Damit mehrere Geräte zuverlässig miteinander kommunizieren können, sind Standards unerlässlich. Obwohl es nicht allzu schwer sein sollte, einen Standard zu erstellen, benötigen Sie realistischerweise mehr als das. Um mehrere Standards zu haben, die zusammenarbeiten können, ist es wichtig, ein gut verstandenes Framework zu haben, damit wichtige Rollen durch gezielte Standards besetzt werden können.
Das OSI-Modell ist ein Framework, das einen Satz von sieben Kommunikationsschichten beschreibt, die erforderlich sind, damit Anwendungen mit anderen Geräten über eine Netzwerkverbindung kommunizieren können. Entscheidend ist, dass dieses Modell auf keinem Standard basiert, was bedeutet, dass es nicht unbedingt altert oder ersetzt werden muss, wenn Protokolle veraltet sind.
Trotzdem wurden andere Modelle mit Variationen zum gleichen Thema veröffentlicht, von denen einige im Wesentlichen inoffiziell in das OSI-Modell integriert sind. Einige der anderen Modelle vereinfachen einige der Schichten in einer Weise, die die derzeit verwendeten Protokolle wie TCP/IP besser widerspiegelt.
Die Schichten sind in zwei Gruppen unterteilt: die Medien- und die Hostschicht. Medienschichten beziehen sich auf die eigentliche Übertragung von Daten über eine Verbindung zum Ziel. Die Host-Schichten beziehen sich auf die zu übertragenden Daten und deren Formatierung. Die Medienschichten sind Physical, Datalink und Network. Die Hostschichten sind Transport, Sitzung, Präsentation und Anwendung. Die Schichten sind jeweils von eins bis sieben nummeriert. Jede Schicht interagiert nur direkt mit der darunter liegenden Schicht, während sie Möglichkeiten zur Verwendung für die Interaktion der darüber liegenden Schicht bereitstellt.
Schicht 1: Physische Schicht
Die physikalische Schicht ist für die Übertragung und den Empfang von Daten zwischen zwei Geräten verantwortlich. Es wandelt die digitalen Bits, aus denen die Daten bestehen, in die vom jeweiligen Transportmedium verwendeten Signale um. Es gibt kein festgelegtes Medium, daher können elektrische, optische oder Funksignale verwendet werden. Theoretisch ist es nicht einmal darauf beschränkt: Audio, Flags oder andere Methoden zur Datenübertragung könnten verwendet werden.
Es liegt an bestimmten Protokollen, die genauen Eigenschaften dessen zu definieren, was eine binäre 1 oder 0 auf der physikalischen Schicht ausmacht. Es liegt auch an bestimmten Protokollen, das Übertragungsmedium zu bestimmen. Bei physischen Steckverbindern kann dies die Anzahl, Position und Form der elektrischen Pins und deren Verbindung von einem Gerät zum anderen umfassen. Beispiele für Protokolle, die die physikalische Schicht abdecken, sind Bluetooth, Ethernet und USB.
Schicht 2: Sicherungsschicht
Die Sicherungsschicht stellt eine Struktur für zwei direkt verbundene Geräte bereit. Diese Geräte befinden sich im selben Netzwerk und in derselben Kollisionsdomäne. Der Faktor der Kollisionsdomäne bedeutet, dass diese Schicht dekodiert und von Netzwerk-Switches, aber nicht von Netzwerk-Hubs verwendet wird. Es dient dazu, Verbindungen zwischen zwei verbundenen Geräten herzustellen und zu beenden und Fehler auf der physikalischen Schicht zu erkennen und, wenn möglich, zu beheben.
Diese Schicht wurde im IEEE 802-Modell als zwei Teilschichten beschrieben. Die Schichten Medium Access Control (MAC) und Logical Link Control (LLC). Die MAC-Schicht ist dafür verantwortlich, zu steuern, wie Geräte Zugriff auf ein Übertragungsmedium und die Erlaubnis zum Übertragen von Daten erhalten. Die LLC-Schicht kapselt Netzwerkschichtprotokolle und stellt Fehlerprüfung und Rahmenreihenfolge bereit.
Ethernet, Wi-Fi und Bluetooth sind Beispiele für Protokolle, die die Sicherungsschicht abdecken. Die MAC-Adresse der Netzwerkschnittstellen Ihres Computers ist der Sicherungsschicht zugeordnet.
Schicht 3: Netzwerkschicht
Die Vermittlungsschicht bietet Funktionen zum Übertragen von Paketen zwischen Netzwerken. Die Netzwerkschicht stellt eine Zieladresse für ein Netzwerkpaket bereit. Es definiert jedoch nicht, wie man dorthin gelangt, und überlässt dies dem Netzwerk. Eine IP-Adresse ist ein Beispiel für eine Netzwerkschichtadresse. Es ist nicht garantiert, dass die Nachrichtenzustellung auf der Netzwerkschicht zuverlässig ist. Netzwerkschichtprotokolle können jedoch Verfahren für eine zuverlässige Nachrichtenübermittlung implementieren.
Schicht 4: Transportschicht
Die Transportschicht baut die eigentlich zu übertragende Datenfolge auf. Es erstellt Daten in Formaten, die es ermöglichen, in die Maximum Transmission Unit (MTU) einer Verbindungsverbindung zu passen. Die MTU ist die maximale Anzahl von Bytes eines Pakets, einschließlich aller Header. Wenn ein Paket zu groß ist, segmentiert es es in mehrere Pakete, die nacheinander übertragen werden.
Die Transportschicht kann optional die Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen der Quelle und dem Ziel über die gesamte Verbindung steuern, als wäre es eine einzelne direkte Verbindung. Einige Transportprotokolle wie UDP wenden keine Zuverlässigkeitsmethoden an. Im Gegensatz dazu haben andere wie TCP die Funktionalität, Fehler zu erkennen und verworfene Pakete erneut zu übertragen.
Schichten 5, 6 und 7: Sitzungs-, Präsentations- und Anwendungsschichten
Die Schichten 5, 6 und 7 werden in der Regel in moderneren Kommunikationsmodellen gruppiert und in der Internet Protocol Suite als „Anwendungsschicht“ zusammengefasst. Im OSI-Modell baut die Sitzungsschicht die Verbindungen zwischen zwei oder mehr Computern auf, steuert und baut sie ab, was grob Authentifizierungsprozessen entspricht.
Die Präsentationsschicht kapselt und entkapselt Daten. Dies kann so einfach sein wie das Formatieren von Daten als XML, aber auch die Verschlüsselung/Entschlüsselung mit TLS. Die Anwendungsschicht bezieht sich auf die eigentlichen Anwendungen und den von ihnen generierten Netzwerkverkehr, z. B. HTTP und FTP.
Fazit
Das OSI-Modell ist ein konzeptionelles Modell, das einen Standardrahmen von Telekommunikationssystemen beschreibt. Es ist nicht speziell auf ein Protokoll angewiesen, das dabei hilft, Veralterung zu vermeiden. Als neuere Protokolle entwickelt wurden, wurden einige der darin definierten Schichten in moderneren Modellen gruppiert.
Dies macht sich besonders bei den Schichten 5, 6 und 7 bemerkbar, die mit moderner Software im Allgemeinen schwierig zu unterscheiden und zu definieren sind. Andere Schichten sind einfacher zu erklären, aber einige Protokolle passen nicht unbedingt genau in eine Kategorie. Obwohl es nicht perfekt ist, hilft das OSI-Modell, die Komplexität und Schichten von Protokollen und Systemen in der Internetkommunikation zu verstehen.