Eine Einführung in das OSI-Modell

Autor: Robert Simon
Erstelldatum: 16 Juni 2021
Aktualisierungsdatum: 20 Juni 2024
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Eine Einführung in das OSI-Modell - Technologie
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Quelle: Grybaz / Dreamstime.com

Wegbringen:

Anstatt als Protokoll zu dienen, wurde das OSI-Modell zu einem Lehrmittel, das zeigt, wie verschiedene Aufgaben innerhalb eines Netzwerks behandelt werden sollten, um eine fehlerfreie Datenübertragung zu fördern.

Das Open System Interconnection-Modell, besser bekannt als OSI-Modell, ist eine Netzwerkkarte, die ursprünglich als universeller Standard zum Erstellen von Netzwerken entwickelt wurde. Anstatt jedoch als Modell mit vereinbarten Protokollen zu dienen, die weltweit verwendet werden, wurde das OSI-Modell zu einem Lehrmittel, das zeigt, wie verschiedene Aufgaben innerhalb eines Netzwerks behandelt werden sollten, um eine fehlerfreie Datenübertragung zu fördern.

Diese Jobs sind in sieben Ebenen unterteilt, von denen jede von den Funktionen abhängt, die von anderen Ebenen übergeben wurden. Infolgedessen bietet das OSI-Modell auch einen Leitfaden zur Fehlerbehebung bei Netzwerkproblemen, indem diese bis zu einer bestimmten Ebene verfolgt werden. Hier werfen wir einen Blick auf die Schichten des OSI-Modells und auf die Funktionen, die sie in einem Netzwerk ausführen.


1. Physikalische Schicht

Die physikalische Schicht besteht aus den Kabeln, Fasern, Karten, Schaltern und anderen mechanischen und elektrischen Geräten, aus denen ein Netzwerk besteht. Dies ist die Ebene, die digitale Daten in Signale umwandelt, die über eine Leitung gesendet werden können, um Daten zu übertragen. Diese Signale sind oft elektrisch, aber wie im Fall von Lichtwellenleitern können sie auch nichtelektrische Signale wie Lichtwellenleiter oder andere Arten von Impulsen sein, die digital codiert werden können. Aus Netzwerksicht besteht der Zweck der physischen Schicht darin, die Architektur für das Senden und Empfangen von Daten bereitzustellen. Die physische Schicht ist wahrscheinlich die am einfachsten zu behebende, aber am schwierigsten zu reparierende oder zu konstruierende Schicht, da die Hardware-Infrastruktur angeschlossen und angeschlossen werden muss.

2. Datenverbindungsschicht

Auf der Datenverbindungsschicht werden Informationen in kohärente "Pakete" und Rahmen umgewandelt, die an höhere Schichten weitergeleitet werden. Im Wesentlichen entpackt die Datenverbindungsschicht Rohdaten, die von der physischen Schicht eingehen, und übersetzt Informationen von den oberen Schichten in Rohdaten, die über die physische Schicht gesendet werden sollen. Die Datenverbindungsschicht ist auch dafür verantwortlich, etwaige Fehler, die in der physikalischen Schicht auftreten, abzufangen und zu kompensieren.


3. Netzwerkschicht

Auf der Netzwerkebene wird das Ziel für eingehende und ausgehende Daten festgelegt. Wenn die Datenverbindungsschicht die Autobahn ist, auf der Autos fahren sollen, ist die Netzwerkschicht das GPS-System, das den Fahrern mitteilt, wie sie dorthin gelangen sollen. Die Adressierung wird zu den Daten hinzugefügt, indem Informationen um das Datenpaket in Form eines Adressenkopfs angeheftet werden. Diese Schicht ist auch dafür verantwortlich, den schnellsten Weg zum Ziel zu bestimmen und etwaige Probleme mit der Paketvermittlung oder der Überlastung des Netzwerks zu lösen. Auf dieser Ebene sorgen Router dafür, dass die Daten korrekt adressiert werden, bevor sie an die nächste Etappe der Paketreise weitergeleitet werden.

4. Transportschicht

Die Transportschicht ist für das Streaming von Daten über das Netzwerk verantwortlich. Auf dieser Ebene werden die Daten nicht als einzelne Pakete, sondern als Konversation betrachtet. Zu diesem Zweck werden Protokolle verwendet, die als „Kommunikationsregeln“ definiert sind. Die Protokolle überwachen die vollständige Übertragung vieler Pakete. Sie überprüfen die Konversation auf Fehler, bestätigen erfolgreiche Übertragungen und fordern eine erneute Übertragung an, wenn Fehler festgestellt werden.

