OSI steht für Open Systems Interconnection , wobei „offen“ nicht proprietär bedeutet. Es handelt sich um eine 7-Schichten-Architektur, wobei jede Schicht über bestimmte auszuführende Funktionen verfügt. Alle diese sieben Schichten arbeiten zusammen, um die Daten von einer Person zur anderen auf der ganzen Welt zu übertragen. Das OSI-Referenzmodell wurde von entwickelt ISO – „Internationale Organisation für Normung“. ‘, im Jahr 1984.

Das OSI-Modell bietet a theoretische Grundlage für das Verständnis Netzwerk-Kommunikation . Allerdings wird es in der Regel nicht in vollem Umfang direkt in die Praxis umgesetzt Netzwerk-Hardware oder Software . Stattdessen, spezifische Protokolle Und Technologien werden oft auf der Grundlage der in der dargelegten Grundsätze entworfen OSI-Modell um eine effiziente Datenübertragung und Netzwerkvorgänge zu ermöglichen.

Voraussetzung: Grundlagen der Computernetzwerke

Java-Stack

• Was ist das OSI-Modell?
• Was sind die 7 Schichten des OSI-Modells?
• Physikalische Schicht – Schicht 1
• Netzwerkschicht – Schicht 3
• Transportschicht – Schicht 4
• Sitzungsschicht – Schicht 5
• Präsentationsschicht – Schicht 6
• Anwendungsschicht – Schicht 7
• Vorteile des OSI-Modells
• Das OSI-Modell auf den Punkt gebracht
• OSI vs. TCP/IP-Modell

Was ist das OSI-Modell?

Das OSI-Modell, erstellt 1984 von ISO ist ein Referenzrahmen, der den Prozess der Datenübertragung zwischen Computern erklärt. Es ist unterteilt in sieben Schichten, die zusammenarbeiten spezialisiert durchzuführen Netzwerkfunktionen , was einen systematischeren Ansatz für die Vernetzung ermöglicht.

Was sind die 7 Schichten des OSI-Modells?

Das OSI-Modell besteht aus sieben Abstraktionsschichten, die von oben nach unten angeordnet sind:

1. Physikalische Schicht
2. Netzwerkschicht
4. Transportschicht
5. Sitzungsschicht
6. Präsentationsfolie
7. Anwendungsschicht

Physikalische Schicht – Schicht 1

Die unterste Schicht des OSI-Referenzmodells ist die physikalische Schicht. Es ist für die eigentliche physikalische Verbindung zwischen den Geräten verantwortlich. Die physikalische Schicht enthält Informationen in Form von Bits. Es ist für die Übertragung einzelner Bits von einem Knoten zum nächsten verantwortlich. Beim Empfang von Daten empfängt diese Schicht das empfangene Signal, wandelt es in Nullen und Einsen um und sendet sie an die Datenverbindungsschicht, die den Rahmen wieder zusammensetzt.

Funktionen der physikalischen Schicht

• Bitsynchronisation: Die physikalische Schicht sorgt für die Synchronisierung der Bits, indem sie einen Takt bereitstellt. Dieser Takt steuert sowohl Sender als auch Empfänger und sorgt so für Synchronisation auf Bitebene.
• Bitratensteuerung: Die physikalische Schicht definiert auch die Übertragungsrate, also die Anzahl der pro Sekunde gesendeten Bits.
• Physikalische Topologien: Die physikalische Schicht gibt an, wie die verschiedenen Geräte/Knoten in einem Netzwerk angeordnet sind, d. h. Bus-, Stern- oder Mesh-Topologie.
• Übertragungsmodus: Die physikalische Schicht definiert auch, wie die Daten zwischen den beiden verbundenen Geräten fließen. Die verschiedenen möglichen Übertragungsmodi sind Simplex, Halbduplex und Vollduplex.

Notiz:

1. Hub, Repeater, Modem und Kabel sind Geräte der physikalischen Schicht.
2. Netzwerkschicht, Datenverbindungsschicht und physikalische Schicht werden auch als Netzwerkschicht bezeichnet Untere Schichten oder Hardwareschichten .

