ISO/OSI-Schichtenmodell - Wiederholung und Übersicht

Das ISO/OSI-Referenzmodell (Open Systems Interconnection) teilt die Netzwerkkommunikation in sieben logische Schichten auf. Hier eine strukturierte Übersicht mit den wichtigsten Protokollen und Technologien:

Schicht 1: Bitübertragungsschicht (Physical Layer)

Funktion: Übertragung von Bits über das physische Medium

Protokolle und Standards: - Ethernet (IEEE 802.3) - IEEE 802.11 (WLAN/WiFi) - RS-232, USB, Glasfaser - Koaxialkabel, Twisted-Pair

Aufgaben: - Elektrische und physikalische Spezifikationen - Signalübertragung und -codierung - Stecker, Kabel und Übertragungsmedien

Schicht 2: Sicherungsschicht (Data Link Layer)

Funktion: Fehlerfreie Übertragung von Datenrahmen zwischen direkt verbundenen Knoten

Protokolle und Standards: - Ethernet (Frame-Struktur) - IEEE 802.11 (WLAN-Frames) - MAC (Media Access Control) - PPP (Point-to-Point Protocol)

Aufgaben: - MAC-Adressierung (Hardware-Adressen) - Fehlererkennung und -korrektur - Flusskontrolle - Zugriffskontrolle auf das Übertragungsmedium

Schicht 3: Netzwerkschicht (Network Layer)

Funktion: Routing und Weiterleitung von Datenpaketen zwischen verschiedenen Netzwerken

Protokolle: - IP (Internet Protocol) - IPv4 (32-Bit Adressen) - IPv6 (128-Bit Adressen) - IPSec (IP Security) - ICMP (Internet Control Message Protocol) - OSPF, BGP (Routing-Protokolle)

Aufgaben: - Logische Adressierung (IP-Adressen) - Routing und Pfadfindung - Paketweiterleitung - Fragmentierung und Reassemblierung

Schicht 4: Transportschicht (Transport Layer)

Funktion: Zuverlässige End-zu-End Datenübertragung zwischen Anwendungen

TCP (Transmission Control Protocol)

• Verbindungsorientiert
• Zuverlässige Datenübertragung
• Fehlerkorrektur und Neuübertragung
• Flusskontrolle und Staukontrolle
• Port-basierte Kommunikation

UDP (User Datagram Protocol)

• Verbindungslos
• Schnelle, aber unzuverlässige Übertragung
• Keine Fehlerkorrektur
• Geringer Overhead
• Port-basierte Kommunikation

Port-Konzept: - Eindeutige Identifikation von Anwendungen - Well-known Ports (0-1023) - Registered Ports (1024-49151) - Dynamic Ports (49152-65535)

Schicht 5: Sitzungsschicht (Session Layer)

Funktion: Aufbau, Verwaltung und Abbau von Sitzungen zwischen Anwendungen

Protokolle (oft in höheren Schichten integriert): - HTTPS (Session-Management) - FTP (Control-Connection) - SNMP (Session-Handling) - NetBIOS, RPC

Aufgaben: - Session-Etablierung und -Terminierung - Synchronisation - Checkpoint-Recovery

Schicht 6: Darstellungsschicht (Presentation Layer)

Funktion: Datenformatierung, Verschlüsselung und Kompression

Protokolle und Technologien: - HTTPS (TLS/SSL-Verschlüsselung) - FTP (Datenkonvertierung) - SNMP (ASN.1-Codierung) - JPEG, MPEG, ASCII, EBCDIC

Aufgaben: - Datencodierung und -decodierung - Verschlüsselung und Entschlüsselung - Kompression und Dekompression - Zeichensatz-Konvertierung

Schicht 7: Anwendungsschicht (Application Layer)

Funktion: Schnittstelle zwischen Netzwerk und Anwendungssoftware

Protokolle: - HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) - FTP (File Transfer Protocol) - SNMP (Simple Network Management Protocol) - SMTP, POP3, IMAP (E-Mail) - DNS (Domain Name System) - DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

Aufgaben: - Bereitstellung von Netzwerkdiensten - Benutzerauthentifizierung - Dateizugriff und -übertragung - E-Mail-Services

TCP vs. UDP - Detailvergleich

TCP (Transmission Control Protocol)

Eigenschaften: - Verbindungsorientiert: Drei-Wege-Handshake - Zuverlässig: Bestätigung aller Pakete - Reihenfolge: Pakete werden in korrekter Reihenfolge zugestellt - Flusskontrolle: Anpassung an Empfängerkapazität - Staukontrolle: Vermeidung von Netzwerküberlastung

Anwendungen: - Web-Browser (HTTP/HTTPS) - E-Mail (SMTP, POP3, IMAP) - Dateiübertragung (FTP, SFTP) - Remote-Zugriff (SSH, Telnet)

UDP (User Datagram Protocol)

Eigenschaften: - Verbindungslos: Keine Verbindungsaufbau - Unzuverlässig: Keine Übertragungsgarantie - Schnell: Geringer Overhead - Einfach: Minimaler Protokoll-Header

Anwendungen: - DNS-Anfragen - DHCP-Konfiguration - Video-/Audio-Streaming - Online-Gaming - SNMP-Monitoring

Praktische Zuordnung

Merkhilfen

Von oben nach unten: "Alle deutschen Studenten trinken verschiedene Sorten Bier" - Anwendung, Darstellung, Sitzung, Transport, Vermittlung, Sicherung, Bitübertragung

Von unten nach oben: "Bitte sehr, Herr Transport, vermitteln Sie die Anwendung" - Bitübertragung, Sicherung, Vermittlung, Transport, Sitzung, Darstellung, Anwendung

Diese Übersicht zeigt die klare Strukturierung des OSI-Modells und die Zuordnung der wichtigsten Netzwerkprotokolle zu den entsprechenden Schichten.