OSI-Schichtenmodell
1984 - also 15 Jahre nachdem die Arbeiten an den TCP/IP-Protokollen
begannen - wurde von der International Standards Organisation (ISO) eine
Netzarchitektur veröffentlicht, die zukünftig als internationaler
Standard dienen sollte. Dieses OSI-Referenzmodell (Open Systems Interconnection)
standardisierte und spezifizierte die verschiedenen für die Netzwerkkommunikation
erforderlichen Protokolle. Aus diesen Vorgaben entstand das in obiger Abbildung
dargestellte siebenschichtige OSI-Referenzmodell.
Das OSI-Modell unterscheidet sehr genau zwischen Diensten, die die
Aufgabe der Schicht definieren (und nicht wie obere Schichten darauf zugreifen),
Schnittstellen, die den Zugriff auf den Dienst beschreiben und Protokollen,
die die Implementierung des Dienstes regeln. Die Protokolle sind beliebig
austauschbar, solange sie nur ihre Aufgabe - das Anbieten der Dienste über
eine definierte Schnittstelle – erfüllen. Auch hier ein kurzer Ausblick
auf die Funktionen der einzelnen Schichten:
Die Bitübertragungsschicht (Physical Layer) steuert das
Senden und Empfangen von Signalen über ein physisches Medium. Es werden
mechanische Komponenten, wie Kabel und Stecker und auch deren Pin-Belegung
spezifiziert. Elektrische Eigenschaften wie Signalpegel, Kodierung und
Impedanz werden festgelegt, sowie funktionale Definitionen bezüglich
Übertragungsmodus (Vollduplex, Halbduplex, Simplex) verabredet.
Protokolle der Sicherungsschicht (Data Link Layer) kontrollieren
die Signalübertragung der untersten Schicht. Fehler (z.B. durch Kollision
von Datenpaketen) müssen erkannt und behoben werden (z.B. durch nochmaliges
Senden des kollidierten Datenpaketes).
Die Vermittlungsschicht (Network Layer) überprüft
die Zieladressen der eingehenden Datenpakete und leitet Pakete, die für
diesen Knoten bestimmt sind, an die oberen Schichten weiter. Die ausgehenden
Datenpakete werden mit Ziel- und Quelladresse versehen, und es wird der
Weg vom Quell- zum Zielcomputer festgelegt (Routing).
Die Protokolle der Transportschicht (Transport Layer) implementieren
den verbindungsorientierten Datentransport und stellen einen netzunabhängigen
Transportmechanismus bereit. In dieser Schicht sind die Flußsteuerung,
Fehlererkennung und Fehlerbehandlung angesiedelt.
Die Sitzungsschicht (Session Layer) ermöglicht Prozessen
zwischen verschiedenen Computern, eine Verbindung aufzubauen, zu betreiben
und zu beenden. Es werden Synchronisationspunkte (Checkpoints) ausgetauscht
und bei Wiederaufbau einer Verbindung nach einem Fehler, werden die Daten
bis zum zuletzt empfangenen Synchronisationspunkt wiederholt.
Die Darstellungsschicht (Presentation Layer) ist für das
Datenformat zuständig. Die Daten der Anwendungsschicht werden in ein
einheitliches und für andere Prozesse verständliches Format gewandelt.
Außerdem können die Daten komprimiert und verschlüsselt
werden.
Die Protokolle der Anwendungsschicht (Application Layer) sind
das Bindeglied zwischen dem Benutzer und dem Zugriff auf das Netzwerk.
Ressourcen können freigegeben werden und Zugriff auf Dateien und Drucker
entfernter Rechner gewährt werden. Elektronische Nachrichten (auch
E-Mail) werden weitergeleitet und Verzeichnisdienste bereitgestellt.
Damit ist die Übermittlung von Daten in Computernetzwerken im
Sinne der ISO standardisiert. Es wird ein Datenfluß beschrieben,
der sich im TCP/IP-Referenzmodell bewährt
hat. Jede empfängerseitige Schicht empfängt exakt dasselbe Datenpaket
welches in der entsprechenden Schicht des Quellcomputers verschickt wurde.
Es besteht also eine virtuelle horizontale Verbindung der jeweils gleichnamigen
Sende- und Empfangsschicht. Tatsächlich aber wird vertikal kommuniziert
veranschaulicht.
Die vereinfachte Unterteilung umfaßt nur vier Ebenen :
Die unterste Ebene repräsentiert die physikalischen Geräte. Sie wird durch die Netzwerkhardware und-leitungen und die unmittelbar darauf laufenden Protokolle wie beispielsweise Ethernet repräsentiert. Die zweite Ebene repräsentiert die Netzwerkschicht. Sie wird in TCP/IP-Netzen durch das IP-Protokoll und dessen Kontrollprotolle (z.B. ICMP) implementiert. Die dritte Ebene stellt die Transportschicht dar. Sie wird durch die Protokolle TCP bzw. UDP repräsentiert. Die oberste Ebene steht für die große Klasse der Anwendungsprotokolle. Hierzu zählen beispielsweise FTP zum Filetransfer, SMTP zum Mail-Versand und HTTP zur Übertragung von Web-Seiten.