MAC-Adresse .
Die Datenverbindungsschicht ist in zwei Unterschichten unterteilt:

1. Medienzugriffskontrolle (MAC)

Das von der Netzwerkschicht empfangene Paket wird abhängig von der Framegröße der NIC (Network Interface Card) weiter in Frames unterteilt. DLL kapselt auch die MAC-Adresse von Sender und Empfänger im Header.

Die MAC-Adresse des Empfängers wird durch Eingabe einer erhalten ARP (Address Resolution Protocol) Anfrage an die Leitung: Wer hat diese IP-Adresse? und der Zielhost antwortet mit seiner MAC-Adresse.

Funktionen der Datenverbindungsschicht

• Rahmen: Framing ist eine Funktion der Datenverbindungsschicht. Es bietet einem Sender die Möglichkeit, eine Reihe von Bits zu übertragen, die für den Empfänger von Bedeutung sind. Dies kann durch Anbringen spezieller Bitmuster am Anfang und Ende des Rahmens erreicht werden.
• Physikalische Adressierung: Nach dem Erstellen von Frames fügt die Datenverbindungsschicht physische Adressen hinzu ( MAC-Adressen ) des Senders und/oder Empfängers im Header jedes Frames.
• Fehlerkontrolle: Die Datenverbindungsschicht stellt den Mechanismus zur Fehlerkontrolle bereit, bei dem sie beschädigte oder verlorene Frames erkennt und erneut überträgt.
• Ablaufsteuerung: Die Datenrate muss auf beiden Seiten konstant sein, sonst können die Daten beschädigt werden. Daher koordiniert die Flusskontrolle die Datenmenge, die gesendet werden kann, bevor eine Bestätigung empfangen wird.
• Zugangskontrolle: Wenn ein einzelner Kommunikationskanal von mehreren Geräten gemeinsam genutzt wird, hilft die MAC-Unterschicht der Datenverbindungsschicht dabei, zu bestimmen, welches Gerät zu einem bestimmten Zeitpunkt die Kontrolle über den Kanal hat.

Notiz:

1. Paket in der Datenverbindungsschicht wird als bezeichnet Rahmen.
2. Die Datenverbindungsschicht wird von der NIC (Netzwerkschnittstellenkarte) und den Gerätetreibern der Host-Maschinen verwaltet.
3. Switch und Bridge sind Data Link Layer-Geräte.

Netzwerkschicht – Schicht 3

Die Netzwerkschicht dient der Übertragung von Daten von einem Host zu einem anderen Host in verschiedenen Netzwerken. Es kümmert sich auch um das Paketrouting, d. h. um die Auswahl des kürzesten Pfads zur Übertragung des Pakets aus der Anzahl der verfügbaren Routen. Der Sender und Empfänger IP Adresse Es werden von der Netzwerkschicht im Header platziert.

Funktionen der Netzwerkschicht

• Routenplanung: Die Protokolle der Netzwerkschicht bestimmen, welche Route von der Quelle zum Ziel geeignet ist. Diese Funktion der Netzwerkschicht wird als Routing bezeichnet.
• Logische Adressierung: Um jedes Gerät im Netzwerk eindeutig zu identifizieren, definiert die Netzwerkschicht ein Adressierungsschema. Die IP-Adressen des Senders und des Empfängers werden von der Netzwerkschicht im Header platziert. Eine solche Adresse unterscheidet jedes Gerät eindeutig und universell.

Notiz:

1. Segment in der Netzwerkschicht wird als bezeichnet Paket .
2. Die Netzwerkschicht wird durch Netzwerkgeräte wie Router und Switches implementiert.

Transportschicht – Schicht 4

Die Transportschicht stellt Dienste für die Anwendungsschicht bereit und nimmt Dienste von der Netzwerkschicht entgegen. Die Daten in der Transportschicht werden als bezeichnet Segmente . Es ist für die End-to-End-Zustellung der gesamten Nachricht verantwortlich. Die Transportschicht quittiert außerdem die erfolgreiche Datenübertragung und überträgt die Daten erneut, wenn ein Fehler festgestellt wird.

Auf der Seite des Absenders: Die Transportschicht empfängt die formatierten Daten von den oberen Schichten und führt sie aus Segmentierung , und auch implementiert Fluss- und Fehlerkontrolle um eine ordnungsgemäße Datenübertragung sicherzustellen. Außerdem werden Quelle und Ziel hinzugefügt Port-Nummer s in seinem Header und leitet die segmentierten Daten an die Netzwerkschicht weiter.

