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OSI Modell

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OSI Modell einfach erklärt

OSI Modell Schichten

Das ISO/OSI-Modell ist ein Referenzmodell für Netzwerkprotokolle als Schichtenarchitektur. Alles Wichtige hierzu erfährst du in diesem Beitrag. Hier geht’s auch direkt zum Video !

Inhaltsübersicht

OSI Modell einfach erklärt

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OSI steht für Open Systems Interconnection und wurde von der ISO (International Organization for Standardization) entwickelt. Das Modell ermöglicht die standardisierte Kommunikation zwischen verschiedenen Computersystemen.

Das Modell besteht aus 7 Schichten: 1. physical layer, 2. datalink layer, 3. network layer, 4. transport layer, 5. session layer, 6. presentation layer und 7. application layer. Jede Schicht erfüllt dabei eine bestimmte Aufgabe.

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Der Vorteil des Modells liegt in der Strukturierung in sieben Schichten. So werden Kommunikationen innerhalb eines Netzwerks und zwischen zwei Netzwerken möglich.

Bei Problemen lässt sich die Ursache dann leichter identifizieren und innerhalb der Schicht lösen. Die Schichten können miteinander kommunizieren und Daten unter sich austauschen.

Prinzipien des OSI Modells

Das moderne Internet folgt zwar nicht immer strikt dem OSI Referenzmodell, allerdings ist das Konzept zur Behebung von Netzwerkproblemen sehr nützlich.

So werden Probleme wie die aussetzende Internetverbindung des Laptops oder die fehlende Erreichbarkeit des Internets gelöst. Lässt sich das Problem einem bestimmtem Layer des Modells zuordnen, kann dadurch viel unnötiger Aufwand vermieden werden.

Das OSI Schichtenmodell folgt grundsätzlich folgenden Prinzipien:

Jede Schicht hat ein eigenes Abstraktionsniveau.
Jede Schicht besitzt eine spezielle, festgelegte Funktion.
Die Schichten werden für die Anwendung international standardisierter Protokolle definiert.
Die Schichten erleichtern die Kommunikation innerhalb der Infrastruktur und ihrer Anwendungen.
Jede Schicht übernimmt eine spezielle Funktion innerhalb der Netzwerkkommunikation.

OSI Modell: Protokolle

Unter Protokollen beim Schichtenmodell verstehst du eine Sammlung von Regeln zur Kommunikation auf einer bestimmten Schicht. Sie verhält sich wie eine direkte Kommunikation mit dem anderen Partner. Protokolle können sich über mehrere Schichten erstrecken und mehrere Aufgaben abdecken. Daher werden in manchen Verbindungen einzelne Aufgaben in mehreren Schichten und somit parallel ausgeführt.

OSI Modell Schichten

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Das OSI 7 Schichten Modell besteht, wie der Name verrät, aus sieben Schichten. Bei der Kommunikation zwischen zwei Systemen werden alle sieben Schichten mindestens zwei Mal angewendet: jeweils einmal beim Sender und einmal beim Empfänger.

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Abhängig von den Zwischenstationen der Kommunikationsstrecke durchläuft die Kommunikation auch hier mehrmals das Schichtenmodell.

Schicht 1: Bitübertragungsschicht (Physical Layer)

Die Bitübertragungsschicht beschreibt die elektrische, mechanische und funktionale Schnittstelle zum Übertragungsmedium. Einfacher gesagt: Sie beinhaltet die Datenübertragung der beteiligten physischen Geräte wie Kabel und Schalter.

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Die wesentlichen Unterschiede der Protokolle sind das Übertragungsmedium und –verfahren. Darüber hinaus werden hier die Daten in einen Bitstrom umgewandelt.

Merke: Das Übertragungsmedium ist kein Bestandteil der Schicht 1, da es sich hier nur um die Datenübertragung bei Einschalten des physischen Geräts handelt.

Schicht 2: Sicherungsschicht (Data Link Layer)

Die Sicherungsschicht ermöglicht eine zuverlässige und funktionierende Verbindung zwischen Endgerät und Übertragungsmedium. Sie sorgt für den Datentransfer zwischen zwei Geräten im selben Netzwerk. Dabei nimmt der data link layer Pakete vom network layer auf und zerlegt sie in kleinere Teile, den sogenannten Frames.

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Um Übertragungsfehler und Datenverlust zu vermeiden, beinhaltet diese Schicht Funktionen zur Fehlererkennung, Fehlerbehebung und Datenflusskontrolle.

Schon gewusst? Auf dieser Schicht findet auch die physikalische Adressierung von Datenpaketen statt.

Schicht 3: Vermittlungsschicht (Network Layer)

Die Vermittlungsschicht reguliert den Datentransfer zwischen zwei verschiedenen Netzwerken. Im Falle der Kommunikation innerhalb eines Netzwerks fällt diese Schicht weg. Auch hier teilen sich die Segmente auf dem Sendergerät von dem Transport Layer in Fragmente auf und fügen diese Pakete auf dem Empfängergerät wieder zusammen.

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Merke: Auf dieser Schicht erfolgt erstmals die logische Adressierung der Endgeräte.

Schicht 4: Transportschicht (Transport Layer)

Die Transportschicht ist für die End-to-End-Kommunikation zwischen zwei Geräten zuständig. Sie gilt also als Bindeglied zwischen den transportorientierten und anwendungsorientierten Schichten. Zur Datenübertragung wird das Gesamtpaket in kleinere Bestandteile zerlegt.

