OSI Referenzmodell

Open Systems Interconnection Reference Model

Als OSI-Modell bezeichnet man ein Modell für die funktionale Schichtung von Kommunikationsprotokollen in Rechnernetzen. OSI steht ausformuliert für Open Systems Interconnection Reference Model, wobei man oftmals auch auf die Bezeichnung ISO/OSI trifft. Diese Bezeichnung verweist darauf, dass das Modell durch die International Organization for Standardization normiert ist.

7 Schichten des OSI Schichtenmodells

Das OSI-Modell sieht einen Aufbau aus sieben Schichten vor. Hierbei stellt jede Schicht, bis auf die oberste Schicht, den darüber liegenden Schichten Funktionen zur Verfügung. Dabei muss jede Schicht nur die Schnittstellendefinition der Schicht einer Ebene tiefer kennen, jedoch weder die konkrete Implementierung dieser tiefer liegenden Schicht, noch die von noch tiefer liegenden Schichten.

Die am tiefsten liegende Schicht des OSI-Modells bezeichnet man als Bitübertragungsschicht. Aus der englischen Bezeichnung physical layer geht deutlich hervor, was konkret auf dieser Schicht passiert: Hier geht es um die tatsächliche Übertragung einzelner Bits und wie diese Übertragung auf dem physikalischen Medium konkret stattfindet. Während die Implementierung dieser Schicht für klassische, elektrische Leiter als Medium recht simpel ist, muss für andere Medien, wie etwa die Glasfaser oder auch die Übertragung, über andere elektromagnetische Wellen (W-LAN) eine Möglichkeit gefunden werden, Bits oder Pakete von Bits, zum Beispiel als bestimmte Wellenlänge, darzustellen. Diese Schicht ist neben der zweiten Schicht die einzige Schicht, in der auf die konkrete Natur des Mediums Rücksicht genommen werden muss.

2. Schicht: Sicherungsschicht
Die Sicherungsschicht, auch als Link Layer bezeichnet, stellt die Konsistenz der Übertragung sicher. So versieht diese Schicht die einzelnen übertragenen Bitpakete (engl. Frames) unter anderem mit Prüfsummen, die es dem Empfänger ermöglichen, zu prüfen, ob der Frame korrekt übertragen wurde oder, ob es bei der Übertragung zu einem Fehler gekommen ist. Je nach Art des Fehlers ist es entweder möglich den Frame selbst zu korrigieren oder den Sender aufzufordern seine Sendung zu wiederholen. Auf dieser Schicht findet auch das Versenden von Empfangsbestätigungen statt. Erhält der Sender keine solche Rückmeldung vom Empfänger, so geht er davon aus, dass es zu einem Übertragungsfehler gekommen ist und wiederholt die Sendung.

3. Schicht: Netzwerkschicht
Die Netzwerkschicht (engl. network layer) des OSI-Modells ist für die Wegsuche im Netzwerk (Routing) zuständig. Während bei paketbasierten Diensten, z.B. TCP/IP, für jeden einzelnen Datenhappen (Paket) ein Weg gesucht wird, der sich von Paket zu Paket auch stark unterscheiden kann, wird bei leitungsbasierten Diensten ein eindeutiger Weg zwischen den beiden Kommunikationspartnern ausgewählt, der, sollte kein Leitungsausfall oder ein ähnlicher Fehler auftreten, während der gesamten Übertragung gleich bleibt. Ein sehr weit verbreitetes Protokoll auf dieser Schicht ist das Internet Protocol (IP), das auch vielen weniger versierten Benutzern aufgrund der IP-Adresse, die jedes Gerät in einem IP-basierten Netzwerk, wie zum Beispiel dem Internet, erhält, bekannt sein dürfte.

4. Schicht: Transportschicht
Die Transportschicht des OSI-Modells kümmert sich darum, dass die einzelnen Pakte wieder zu sogenannten Segmenten zusammengesetzt werden. Auch auf dieser Ebene findet unter Umständen eine paketübergreifende Fehlerkorrektur statt, das heißt es werden weitere Fehler erkannt und eventuell behoben oder vom Sender wird die Wiederholung der Sendung angefordert.

5. Die Sitzungsschicht
Die Sitzungsschicht (engl. session layer) ist im OSI-Modell dafür zuständig eine Sitzung zwischen den beiden Kommunikationspartnern herzustellen und diese zu verwalten. Fern gehört dazu eine eventuell unterbrochene Kommunikation wieder aufzunehmen und mit ihr an der Stelle fortzufahren, an der sie unterbrochen wurde.

6. Schicht: Darstellungsschicht
Zu den Aufgaben der Darstellungssicht (engl. presentation layer) gehört es protokollübergreifende Funktionen anzubieten. So wird auf dieser Ebene bei textbasierten Protokollen aus einzelnen Bytes wieder ein lesbarer Text oder bei der Übertragung mit speziellen Protokollen für die Videoübertragung werden Bilder und Ähnliches bereits behandelt. Auch eine systemübergreifende Verarbeitung von Umlauten kann auf dieser Ebene bereits stattfinden.

7. Schicht: Anwendungsschicht
Die höchste Schicht ist die Anwendungsschicht (engl. application layer), die direkt mit dem Endbenutzerprogramm interagiert, welche schließlich durch den Benutzer bedient wird. Wenn man als sehr oft verwendeten Dienst das World Wide Web betrachtet, so ist es das unter anderem auf der Anwendungsschicht eingesetzte Hypertext Transport Protocol (HTTP), das direkt mit dem Browser interagiert. Dieser wird wiederum vom Benutzer bedient.

TCP/IP-Protokollstack als Anwendung des OSI-Modells

Das Internet basiert auf dem TCP/IP-Protokollstack. Hierbei werden die ersten beiden Schichten des OSI-Modells zur Netzzugangsschicht zusammengefasst. Auf diesen Schichten kommen Protokolle wie Ethernet oder IEEE 802.11 (für WLAN) zum Einsatz. Auf der Vermittlungs- bzw. der Transportschicht kommen die namensgebenden Protokolle IP und TCP zum Einsatz. Die obersten drei Schichten des OSI-Modells werden schließlich zur Anwendungsschicht des TCP/IP-Protokollstacks zusammengefasst.

Vorteile des OSI-Modells

Die Vorteile des OSI-Modells sind bei näherer Betrachtung offensichtlich. So hat die Unterteilung der Kommunikation in einzelne, aufeinander aufbauende Schichten den Vorteil, dass zum Beispiel das physikalische Medium geändert werden kann, ohne dass die Protokollschichten oberhalb der Sicherungsschicht geändert werden müssen. Diese Modularisierung ermöglicht es auch, die Korrektheit einer Implementierung einfacher festzustellen, da die Ebenen zunächst für sich geprüft werden können und so bereits mögliche Fehler behoben werden können.