Das ISO-OSI-Referenzmodell

Inhaltsverzeichnis
2. Das OSI-Referenzmodell ___________________________________________________ 2
2.1. Anwendungsschicht _________________________________________________________ 3
2.2. Die Darstellungsschicht ______________________________________________________ 4
2.3. Sitzungsschicht _____________________________________________________________ 4
2.4. Transportschicht ___________________________________________________________ 5
2.5. Vermittlungsschicht_________________________________________________________ 7
2.6. Sicherungsschicht___________________________________________________________ 7
2.7. Bitübertragungsschicht ______________________________________________________ 8
2.8. Protokollierung im OSI-Modell _______________________________________________ 8

2. Das OSI-Referenzmodell
- Beschreibung der Kommunikationsarchitektur in Netzwerken durch ein
Schichtenmodell zur Gliederung der Funktionen
- Verschiedenen Modelle möglich:
o Systems Network Architecture (SNA)
1974 von IBM eingeführt
hierarchische Organisation von Computernetzwerken unter
Einbeziehung von Großrechnern incl. deren Peripherie
Physical Units (PU)
• Netzwerkknoten, zwischen denen Verbindungen auf- und
abgebaut werden können
Logical Units (LU)
• Terminal mit Bildschirm und/oder Drucker und einem
entsprechenden Befehlsvorrat
o Digital Network Architecture (DNA)
1975 von Digital Equipment Corporation eingeführt
diente der Vernetzung der Minicomputer dieser Firma
besteht aus einer Reihe von Netzwerkprotokollen (Beispiel: DDCMP –
Digital Data Communications Message Protocol)
war kompatibel zu SNA und Ethernet
- Nachteil aller Modelle: Hardware- und Herstellerabhängigkeit
- Deshalb internationale Standardisierung durch ISO
o Open Systems Interconnection Reference Model
- Schichten 1-4: kommunikationsorientierte Funktionen
- Schichten 5-7: anwendungsorientierte Funktionen
- Hierarchische Struktur, d.h. jede Schicht nutzt nur die darunter liegende Schicht
- Bei Kommunikation zwischen zwei Rechnern kommunizieren stets paarweise die
gleiche Schichten miteinander, geregelt durch Protokolle

Überblick über das OSI-Modell
Ebene 7
Ebene 6
Ebene 5
Ebene 4
Ebene 3
Ebene 2
Ebene 1
Applications layer
Anwendungsschicht
Presentation layer
Darstellungsschicht
Session layer
Kommunikationssteuerschicht
Transport layer
Transportschicht
Network layer
Vermittlungsschicht
Data link layer
Sicherungsschicht
Physical layer
Physikalische Schicht
Anwendungsprogramme
Benutzeroberfläche,
Betriebssystem
Aufbau der
Kommunikation
Auf- und Abbau der
Verbindung,
Koordinierung des
Datentransports
Schnittstelle zwischen
Hard- und Software,
Datenübergabe
Paketorientierte
Datenübertragung mit
Protokoll zur
Fehlervermeidung
Physikalische
Voraussetzungen für
Datenübertragung auf
Bit-Ebene
Netzwerktechnik
2.1. Anwendungsschicht
höchste Schicht im OSI-Modell Schnittstelle zum Anwender
beinhaltet alle Funktionen, die für die Kommunikation zwischen offenen Systemen
erforderlich sind, um die Semantik (Bedeutung) der Daten zu gewährleisten
häufig benutzte Protokolle der Anwendungsschicht:
o FTAM: File Transfer, Access and Management
standardisiertes Protokoll für den File transfer mit wesentlich größerem
Funktionsumfang als FTP auf der Grundlage eines virtuellen
Dateisystems mit baumartiger Struktur
wird hauptsächlich von Behörden und öffentlichen Einrichtungen
verwendet, da es herstellerunabhängig ist.
o VTP: Virtual Terminal Protocol
unterstützt Terminalemulationen (standardisiertes Text- und
Grafikterminal auf PCs)
ein Host muss nicht mehr jeden Terminaltyp kennen, sondern nur noch
die Steuerung der virtuellen Terminals
einfachstes Terminalprotokoll: TELNET
o JTM: Job Transfer and Manipulation
überträgt die benötigten Programme und Eingabedateien (die auf
unterschiedlichen Rechnern liegen können) auf den Zielrechner, führt
die Programme aus, überwacht deren Ablauf und transferiert die
Ausgabedateien an den gewünschten Ort.