Notiz: Der Absender muss die Portnummer kennen, die mit der Anwendung des Empfängers verknüpft ist.

Im Allgemeinen wird diese Zielportnummer entweder standardmäßig oder manuell konfiguriert. Wenn beispielsweise eine Webanwendung einen Webserver anfordert, verwendet sie normalerweise Portnummer 80, da dies der Standardport ist, der Webanwendungen zugewiesen ist. Vielen Anwendungen sind Standardports zugewiesen.

Auf der Seite des Empfängers: Der Transport Layer liest die Portnummer aus seinem Header und leitet die empfangenen Daten an die jeweilige Anwendung weiter. Außerdem werden die segmentierten Daten sequenziert und neu zusammengesetzt.

Funktionen der Transportschicht

• Segmentierung und Zusammenbau: Diese Schicht akzeptiert die Nachricht von der (Sitzungs-)Schicht und unterteilt die Nachricht in kleinere Einheiten. Jedem der erzeugten Segmente ist ein Header zugeordnet. Die Transportschicht an der Zielstation setzt die Nachricht wieder zusammen.
• Service-Point-Adressierung: Um die Nachricht an den richtigen Prozess zu übermitteln, enthält der Transportschicht-Header einen Adresstyp namens Servicepunktadresse oder Portadresse. Durch die Angabe dieser Adresse stellt die Transportschicht sicher, dass die Nachricht an den richtigen Prozess übermittelt wird.

Von der Transportschicht bereitgestellte Dienste

1. Verbindungsorientierter Dienst
2. Verbindungsloser Dienst

1. Verbindungsorientierter Dienst: Es handelt sich um einen dreiphasigen Prozess, der Folgendes umfasst:

• Verbindungsaufbau
• Datentransfer
• Kündigung/Trennung

Bei dieser Art der Übertragung sendet das empfangende Gerät eine Bestätigung zurück an die Quelle, nachdem ein Paket oder eine Gruppe von Paketen empfangen wurde. Diese Art der Übertragung ist zuverlässig und sicher.

2. Verbindungsloser Dienst: Es ist ein einphasiger Prozess und umfasst die Datenübertragung. Bei dieser Art der Übertragung bestätigt der Empfänger den Empfang eines Pakets nicht. Dieser Ansatz ermöglicht eine viel schnellere Kommunikation zwischen Geräten. Ein verbindungsorientierter Dienst ist zuverlässiger als ein verbindungsloser Dienst.

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Notiz:

1. Daten in der Transportschicht werden aufgerufen Segmente .
2. Die Transportschicht wird vom Betriebssystem betrieben. Es ist Teil des Betriebssystems und kommuniziert mit der Anwendungsschicht durch Systemaufrufe.
3. Die Transportschicht wird als bezeichnet Herzstück des OSI Modell.
4. Geräte- oder Protokollverwendung: TCP, UDP NetBIOS, PPTP

Sitzungsschicht – Schicht 5

Diese Schicht ist für den Verbindungsaufbau, die Aufrechterhaltung von Sitzungen und die Authentifizierung verantwortlich und sorgt außerdem für die Sicherheit.

Funktionen der Sitzungsschicht

• Sitzungsaufbau, -wartung und -beendigung: Die Schicht ermöglicht es den beiden Prozessen, eine Verbindung herzustellen, zu nutzen und zu beenden.
• Synchronisation: Diese Ebene ermöglicht es einem Prozess, Prüfpunkte hinzuzufügen, die als Synchronisierungspunkte in den Daten gelten. Diese Synchronisationspunkte helfen dabei, den Fehler zu identifizieren, sodass die Daten ordnungsgemäß neu synchronisiert werden, Nachrichtenenden nicht vorzeitig abgeschnitten werden und Datenverluste vermieden werden.
• Dialog-Controller: Die Sitzungsschicht ermöglicht es zwei Systemen, im Halbduplex oder Vollduplex miteinander zu kommunizieren.

Notiz:

1. Alle unten aufgeführten drei Schichten (einschließlich Sitzungsschicht) sind als eine einzige Schicht in integriert TCP/IP Modell als Anwendungsschicht.
2. Die Implementierung dieser 3 Schichten erfolgt durch die Netzwerkanwendung selbst. Diese werden auch als bezeichnet Obere Schichten bzw Softwareschichten.
3. Geräte- oder Protokollverwendung: NetBIOS, PPTP.

