OSI-Referenzmodell

OSI reference model

Das OSI-Referenzmodell der Internationalen Standardisierungs-Organisation (ISO) wurde ab 1977 als Grundlage für die Bildung von Kommunikationsstandards entworfen. Ziel von der Open Systems Interconnection (OSI) ist die Kommunikation in heterogenen Netzen, insbesondere zwischen verschiedenen Rechnerwelten auf der Grundlage anwendungsunterstützender Grunddienste.

Diese Grunddienste sind z.B. die Dateiübertragung, das virtuelle Terminal, der Fernzugriff auf Dateien und der Austausch elektronischer Post. Für diese und alle weiteren Kommunikations-Anwendungen benötigt man neben den eigentlichen Anwendungsdaten strukturelle und prozedurale Zusatzinformationen, die als OSI-Protokolle festgelegt sind.

Im OSI-Referenzmodell wird die Kommunikation durch Dienstelemente oder Arbeitseinheiten realisiert, die einen festen Platz und eine definierte Aufgabenstellung haben. Die Dienstelemente können hardware-, firmware- und softwaremäßig implementiert sein. Elemente mit vergleichbaren Funktionen können auf unterschiedlichen Systemen residieren und werden in Schichten angeordnet. Jede Schicht beschreibt die Funktionen der Elemente. Ein Element, das Objekte realisiert und Operationen bereitstellt, wird als Arbeitseinheit (Entity) bezeichnet.

In der Referenzstruktur müssen demnach die

  • Aufteilung der Architektur in Schichten,
  • Aufteilung der Schichten in Arbeitseinheiten,
  • Kooperation der Arbeitseinheiten innerhalb einer Schicht,
  • Kooperation der Arbeitseinheiten in benachbarten Schichten und die
  • Kooperation der Arbeitseinheiten in gleichen Schichten verschiedener Systeme

festgelegt werden.

Die Schnittstelle zwischen zwei Schichten ist von oben nach unten gesehen eine Auftraggeber/Auftragnehmer-Schnittstelle. Eine Arbeitseinheit innerhalb einer Schicht leistet einen gewissen Service. Dabei kann sie Hilfsmittel benutzen, die ihr lokal zur Verfügung stehen oder die von einer Arbeitseinheit der nächst tieferen Schicht zur Verfügung gestellt werden. Neben dieser Schnittstelle ist die Einhaltung eines Regelwerkes mit gleichgestellten Arbeitseinheiten auf einem anderen System wichtig. Ein solches Regelwerk nennt man Protokoll.

Das OSI-Referenzmodell ist in sieben Schichten unterteilt und wird daher auch als 7-Schichten-Modell bezeichnet.

OSI-Referenzmodell mit den transport- und anwendungsorientierten 
     Schichten
OSI-Referenzmodell mit den transport- und anwendungsorientierten Schichten lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

Die Schichten lassen sich in zwei Gruppen unterteilen: in die transportorientierten und die anwendungsorientierten Schichten. Zu den transportorientierten Schichten gehören die Schichten 1 bis 4; zu den anwendungsorientierten die Schichten 5 bis 7. Diese Schichten stellen jeweils den Rahmen für Standards dar und beschreiben vereinfacht und allgemein Objekte, Operationen, Arbeitseinheiten und Protokolle. Die Beschreibungen werden dann in einzelnen Kommunikationsstandards für die einzelnen Schichten verfeinert.

Die sieben Schichten des OSI-Referenzmodells.

Die unterste Schicht 1 ist die Bitübertragungsschicht (Physical Layer). In ihr werden die nachrichtentechnischen Hilfsmittel für die Übertragung definiert.

Die Sicherungsschicht (Data Link Layer) fasst Folgen von binären Informationen zu Datenpaketen zusammen bzw. löst größere Einheiten, die von einer höheren Schicht kommen, gegebenenfalls in kleinere Datenpakete auf. Die Sicherungsschicht betrachtet im Wesentlichen Zweipunktverbindungen.

Funktionen der einzelnen Schichten im OSI-Referenzmodell
Funktionen der einzelnen Schichten im OSI-Referenzmodell lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

Dies ändert sich in der Vermittlungsschicht (Network Layer), deren wichtigste Aufgabe das Routing, d.h. die Bestimmung eines optimalen Weges durch ein verzweigtes Netzwerk ist. Die Schicht drei realisiert dabei eine Ende-zu-Ende-Verbindung zwischen zwei kommunizierenden Stationen. Sie sorgt dafür, dass ein Datenpaket an der richtigen Stelle ankommt, egal, welche Wege es dabei über das verzweigte Netz genommen hat.

Die Protokolle der nächsten Schicht, der Transportschicht (Transport Layer), haben Ende-zu-Ende-Charakter, weil sie eine Verbindung zwischen einzelnen Prozessen in verschiedenen Endsystemen realisieren. Die transportorientierten Schichten 1 bis 4 stellen Schicht fünf, der Kommunikationssteuerungsschicht (Session Layer), einen universellen Transportservice (Prozess-zu-Prozess-Verbindung) zur Verfügung. Eine Sitzung der Kommunikationssteuerungsschicht bezeichnet die logische Verbindung zwischen zwei Arbeitseinheiten der obersten Schicht, die miteinander kommunizieren. Die Darstellungsschicht (Presentation Layer) sorgt durch spezielle Services für eine Transformation der Daten auf ein vereinbartes Standardformat und für eine einheitliche Interpretation.

Die oberste Schicht 7 ist die Anwendungsschicht (Application Layer), die den verteilt realisierten Anwendungen die logisch-kommunikationstechnische Unterstützung in Form bestimmter Services wie E-Mail, Dateitransfer, virtuelles Terminal (VT) oder Remote Job Entry (RJE) anbietet.

Das OSI-Referenzmodell definiert Dienstbenutzer (Service User) und Dienstanbieter (Service Provider). Jede Schicht n ist Dienstanbieter für den Dienstbenutzer der höheren Schicht n+1. Die Arbeitseinheiten der Schicht n realisieren Dienste, die durch Arbeitseinheiten der Schicht n+1 genutzt werden können. Ein Dienst wird durch den Zugriff auf Dienstzugangspunkte (Service Access Point, SAP) erreicht. Jeder Dienstzugangspunkt hat seine eigene Adresse innerhalb einer Schicht.

Dienstzugangspunkt einer Schicht
Dienstzugangspunkt einer Schicht lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

Dienstzugangspunkte (SAP) für die einzelnen Schichten werden mit einem Präfix gekennzeichnet, so z.B. der Session Service Access Point (SSAP) für einen Service Access Point (SAP) der Kommunikationssteuerungsschicht, der Transport Service Access Point (TSAP) für einen Dienstzugangspunkt der Vermittlungsschicht und der Data Link Layer Service Access Point (LSAP) für einen Dienstzugangspunkt der Sicherungsschicht.

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