konkurrierendes Protokoll ist Remote Job Entry RJM von IBM
2.2. Die Darstellungsschicht
für die Syntax (Darstellung) der Daten verantwortlich
Funktionen der Darstellungsschicht:
- Anforderung der Sitzungseröffnung an die Sitzungsschicht
- Abstimmung der Syntax mit der Darstellungsschicht des Kommunikationspartners
- Umwandlung der anwendungsspezifischen Syntax in die gemeinsame Syntax
- Anforderung der Beendigung der Sitzung an die Sitzungsschicht
Umwandlung zwischen anwendungsspezifischer und ausgehandelter Syntax bedeutet:
- Umsetzen von Zeichensätzen:
o meistens wird ASCII-Zeichensatz verwendet: 7bit/Zeichen = 2 7 Zeichen
o IBM jedoch EBCDIC: 8bit/Zeichen = 2 8 Zeichen
- Umsetzen von Datenstrukturen:
o Anordnung von Zahlen im Speicher eines Computers ist abhängig vom
Hersteller des Prozessors:
INTEL 0123 h beginnt mit dem LSB
Motorola 2301 h beginnt mit dem MSB
- Umsetzen von Befehlscodes:
o Zusammenarbeit mit verschiedenen Druckern in einem Netzwerk von
verschiedenen Herstellern mit unterschiedlichen Befehlssätzen
- Datenkompression:
o große Datenmengen werden durch Kompressionsverfahren auf ein Minimum
reduziert schnellere Datenübertragung
Beispiel: Bildinformationen
• statt jeden Bildpunkt einzeln zu beschreiben, wird ein Bildpunkt
genau beschrieben sowie die Fläche, die die gleichen
Eigenschaften hat
- Datenverschlüsselung:
o sicherheitsempfindliche Daten werden durch Codierungsprogramme
unleserlich gemacht (kann auch in darunter liegenden Schichten noch erfolgen)
2.3. Sitzungsschicht
- Koordinierung des Dialogs zwischen den kommunizierenden Systemen
- dazu Aufforderung an die Transportschicht zum Auf- und Abbau der Verbindung
o möglich ist dabei auch:
eine Transportverbindung für mehrere Sitzungen zu benutzen
für eine Sitzung mehrere Transportverbindungen zeitlich nacheinander
aufzubauen (z.B. bei Störungen)
weitere Funktionen der Sitzungsschicht:
- Austausch von Daten:
o weiterleiten der Daten von der Darstellungsschicht an die Transportschicht
- Dialogverwaltung:
o korrekter Ablauf von Dialogen, auch wenn mehrere PCs auf eine Anwendung
zugreifen
- Recovery:
o Wiederherstellen einer Sitzung beim Ausfall der Transportverbindung

- bevorzugte Datenübertragung:
o Bereitstellung der Möglichkeit zur Vergabe von Prioritäten bei der
Datenübertragung
2.4. Transportschicht
- Verbindung zwischen kommunikationsorientierten Schichten und
anwendungsorientierten Ebenen
- Ende-zu Ende-Kontrolle über die gesamte Verbindung durch Nutzung der darunter
liegenden Schichten
- in der Transportschicht stehen drei Typen von Netzen zur Verfügung:
o Typ A: Netzwerk stellt fehlerfreien Dienst zur Verfügung ohne N-Reset
• N-Reset: Meldung über ein Rücksetzen des Netzwerks,
wobei Daten verloren gehen können
o Typ B: Netzwerk liefert fehlerfreie Datenpakete, beim Reset können jedoch
Daten verloren gehen
o Typ C: unzuverlässiges Netzwerk, bei dem Datenpakete verloren gehen oder
doppelt ankommen
deshalb unterschiedlich Protokollklassen notwendig:
Qualitätskriterien für Verbindung an die darunter liegenden Schichten:
- Verbindungsaufbauzeit
- Fehlermöglichkeiten beim Verbindungsaufbau
- Datendurchsatz
- Übertragungsverzögerung
- Übertragungsfehlerwahrscheinlichkeit
Funktionen der Transportschicht:
a) Ende zu Ende
Muliplexen:
- mehrere Verbindungen
dieser Schicht werden über
eine Verbindung der darunter
liegenden Ebenen realisiert.
Ebene 4
Verbindung 1 Verbindung 2
Verbindung 3
Verbindung Ebene 3

