Das OSI-Modell

Wie die Dienste miteinander kommunizieren, definiert man mit dem OSI Model. OSI steht für Open Systems Interconnection. Entwickelt wurde es von der ISO (International Organization of Standardization) und das bereits im Jahr 1984.

Das OSI Modell ist ein 7-Schichtiges Architekturmodell, bei der jede Schicht eine bestimmte Funktion zugewiesen bekommen hat. Dabei arbeiten alle 7 Schichten miteinander zusammen und werden nacheinander abgearbeitet.

Begriffe

Bevor wir aber mit dem Beitrag beginnen, möchten wir noch ein paar Wörter/Begriffe erklären, die zum Verständnis des Beitrags essentiell wichtig sind:

• Protocol (de: Protokoll)
  • Ein Protokoll definiert Regeln und Standards für Geräte, damit diese miteinander kommunizieren können. Es gibt eine große Anzahl von Protokollen, die in Netzwerken ausgiebig genutzt werden, und sie sind oft in verschiedenen Schichten implementiert.
• Port
  • Ein Port ist eine Adresse bzw. ein Zusatz auf einem einzelnen Gerät, die mit einer bestimmten Software verbunden werden kann. Jeder Port kann auf einem Gerät nur einmal definiert werden und ist nur Digital, kann also physisch nicht  angesprochen werden.

Network Layers

Damit Anwendungen und Geräte miteinander kommunizieren können, bedarf es unterschiedlichen Vermittlungsschichten (en: Network Layers), welche im sogenannten OSI-Model defintiert werden. Auf diesem Model wird das Internet aufgebaut. Das OSI-Model zeigt auf, wie unterschiedliche Schichten aufeinander aufbauen und abhängig voneinander sind.

Wie wichtig diese Abhängigkeiten sind, haben wir bereits in unserem Beitrag Wie DDoS Protecions funtkionieren erklärt.

Wenn Daten aus einer Maschine heraus gesendet werden, beginnen sie auf dem obersten Layer und werden nach unten durchgegeben. Auf der untersten Ebene findet die eigentliche Übertragung zu einer anderen Maschine statt. An diesem Punkt wandern die Daten wieder nach oben durch die Layer des anderen Computers.

Jedes Layer hat die Möglichkeit, einen eigenen “Wrapper” zu erstellen um die Daten, die sie von dem angrenzdenen Layer erhält, hinzuzufügen, der den nachfolgenden Layern hilft zu entscheiden, was mit den Daten geschehen soll, wenn sie weitergegeben werden.

OSI Model

Das OSI-Modell ist ein konzeptioneller Rahmen, der ein Netzwerk- oder Telekommunikationssystem modelliert, das aus 7 verschiedenen “Schichten” (auf englisch “Layern”) besteht:

Layer 7 – Application Layer 

In der obersten Schicht des OSI-Referenzmodells finden wir die Anwendungsschicht, die von den Netzwerkanwendungen implementiert werden. Diese Anwendungen erzeugen die Daten, die über das Netzwerk übertragen werden müssen. Diese Schicht dient Anwendungsdiensten auch dafür, auf das Netzwerk zuzugreifen und um die empfangenen Informationen dem Benutzer anzuzeigen.
Das können hier also z.B Browser, Spiele, Messenger usw. sein.

Layer 6 – Presentation Layer 

Die Daten aus der Anwendungsschicht werden hier extrahiert und entsprechend dem gewünschten Format manipuliert/konvertiert, um sie über das Netzwerk zu übertragen.

Layer 5 – Session Layer

Diese Schicht ist für den Verbindungsaufbau, die Aufrechterhaltung von Sitzungen, die Authentifizierung und auch für die Sicherheit zuständig.

Layer 4 – Transport Layer

Die Transportschicht stellt der Anwendungsschicht Dienste zur Verfügung und nimmt Dienste von der Netzwerkschicht entgegen. Die Daten in der Transportschicht werden als Segmente bezeichnet. Sie sind für die vollständige Zustellung der kompletten Nachricht verantwortlich. Die Transportschicht liefert auch die Bestätigung der erfolgreichen Datenübertragung und überträgt die Daten erneut, wenn ein Fehler gefunden wird.

Information:

Der Absender muss den Port der entfernten Anwendungen kennen.
In der Regel ist diese Ziel-Portnummer konfiguriert, entweder standardmäßig oder manuell. Wenn z. B. eine Webanwendung eine Anfrage an einen Webserver stellt, verwendet sie normalerweise die Portnummer 80, da dies der Standardport ist, der Webanwendungen zugewiesen wird.

Layer 3 – Network Layer

Die Netzwerkschicht ist für die Übertragung von Daten von einem Host zu einem anderen verantwortlich, welche sich in verschiedenen Netzwerken befindet. Sie kümmert sich auch um das Routing der Pakete, d.h. die Auswahl des kürzesten Weges, um das Paket zu übertragen, aus der Anzahl der verfügbaren Routen.

Layer 2 – Data Link Layer

Die Datenverbindungsschicht ist für die Übermittlung der Nachricht von Knoten zu Knoten verantwortlich. Die Hauptfunktion dieser Schicht ist es, sicherzustellen, dass die Datenübertragung von einem Knoten zum anderen, über die physikalische Schicht, fehlerfrei ist. Wenn ein Paket in einem Netzwerk ankommt, ist es die Aufgabe der Data Link Layer (DLL), es an den Host unter Verwendung seiner MAC-Adresse zu übertragen.

Layer 1 – Physical Layer

Die unterste Schicht des OSI-Modells ist die physikalische Schicht. Sie ist für die eigentliche physikalische Verbindung zwischen den Geräten zuständig. Die physikalische Schicht enthält Informationen in Form von Bits. Sie ist für die Übertragung einzelner Bits von einem Knoten zum nächsten zuständig. Beim Empfang von Daten erhält diese Schicht das empfangene Signal, wandelt es in nullen und einsen um und sendet es an die Datenverbindungsschicht, die das Paket zum versenden zusammenstellt.

 

Schlusswort

Das OSI-Modell dient als Referenzmodell und ist aufgrund seiner späten Erfindung nicht im Internet implementiert. Das aktuell verwendete Modell ist das TCP/IP-Modell (Dazu kommt noch ein Beitrag).