OSI-Schichtenmodell in der Netzwerktechnik
In der Computer- und Netzwerktechnik haben sich Schichtenmodelle etabliert, um komplexe Vorgänge in einzelnen Schritten aufzugliedern. Jeder Schritt oder auch jede Aufgabe wird als Schicht in einem Schichtenmodell übereinander dargestellt.
Das OSI-Schichtenmodell ist ein Referenzmodell für herstellerunabhängige Kommunikationssysteme bzw. eine Design-Grundlage für Kommunikationsprotokolle und Computernetze.
Das OSI-Schichtenmodell wird sehr häufig als Referenz herangezogen, wenn es darum geht, Abläufe einer Kommunikation oder Nachrichtenübermittlung darzustellen. Doch eigentlich ist das DoD-Schichtenmodell mit der TCP/IP-Protokollfamilie viel näher an der Realität.
| OSI | Einordnung | DoD | Protokolle | Einheiten | Behandlung | Komponenten |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Anwendung | anwendungs- bezogen |
Anwendung | DNS HTTP SMTP IMAP |
Daten | Kapselung | Gateway Server Proxy |
| Darstellung | Codec Dateiformat |
|||||
| Kommunikation | Verschlüsselung | |||||
| Transport | übertragungs- bezogen und transport- orientiert |
Transport | TCP UDP | Segment (TCP) Datagram (UDP) |
||
| Vermittlung | Internet | IPv4 IPv6 | Datagram | Router L3-Switch |
||
| Sicherung | Netzzugang | Ethernet WLAN |
Rahmen Frame Bit Symbol |
Switch Bridge |
||
| Bitübertragung | Hub Repeater |
Schichtenmodell: Datenübertragung und Adressierung
Zum Verständnis der Funktionsweise von Protokollen in Schichtenmodelle ist es hilfreich zwischen der Adressierung und der Datenübertragung zu unterscheiden.
| Schichten | Datenverarbeitung und -übertragung | Adressierung und Verbindungsaufbau | ||
|---|---|---|---|---|
| Anwendung OSI-Schicht 5 + 6 + 7 |
HTTP, FTP, IMAP, SMTP  |
SMB (Windows) Samba (Unix/Linux)  NetBIOS (Windows) |
URL: www.das-elko.de hosts / DNS |
NetBIOS-Name (Computername) lmhosts / WINS |
| Übertragung OSI-Schicht 3 + 4 |
Transport: TCP / UDP (Datenpakete) Adressierung: IP / ICMP (Adresse) |
IP-Adresse und TCP/UDP-Port |
||
| Netzzugang (physikalisch) OSI-Schicht 1 + 2 |
NDIS Treiber Netzwerkkarte (NIC) |
ARP MAC-Adresse Ethernet |
||
Beschreibung der Datenübertragung
In den Anwendungsschichten 5, 6 und 7 sind alle Protokolle definiert, auf die Programme und Anwendungen direkt zugreifen. In der Windows-Netzwerkwelt stellt das SMB mit NetBIOS die Verbindung zur Übertragungsschicht her. Kommt ein Unix-Betriebssystem mit Windows in Kontakt wird zum Beispiel der Dienst Samba genutzt, um Anwendungen die Ressourcen im Windows-Netzwerk auf dem Unix-Betriebssystem zur Verfügung zu stellen.
Die Verbindung zwischen Anwendungs- und Übertragungsschicht wird über Ports von TCP hergestellt. Anwendungen und Dienste erhalten ihre Daten über diese Ports.
Der Datenstrom wird von dem verbindungsorientierten Transport-Protokoll TCP oder dem verbindungslosen Transport-Protokoll UDP in Pakete verpackt. Das Internet Protocol (IP) übernimmt die Adressierung der Pakete.
Der Bitstrom wird an den NDIS weitergeleitet, der mit dem Gerätetreiber der Netzwerkkarte spricht. Erst der Treiber schickt die Daten an die Netzwerkkarte (NIC). Von dort gehen die Daten im Netzwerk auf die Reise und es werden alle Details der physischen Verbindung über unterschiedliche Netzwerke behandelt.
Bei ankommenden Daten gehen sie den umgekehrten Weg wieder zurück.
- NetBIOS - Network Basic Input/Output System
- TCP - Transmission Control Protocol
- UDP - User Datagram Protocol
- IPv4 - Internet Protocol Version 4
Beschreibung des Verbindungsaufbaus
Innerhalb der Anwendungsschicht dient die URL (Universal
Ressource Locator), in Windows-Netzwerken der NetBIOS-Name des
Computers, zur Identifikation eines Computers und den Diensten,
die darauf ausgeführt werden.
Zur Auflösung der URL zur IP-Adresse dient die Datei hosts, in
der alle URLs und IP-Adressen aufgelistet sind. Da es viele
URLs gibt, wurde das DNS (Domain Name System) eingeführt, das
hierarchisch aufgebaut ist. Die sogenannten DNS-Server sind in
der Lage unbekannte DNS-Namen beim übergeordneten DNS-Server zu
erfragen. Im Windows-Netzwerk dient die Datei lmhosts oder der
WINS (Server) zur Auflösung von NetBIOS-Namen in IP-Adressen.
Ist die IP-Adresse der Übertragungsschicht aufgelöst, dann wird
ARP (Address Resolution Protocol) verwendet, um die IP-Adresse
in die MAC-Adresse (Media Access Control) der
Netzwerkkarte (Physikalische Schicht) aufzulösen.
Die MAC-Adresse ist die einzige definitive Adresse, anhand der
man einen Computer im Netzwerk sicher identifizieren kann. Die
MAC-Adresse ist fest auf einer Netzwerkkarte eingestellt.
- URL - Uniform Resource Locator
- DNS - Domain Name System
- WINS - Windows Internet Name Service
- ARP - Address Resolution Protocol
- MAC-Adresse
Übersicht: Schichtenmodelle
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