- und (N+1)-Schicht anbietet (vertikale Kommunikation). Die (N)-Instanzen erbringen die Dienste der (N)-Schicht mit Hilfe von Nachrichtenaustausch (horizontale Kommunikation). Dazu verwenden sie die Dienste der (N-1)-Schicht. Wie die Dienste der (N) - Schicht erbracht werden, bleibt der (N+1) - Schicht verborgen. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.34 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.34
(N) - Dienstzugangspunkt / (N) - SAP Innerhalb eines geschichteten Kommunikationssystems kommunizieren (N+1)-Instanzen und (N)-Instanzen über einen (N)- Dienstzugangspunkt [(N)-SAP, (N) - Service Access Point] miteinander. Die (N)-Instanz bietet die von ihr erbrachten (N)-Dienste der (N+1)- Instanz am (N)-SAP an. Die (N)-Instanz benutzt die Dienste, die ihr am (N-1)-SAP angeboten werden. Beziehungen zwischen (N-1) - SAP, (N) - Instanz und (N) - SAP (N+1)-Instanz (N+1)-Instanz (N) - SAP (N)-Instanz (N)-Instanz (N-1) - SAP (N-1)-Instanz (N-1)-Instanz Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.35 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.35 Diensttypen Unbestätigter Dienst Beispiel Briefübermittlung Vom Dienstnehmer initiiert: Request Anforderung t t Vom Diensterbringer initiiert Indication Anzeige Bestätigter Dienst Beispiel Buchung Request Anforderung Indication Anzeige Confirmation Bestätigung t t Response Antwort Anzeige Indication Anzeige Indication t t Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.36 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.36
Grundlegende Kommunikationsformen Verbindungsorientierte Dienste Vor dem Datenaustausch zwischen Dienstnehmern auf Schicht n wird eine Verbindung durch die beteiligten Instanzen der Schicht n-1 aufgebaut Anforderung erfolgt mithilfe entsprechender Dienstprimitive der Schicht n-1 Protokollabhängige Aushandlung von Übertragungsparametern z.b. Teilnehmer (immer), Dienstqualität, Übertragungsweg Datenaustausch innerhalb dieser Verbindung erfolgt unter Berücksichtigung des aktuellen Verbindungszustandes Der Kontext einer jeden Datenübertragung wird somit berücksichtigt. Verbindungslose Dienste Jeder Datenaustausch wird gesondert betrachtet, ohne jegliche Betrachtung vorhergegangener Kommunikationsvorgänge Der Kontext einer Datenübertragung wird somit nicht berücksichtigt. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.37 Der Zustand einer Verbindung zum Zeitpunkt t setzt sich aus den oben angesprochenen Parametern zusammen, zusätzlich jedoch auch aus (theoretisch) allen Kommunikationsvorgängen, die von Zeitpunkt 0 (Verbindungsaufbau) bis Zeitpunkt t innerhalb dieser Verbindung stattgefunden haben. Wie lange dieses Gedächtnis zurückreicht und wie viele/welche Daten hierbei gespeichert werden (wenn überhaupt), ist jedoch protokollspezifisch. Als Beispiel sei der (später im Detail besprochene) Protokollmechanismus der Sequenznummern erwähnt, der jedem Datenpaket eine spezifische, ganzzahlige Nummer zuordnet. Zusammen mit entsprechenden Bestätigungen von Empfängerseite ermöglicht dies eine Erkennung von Paketverlusten - hierbei werden Datenpakete vom Sender nur solange zwischengespeichert, bis eine ordnungsgemäße Bestätigung eintrifft. Ein wesentlicher Vorteil verbindungsorientierter Dienste ist die Tatsache, dass nach einem Verbindungsaufbau nicht mehr jedes Datenpaket einer Verbindung sämtliche (bereits ausgehandelte) Parameter beinhalten muss (z.b. Adresse, Dienstqualität etc.), was eine Reduzierung des Anteils der übertragenen Steuerinformationen und somit letztendlich auch der Netzlast selbst bedeutet. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.37 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.38 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.38 3. Verbindungsabbau Kontextfreigabe Ressourcenfreigabe Datenaustausch Verbindungsabbau 2. Datenaustausch (hier: simplex) Weniger laufende Kontextinformationen erforderlich Verbindungsaufbau 3-Phasen-Prinzip 1. Verbindungsaufbau Kontexterzeugung Endsysteme Netz Verbindungsaufbauantwort Dienstanforderung Dienstanzeige Verbindungsaufbauanzeige Verbindungsaufbaubestätigung Verbindungsabbauanforderung Verbindungsabbauanzeige Dienstanforderung Dienstanzeige Verbindungsaufbauanforderung Verbindungsorientierte Dienste
