Was ist das OSI-Modell?

Was ist das OSI-Modell?

Das Open Systems Interconnection (OSI)-Modell ist ein konzeptionelles Modell, das von der Internationalen Organisation für Normung entwickelt wurde und die Kommunikation zwischen verschiedenen Kommunikationssystemen über Standardprotokolle ermöglicht. Im Klartext bedeutet dies, dass das OSI-Modell einen Standard für die Kommunikation zwischen verschiedenen Computersystemen bietet.

Das OSI-Modell kann als universelle Sprache für Computernetzwerke angesehen werden. Es basiert auf dem Konzept der Aufteilung eines Kommunikationssystems in sieben abstrakte Schichten, die jeweils übereinander liegen.

Jede Schicht des OSI-Modells übernimmt eine bestimmte Aufgabe und kommuniziert mit den darüber und darunter liegenden Schichten. DDoS-Angriffe zielen auf bestimmte Schichten einer Netzwerkverbindung ab; Angriffe auf der Anwendungsschicht zielen auf die Schicht 7 und Angriffe auf der Protokollschicht auf die Schichten 3 und 4.

Warum ist das OSI-Modell wichtig?

Obwohl das moderne Internet nicht strikt dem OSI-Modell folgt (es folgt eher der einfacheren Internet-Protokoll-Suite), ist das OSI-Modell immer noch sehr nützlich für die Fehlerbehebung bei Netzwerkproblemen. Ganz gleich, ob es sich um eine Person handelt, die mit ihrem Laptop nicht ins Internet kommt, oder um eine Website, die für Tausende von Nutzern nicht erreichbar ist – das OSI-Modell kann helfen, das Problem aufzuschlüsseln und die Fehlerquelle zu isolieren. Wenn das Problem auf eine bestimmte Schicht des Modells eingegrenzt werden kann, lässt sich eine Menge unnötiger Arbeit vermeiden.

Welches sind die sieben Schichten des OSI-Modells?

Die sieben Abstraktionsschichten des OSI-Modells lassen sich von oben nach unten wie folgt definieren:

7. Die Anwendungsschicht

Dies ist die einzige Schicht, die direkt mit den Daten des Benutzers interagiert. Softwareanwendungen wie Webbrowser und E-Mail-Clients stützen sich auf die Anwendungsschicht, um die Kommunikation zu initiieren. Die Anwendungsschicht ist vielmehr für die Protokolle und die Datenmanipulation verantwortlich, auf die sich die Software stützt, um dem Benutzer sinnvolle Daten zu präsentieren. Zu den Protokollen der Anwendungsschicht gehören HTTP und SMTP (Simple Mail Transfer Protocol ist eines der Protokolle, die die E-Mail-Kommunikation ermöglichen).

6. Die Darstellungsschicht

Diese Schicht ist in erster Linie für die Aufbereitung der Daten zuständig, so dass sie von der Anwendungsschicht verwendet werden können; mit anderen Worten: Schicht 6 macht die Daten für die Anwendungen konsumierbar. Die Darstellungsschicht ist für die Übersetzung, Verschlüsselung und Komprimierung der Daten zuständig.

Zwei miteinander kommunizierende Geräte verwenden möglicherweise unterschiedliche Kodierungsmethoden, so dass Schicht 6 für die Übersetzung der eingehenden Daten in eine Syntax zuständig ist, die die Anwendungsschicht des empfangenden Geräts verstehen kann.

Wenn die Geräte über eine verschlüsselte Verbindung kommunizieren, ist Schicht 6 dafür verantwortlich, die Verschlüsselung auf der Seite des Senders hinzuzufügen und die Verschlüsselung auf der Seite des Empfängers zu entschlüsseln, so dass sie der Anwendungsschicht unverschlüsselte, lesbare Daten präsentieren kann.

Schließlich ist die Darstellungsschicht auch für die Komprimierung der Daten verantwortlich, die sie von der Anwendungsschicht erhält, bevor sie sie an Schicht 5 weiterleitet. Dies trägt dazu bei, die Geschwindigkeit und Effizienz der Kommunikation zu verbessern, indem die Menge der zu übertragenden Daten minimiert wird.

5. Die Sitzungsschicht

Dies ist die Schicht, die für das Öffnen und Schließen der Kommunikation zwischen den beiden Geräten verantwortlich ist. Die Zeit zwischen dem Öffnen und Schließen der Kommunikation wird als Sitzung bezeichnet. Die Sitzungsschicht sorgt dafür, dass die Sitzung lange genug offen bleibt, um alle ausgetauschten Daten zu übertragen, und schließt die Sitzung dann umgehend, um eine Verschwendung von Ressourcen zu vermeiden.

Die Sitzungsschicht synchronisiert auch die Datenübertragung mit Kontrollpunkten. Wenn beispielsweise eine 100-Megabyte-Datei übertragen wird, könnte die Sitzungsschicht alle 5 Megabyte einen Prüfpunkt setzen. Im Falle einer Unterbrechung der Verbindung oder eines Absturzes nach der Übertragung von 52 Megabyte könnte die Sitzung am letzten Prüfpunkt fortgesetzt werden, so dass nur noch 50 Megabyte an Daten übertragen werden müssten. Ohne die Kontrollpunkte müsste die gesamte Übertragung von vorne beginnen.