Zum Beispiel:-

Betrachten wir ein Szenario, in dem ein Benutzer eine Nachricht über eine Messenger-Anwendung senden möchte, die in seinem Browser ausgeführt wird. Der Bote fungiert hier als Anwendungsschicht, die dem Benutzer eine Schnittstelle zum Erstellen der Daten bietet. Diese Nachricht oder sog Daten wird komprimiert, optional verschlüsselt (wenn die Daten vertraulich sind) und in Bits (0 und 1) umgewandelt, damit sie übertragen werden können.

Kommunikation in der Sitzungsschicht

Präsentationsschicht – Schicht 6

Die Präsentationsschicht wird auch als Präsentationsschicht bezeichnet Übersetzungsschicht . Die Daten aus der Anwendungsschicht werden hier extrahiert und entsprechend dem erforderlichen Format für die Übertragung über das Netzwerk manipuliert.

Funktionen der Präsentationsschicht

• Übersetzung: Zum Beispiel, ASCII zu EBCDIC .
• Verschlüsselung/Entschlüsselung: Bei der Datenverschlüsselung werden die Daten in eine andere Form oder einen anderen Code übersetzt. Die verschlüsselten Daten werden als Chiffretext und die entschlüsselten Daten als Klartext bezeichnet. Ein Schlüsselwert wird sowohl zum Verschlüsseln als auch zum Entschlüsseln von Daten verwendet.
• Kompression: Reduziert die Anzahl der Bits, die im Netzwerk übertragen werden müssen.

Notiz: Geräte- oder Protokollverwendung: JPEG, MPEG, GIF

Anwendungsschicht – Schicht 7

Ganz oben im Schichtenstapel des OSI-Referenzmodells befindet sich die Anwendungsschicht, die von den Netzwerkanwendungen implementiert wird. Diese Anwendungen erzeugen die über das Netzwerk zu übertragenden Daten. Diese Schicht dient auch als Fenster für den Zugriff der Anwendungsdienste auf das Netzwerk und zur Anzeige der empfangenen Informationen für den Benutzer.

Beispiel : Anwendung – Browser, Skype Messenger usw.

einfaches Java-Programm

Notiz: 1. Die Anwendungsschicht wird auch Desktop-Schicht genannt.

2. Geräte- oder Protokollverwendung: SMTP

Funktionen der Anwendungsschicht

Nachfolgend sind die Hauptfunktionen der Anwendungsschicht aufgeführt.

• Virtuelles Netzwerkterminal (NVT) : Es ermöglicht einem Benutzer, sich bei einem Remote-Host anzumelden.
• Dateiübertragungszugriff und -verwaltung (FTAM): Mit dieser Anwendung kann ein Benutzer Folgendes tun
  Auf Dateien auf einem Remote-Host zugreifen, Dateien auf einem Remote-Host abrufen und verwalten oder
  Steuerdateien von einem Remote-Computer aus.
• Postdienste: Bereitstellung eines E-Mail-Dienstes.
• Verzeichnisdienste: Diese Anwendung stellt verteilte Datenbankquellen bereit
  und Zugriff auf globale Informationen über verschiedene Objekte und Dienste.

Notiz: Das OSI-Modell fungiert als Referenzmodell und wird aufgrund seiner späten Erfindung nicht im Internet implementiert. Das aktuell verwendete Modell ist das TCP/IP-Modell.

Schauen wir es uns anhand eines Beispiels an:

Ruffy schickt eine E-Mail an seinen Freund Zoro.