Datagramm-Dienste UnitData.Req( Absenderadresse, Zieladresse, Qualitätsparameter, Nutzdaten) Medium UnitData.Ind( Absenderadresse, Zieladresse, Qualitätsparameter, Nutzdaten) Vom Datagramm-Dienst wird kein Zusammenhang zwischen verschiedenen Übertragungsleistungen unterstützt. Der Datagramm-Dienst unterstützt keine Auslieferungsdisziplin, z.b. keine Garantie für Reihefolgetreue. Der Datagramm-Dienst realisiert eine unbestätigte Dienstleistung (keine Aushandlung zwischen Kommunikationspartnern). Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.39 Neben dem verbindungsorientierten Dienst, dessen drei Phasen zuletzt behandelt wurden, gibt es auch den verbindungslosen Dienst, den man als Datagramm-Dienst bezeichnet. Beim Datagramm-Dienst (verbindungsloser Dienst, Connectionless Service) erfolgt jede Datenübertragungsdienstleistung für sich gesondert ohne Querbeziehungen zu anderen Dienstleistungen. Das Konzept der Verbindung existiert nicht; infolgedessen besteht ausschließlich die Phase der Datenübertragung. Das einzige Dienstprimitiv, das angeboten wird, ist UnitData, also ein einzelnes Datum. In diesem Dienstprimitiv müssen alle für die Übertragung relevanten Steuerinformationen enthalten sein. Das sind zum Beispiel sämtliche Adressierungsinformation (Parameter Absender- und Zieladresse) und die Qualitätsparameter, in denen der Sender seine Wünsche bzgl. der Datenübertragung formuliert (z.b. Laufzeit, Schutzklasse, geduldete Fehlerwahrscheinlichkeiten, Kosten). Da der Dienst unbestätigt ist, können die Qualitätsparameter nicht verhandelt werden, d.h. das Medium versucht, den Wünschen des Senders so gut es geht zu entsprechen. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.39 (N) - Verbindungsendpunkt / (N) - CEP (N)-Verbindungsendpunkt, (N) - Connection End Point, (N)-CEP : Endpunkt einer Verbindung innerhalb eines (N)-SAP (N)-CEP (N)-SAP (N)-SAP (N)-Instanz (N)-Instanz Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.40 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.40
Dienstnehmer-Adressierung Datagramm Anforderung: Mit Adresse des Beantworters Anzeige: Ggf. mit Adresse des Initiators Verbindungen Kontext, etabliert durch Verbindungsaufbau, beinhaltet Adressierungsinformation Bei mehreren Verbindungen vom selben Dienstzugangspunkt: Verbindungsidentifikation X Y Verbindungsendpunkt Dienstzugangspunkt Verbindung Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.41 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.41 Diensterbringung: Protokollablauf Dienstschnittstelle D i Kommunikationsinstaninstanz I k i+1 I k i+1 Dienstzugangspunkt Kommunikationsinstanz I m i Abstraktes Medium M i Protokoll der Schicht i Kommunikationsinstaninstanz I l i+1 I l i+1 Kommunikationsinstanz I n i Dienstschnittstelle D i-1 Abstraktes Medium M i-1 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.42 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.42
Abstraktes Medium im Leitbeispiel Proprietäre Systeme: - Deep Space Network (Erde-Mars) - 9600bps Funkmodem (Pathfinder-Sojourner) WWW-Server HTTP TCP IP LLC MAC PHY Router Coax Router Funk Glasfaser Router Router Notebook WWW-Browser HTTP TCP IP LLC MAC (WLAN) PHY (Code...) Gateway Firewall Abstraktes Medium für die IP-Instanzen MAC (WLAN) PHY (Code...) Bridge LLC MAC (Ethernet) PHY LLC MAC (Ethernet) PHY Router IP LLC MAC (FDDI) PHY Glasfaser Funk UTP5 - Twisted Pair Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.43 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.43 Protokoll: Modelle Überbrückung funktionaler und