4. Die Transportschicht

Schicht 4 ist für die End-to-End-Kommunikation zwischen den beiden Geräten zuständig. Dazu gehört, dass die Daten von der Sitzungsschicht genommen und in Stücke, so genannte Segmente, zerlegt werden, bevor sie an die Schicht 3 gesendet werden. Die Transportschicht auf dem empfangenden Gerät ist für die Wiederzusammensetzung der Segmente in Daten zuständig, die die Sitzungsschicht nutzen kann.

Die Transportschicht ist auch für die Flusskontrolle und die Fehlerkontrolle zuständig. Die Flusskontrolle bestimmt eine optimale Übertragungsgeschwindigkeit, um sicherzustellen, dass ein Sender mit einer schnellen Verbindung einen Empfänger mit einer langsamen Verbindung nicht überlastet. Die Transportschicht führt auf der Empfängerseite eine Fehlerkontrolle durch, indem sie sicherstellt, dass die empfangenen Daten vollständig sind, und eine erneute Übertragung anfordert, wenn dies nicht der Fall ist.

3. Die Netzwerkschicht

Die Netzwerkschicht ist für die Erleichterung der Datenübertragung zwischen zwei verschiedenen Netzwerken zuständig. Wenn sich die beiden kommunizierenden Geräte im selben Netz befinden, ist die Netzwerkschicht überflüssig. Die Netzwerkschicht zerlegt Segmente der Transportschicht in kleinere Einheiten, die Pakete genannt werden, auf dem Gerät des Absenders und setzt diese Pakete auf dem Empfangsgerät wieder zusammen. Die Netzwerkschicht findet auch den besten physischen Pfad für die Daten, um ihr Ziel zu erreichen; dies wird als Routing bezeichnet.

2. Die Datenverbindungsschicht

Die Datenverbindungsschicht ist der Netzwerkschicht sehr ähnlich, mit dem Unterschied, dass die Datenverbindungsschicht die Datenübertragung zwischen zwei Geräten im GLEICHEN Netzwerk erleichtert. Die Datenverbindungsschicht nimmt Pakete von der Netzwerkschicht und zerlegt sie in kleinere Teile, die Frames genannt werden. Wie die Netzwerkschicht ist auch die Datenverbindungsschicht für die Flusskontrolle und die Fehlerkontrolle bei der netzinternen Kommunikation zuständig (die Transportschicht übernimmt nur die Flusskontrolle und die Fehlerkontrolle bei der netzübergreifenden Kommunikation).

1. Die physikalische Schicht

Diese Schicht umfasst die an der Datenübertragung beteiligten physikalischen Geräte wie Kabel und Schalter. Auf dieser Schicht werden die Daten auch in einen Bitstrom umgewandelt, d. h. in eine Folge von 1en und 0en. Die physikalische Schicht beider Geräte muss sich auch auf eine Signalkonvention einigen, damit die 1en von den 0en auf beiden Geräten unterschieden werden können.

Wie Daten durch das OSI-Modell fließen

Damit menschenlesbare Informationen über ein Netzwerk von einem Gerät zum anderen übertragen werden können, müssen die Daten die sieben Schichten des OSI-Modells auf dem sendenden Gerät durchlaufen und dann die sieben Schichten auf dem empfangenden Gerät durchlaufen.

Beispiel: Mr. Cooper möchte Frau Palmer eine E-Mail schicken. Mr. Cooper verfasst seine Nachricht in einer E-Mail-Anwendung auf seinem Laptop und drückt dann auf „Senden“. Seine E-Mail-Anwendung übergibt seine E-Mail-Nachricht an die Anwendungsschicht, die ein Protokoll (SMTP) wählt und die Daten an die Darstellungsschicht weiterleitet. Die Darstellungsschicht komprimiert die Daten und leitet sie an die Sitzungsschicht weiter, die die Kommunikationssitzung einleitet.

Die Daten werden dann an die Transportschicht des Absenders weitergeleitet, wo sie segmentiert werden, dann werden diese Segmente in der Netzwerkschicht in Pakete aufgeteilt, die wiederum in der Datenübertragungsschicht in Rahmen aufgeteilt werden. Die Datenübertragungsschicht leitet diese Rahmen dann an die Bitübertragungsschicht weiter, die die Daten in einen Bitstrom aus 1en und 0en umwandelt und über ein physisches Medium, z. B. ein Kabel, sendet.

Wenn der Computer von Frau Palmer den Bitstrom über ein physisches Medium (z. B. ihr WLAN) empfängt, durchlaufen die Daten dieselbe Reihe von Schichten auf ihrem Gerät, jedoch in umgekehrter Reihenfolge. Zunächst wandelt die physikalische Schicht den Bitstrom aus 1en und 0en in Rahmen um, die an die Datenübertragungsschicht weitergeleitet werden. Die Datenübertragungsschicht setzt dann die Rahmen wieder zu Paketen für die Netzwerkschicht zusammen. Die Netzwerkschicht macht dann aus den Paketen Segmente für die Transportschicht, die die Segmente wieder zu einem Stück Daten zusammensetzt.

Die Daten fließen dann in die Sitzungsschicht des Empfängers, die die Daten an die Darstellungsschicht weiterleitet und die Kommunikationssitzung beendet. Die Darstellungsschicht entfernt dann die Komprimierung und gibt die Rohdaten an die Anwendungsschicht weiter. Die Anwendungsschicht leitet dann die für den Menschen lesbaren Daten an die E-Mail-Software von Frau Palmer weiter, mit der sie die E-Mail von Herrn Cooper auf ihrem Laptop-Bildschirm lesen kann.