- Zum Beispiel bei sehr schnellen Verbindungen möglich
b) Ende-zu Ende-Splitten
- eine Verbindung dieser
Schicht über mehrere
Verbindungen der
darunter liegenden Schichten
realisiert
Ebene 4
- Zum Beispiel um bei langsamen
Netzverbindungen ausreichende
Leistung zu erreichen.
c) Ende-zu-Ende-Flusskontrolle
Verbindung 1 Verbindung 2
Verbindung 3
Verbindung Ebene 3
- erforderlich, wenn der Sender seine Daten schneller sendet, als der Empfänger in
der Lage ist, Daten entgegenzunehmen
verhindert Überlaufen der Empfangsseite
d) Ende-zu-Ende-Sequenzkontrolle
- da Datenpakete in einem Netzwerk unterschiedliche Wege laufen können, kann die
Reihenfolge der Datenpakete beim Empfänger vertauscht sein Sequenzkontrolle
überwacht diesen Prozess und stellt richtige Reihenfolge wieder her.
e) Art der Übergabe von Datenpaketen an die
nachfolgenden Schichten
- Übergabe eines Datenpaketes von Ebene 5
(N+1) an Ebene 4 (N)
→ N-Schicht erhält von der N+1-Schicht
Datenpaket Service Data Unit (SDU)
→ N-Schicht fügt dem Datenpaket die Protocol
Control Information (PCI) hinzu
→ PCI + SDU = PDU Protocol Data Unit
→ PDU wird an N-1-Schicht (Ebene 3)
weitergeleitet
Segmentierung
→ Transportschicht erhält von der
Sitzungsschicht Datenblöcke
→ Es ist möglich, dass diese Datenblöcke zur
Weiterleitung an die Vermittlungsschicht zu
groß sind
→ deshalb wird SDU in Blöcke zerlegt, die
jeweils eine PCI erhalten
→ aus einer SDU entstehen dann mehrere
PDUs, die an Ebene 3 geschickt werden.

Blockbildung
→ Transportschicht erhält von der
Sitzungsschicht viele kleine Blöcke
→ zur schnelleren Weiterleitung können diese
in einem Block zusammengefasst an die
Vermittlungsschicht weitergegeben werden
→ aus mehreren SDUs entsteht eine PDU, die
weitergeleitet wird
Verkettung
- mehrere PDUs werden aneinandergehängt und
von der Vermittlungsschicht als eine SDU
empfangen
2.5. Vermittlungsschicht
- sorgt dafür, dass die Datenpakete von der
Quelle zum Ziel gelangen Routing
verbindungsorientierter Dienst
- zunächst wird Verbindung zwischen Quelle
und Ziel hergestellt danach Festlegen des
gesamten Weges
- dieser Weg bleibt für die Dauer der
Gesamtverbindung unverändert Datenübertragung
- Reihenfolge der Datenpakete bleibt automatisch unverändert
- Vermittlungsschicht führt Fehlerüberwachung durch
verbindungsloser Dienst
- Datenpakete suchen mit Hilfe der Zieladresse den jeweils günstigsten Weg durch
das Netzwerk
- Wege können deshalb unterschiedlich sein Reihenfolge der Datenpakete wird
nicht eingehalten Sequenzkontrolle durch die Transportschicht
2.6. Sicherungsschicht
- verantwortlich für fehlerfreien Transport der Datenpakete
- Sicherungsschicht stellt nur Teilverbindungen her, Anzahl der Teilverbindungen
abhängig von der Zahl der Knotenpunkte
verbindungslosen Dienst ohne Bestätigung
- bei qualitativ guten Verbindungen von Vorteil, da höhere Schicht selten Fehler
korrigieren muss
verbindungslosen Dienst mit Bestätigung
- für jedes gesendete Datenpaket wird eine Quittung an die Gegenstelle gesendet,
erst danach wird das nächste Datenpaket gesendet
verbindungsorientierter Dienst

- Daten werden erst nach Aufbau der Verbindung zwischen Sender und Empfänger
gesendet
- dazu übernimmt die Sicherungsschicht folgende Aufgaben:
Aktivieren und Deaktivieren der Schicht2-Verbindung
Fehlererkennung und –beseitigung
Flusskontrolle
Sequenzkontrolle
Synchronisierung und Rahmenbildung
2.7. Bitübertragungsschicht
- sorgt für die Anpassung an das physikalische Übertragungsmedium
- z.B. Modulation und Demodulation von Signalen
- Modem gehört jedoch nicht zur Schicht 1
- Schnittstellen für Modems: V.24 und X.21
2.8. Protokollierung im OSI-Modell
o Werden Daten übertragen, durchlaufen diese alle Ebenen. Dabei erzeugt jede Ebene
zusätzlich Informationen, die den Daten angefügt und mit übertragen werden.
o Protokollstack: Hierarchische Anordnung von Protokollen, wobei immer das obere
Protokoll die Dienste des unteren in Anspruch nimmt.
o Header: Protokollinformationen, die den Daten beim Durchlaufen eines
Protokollstacks in jeder Schicht vorangestellt werden und Informationen für die
entsprechende Schicht des Zielrechners beinhalten.
o Trailer: Protokollinformation am Ende eines Datenpakets, Checksumme der Schicht 2