Das ISO- bzw. OSI Schichtenmodell ist eine standardisierte Vorlage, die dabei hilft, herstellerunabhängige Kommunikationssysteme grafisch darzustellen. Dabei werden sowohl Kommunikationsprotokolle sowie Computernetze übersichtlich in einem Schichtenmodell dargestellt.
OSI bedeutet hierbei Open System Interconnection ( Offenes System für Kommunikationsverbindungen). Während ISO die Abkürzung für International Organization for Standardization ist, d.h dies ist die Internationale Organisation für Normung.
Diese Normung bildet die Grundlage für die Entwicklung von offenen Kommunikationsstandards.
Bei dieser Darstellung werden komplexe Vorgänge zwischen IT – Systemen in 7 klar definierte Schichten unterteilt.
Dabei hat jede dieser Schichten eine spezifische Aufgabe und ist für einen bestimmten Teil der Datenübertragung verantwortlich. Bei der Datenübertragung werden alle Schichten nacheinander durchgegangen.
🦴Aufbau
Das OSI Schichtenmodell besteht wie oben erwähnt aus 7 Schichten. Die Basis dieses Modells ist das DoD Schichtenmodell. Hierbei ist das OSI Schichtenmodell so gesagt die detaillierte Version des DoD Modells (ein vereinfachtes 4 – Schichtenmodell).
Jede Schicht hat hierbei Aufgaben die durch Verfahren und Protokolle Schicht für Schicht abgearbeitet werden. Ebenso besitzt jede Schicht eine bestimmte Funktion.
Bei der Kommunikation zwischen zwei IT – Systemen durchläuft der Datenfluss alle 7 Schichten mindestens zweimal, einmal vom Sender zum Empfänger (Schicht 1 bis 7) und einmal vom Empfänger zurück zum Sender (Schicht 7 bis 1).
🤖Alle Schichten auf einen Blick
👻Schicht 1 – Bitübertragung (Physical Layer)
Diese Schicht kümmert sich um die rein physikalische Übertragung der Daten. Sie legt fest, wie Bits als elektrische Signale, Lichtimpulse oder Funkwellen über ein Kabel oder Funkmedium gesendet werden. Auch Stecker, Kabeltypen, Frequenzen und Spannungen werden hier bestimmt.
Sobald die Bits übertragen sind, sorgt die nächste Schicht dafür, dass sie fehlerfrei und in der richtigen Reihenfolge beim Empfänger ankommen.
Wichtige Protokolle:
- Ethernet
- WLAN
- Bluetooth
👻Schicht 2 – Sicherung (Data Link Layer)
Hier geht es darum, die Verbindung zwischen zwei direkt verbundenen Geräten sicher zu machen. Die Sicherungsschicht erkennt Übertragungsfehler, behebt sie wenn möglich und steuert den Datenfluss, damit der Empfänger nicht überlastet wird.
Dazu werden die Daten in Frames verpackt und mit eindeutigen MAC-Adressen versehen, damit klar ist, wer Sender und wer Empfänger ist.
Sind die Daten sicher zwischen den direkten Partnern übertragen, muss als Nächstes entschieden werden, welchen Weg sie durch das Netzwerk nehmen.
Wichtige Protokolle:
- ARP
- MAC
👻Schicht 3 – Vermittlungsschicht (Network Layer)
Die Vermittlungsschicht sorgt dafür, dass die Daten ihr Ziel finden – auch wenn mehrere Netzwerke dazwischenliegen. Sie nutzt IP-Adressen zur logischen Adressierung und bestimmt mit Routing, welchen Pfad die Daten nehmen.
Sobald Zieladresse und Route feststehen, gehen die Daten an die Transportschicht, die den Austausch zwischen den Anwendungen steuert.
Wichtige Protokolle:
- IP
- UDP
👻Schicht 4 – Transportschicht (Transport Layer)
Aufbauend auf der Vermittlungsschicht sorgt die Transportschicht dafür, dass die Daten zuverlässig von einer Anwendung auf dem Sender zu der richtigen Anwendung auf dem Empfänger gelangen. Sie stellt sicher, dass alles vollständig, in der richtigen Reihenfolge und ohne Fehler ankommt.
Große Daten werden dafür in kleinere Pakete, sogenannte Segmente, aufgeteilt, die beim Empfänger wieder zusammengesetzt werden. Die Transportschicht regelt außerdem, wie schnell die Daten gesendet werden, damit der Empfänger nicht überlastet wird, und überprüft, ob alles korrekt angekommen ist. Mithilfe von Portnummern weiß der Computer, welche Anwendung die Daten bekommt. Je nach Protokoll kann die Übertragung verbindungsorientiert (TCP) oder verbindungslos (UDP) erfolgen.
Wichtige Protokolle:
- TCP
- UDP
👻Schicht 5 – Sitzungsschicht (Session Layer)
Die Sitzungsschicht übernimmt die Aufgabe, die Kommunikation zwischen zwei Computern zu steuern und zu koordinieren. Sie sorgt dafür, dass Anwendungen eine Verbindung aufbauen, miteinander „sprechen“ und die Daten geordnet austauschen können.
Dabei regelt sie, wer wann senden darf, und verwaltet mehrere Sitzungen gleichzeitig, damit die Verbindungen sich nicht vermischen. Außerdem kann sie Verbindungen sauber beenden oder unterbrochene Übertragungen wieder aufnehmen.
Wichtige Protokolle:
- HTTPS
- DHCP
- SMTP
- FTP
👻Schicht 6 – Darstellungsschicht (Presentation Layer)
Nachdem die Sitzung zwischen den Computern steht, sorgt die Darstellungsschicht dafür, dass die übertragenen Daten in ein Format gebracht werden, das die empfangende Anwendung versteht. Sie ist zuständig für Kodierung, Formatierung und bei Bedarf Verschlüsselung.
Zu ihren Aufgaben gehören unter anderem das Anpassen unterschiedlicher Datenformate wie Text, Bilder oder Videos, das Komprimieren von Daten für eine schnellere Übertragung sowie das Entschlüsseln von geschützten Inhalten.
Wichtige Protokolle:
- HTTPS
- SMTP
- FTP
👻Schicht 7 – Anwendungsschicht (Application Layer)
Die Anwendungsschicht ist die oberste Ebene des OSI-Modells und stellt die Schnittstelle zwischen den Netzwerkdiensten und den Programmen dar, die der Nutzer verwendet. Sie bildet den Punkt, an dem Anwendungen Daten für den Versand ins Netzwerk geben oder empfangene Daten zur weiteren Nutzung bereitgestellt bekommen.
In dieser Schicht arbeiten Programme wie Webbrowser, E-Mail-Clients oder Cloud-Anwendungen. Sie sorgen dafür, dass der Datenaustausch gestartet wird, wenn der Nutzer etwas senden möchte, oder dass eingehende Daten für den Nutzer lesbar und nutzbar gemacht werden.
Wichtige Protokolle:
- HTTPS
- SMTP
- FTP
👾Transportiert vs. Anwendungsorientiert im OSI – Modell
In dem OSI – Modell geht grundsätzlich darum, wie Daten von einem Gerät zum anderen übertragen werden. Man unterscheiden jedoch ab einem bestimmten Punkt zwischen den Transportierten- und den Anwendungsorientierten Schichten.
Schicht 1 – 4 kümmert sich um den Transport, d.h. die Übertragung und die Zuverlässigkeit der Daten.
In Schicht 5 bis 7 liegt der Fokus eher auf der Verarbeitung und Nutzung der Daten durch die Anwendungen.
