OSI-Modell

Dieser Text beschreibt OSI-Modell.

Das OSI-Modell (engl. Open Systems Interconnection Reference Model) ist ein offenes Schichtenmodell, das seit den 1970er Jahren entwickelt und standardisiert wurde. Das OSI-Modell ist die Grundlage für eine Reihe von herstellerunabhängigen Netzwerkprotokollen, die in der öffentlichen Kommunikationstechnik in dem Transportnetz fast ausschließlich eingesetzt werden. Es untergliedert die verschiedenen Anwendungsbereiche der Netzwerkkommunikation in sieben Schichten. Jede der Schichten ist so konzipiert, dass sie die Aufgaben, die ihr zugeordnet sind, unabhängig von den anderen Schichten ausführen kann.

Weitere Nennungen für das Modell sind ISO/OSI-Modell, OSI-Referenzmodell, OSI-Schichtenmodell oder 7-Schichten-Modell

Ein Netzwerk stellt seinen Benutzern Dienste bereit. In dem einfachsten Fall überträgt es Daten von A nach B. Hierzu müssen jedoch tatsächlich eine Vielzahl von Aufgaben bewältigt werden. Die Probleme, die dabei gelöst werden müssen, reichen von Fragen der elektronischen Übertragung der Signale über eine geregelte Reihenfolge in der Kommunikation (wer darf wann senden?) bis hin zu abstrakteren Aufgaben, die sich innerhalb der kommunizierenden Anwendungen ergeben. Die Vielzahl dieser Probleme und Aufgaben lässt es sinnvoll erscheinen, das Netz nicht als einen einzigen Dienstleister zu betrachten, sondern seine Dienste ganz bestimmten Kategorien zuzuordnen. Als besonders geeignet hat sich die Aufteilung in Schichten erwiesen.

Im OSI-Modell nimmt der Abstraktionsgrad der Funktionen von Schicht zu Schicht zu. Die Daten werden von einer Schicht zur nächsten weitergereicht, das heißt die Kommunikation erfolgt in vertikaler Richtung. Auf der Senderseite läuft die Kommunikation von oben nach unten und auf der Empfängerseite von unten nach oben.

Die 7 Schichten kann man sich gut mit dem Merksatz "All people seem to need data processing" einprägen (alternativ: "Please do not throw salami pizza away"), wobei die Anfangsbuchstaben jeweils für die englische Nennung stehen:

Anwendungsschicht, Schicht 7, die oberste der sieben hierarchischen Schichten. 

(engl. application layer, auch: Verarbeitungsschicht, Anwenderebene) Die Anwendungsschicht stellt den Anwendungen eine Vielzahl an Funktionalitäten zur Verfügung (zum Beispiel Datenübertragung, E-Mail, Virtual Terminal beziehungsweise Remote login etc.).

Darstellungsschicht, Schicht 6. 

(engl. presentation layer, auch: Datendarstellungsschicht, Datenbereitstellungsebene) Die Darstellungsschicht setzt die systemabhängige Darstellung der Daten (zum Beispiel ASCII, EBCDIC) in eine unabhängige Form um und ermöglicht somit den semantisch korrekten Datenaustausch zwischen unterschiedlichen Systemen. Auch Aufgaben wie die Datenkompression und die Verschlüsselung gehören zur Schicht 6.

Sitzungsschicht, Schicht 5. 

(engl. session layer, auch: Kommunikationssteuerungsschicht, Steuerung logischer Verbindungen, Sitzungsebene) Um Zusammenbrüche der Sitzung und ähnliche Probleme zu beheben, stellt die Sitzungsschicht Dienste für einen organisierten und synchronisierten Datenaustausch zur Verfügung. Zu diesem Zweck werden Wiederaufsetzpunkte, so genannte Token eingeführt,an denen die Sitzung nach einem Ausfall einer Transportverbindung wieder synchronisiert werden kann, ohne dass die Übertragung wieder von vorne beginnen muss.

Transportschicht, Schicht 4. 

(engl. transport layer, auch: Ende-zu-Ende-Kontrolle, Transport-Kontrolle) Zu den Aufgaben der Transportschicht zählt die Segmentierung von Datenpaketen und die Stauvermeidung (engl. congestion control). Die Transportschicht ist die unterste Schicht, die eine vollständige Ende-zu-Ende Kommunikation zwischen Sender und Empfänger zur Verfügung stellt. Sie bietet den anwendungsorientierten Schichten 5-7 einen einheitlichen Zugriff, sodass diese die Merkmale des Kommunikationsnetzes nicht zu berücksichtigen brauchen. Fünf verschiedene Dienstklassen unterschiedlicher Güte sind in Schicht 4 definiert und können von den oberen Schichten benutzt werden, vom einfachsten bis zu dem komfortabelsten Dienst mit Multiplexmechanismen, Fehlersicherungs- und Fehlerbehebungsverfahren.

Netzwerkschicht, Schicht 3. 

