Grundlagen der Netzwerktechnik: Verstehen der OSI-Schichten und des TCP-IP-Modells

Grundlagen der Netzwerktechnik: Die OSI-Schichten und das TCP-IP-Modell verstehen

Einführung #

In der Welt der Netzwerke ist das Verständnis der Protokolle und Modelle, die die Kommunikation regeln, unerlässlich. Zwei weit verbreitete Rahmenwerke sind das OSI-Modell (Open Systems Interconnection) und das TCP IP-Modell (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Diese Modelle bieten einen strukturierten Ansatz für die Vernetzung und dienen als Grundlage für den Aufbau und die Fehlersuche bei Netzwerksystemen. In diesem Artikel werden die OSI-Schichten und das TCP-IP-Modell in klarer und prägnanter Form erläutert.

Die OSI-Schichten #

Das OSI-Modell ist ein konzeptioneller Rahmen, der beschreibt, wie Netzwerkprotokolle zusammenwirken und die Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen ermöglichen. Es besteht aus sieben Schichten, von denen jede ihre eigenen Zuständigkeiten hat.

Schauen wir uns die einzelnen Ebenen im Detail an:

Schicht 1: Physikalische Schicht #

Die Physikalische Schicht ist die unterste Schicht des OSI-Modells und befasst sich mit der physikalischen Übertragung von Daten über ein Netzwerk. Sie definiert die Hardware-Komponenten, wie z. B. Kabel, Anschlüsse und Netzwerkschnittstellen, die binäre Signale (0s und 1s) übertragen. Beispiele für Protokolle auf dieser Schicht sind Ethernet, USB und HDMI.

Schicht 2: Datenverbindungsschicht #

Die Datenverbindungsschicht ist für die zuverlässige Übertragung von Daten zwischen benachbarten Netzwerkknoten, wie Switches und Netzwerkschnittstellenkarten (NICs), zuständig. Sie gewährleistet eine fehlerfreie Übertragung und bietet Mechanismen zur Flusskontrolle und Fehlererkennung. Zu den gängigen Protokollen auf dieser Schicht gehören Ethernet, Wi-Fi (802.11) und Point-to-Point Protocol (PPP).

Schicht 3: Netzwerkschicht #

Die Netzwerkschicht ist für die Weiterleitung von Datenpaketen über verschiedene Netzwerke zuständig. Sie bestimmt den optimalen Pfad für die Datenübertragung auf der Grundlage von Netzbedingungen und Adressierungsschemata. Das Internetprotokoll (IP) ist ein grundlegendes Protokoll auf dieser Schicht und weist den Geräten eindeutige IP-Adressen zur Identifizierung und für das Routing zu.

Schicht 4: Transportschicht #

Die Transportschicht gewährleistet eine zuverlässige und effiziente End-to-End-Datenübertragung zwischen Anwendungen, die auf verschiedenen Geräten laufen. Sie stellt Verbindungen her, segmentiert Daten in kleinere Einheiten (falls erforderlich) und bietet Mechanismen zur Fehlerbehebung und Flusskontrolle. Das Transmission Control Protocol (TCP) und das User Datagram Protocol (UDP) sind die am häufigsten verwendeten Transportprotokolle.

Schicht 5: Sitzungsschicht #

Die Sitzungsschicht verwaltet die Kommunikationssitzungen zwischen Anwendungen, die auf verschiedenen Geräten laufen. Sie baut diese Sitzungen auf, unterhält und beendet sie und ermöglicht den Datenaustausch zwischen Prozessen. Diese Schicht ist für die Synchronisation und die Dialogsteuerung zuständig. Beispiele für Protokolle auf dieser Schicht sind NetBIOS und Session Initiation Protocol (SIP).

Schicht 6: Präsentationsschicht #

Die Präsentationsschicht befasst sich mit der Syntax und Semantik der zwischen Systemen ausgetauschten Informationen. Sie stellt sicher, dass die Daten für eine sichere Übertragung ordnungsgemäß formatiert, codiert und verschlüsselt werden. Diese Schicht ist für die Datenkomprimierung, die Verschlüsselung und die Protokollumsetzung zuständig. Beispiele für Protokolle auf dieser Schicht sind Secure Sockets Layer (SSL) und Hypertext Transfer Protocol (HTTP).

Schicht 7: Anwendungsschicht #

Die Anwendungsschicht ist die oberste Schicht des OSI-Modells und interagiert direkt mit Endbenutzeranwendungen. Sie bietet Dienste, die die Benutzerkommunikation und den Datenaustausch ermöglichen. Beispiele für Protokolle auf dieser Schicht sind HTTP, FTP, SMTP und DNS.

Das TCP-IP-Modell #

Während das OSI-Modell einen konzeptionellen Rahmen bildet, ist das TCP-IP-Modell die eigentliche Protokollsuite, die im Internet verwendet wird. Es besteht aus vier Schichten, die mit bestimmten Schichten des OSI-Modells übereinstimmen.

Lassen Sie uns diese Schichten erforschen:

Schicht 1: Netzwerk-Schnittstellenschicht #

Die Netzwerkschnittstellenschicht entspricht der Kombination aus der Physikalischen und der Datenverbindungsschicht im OSI-Modell. Sie wickelt die physische Übertragung von Daten über das Netz ab und stellt Protokolle für die Datenübertragungssteuerung bereit.

Schicht 2: Internet-Schicht #

Die Internetschicht entspricht der Netzwerkschicht im OSI-Modell. Sie umfasst das IP-Protokoll, das für die Adressierung, das Routing und die Fragmentierung von Datenpaketen für die Übertragung über Netzwerke zuständig ist.

Schicht 3: Transportschicht #

Die Transportschicht im TCP-IP-Modell entspricht der Transportschicht im OSI-Modell. Sie bietet zuverlässige und verbindungsorientierte Kommunikation mit dem TCP-Protokoll oder leichtgewichtige, verbindungslose Kommunikation mit dem UDP-Protokoll.

Schicht 4: Anwendungsschicht #

Die Anwendungsschicht im TCP-IP-Modell umfasst die Funktionalität der Sitzungs-, Präsentations- und Anwendungsschicht im OSI-Modell. Sie stellt die Schnittstelle zwischen Anwendungen und den zugrunde liegenden Netzwerkprotokollen dar.

Schlussfolgerung #

Das Verständnis der OSI-Schichten und des TCP-IP-Modells ist für jeden, der sich mit Netzwerken beschäftigt, von entscheidender Bedeutung. Diese Modelle bieten einen Rahmen, um zu verstehen, wie Netzwerke funktionieren und welche Protokolle die Kommunikation erleichtern. Indem sie die Funktionen jeder Schicht verstehen, können Netzwerkadministratoren und Ingenieure Probleme effektiv beheben und robuste Netzwerksysteme entwerfen.

Referenzen:

• OSI model
• TCP IP model
• Ethernet
• Wi-Fi
• [IP address]( https://en.wikipedia.org/wiki IP_address)
• Transmission Control Protocol
• User Datagram Protocol
• NetBIOS
• SSL
• Hypertext Transfer Protocol
• FTP
• SMTP
• DNS