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Die Segmente beinhalten Header-Informationen und eine Fehlerkontrolle. Der Grund ist die erneute Herstellung, einer neuen Verbindung, falls einzelne Packets fallen gelassen wurden oder unvollständig am Zielempfänger angekommen sind. Das geschieht beispielsweise bei Störungen eines Netzwerks.

Schicht 5: Kommunikationsschicht (Session Layer)

Die Kommunikationsschicht ermöglicht die Verbindungen zwischen den Endsystemen. Die Zeit zwischen dem Öffnen und Schließen der Kommunikation bezeichnest du dabei als Sitzung (Session).

Darüber hinaus wird durch die session layer sichergestellt, dass die Sitzung lange genug geöffnet bleibt, um alle auszutauschenden Daten zu übertragen. Im Anschluss daran schließt sich die Sitzung, um Ressourcenverschwendung zu vermeiden.

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Bei der Übertragung großer Volumina an Daten ist die Sicherstellung eines Datentransfers wichtig. Sind die Daten unvollständig, erfolgt eine erneute Übertragung der fehlenden Daten.

Schicht 6: Darstellungsschicht (Presentation Layer)

Die Darstellungsschicht bereitet die Daten so auf, dass sie dem Nutzer angezeigt werden können. In diesem Fall ist es üblich, dass zwei verschiedene Anwendungen die gleiche Kodierung verwenden.

Die Kommunikation mit einem Webserver über HTTPS (hypertext transfer protocol secure) ist verschlüsselt, weshalb die Daten erst entschlüsselt werden müssen.

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Zusätzlich übernimmt die Darstellungsschicht die Komprimierung und Dekomprimierung von Daten, während sie von einem Gerät zum nächsten übertragen werden.

Schicht 7: Anwendungsschicht (Application Layer)

Die Anwendungsschicht stellt Funktionen für Anwendungen bereit. Außerdem ermöglicht sie die Verbindung zu den unteren Schichten. Auf dieser Ebene findet auch die Dateneingabe und -ausgabe statt.

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So sind Softwareanwendungen wie Webbrowser und E-Mail-Clients bei der Einleitung der Kommunikation auf den application layer angewiesen. Zu den Anwendungsprotokollen zählen SMTP (Simple Mail Transfer Protokoll) und HTTP, das Protokoll für die Kommunikation zwischen Browsern und Webservern.

OSI Modell Merksatz

Zum Merken der OSI Layers kannst du dir verschiedene Merksätze einprägen:

Alle deutschen Studenten trinken verschiedene Sorten Bier. (deutsch)
Please Do Not Throw Salami Pizza Away. (englisch)

OSI Modell in der Praxis

Das OSI-Modell dient der Darstellung von Abläufen einer Kommunikation oder Nachrichtenübermittlung. Dabei ist das DoD-Schichtenmodell (TCP /IP) jedoch viel realitätsnäher. Es enthält nur vier Schichten, sodass bei einem Netzwerkproblem die Ursache viel schwieriger herauszufinden und zu beheben ist.

Das Problem des OSI-Modells ist die Standardisierungsorganisation ISO. Denn es ist nicht möglich, in kürzester Zeit einen Rahmen für die Aufgaben von Protokollen und Übertragungssystemen in der Netzwerktechnik zu erstellen. Daher musste TCP/IP im OSI-Schichtenmodell integriert werden.

In der folgenden Tabelle findest du die verschiedensten Protokolle, Übertragungs- und Vermittlungstechniken den Schichten des OSI-Modells zugeordnet:

Schicht 1	Übertragungsschicht / Physical Layer	Ethernet, Token Ring, FDDI, V.110, X.25, Frame Relay, V.90, V.34, V.24
Schicht 2	Sicherungsschicht / Data Link Layer	LLC/MAC, X.75, V.120, ARP, HDLC, PPP
Schicht 3	Vermittlungsschicht / Network Layer	IP, IPX, ICMP, T.70, T.90, X.25, NetBEUI
Schicht 4	Transportschicht / Transport Layer	TCP, UDP, SPX, NetBEUI
Schicht 5	Kommunikationsschicht / Session Layer	Telnet, FTP, HTTP, SMTP, NNTP, NetBIOS, TFTP
Schicht 6	Darstellungsschicht / Presentation Layer	Telnet, FTP, HTTP, SMTP, NNTP, NetBIOS
Schicht 7	Anwendungsschicht / Application Layer	Telnet, FTP, HTTP, SMTP, NNTP

Zusammenfassung

OSI Modell — das Wichtigste

Das ISO/OSI-Referenzmodell ist ein Referenzmodell für Netzwerkprotokolle als Schichtenarchitektur.
Kurzbeschreibung des OSI Schichtenmodells:
- 1. Schicht (Bitübertragung): Umwandlung der Bits in ein zum Medium passendes Signal und physische Übertragung
- 2. Schicht (Sicherung): Segmentierung der Pakete in Frames sowie Fehlererkennung, Fehlerbehebung und Datenflusskontrolle
- 3. Schicht (Vermittlung): Weiterleitung der Datenpakete zum nächsten Knoten
- 4. Schicht (Transport): Zuordnung der Datenpakete zu einer Anwendung
- 5. Schicht (Kommunikation): Steuerung der Verbindungen und des Datenaustauschs
- 6. Schicht (Darstellung): Umwandlung der systemabhängigen Daten in ein unabhängiges Format
- 7. Schicht (Anwendung): Funktionen für Anwendungen sowie die Dateneingabe und -ausgabe

Super, nun hast du alles Wichtige zum OSI Modell gelernt. Du weißt nun, dass Nachrichten zum Transport verschlüsselt werden. Schau dir als Nächstes unser Video zur symmetrischen Verschlüsselung an!

Zum Video: Symmetrische Verschlüsselung

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