qualitativer Unterschiede zwischen D i-1 und D i Art und Weise der Erbringung der Dienste Di durch Instanzen I i auf Basis der Dienste D i-1 Nebenläufiger Algorithmus Verteilter Algorithmus, wobei Dienste D i-1 das Zusammenwirken der I i -Instanzen ermöglichen Berücksichtigung der Auswirkungen von Störungen in D i-1 Beschreibung: i.allg. nur 2 Instanzen, Automatenmodell, Weg-Zeit-Diagramm Schnittstellenprotokoll Dienstschnittstelle D i Medium M i Schichtenprotokoll = Telekommunikationsprotokoll der Schicht i Medium M i-1 Dienstschnittstelle D i-1 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.44 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.44
Protokollmechanismen Ein Protokollmechanismus ist ein Verfahren, welches abgeschlossene Teilfunktion innerhalb des Protokollablaufs beschreibt: generischer Charakter (ähnlich 'Systemfunktion'). In verschiedenen Kommunikationsarchitekturen verwendet. Oft in mehreren Protokollen/Schichten einer Kommunikationsarchitektur anzutreffen. Multiplexen / Demultiplexen Teilung / Vereinigung Segmentieren / Reassemblieren Blocken / Entblocken Verkettung / Trennung (Mehrfach-)Kapselung Fehlerbehandlung Sicherung (ggf. fehlererkennend) Sequenzüberwachung Quittierung (Acknowledgement) Zeitüberwachung (Timeout) Wiederholen; Rücksetzen Flusskontrolle (Sliding window) Routing (Wegewahl, Weiterleiten) Medienzuteilung für geteilte Medien Synchronisation Adressierung Verbindungsverwaltung Datentransfer Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.45 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.45 Das ISO/OSI-Basisreferenzmodell Ziel: Internationale Standardisierung (ISO = International Organization for Standardization) von Diensten und Protokollen zur Realisierung sogenannter Offener Systeme (OSI = Open System Interconnection) Grundlage zur Kommunikation von Systemen unterschiedlicher Hersteller Wichtig: Das Basisreferenzmodell dient als Denkmodell, anhand dessen sich Kommunikationssysteme erklären und klassifizieren lassen. Implementierung des Modells vor allem in öffentlichen Netzen in Europa (weitgehende Verdrängung durch Internet-Protokolle) Standard: ISO/IEC IS 7498: Information Processing Systems - Open Systems Interconnection - Basic Reference Model, Internationaler Standard, 15. Oktober 1994. Übernommen von der CCITT bzw. ITU-T in der Norm X.200 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.46 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.46
Prinzipien des ISO/OSI-Basisreferenzmodells OSI - Endsystem Rechnersysteme, die sich bei der Kommunikation an OSI-Standards halten (N) - Schicht (Layer) Sämtliche Einheiten einer (N) - Hierarchiestufe in allen Endsystemen (N) - Instanz (Entity) Implementierung eines (N) - Dienstes in einem Endsystem. Es kann verschiedene Typen von (N) - Instanzen geben ((N) - Instanz - Typen), die z.b. verschiedene Protokolle für eine Schicht implementieren. Eine Kopie einer (N) - Instanz wird Vorkommnis der (N) - Instanz genannt. Partnerinstanzen (Peer-Entities) Instanzen einer Schicht. Partnerinstanzen erfüllen Funktionen eines Dienstes durch Datenaustausch. Endsystem Endsystem (N) - Instanz (N) - Schicht (N) - Instanz Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.47 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.47 Verbindung und Assoziation (N) - Verbindung (Connection) Beziehung zwischen zwei (oder mehr) (N+1)-Instanz-Vorkommnissen auf Ebene der (N)-Schicht. Diese Beziehung wird mit Hilfe des (N)-Protokolls unterstützt. (N) - Assoziation (Association) Kooperative Beziehungen zwischen zwei (N)-Instanz-Vorkommnissen. Dazu gehört Verwaltung von Zustandsinformationen. (N)-Assoziation wird durch (N-1)-Verbindungen (oder (N-1)-verbindungslosen Dienst) unterstützt. Sie kann zeitlich nacheinander verschiedene (N-1)- Verbindungen verwenden. (N+1)-Instanz- (N+1)-Instanz- Vorkommnis Vorkommnis (N+1) - Assoziation (N+1)-Instanz- (N+1)-Instanz- Vorkommnis Vorkommnis.. (N) - Verbindung (N)-Instanz- (N)-Instanz- Vorkommnis Vorkommnis (N)-Instanz- (N)-Instanz- Vorkommnis Vorkommnis Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.48 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.48