Schritt 1: Ruffy interagiert mit E-Mail-Anwendungen wie Google Mail , Ausblick usw. Schreibt seine E-Mail zum Senden. (Dies geschieht in Schicht 7: Anwendungsschicht )

Schritt 2: Die E-Mail-Anwendung bereitet sich auf die Datenübertragung vor, indem sie Daten verschlüsselt und für die Übertragung formatiert. (Dies geschieht in Schicht 6: Präsentationsschicht )

Schritt 3: Es besteht eine Verbindung zwischen Sender und Empfänger im Internet. (Dies geschieht in Schicht 5: Sitzungsschicht )

Schritt 4: E-Mail-Daten werden in kleinere Segmente unterteilt. Es fügt Sequenznummern und Informationen zur Fehlerprüfung hinzu, um die Zuverlässigkeit der Informationen zu gewährleisten. (Dies geschieht in Schicht 4: Transportschicht )

Schritt 5: Die Adressierung von Paketen erfolgt, um die beste Route für die Übertragung zu finden. (Dies geschieht in Schicht 3: Netzwerkschicht )

Schritt 6: Datenpakete werden in Frames gekapselt, dann wird die MAC-Adresse für lokale Geräte hinzugefügt und dann wird mithilfe der Fehlererkennung auf Fehler geprüft. (Dies geschieht in Schicht 2: Datenverbindungsschicht )

Schritt 7: Schließlich werden Frames in Form elektrischer/optischer Signale über ein physisches Netzwerkmedium wie Ethernet-Kabel oder WLAN übertragen.

Nachdem die E-Mail den Empfänger, also Zoro, erreicht hat, wird der Vorgang umgekehrt und der E-Mail-Inhalt entschlüsselt. Zuletzt wird die E-Mail im E-Mail-Client von Zoro angezeigt.

Vorteile des OSI-Modells

Das OSI-Modell definiert die Kommunikation eines Computersystems in 7 verschiedene Schichten. Zu seinen Vorteilen gehören:

• Es unterteilt die Netzwerkkommunikation in sieben Schichten, was das Verständnis und die Fehlerbehebung erleichtert.
• Es standardisiert die Netzwerkkommunikation, da jede Schicht über feste Funktionen und Protokolle verfügt.
• Die Diagnose von Netzwerkproblemen ist mit dem einfacher OSI-Modell .
• Es ist einfacher, sich mit Weiterentwicklungen zu verbessern, da jede Ebene separat Updates erhalten kann.

OSI-Modell – Schichtenarchitektur

OSI vs. TCP/IP-Modell

Einige wesentliche Unterschiede zwischen dem OSI-Modell und dem TCP/IP-Modell Sind:

1. Das TCP/IP-Modell besteht aus 4 Schichten, das OSI-Modell jedoch aus 7 Schichten. Die Schichten 5,6,7 des OSI-Modells werden in der Anwendungsschicht des TCP/IP-Modells zusammengefasst Und Die OSI-Schichten 1 und 2 werden zu Netzwerkzugriffsschichten des TCP/IP-Protokolls zusammengefasst.
2. Das TCP/IP-Modell ist älter als das OSI-Modell und daher ein grundlegendes Protokoll, das definiert, wie Daten online übertragen werden sollen.
3. Im Vergleich zum OSI-Modell weist das TCP/IP-Modell weniger strenge Schichtgrenzen auf.
4. Für die Datenübertragung werden alle Schichten des TCP/IP-Modells benötigt, im OSI-Modell können jedoch einige Anwendungen bestimmte Schichten überspringen. Für die Datenübertragung sind lediglich die Schichten 1,2 und 3 des OSI-Modells erforderlich.

Wussten Sie?

Das TCP/IP-Protokoll (Transfer Control Protocol/Internet Protocol) wurde in den 1970er Jahren von der Advanced Research Projects Agency (ARPA) des US-Verteidigungsministeriums entwickelt.

String zum JSON-Objekt

Wir haben Folgendes besprochen: Was ist das OSI-Modell?, Was sind Schichten des OSI-Modells, Wie Daten in den 7 Schichten des OSI-Modells fließen und welche Unterschiede zwischen dem TCP/IP-Protokoll und dem OSI-Protokoll bestehen.

Was ist das OSI-Modell? – FAQs

Wird die OSI-Schicht noch verwendet?

Ja das OSI-Modell wird immer noch verwendet von Networking-Profis Datenabstraktionspfade und -prozesse besser zu verstehen.

Was ist die höchste Schicht des OSI-Modells?

Schicht 7 bzw Anwendungsschicht Ist höchste Schicht des OSI-Modells.

Was ist Schicht 8?

Schicht 8 existiert im OSI-Modell eigentlich nicht, wird aber oft scherzhaft für den Endbenutzer verwendet. Zum Beispiel: a Ein Layer-8-Fehler wäre ein Benutzerfehler.