In einem Computernetzwerk werden verschiedene Dienste für unterschiedliche Endgeräte bereitgestellt. Dabei gestaltet sich die Kommunikation im Netzwerk gar nicht so einfach, da die diversen Dienste und Aufgaben auch voneinander abweichende Anforderungen haben. Das OSI-Modell soll diese komplexen Abläufe in sieben Schichten koordinieren und bewältigen.
Wie funktioniert das OSI-Modell?
Das OSI-Modell ist ein Referenzmodell, welches die Kommunikation zwischen Computersystemen und Netzwerken beschreibt. OSI steht dabei für Open Systems Interconnection. Das seit 1977 entwickelte und seit 1984 von der International Organisation of Standardization (ISO) veröffentlichte Modell bildet eine Schichtenarchitektur für Netzwerkprotokolle ab und ermöglicht somit die reibungslose und effiziente Datenübertragung zwischen verschiedenen Systemen.
Dabei beschreibt der OSI-Standard die folgenden sieben Schichten:
- die physikalische Schicht
- die Sicherungsschicht
- die Netzwerkschicht
- die Transportschicht
- die Sitzungsschicht
- die Darstellungsschicht
- die Anwendungsschicht
Jede Schicht erfüllt bestimmte Aufgaben und Funktionen innerhalb des Netzwerks und baut auf den darunterliegenden Ebene auf. Im Folgenden werden die einzelnen Schichten beschrieben.
1. Die physikalische Schicht
Diese Schicht wird auch Bitübertragungsschicht oder Physical Layer genannt. Sie stellt die Hardware zur Datenübertragung zur Verfügung. Demnach bildet sie die Grundlage für sämtliche Datentransfers zwischen zwei Computern oder Servern in einem Netzwerk. In der Praxis wird diese Schicht durch Medien wie Kabel, Glasfaser oder Funkwellen bereitgestellt.
2. Die Sicherungsschicht
Diese Schicht, welche auch als Data Link Layer bekannt ist, erfüllt die Aufgabe der Fehlererkennung und -korrektur bei der Datenübertragung. Durch die Sicherungsschicht ist es möglich, Datenpakete fehlerfrei zwischen zwei Netzwerkgeräten zu transferieren und die Datenintegrität zu wahren. Dafür werden zum Beispiel Bridges als Hardware-Komponenten eingesetzt.
3. Die Vermittlungsschicht
Die Vermittlungsschicht (Network Layer) ermöglicht die Weiterleitung von Datenpaketen in verschiedenen Netzwerken. Sie nutzt Routing-Algorithmen, um den effektivsten Weg zwischen zwei Netzwerkgeräten zu finden. Außerdem ist die Vermittlungsschicht für die Fragmentierung und die anschließende Zusammenfügung von Datenpaketen zuständig. So können Daten in kleineren Einheiten versendet, beim Client aber vollständig wiedergegeben werden.
4. Die Transportschicht
Die Transportschicht (Transport Layer) sorgt dafür, dass die Datenpakete sicher und vollständig zwischen zwei Endpunkten übertragen werden. Dafür verwendet sie verschiedene Dienste oder Protokolle, die die Kommunikation zwischen den Endgeräten ermöglichen. Eines der bekanntesten Protokolle ist das Transmission Control Protocol (TCP).
5. Die Sitzungsschicht
Die Session Layer ist für die Synchronisation von Kommunikationssitzungen zwischen den Anwendungen auf verschiedenen Computern verantwortlich. Ein Beispiel für die Funktion der Sitzungsschicht ist der Besuch einer Website über den Webbrowser. Der Browser baut mit dem entsprechenden Server eine Sitzung auf. Um einen vorzeitigen Abbruch der Verbindung zu vermeiden, erstellt die Sitzungsschicht Fixpunkte, an denen die Sitzung nach einem Ausfall wieder hergestellt werden kann.
6. Die Darstellungsschicht
Die Darstellungsschicht (Presentation Layer) stellt sicher, dass die Daten korrekt umgewandelt und formatiert werden, sodass sie von Anwendungen auf dem Endgerät interpretiert und dargestellt werden können. Bestandteile dieser Schicht können Komprimierungs- oder Verschlüsselungsdienste sein.
7. Die Anwendungsschicht
Die Anwendungsschicht (Application Layer) stellt Dienste für die direkte Kommunikation zwischen verschiedenen Anwendungen bereit. Auf dieser Ebene befinden sich Anwendungen wie Web-Browsing (HTTP), Datenübertragung (FTP) oder der E-Mail-Verkehr (SMTP). Auch Protokolle wie DHCP arbeiten auf dieser Ebene.
Alternativen zum OSI-Modell
Das OSI-Modell ist nicht das einzige Referenzmodell für die Kommunikation in einem Netzwerk. Daneben gibt es noch einige Alternativen für diesen Standard.
Das TCP/IP-Modell
Das TCP-Modell ist das Referenzmodell für das IP-Protokoll. Es wurde noch vor dem OSI-Modell entwickelt und besteht aus vier Schichten:
- der Netzzugangsschicht,
- der Internetschicht,
- der Transportschicht und
- der Anwendungsschicht
Das ATM-Modell
Das ATM-Modell (Asynchronus Transfer Mode) ist eine weitere Alternative zum OSI-Modell, welches speziell für die Datenübertragung in Hochgeschwindigkeitsnetzwerken konzipiert ist. Es besteht aus der physikalischen Schicht, der ATM-Schicht und der Anwendungsschicht.