Generische OSI - Kommunikationseinheiten (N+1)-Schicht (N)-IDU (N)-PCI (N)-SDU (N)-ICI (N)-PDU PCI (N)-SDU (N-1)-ICI (N)-Schicht (N-1)-IDU (N-1)-Schicht (N-1)-SDU (N-1)-ICI Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.49 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.49 OSI - Kommunikationseinheiten, Beschreibung (N) - Schnittstellendateneinheiten Interface Data Unit, IDU Zwischen (N+1)- und (N)-Instanzen über einen (N)-SAP ausgetauschte Dateneinheit. Setzt sich zusammen aus (N)-ICI und (N)-SDU. (N) - Schnittstellenkontrollinformation Interface Control Information, ICI Zwischen (N)-Schicht und (N+1)- Schicht ausgetauschte Parameter zur Steuerung von Dienstfunktionen (z.b. Adressen). (N) - Dienstdateneinheiten Service Data Unit, SDU Daten, die transparent zwischen (N)- SAPs übertragen werden. (N) - Protokollkontrolldaten Protocol Control Information, PCI Daten, die zwischen (N)-Instanzen ausgetauscht werden, um die Ausführung von Operationen zu steuern (z.b. Folgenummern o.ä.). (N) - Protokolldateneinheit Protocol Data Unit, PDU Dateneinheit, die zwischen (N)- Instanzen unter Benutzung eines Dienstes der (N-1)-Schicht ausgetauscht wird. Setzt sich zusammen aus (N)-PCI und (N)-SDU. Entspricht somit der (N-1)-SDU. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.50 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.50
Kommunikation innerhalb und zwischen OSI - Systemen (N+1)-Schicht (N)-Dienste (N)-IDU (N)-IDU (N)-Dienste (N)-Instanz Protokoll (N)-Instanz (N)-PDU (N-1)-Dienste (N-1)-IDU (N-1)-IDU (N-1)-Dienste (N-1)-Schicht Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.51 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.51 Die OSI - Schichten im Überblick Anwendungsschicht Schicht 7 (A - Schicht) Application Layer Darstellungsschicht Kommunikationssteuerungsschicht Transportschicht Schicht 6 (P - Schicht) Schicht 5 (S - Schicht) Schicht 4 (T - Schicht) Presentation Layer Session Layer Transport Layer Vermittlungsschicht Schicht 3 (N - Schicht) Network Layer Sicherungsschicht Schicht 2 (DL - Schicht) Data Link Layer Bitübertragungsschicht Schicht 1 (Ph - Schicht) Physical Layer Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.52 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.52
Bezeichnungskonventionen (N)-Schicht A -Schicht: Anwendungsschicht (Application Layer) P -Schicht: Darstellungsschicht (Presentation Layer) S -Schicht: Kommunikationssteuerungsschicht (Session Layer) T -Schicht: Transportschicht (Transport Layer) N -Schicht: Vermittlungsschicht (Network Layer) DL -Schicht: Sicherungsschicht (Data Link Layer) Ph -Schicht: Bitübertragungsschicht (Physical Layer) (N)-Dienstprimitive (N)-Dienst.typ Ph - Connect.Req (Request, Anforderung) DL - Data.Ind (Indication, Anzeige) N - Disconnect.Rsp (Response, Antwort) T....Cnf (Confirmation, Bestätigung) Dienstprimitive in der A-Schicht werden gemäß ihres Application Service Element (ASE) benannt. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.53 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.53 Dienstprimitive Die Benennung eines Dienstprimitivs besteht aus folgenden Komponenten: Name der Schicht/Anwendung Dienstleistung Dienstgrundtyp Physical (Ph) Data Link (DL) Network (N) Transport (T) HTTP FTP... Connect (Con) Request (Req) Data (Dat) Indication (Ind) Release (Rel) Response (Rsp) Abort (Abo) Confirmation (Cnf) Provider Abort (PAbo) Disconnect (Dis)... Parameter (beliebig) Beispiel: T-Con.Req(Adressen) = Verbindungsaufbauanforderung an der Schnittstelle zum Transportdienst HTTP-Get.