Die Netzwerkschicht und die Transportschicht arbeiten wie ein Postsystem zusammen. Die Netzwerkschicht adressiert die Daten, ähnlich wie eine Person einen Umschlag adressiert. Die Transportschicht fungiert dann als lokale Postfiliale des Kunden und sortiert und gruppiert alle ähnlich adressierten Daten in größere Sendungen, die für andere lokale Filialen bestimmt sind, wo sie dann zugestellt werden.

5. Sitzungsebene

Auf der Sitzungsebene werden Verbindungen hergestellt, verwaltet und beendet. Dies bezieht sich normalerweise auf Anwendungsanforderungen für Daten über das Netzwerk.

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Während die Transportschicht den tatsächlichen Datenfluss verwaltet, fungiert die Sitzungsschicht als Ansager und stellt sicher, dass die Programme und Anwendungen, die Daten anfordern und senden, wissen, dass ihre Anforderungen erfüllt werden. In technischer Hinsicht synchronisiert die Sitzungsschicht die Datenübertragung.

6. Präsentationsschicht

In der Präsentationsschicht werden empfangene Daten in ein Format konvertiert, das die Anwendung, für die sie bestimmt ist, verstehen kann. Die auf dieser Ebene geleistete Arbeit wird am besten als Übersetzungsauftrag verstanden. Beispielsweise werden Daten häufig auf der Präsentationsschicht verschlüsselt, bevor sie zur Weitergabe an die anderen Schichten weitergeleitet werden. Wenn Daten empfangen werden, werden sie entschlüsselt und in dem erwarteten Format an die Anwendung weitergeleitet, für die sie bestimmt sind.

7. Anwendungsschicht

Die Anwendungsebene koordiniert den Netzwerkzugriff für die Software, die auf einem bestimmten Computer oder Gerät ausgeführt wird. Die Protokolle auf der Anwendungsebene verarbeiten die Anforderungen, die verschiedene Softwareanwendungen an das Netzwerk richten. Wenn ein Webbrowser ein Bild herunterladen möchte, ein Client den Server überprüfen und ein Filesharing-Programm einen Film hochladen möchte, werden diese Anforderungen von den Protokollen in der Anwendungsebene organisiert und ausgeführt.

Alles zusammenfügen

Wir haben uns das OSI-Modell von der untersten Ebene an angesehen. Eine vereinfachte Zusammenfassung dieses Prozesses kann in drei Anforderungen unterteilt werden:

  1. Der Computer muss an ein Netzwerk (physikalische Schicht) angeschlossen sein und über eine Möglichkeit zum Lesen von Daten verfügen (Datenverbindungsschicht). Das Netzwerk muss auch eine richtige Adresse (Netzwerkschicht) haben, um zu wissen, wie man kommt und geht.
  2. Das Netzwerk selbst muss Möglichkeiten haben, Daten effizient an die richtigen Empfänger zu übermitteln (Transportschicht) und diese Empfänger über die Übermittlung zu informieren (Sitzungsschicht).
  3. Die Daten müssen entpackt und in einem Format an die Anwendung gesendet werden, das sie verstehen (Präsentationsschicht), und anschließend müssen sie die Anforderungen erfüllen, die verschiedene Softwareanwendungen an das Netzwerk für den Benutzer stellen (Anwendungsschicht).

Das Speichern von Daten erfolgt in umgekehrter Richtung, beginnend auf der obersten OSI-Ebene - der Anwendungsebene - und bis zum Empfang der Daten durch den Empfänger über die physische Ebene.

Fazit: Lehren aus dem OSI-Modell

Das OSI-Modell bietet eine konzeptionelle Sichtweise auf Netzwerke, indem aufgezeigt wird, welche Aufgaben auf den einzelnen Ebenen behandelt werden. In der Praxis wird das Bild jedoch viel komplizierter. Einige Geräte und Protokolle passen problemlos in eine einzelne Schicht, während andere in mehreren Schichten arbeiten und Funktionen ausführen, die sich auf jede Schicht auswirken. Wie bereits erwähnt, kann die Datensicherheit in Form einer Verschlüsselung auf die Präsentationsschicht beschränkt werden, die Netzwerksicherheit wirkt sich jedoch auf alle sieben Schichten aus.

Reale Netzwerke sind viel weniger definiert, als das OSI-Modell vorschlägt. Das Modell bietet jedoch ein konzeptionelles Framework, mit dem Netzwerkinteraktionen visualisiert werden können, sowohl für die Fehlersuche in vorhandenen Netzwerken als auch für den Entwurf besserer Netzwerke in der Zukunft.