ISO/OSI-Referenzmodell
Das OSI-Modell (Open System Interconnection) wurde ab 1978 von der International
Standards Organisation (ISO) entwickelt, um eine international einheitliche
Standardisierung der Rechnerkommunikation zu schaffen.
Es bildet die Grundlage für die Definition von Standards sowie eine Meßlatte für die
Untersuchung von Rechnernetzen.
Das Modell teilt die Gesamtheit der Aufgaben, die bei einer offenen Kommunikation
anfallen, auf sieben Schichten auf, von denen jede eine genau definierte Funktionalität aufweist:
- Bitübertragungsschicht
- Sicherungsschicht
- Vermittlungsschicht
- Transportschicht
- Kommunikationssteuerungsschicht
- Darstellungsschicht
- Anwendungsschicht
Bitübertragungsschicht (Physical Layer)
Die Bitübertragungsschicht ist für die Aufrechterhaltung der physikalischen Verbindung zwischen den kommunizierenden Systemen verantwortlich, über die der
Bitstrom übertragen wird. Für die Übertragung der Bitströme müssen diese in analo-
ge oder digitale Signale umgesetzt werden.
Sie übernimmt die Steuerung des physikalischen Übertragungsmedium, indem sie
die elektrischen, mechanischen, funktionalen und prozeduralen Parameter festlegt.
Sicherungsschicht (Data Link Layer)
Die Sicherungsschicht unterteilt die von der Bitübertragungsschicht kommenden rohen Bitströme in logische Segmente, sog. Rahmen, und fügt diesen eine Rahmen-
kontrollinformation bei.
Das Protokoll sollte das Abschicken einer Empfangsbestätigung an die Sicherungsschicht des Absenders vorsehen. Damit findet die erste Fehlerkontrolle statt: Beschädigte oder verlorengegangene Daten können wiederholt übertragen werden.
Beispiele für Protokolle dieser Ebene sind HDLC (High Level Data Link Control)
oder SDLC (Synchronous Data Link Control) in IBMs Systems Network Architecture.
Zudem findet eine Flußkontrolle statt, d.h. die Sendegeschwindigkeit wird an die
Empfangsgeschwindigkeit adaptiert, um Überlastungen zu vermeiden.
Vermittlungsschicht (Networklayer)
Die Vermittlungsschicht wählt die Verbindungswege, über die die Daten übertragen
werden (Routing). Zum einen muß der kürzeste und billigste Weg gefunden werden
und zum anderen dürfen Wege nicht überlastet sein.
Das heist auch hier findet eine Flußkontrolle statt. Dies erfolgt, indem Nachrichten
nach Teilstrecken zwischengespeichert werden und erst wenn die ganze Nachricht
empfangen worden ist, weitergeschickt werden. Durch hinzugefügte Kontrollinformationen können die Nachrichten desweiteren auf Fehler untersucht werden.
Das Hauptproblem dieser Ebene besteht darin, daß die einzelnen Netzwerke, die
eine Datenpaket durchqueren muß, um an sein Ziel zu gelangen, nicht homogen
nicht. Die Sicherungsschicht macht es möglich, daß dennoch eine Datenübertragung
stattfinden kann, indem sie die heterogenen Netze koppelt.
Für die Datenübertragung mu&slig; zwischen den Endsystemen entweder eine feste
Verbindung bestehen (verbindungsorientierte Leistungsvermittlung) oder die Datenpakete werden einzeln verschickt (verbindungslose Paketvermittlung).
Diese drei Schichten gewährleisten den fehlerfreien Datentransport.
Transportschicht (Transportlayer)
Die Transportschicht übernimmt die netzwerkunabhängige Übertragung von Daten
zwischen zwei Rechnern durch sichere Ende-zu-Ende-Kommunikation. Sie richtet
dafür einen oder mehrere virtuelle Kanäle ein, wofür sie die Dienste der unteren
Schichten in Anspruch nimmt.
Es handelt sich immer um verbindungsorientierte Dienste.
Falls erforderlich unterteilt sie die Daten, die sie von der über liegenden Schicht erhält, in Pakete, um diese dann an die Sicherungsschicht weiterzugeben. Sie kontrolliert, ob die einzelnen Pakete fehlerfrei an ihrem Ziel ankommen, und reagiert im
Falle eines Verlustes mit einer Wiederholungssendung.
Ankommende Pakete werden von der Transportschicht sortiert.
Der Transport selbst kann von unterschiedlicher Qualität sein, was Zuverlässigkeit
und Übertragungszeit anbelangt. Man spricht von der Dienstgüte.
Auch hier findet eine Flußsteuerung statt.
Mit dieser vierten Schicht ist der transportorientierte Teil der Kommunikation beendet.
Die hierauf aufbauenden drei Schichten bilden den anwendungsorientierten Teil der
Kommunikation.
Ab der Transportschicht handelt es sich um Ende-zu-Ende-Verbindungen, für die die
Endanwendung und nicht das Medium ausschlaggebend ist. Daher wird von netzwerkunabhänigiger Datenüübertragung gesprochen.
Kommunikationssteuerungsschicht (Session Layer)
Die Kommunikationssteuerungsschicht ermöglicht Sitzungen zwischen räumlich
voneinander entfernten Rechner, damit Einloggen auf fremden Systemen, das
Übertragen von Dateien und das Kommunizieren zwischen zwei Rechnern möglich
ist. Es findet eine Synchronisation der Kommunikation zwischen den zwei Systemen
statt.
Sie übernimmt den Auf- und Abbau von Sitzungen, deren Wartung, die Datenübertragung, die Datenflußkontrolle durch Segmentierung des Kommunikationsvorgangs
und die Dialogsteuerung (simplex, half-duplex, duplex).
Darstellungsschicht (Presentation Layer)
Die Darstellungsschicht paßt die Daten, die nach einem bestimmten Netzwerkstandard übertragen wurden, an den Standard des lokalen Computers an und umgekehrt. Dies geschieht mit Hilfe von Kodierungsregeln.
So können die Anwendungen, die den Service der Darstellungsschicht in Anspruch
nehmen, mit den für sie optimierten Datendarstellungsformaten arbeiten, während
die Übertragung zwischen den kommunizierenden Anwendungsprozessen nach einem vereinbarten Transferformat zur Datenübertragung erfolgt.
Zudem kann es notwendig sein, die Daten vor dem Transfer zu komprimieren und
ankommende Daten zu entkomprimieren.
Hier können Daten vor dem Zugriff durch unberechtigte Benutzer geschützt werden,
indem Verfahren mit Codierung oder mit öffentlichen Schlüsseln implementiert werden.
Anwendungsschicht (Application Layer)
Hier befinden sich die verschiedenen Anwendungen wie Electronic Mail, File
Transfer, Remote Job Entry,...>
Die einzelnen Programme hierfür weichen voneinander ab, dennoch kann dank des
Protokolls in der Anwendungsschicht zwischen ihnen eine Datenübertragung stattfinden.
Die Dienst der Anwendungsschicht stehen dem Nutzer des Kommunikationssystems
direkt zur Verfügung. Für ihn tritt die logische Netzwerkumgebung hinter der Anwendung meist nicht in Erscheinung.
In diesem Modell werden die erforderlichen Schichten und die ihnen zufallenden
Aufgaben beschrieben. Die Protokolle, die festlegen, wie die einzelnen Schichten
ihre Aufgaben ausführen, werden nicht beschrieben. Die wird von den Netzwerk-Architekten vorgenommen.
Das Modell dient ihnen lediglich als Referenz zum Ausarbeiten einer Netzwerk-Architektur.
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