Sicherheit in vernetzten Systemen - RRZ Universität Hamburg

KAPITEL 1. GRUNDLAGEN: INTERNET-PROTOKOLLE
1.2 Protokollstapel und Schichten
Ein Protokoll ist eine Sammlung von Regeln zur Datenübertragung, die das Verhalten zweier oder
mehrerer Kommunikationspartner beschreiben und festlegen. Da verschiedene Anwendungen auch
unterschiedliche Anforderungen an die Datenübertragung haben, ergeben sich hierfür sehr komplexe
Regeln. Es ist daher nicht sinnvoll, alle Aufgaben in nur einem Protokoll abzuwickeln. Deshalb werden
in der Regel mehrere Protokolle gleichzeitig eingesetzt, die in mehreren Schichten angeordnet
sind, wobei jede Schicht bestimmte Teilaufgaben erbringt. Jede Schicht nimmt dabei nur die Dienste
der unmittelbar darunterliegenden Schicht in Anspruch und bietet ihrerseits nur „höherwertige“
Dienste für die darüber liegende Schicht an.
Um eine einheitliche Betrachtungsweise zu ermöglichen, hat die International Standard Organisation
(ISO) ein Referenzmodell entworfen: das sog. „Open System Interconnection“ (OSI) 7-Schichten-
Modell. Dieses in Abbildung 1.1 dargestellte Modell dient als Rahmen zur Beschreibung der Protokollcharakteristika
und Dienste. Die einzelnen Schichten werden folgendermaßen unterteilt.
Bitübertragungsschicht: Regelt den Austausch einzelner Bits über ein Übertragungsmedium. Hier
werden Kodierungsverfahren, physikalische Anschlüsse, usw. normiert.
Sicherungsschicht: Aufgabe dieser Schicht ist die Erkennung von Übertragungsfehlern zwischen direkt
angeschlossenen Partnerinstanzen der Schicht 2 und ggfs. die Korrektur dieser Fehler. In dieser
Schicht wird auch eine Adressierung der Endgeräte spezifiziert, die jedoch nicht für alle verwendeten
Schicht-2 Technologien einheitlich ist und auch nicht mit der Adressierung auf der Vermittlungsschicht
identisch sein muß. Bitübertragungs- und Sicherungsschicht sind meist so eng miteinander
verknüpft, daß sie zusammen spezifiziert werden, z.B. in Protokollen wie Ethernet oder Token-Ring.
Vermittlungsschicht: Aufgabe dieser Schicht ist die Vermittlung von Dateneinheiten zwischen Endgeräten
auf der Grundlage eindeutiger Adressen. Dazu gehört insbesondere die Weiterleitung von
Datenpaketen über Vermittlungsknoten im Netz, die die einzelnen Teilnetzwerke auf Schicht 2 miteinander
verbinden.
Transportschicht: Übernimmt den Transport von Nachrichten zwischen den eigentlichen Endgeräten.
Dazu gehört die Steuerung des Datenflusses, die Sicherung gegen Datenverlust sowie das Aushandeln
von Dienstqualitätsparametern (Quality of Service, QoS).
Kommunikationssteuerungsschicht: Aufgabe dieser Schicht ist die Steuerung der Kommunikation
zwischen den Kommunikationspartnern. Außerdem können Synchronisationspunkte gesetzt werden,
so daß bei einem Fehler des Netzes die Kommunikation beim letzten Synchronisationspunkt wieder
aufgesetzt werden kann.
Darstellungsschicht: Aufgabe dieser Schicht ist die Konvertierung zwischen den unterschiedlichen
Datenformaten der beteiligten Rechner, z.B. die Konvertierung zwischen verschiedenen Zeichensätzen
wie ASCII oder EBCDIC. Dazu wird i.d.R. eine gemeinsame Syntax zur Datenrepräsentation
ausgewählt (Transfersyntax) und die Daten werden vor bzw. nach der Übertragung in bzw. aus diese(r)
Syntax transformiert.
Anwendungsschicht: Auf dieser Schicht sind die Funktionen realisiert, die die Anwendungen zur
Erbringung ihrer Dienste definiert haben, z.B. E-mail, File-Transfer oder Remote-Login.
Im Gegensatz zum OSI-Modell verwendet TCP/IP nicht sieben, sondern nur vier Protokollschichten.
Dabei entsprechen die OSI-Schichten 5–7 grob der TCP/IP Schicht 4 (Anwendung). Die Vermittlungsund
Transportschicht (3 und 4) des OSI-Modells haben ihre Entsprechung in der Internet- und Transportschicht
(2 und 3) von TCP/IP. Die OSI-Schichten 1 und 2 werden aus Sicht von TCP/IP zusam-
2 SS 99, Seminar 18.416: Sicherheit in vernetzten Systemen