(engl. network layer, auch: Vermittlungsschicht, Paketebene) Die Netzwerkschicht sorgt für die Weitervermittlung von Datenpaketen über das gesamte Kommunikationsnetz hinweg einschließlich der Wegesuche (Routing) zwischen den Knoten des Netzes. Da nicht stets eine direkte Kommunikation zwischen Absender und Absicht möglich ist, müssen Pakete von Knoten, die auf dem Weg liegen, weitergeleitet werden. Weitervermittelte Pakete gelangen nicht in die höheren Schichten, sondern werden mit einem neuen ZwischenAbsicht versehen und an den nächsten Knoten gesendet. Zu den Aufgaben der Netzwerkschicht zählt der Aufbau und die Aktualisierung von Routingtabellen, sowie die Flusskontrolle. Da ein Kommunikationsnetz aus mehreren Teilnetzen unterschiedlicher Technologien bestehen kann, sind in dieser Schicht auch die Umsetzungsfunktionen angesiedelt, die für eine Weiterleitung notwendig sind.

Sicherungsschicht, Schicht 2. 

(engl. data link layer, auch: Verbindungssicherungsschicht, Verbindungsebene, Prozedurebene) Aufgabe der Sicherungsschicht ist es, eine sichere, das heißt weitgehend fehlerfreie Übertragung zu gewährleisten und den Zugriff auf das Übertragungsmedium zu regeln. Dazu dient das Aufteilen des Bitdatenstromes in Blöcke und das Hinzufügen von Folgenummern und Prüfsummen. Durch Fehler verfälschte oder verlorengegangene Blöcke können vom Empfänger durch Quittungs- und Wiederholungsmechanismen erneut angefordert werden. Die Blöcke werden auch als Frames oder Rahmen genannt. Eine so genannte Flusskontrolle macht es möglich, dass ein Empfänger dynamisch steuert, mit welcher Geschwindigkeit die Gegenseite Blöcke senden darf. Die amerikanische Ingenieursorganisation IEEE sah die Notwendigkeit, auch den konkurrierenden Zugriff auf ein Übertragungsmedium zu regeln, was in dem OSI-Modell nicht vorgesehen ist. Sie teilte die Sicherungsschicht in zwei Subschichten auf: die LLC-Schicht (logical link control) und die Mediumzugriffsschicht (medium access control layer, MAC-Layer). Die Mediumzugriffsschicht bietet einen einfachen verbindungslosen Dienst und regelt konkurrierende Zugriffe mehrerer Stationen auf ein gemeinsames Übertragungsmedium wie zu dem Beispiel auf einen Bus und behandelt ggf. aufgetretene Kollisionen. Die LLC-Schicht bietet verbindungslose und auch verbindungsorientierte Dienste mit und ohne Quittungsverfahren.

Physikalische Schicht, Schicht 1, die niedrigste Schicht. 

(engl. physical layer, auch: Bitübertragungsschicht, physikalische Ebene). Die Festlegungen für Schicht 1 umfassen vor allem die mechanischen (Steckverbinder,...), elektrischen (Pegel, Pulsform,...) beziehungsweise optischen (Wellenlänge) Merkmale des Übertragungsmediums (Kabel, Glasfaser, Funk...).

Scherzhaft wird des weiteren ab und zu eine "Schicht 8" genannt, mit der der Benutzer gemeint ist.

Das OSI-Referenzmodell wird häufig herangezogen, wenn es um das Design von Netzwerkprotokollen und das Verständnis ihrer Funktionen geht. Auf der Basis dieses Modells sind auch Netzwerkprotokolle entwickelt worden, die jedoch fast ca. in der öffentlichen Kommunikationstechnik benutzt werden, also von großen Netzbetreibern wie der Deutschen Telekom. In dem privaten Geschäftsbereich wird hauptsächlich die Familie der TCP/IP-Protokolle eingesetzt. Das TCP/IP-Referenzmodell ist sehr speziell auf den Zusammenschluss von Netzen (Internetworking) zugeschnitten.

Die nachdem OSI-Referenzmodell entwickelten Netzwerkprotokolle haben mit der TCP/IP-Protokollfamilie gemeinsam, dass es sich um hierarchische Modelle handelt. Es gibt aber wesentliche konzeptionelle Unterschiede: OSI legt die Dienste exakt fest, die jede Schicht für die nächsthöhere zu erbringen hat. TCP/IP hat kein derartig strenges Schichtenkonzept wie OSI. Weder sind die Funktionen der Schichten exakt festgelegt, noch die Dienste. Es ist erlaubt, dass eine untere Schicht unter Umgehung zwischenliegender Schichten direkt von einer höheren Schicht benutzt wird. TCP/IP ist damit erheblich effizienter als die OSI-Protokolle. Nachteil bei TCP/IP ist, dass es für viele Dienste jeweils ein eigenes Netzwerkprotokoll gibt, während bei OSI ein Protokoll jeweils einen großen Leistungsumfang hat.

Das OSI-Modell in dem Ãœberblick (im Vergleich dazu das TCP/IP-Referenzmodell):

Zur Einordnung von Netzwerkprotokollenins OSI-Modell siehe auch:

• TCP/IP-Referenzmodell
• AppleTalk

Das OSI-Modell betreffende Standards:

• ISO 7498-1 (DIN ISO 7498)
• ITU-T (CCITT) X.200== Literatur ==
• Stahlknecht, P./Hasenkamp, U.; Einführung in die Wirtschaftsinformatik; Springer; Berlin; 2002
• Andrew S. Tanenbaum; Computernetzwerke; Pearson Studium; München; 2003