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ISO / OSI 7 Schichten Modell

In vielen Fällen kommunizieren Sender und Empfänger nicht direkt, sondern über Zwischenstufen. Betrachten wir folgendes Beispiel: Herr A. möchte 12 Flaschen Rotwein von Chateau Rothschild in Bordeaux kaufen. Seine Nachricht kann man wie folgt darstellen:

Herr A.; 12 Flaschen Rotwein; Chateau Rothschild
Herr A. spricht weder Französisch noch kennt er die Anschrift von Chateau Rothschild. Daher wendet er sich an seinen Weinhändler als Vermittler. Der Weinhändler kennt einen Großhändler in Bordeaux, spricht selbst allerdings auch kein Französisch. Er übersetzt daher die Bestellung in Englisch und schickt folgende Nachricht an den Großhändler:
Herr A.; 12 bottles red wine; Chateau Rothschild; Großhändler in Bordeaux
Der französische Großhändler entfernt seine eigene Adresse, übersetzt in Französisch und leitet die Bestellung weiter.
Herr A.; 12 bouteilles vin rouge; Chateau Rothschild

Der gesamte Ablauf der Bestellung ist im Bild hier oben dargestellt. Dabei ist als zusätzliches Element noch die Übertragung der Nachricht als Brief per Post eingetragen. Das Bild zeigt, wie die eigentliche Kommunikation über mehrere Zwischenstufen abläuft. Auf diesem Weg wird die Nachricht zweimal übersetzt. Wichtig ist dabei, dass die einzelnen Schritte unabhängig voneinander erfolgen. Für die Bestellung ist es unwesentlich, ob die beiden Händler sich in Englisch oder irgendeiner anderen Sprache verständigen, solange sie sich auf eine gemeinsame Sprache verständigen können. Die beiden Endbenutzer brauchen die Übertragungssprache nicht zu verstehen.

Für jede Schnittstelle muss nur zwischen den beiden beteiligten Partnern ein Protokoll verabredet werden. Die gesamte Übertragung beinhaltet eine Kette von Protokollen - dem so genannten Protokollstapel (protocol stack). Auf der Sendeseite wird die Protokollkette von oben nach unten abgearbeitet, bis die Nachricht physikalisch verschickt wird. Beim Empfänger durchläuft die Nachricht die Kette dann in umgekehrter Reihenfolge. Typisch ist dabei, dass auf  der Sendeseite die unteren Ebenen zusätzliche Informationen anfügen (im Beispiel die Adresse des französischen Großhändlers), die dann beim Empfänger auf der gleichen Ebene wieder entfernt werden.

Diese Situation – die beiden Kommunikationspartner verständigen sich indirekt über eine Reihe von Zwischenschichten – stellt die große Herausforderung für heterogene Netzwerke dar. Ein typisches Beispiel ist die Kommunikation zwischen einem Web-Browser, der auf einem PC unter Windows läuft, und einem Web-Server auf einem Großrechner mit dem Betriebssystem Linux. Trotz aller Unterschiede in Hard- und Software können die beiden Anwendungen sich verständigen.

Zum Verständnis der Abläufe in Netzwerken ist eine standardisierte Darstellung der verschiedenen Prokollebenen hilfreich. Eine klare Definition funktionaler Ebenen erlaubt eine starke Kapselung. Die Schnittstelle zwischen zwei Ebenen kann dann leicht ausgetauscht werden, ohne dass es zu Rückwirkungen auf die anderen Protokolle kommt. Eine formale Definition der verschiedenen Schichten entwickelte die ISO (International Standards Organization) ab etwa 1977. Resultat ist das ISO/OSI 7 Schichten Modell (OSI: Open Systems Interconnection). Das Bild zeigt die 7 Schichten des Referenzmodells.

In diesem Modell sind weiterhin die Schnittstellen zwischen den Schichten festgelegt. Man unterscheidet zwischen Protokollen und Diensten. Protokolle definieren die Schnittstelle zwischen zwei Systemen auf einer Ebene. Demgegenüber sind in der OSI–Terminologie Dienste Funktionen, die eine Schicht der nächsthöheren Schicht zur Verfügung stellt.

1 Bitübertragung =Physical Layer:

Die Bitübertragungschicht (physical layer) stellt einen Bitstrom zwischen Sender und Empfänger bereit. Auf dieser Ebene spielt die Bedeutung der Bits keine Rolle. Vielmehr geht es darum, wie die einzelnen Bits übertragen werden. Darunter fallen Fragen wie Übertragungsmedien, Stecker, Darstellung einzelner Bits, Aufbau einer Verbindung etc.

2 Sicherung = Data Link Layer:

Bei der Bitübertragung können Fehler auftreten. Aufgabe der Sicherungsschicht (data link layer) ist es, solche Fehler zu erkennen und durch entsprechende Mechanismen zu korrigieren. Dazu werden Blöcke von Datenbits zusammen gefasst. Die so gebildeten Datenrahmen (data frames) werden mit zusätzlichen Bits zur Kennung von Anfang und Ende versehen. Weitere Kontrollbits erlauben dem Empfänger, die korrekte Übertragung des Rahmens zu überprüfen. Erkennt der Empfänger Fehler, kann er sie bis zu einer gewissen Grenze korrigieren. Ist der Rahmen so gestört, dass eine Korrektur nicht mehr möglich ist, fordert der Empfänger den Sender auf, den Rahmen erneut zu senden.