[Req](URL) = Anforderung der HTML-Seite, die durch URL identifiziert wird Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.54 Die Beschreibung der Dienstprimitive erfolgt gemäß dem Schema <Schichtabkürzung> -<Dienstleistung>. <Diensttyp> Jede der sieben OSI-Schichten hat eine Abkürzung, die sich an die englische Bezeichnung der Schicht anlehnt; so heißt die erste Schicht, die Bitübertragungsschicht, im Englischen Physical Layer mit der Abkürzung Ph. Bitübertragungsschicht Physical Layer = Ph Sicherungsschicht Data Link Layer = DL Typische Dienstleistungen sind Aufbau, Datenübertragung, Rücksetzen, Abbruch. Diese fließen wie die Schichtbezeichnungen ebenfalls als Abkürzungen der entsprechenden englischen Begriffe in die Dienstprimitive ein, also z.b. Verbindungsaufbau Connect = Con Übertragung Data = Dat Rücksetzen Reset = Res Der Diensttyp umfasst die bereits erwähnten vier Grundtypen von Ereignissen, die aus der Abwicklung der Dienstleistung hervorgehen Anfrage Request = Req Anzeige Indication = Ind Antwort Response = Rsp Bestätigung Confirmation = Cnf Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.54
Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.55 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.55 Datenaustausch Verbindungsabbau DL-Disconnect.Ind DL-Disconnect.Req DC-PDU Verbindungsaufbau DL-Data.Ind DL-Data.Req DT-PDU DL-Data.Ind DL-Data.Req DT-PDU DL- Connect.Cnf CC-PDU DL-Connect.Rsp DL-Connect.Ind CR-PDU DL-Connect.Req Bezeichnungskonventionen am Beispiel Bitübertragungsschicht und Sicherungsschicht Bitübertragungsschicht (Schicht 1) ungesicherte Verbindung zwischen Systemen Übertragung unstrukturierter Bitfolgen über physikalisches Medium umfasst u.a. physikalischen Anschluss, Umsetzung Daten Signale Normung vor allem der physikalischen Schnittstelle Rechner/Medien Sicherungsschicht (Schicht 2) gesicherter Datentransfer Zerlegung des Bitstroms (Schicht 1) in Rahmen (Frames) Fehlererkennung und -behandlung Protokollmechanismen: Quittierung, Zeit-/Sequenzüberwachung, Wiederholen/Rücksetzen Schicht 2 Schicht 1 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.56 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.56
Daten und Signale ungesicherte Daten fehlerbereinigte Daten gesicherte Daten u.u. fehlerbehaftete Daten Sicherungsschicht Sicherungsschicht Bitübertragungsschicht Bitübertragungsschicht Sicherungsschicht Sicherungsschicht Bitübertragungsschicht Bitübertragungsschicht Signale u.u. gestörte Signale Störanfälliges Medium Übertragungskanal Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.57 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.57 Vermittlungsschicht und Transportschicht Vermittlungsschicht (Schicht 3, auch 'Netzwerkschicht') verknüpft Teilstreckenverbindung zu Endsystemverbindungen Wegewahl (Routing) bei Vermittlung, Staukontrolle evtl. aufgeteilt in 'Internetzwerk-/Subnetz-/Routing-'Subschichten verbindungslos oder -orientiert Transportschicht (Schicht 4) Adressierung von Transportdienstbenutzern Datentransfer zwischen Benutzern in Endsystemen bietet Transparenz bzgl. Übertragungs- und Vermittlungstechnik, Subnetzen verbindungsorientiert, ggf. -los Endsystem Zwischensystem Endsystem Schicht 4 Schicht 3 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.58 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.58
Anwendungsorientierte Schichten Kommunikationssteuerungsschicht (Schicht 5) Ablaufsteuerung und -koordinierung (Synchronisation im weitesten Sinne) Sitzung (Session) ergibt erst Sinn bei Verwendung durch den Benutzer Darstellungsschicht (Schicht 6) behandelt die Darstellung von Informationen (Syntax) für den Datentransfer Anwendungsschicht (Schicht 7) macht dem OSI-Benutzer Dienste verfügbar stellt verschiedene Dienste zur Verfügung, je nach Anwendung, z.b. Dateitransfer zuverlässiger Nachrichtenaustausch entfernter Prozeduraufruf Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.59 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.59 OSI: Die 7 Schichten Schicht Schicht 7 7 Anwendungsschicht Schicht Schicht 7 7 Schicht Schicht 6 6 Darstellungsschicht Schicht Schicht 6 6 Schicht Schicht 5 5 Komm.