Einführung zum OSI-Referenzmodell

Das Open System Interconnection - Referenzmodell basiert auf einem Entwurf der International Standards Organisation (ISO). Das OSI-Modell hat sich in der Praxis gegenüber dem TCP/IP-Referenzmodell nicht durchsetzen können. Es ist jedoch nützlich für die Konzeptionelle Analyse von Netzwerken, weil das Modell strikt zwischen Schichten, Diensten und Protokollen unterscheidet.

Das Modell besitzt sieben Schichten, siehe Abb. 3. Die Schichten 1 bis 3 sind so genannte Ketten, die Schichten 4 bis 7 sind Ende-zu-Ende Schichten. Bei Ende-zu-Ende Schichten findet die Kommunikation zwischen Quell- und Zielmaschine statt. Bei Ketten betrifft die Kommunikation immer den direkten Nachbarn im Netzwerk, zum Beispiel einen Router.

Abb. 3: Schematische Darstellung des OSI-Referenzmodells

1. Bitübertragungsschicht (Physical Layer)
   
   Die Bitübertragungsschicht dient der Übertragung von rohen Bitfolgen über den Kommunikationskanal, unter ihr befindet sich nur noch das physikalische Übertragungsmedium.

2. Sicherungsschicht (Data Link Layer)
   
   Die Sicherungsschicht liegt zwischen Bitübertragungsschicht und Vermittlungsschicht und sorgt dafür, dass die Übertragung fehlerfrei abläuft. Die Vermittlungsschicht muss sich also nicht um Übertragungsfehler kümmern. Die Sicherungsschicht des Senders teilt die zu sendenden Daten in Datenrahmen (Data Frames) auf und überträgt diese nacheinander. Der Empfänger sendet für jeden empfangenen Rahmen einen Bestätigungsrahmen (Acknowledgement Frame). Diesen muss die Sicherungsschicht des Senders auswerten und im Fehlerfall einen Rahmen erneut senden. Die Rahmen können zum Beispiel durch Störsignale auf dem physikalischen Übertragungsmedium zerstört werden. Fehler müssen durch die Sicherungsschichten auf Sender- und Empfängerseite erkannt und korrigiert werden. Außerdem muss die Sicherungsschicht den Datenfluss begrenzen, falls ein langsamer Empfänger nicht alle gesendeten Daten aufnehmen kann.

3. Vermittlungsschicht (Network Layer)
   
   Die Aufgabe der Vermittlungsschicht liegt in der Steuerung des Teilnetzbetriebs. Vor allem betrifft dies das Routing, aber auch die Verhinderung von Staus und Engpässen im Teilnetz. Auch die Probleme beim Zusammenschluss heterogener Netze müssen durch die Vermittlungsschicht gelöst werden.

4. Transportschicht (Transport Layer)
   
   Die Transportschicht übernimmt die Daten von der Sitzungssicht und zerlegt diese in kleinere Pakete, die dann an die Vermittlungsschicht weitergeleitet werden. Die Transportschicht beim Empfänger nimmt die Pakete entgegen und muss diese wieder in der richtigen Reihenfolge zusammensetzen. Die höheren Schichten sollen von der Netzwerkhardware und der Übertragungstechnik vollständig abgeschottet werden. Durch die Transportschicht wird auch die Dienstart bestimmt, die der Sitzungsschicht zur Verfügung steht. Zum Beispiel ein fehlerfreier Punkt-zu-Punkt Kanal oder Broadcasting. Die Transportschicht ist auch für den Aufbau und Abbau von Verbindungen im Netz verantwortlich.

5. Sitzungsschicht (Session Layer)
   
   Die Sitzungsschicht ermöglicht den Aufbau von Sitzungen zwischen verschiedenen Computern. Sie bietet gegenüber der Transportschicht zusätzliche Dienste. Zum Beispiel die Dialogsteuerung, die Verwaltung des Datenflusses (wer darf wann senden?), das Token-Management (wer darf welche Funktion ausführen, falls sie nicht gleichzeitig ausgeführt werden dürfen) und die Synchronisation (es können Fixpunkte bzw. Check Points in den Datenfluss eingefügt werden, von denen ab der Datenstrom fortgesetzt werden kann, falls die Verbindung abbricht).

6. Darstellungsschicht (Presentation Layer)
   
   Die Darstellungsschicht umfasst häufig gebrauchte Funktionen. Zum Beispiel die Kodierung von Daten in maschinenunabhängiger Weise, um Komplikationen mit verschiedenen Zeichensätzen und Zahlendarstellungen zu verhindern. Die Daten werden also in abstrakte Datenstrukturen gewandelt und in Standardkodierung übertragen. Die Darstellungsschicht ist somit die erste Schicht, die sich nicht nur um den Bitstrom kümmert, sondern auch um Syntax und Semantik der Informationen.

7. Verarbeitungsschicht (Application Layer)
   
   Die Verarbeitungsschicht umfasst häufig genutzte höherschichtige Protokolle, wie zum Beispiel Protokolle für virtuelle Terminals, Dateitransfer, E-Mail, Remote Job Entry und Verzeichnisabfragen. Virtuelle Terminals sind wichtig, damit verschiedene Terminaltypen miteinander kommunizieren können. Um den Transfer von Dateien zwischen entfernten Rechnern mit eventuell unterschiedlichen Dateisystemen zu ermöglichen, muss auch hier ein standardisiertes Protokoll die Probleme mit unterschiedlichen Konventionen für Dateinamen und Verzeichnisstrukturen lösen.