-steuerungsschicht Schicht Schicht 5 5 Schicht Schicht 4 4 Transportschicht Schicht Schicht 4 4 Schicht Schicht 3 3 Schicht Schicht 3 3 Schicht Schicht 3 3 Bitübertragungsschicht Vermittlungsschicht Schicht Schicht 3 3 Schicht Schicht 2 2 Schicht Schicht 2 2 Schicht Schicht 2 2 Schicht Schicht 2 2 Schicht Schicht 1 1 Schicht Schicht 1 1 Schicht Schicht 1 1 Endsystem Endsystem Vermittlungsnetz Sicherungsschicht Bitübertragungsschicht Vermittlungsschicht Sicherungsschicht Schicht Schicht 1 1 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.60 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.60
Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.61 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.61 Bits Sicherungsschicht Bitübertragungsschicht DLH Dateneinheit DLT Vermittlungsschicht NH Dateneinheit Transportschicht TH Dateneinheit Anwendungsschicht SH Dateneinheit PH Dateneinheit Senden AH Daten Empfangen Kommunikationssteuerungsschicht Darstellungsschicht Anwendungsschicht Transportschicht Vermittlungsschicht Sicherungsschicht Bitübertragungsschicht Kommunikationssteuerungsschicht Darstellungsschicht AH Application Header NH Network Header PH Presentation Header DLH Data Link Header SH Session Header DLT Data Link Trailer TH Transport Header Daten Einkapselung von Daten Die Internet-Protokollhierarchie Application Layer Layer Anwendungsspezifische Funktionen zusammengefasst in Anwendungsprotokollen Transport Layer Layer Ende-zu-Ende-Datenübertragung zwischen zwei Rechnern Network Layer Layer Wegewahl im Netz auch Internet Layer genannt Net-to-Host Schnittstelle zum physikalischen Medium Netzwerkkartentreiber Gegenüber ISO/OSI wurden die drei anwendungsorientierten Schichten zu einer einzigen Schicht zusammengefasst. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.62 Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.62
OSI und Internet 7 6 5 4 3 2 1 OSI-Referenzmodell Internet-Referenzmodell Anwendung Darstellung Komm.-steuerung Transport Vermittlung Sicherung Bitübertragung Anwendung Transport Internet Rechner-Netzanschluss Wesentliche Abwandlungen: Aufgaben der OSI-Schichten 5 und 6 werden im Internet-Referenzmodell vollständig in die Anwendung verlagert. Die OSI-Schichten 1 und 2 werden zu einer den Anschluss des Rechensystems an das Kommunikationsnetz beschreibenden Schicht zusammengefasst. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 2.63 Im Laufe der Entwicklung von Kommunikationssystemen gemäß dem Schichtenmodell wurde das OSI- RM in verschiedenen Richtungen abgewandelt. Eine wesentliche Abwandlung hat das OSI-RM im Zusammenhang mit dem Internet und den sog. TCP/IP-Protokollen erfahren. Die im Zusammenhang mit dem Internet entwickelten Protokolle werden als TCP/IP-Protokolle bezeichnet und umfassen neben dem Transportprotokoll TCP (Transmission Control Protocol) und dem Vermittlungsprotokoll IP (Internet Protocol) unter anderem auch Protokolle der Anwendungsschicht (z.b. File Transfer Protocol FTP oder HyperText Transfer Protocol HTTP). Das TCP/IP-Modell ist als Modell weniger relevant. An dieser Stelle hat die ISO die wesentlichen Grundlagen erarbeitet, die z.t. auch Eingang in das TCP/IP-RM gefunden haben. Interessant im Zusammenhang mit TCP/IP sind vielmehr die konkreten Protokolle, die das Modell auffüllen. Hier besteht ein genau umgekehrtes Verhältnis zu der ISO, deren Protokolldefinitionen zu keinem Zeitpunkt die hohe Akzeptanz der TCP/IP-Protokolle erreicht hat. Ein kurzes Fazit lautet also: Während die ISO die modelltechnischen Grundlagen für Kommunikationssysteme lieferte, resultierten aus den Internet-Aktivitäten allgemein akzeptierte Protokollstandards in Form der TCP/IP- Protokollfamilie. Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 2.63