OSI oder TCP/IP

Sowohl das OSI- als auch das TCP/IP-Modell sind Standardreferenzmodelle für die Datenübertragung zwischen Geräten oder Netzwerken. Dazu müssen verschiedene Protokolle verwendet werden, um die vom Gerät des Absenders übertragenen Daten zu zerlegen und für den Benutzer auf der Empfängerseite wieder zusammenzusetzen. Die beiden Modelle bilden die Grundlage für das Verständnis dieses Prozesses.

Mit Hilfe von Protokollen kommunizieren angeschlossene Geräte miteinander, um Daten zwischen sich zu übertragen. Um diese Kommunikation zu ermöglichen, muss jedoch entweder das OSI- oder das TCP/IP-Modell befolgt werden.

Was ist das OSI-Schichtenmodell?

Das OSI-Referenzmodell ist ein Modell bestehend aus 7 Schichten und repräsentiert den vertikalen Standard für die Datenübertragung zwischen Geräten oder Netzwerken. Wenn Daten von einem angeschlossenen Gerät versandt werden, fließen sie durch die einzelnen Schichten des Modells hinunter und steigen auf der Seite des empfangenden Geräts wieder hinauf, um eine fehlerfreie und effiziente Datenübertragung zu gewährleisten.

Die 7 Schichten des OSI-Modells

Schicht 7: Anwendung

Die siebte Schichtist die erste Schicht, die Daten erreichen, wenn sie von einem Gerät zu einem anderen versandt werden, und auch die letzte Schicht, die die Daten auf der Empfängerseite durchlaufen. Diese Schicht wird auch als Anwendungs-Schicht bezeichnet. Hier werden alle Daten für die Nutzung durch die Software des Benutzers vorbereitet, beispielsweise für einen Webbrowser oder E-Mail. Es ist die gleiche Schicht, durch welche die Kommunikation mit dem Netzwerk eingeleitet wird, wenn Daten von einem Gerät verschickt werden.

Diese Schicht ist verantwortlich für Protokolle wie HTTP, HTTPS und SMTP. Diese Protokolle machen die von einem anderen Gerät empfangenen Daten für die verwendete Software nutzbar und leiten den Datenübertragungsprozess vom Ausgangsgerät Datenübertragungsprozess ein.

Schicht 6: Darstellung

Die Darstellungsschicht macht alle Informationen und Daten für die Anwendungs-Schicht verwertbar. Hier finden Verschlüsselung, Übersetzung und Komprimierung von Daten statt sowie die Umkehrung dieser Verfahren beim Empfangsprozess.

Es kann vorkommen, dass zwei Geräte in einer anderen Sprache miteinander kommunizieren. Die Präsentations-Schicht ist in diesem Fall dafür verantwortlich, die von einem Gerät empfangenen Daten in eine Sprache zu übersetzen, die von der Anwendungs-Schicht verstanden werden kann. In dieser Schicht werden ebenfalls Daten komprimiert, um die Geschwindigkeit und Effizienz der Übertragung zu maximieren.

Schicht 5: Kommunikation

Die Kommunikationsschicht ist für das Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen zwei Geräten zuständig. Die Zeit, die eine Verbindung für die Datenübertragung zwischen Geräten offenbleiben muss, wird als Sitzung bezeichnet, und sie muss lange genug geöffnet bleiben, um alle zu Daten zu übertragen.

Sollte es zu Unterbrechungen einer Sitzung kommen, ist die Kommunikationsschicht ist in der Lage, jede Datenübertragung durch die Verwendung verschiedener Kontrollpunkte zu schützen. Wenn eine Sitzung beispielsweise die Übertragung einer 200MB großen Datei erlaubt, kann die Sitzungsschicht jedes Mal nach 10MB einen Kontrollpunkt setzen. Kommt es zu einer Unterbrechung, die die Sitzung vorzeitig beendet, muss der Download nicht gleich von vorne beginnen, sondern kann am letzten Kontrollpunkt fortgesetzt werden, was eine effizientere Datenübertragung ermöglicht.

Die Sitzungs-Schicht ist ebenfalls dafür verantwortlich, die Sitzung zwischen zwei verbundenen Geräten nach der Datenübertragung schnell wieder zu schließen. Dadurch wird garantiert, dass keine Ressourcen unnötig verloren gehen.

Schicht 4: Transport

Die Transportschicht kümmert sich um die End-to-End Kommunikation zwischen zwei Geräten. Sie ist dafür verantwortlich, die Daten der Sitzungsschicht in Segmente aufzuteilen und diese Daten an Schicht 3 weiterzuleiten. Die Transportschicht auf der Empfängerseite wiederum setzt die einzelnen Segmente wieder zu Daten zusammen, die von der Sitzungs-Schicht verstanden werden können.

Die Transportschicht ist außerdem für die Fluss- und die Fehlerkontrolle zuständig, die für eine effiziente und erfolgreiche Datenübertragung notwendig ist. Bei der Flusskontrolle wird die beste Übertragungsgeschwindigkeit gewählt, was bedeutet, dass Benutzer:innen mit einer schnellen Verbindung durch eine langsamere Verbindung am anderen Ende nicht überstrapaziert werden. Die Fehlerkontrolle wird auf dem empfangenden Gerät durchgeführt und stellt sicher, dass alle Daten erfolgreich übertragen wurden. Ist dies nicht der Fall, wird eine erneute Übertragung angefordert.

User Datagram Protocol (UDP) und Transmission Control Protocol (TCP) sind zwei der wichtigsten Protokolle für die Transport-Schicht sowie für das gesamte OSI-Modell. TCP wird verwendet, um eine zuverlässige Verbindung zwischen zwei Geräten herzustellen. TCP überträgt einen Datenstrom von Bytes über eine bestehende Verbindung. Durch dieses Protokoll werden Daten in der gleichen Reihenfolge und ohne Fehler versendet und empfangen.

Im Gegensatz zu TCP ist UDP ein Protokoll, das die Daten ohne physische Verbindung und per Link überträgt. Manchmal kann diese Datagrammverbindung jedoch unzuverlässig sein, da Daten in falscher Reihenfolge ankommen oder sogar bei der Übertragung verloren gehen können.

Schicht 3: Vermittlung

Die Vermittlungsschicht ist für das Routing zuständig, also für die Auswahl des besten Pfads für die Datenübertragung. Diese Schicht wird jedoch nur dann benötigt, wenn Daten zwischen Geräten in verschiedene Netzwerke übertragen werden.

Die Vermittlungsschicht zerlegt die von der Transport-Schicht empfangenen Segmente weiter in einzelne Datenpakete. Die Netzwerk-Schicht im empfangenden Gerät setzt diese Pakete anschließend wieder zu Segmenten zusammen.

Schicht 2: Sicherung

Die Sicherungsschicht ist der Vermittlungsschicht sehr ähnlich, dient aber dem Datentransport zwischen Geräten, die sich im selben Netzwerk befinden. In dieser Schicht werden außerdem die von der Vermittlungsschicht empfangenen Pakete in noch kleinere Fragmente zerlegt, die Frames genannt werden.

Die Sicherungsschicht ist ebenfalls für die Fluss- und Fehlerkontrolle bei der Kommunikation zwischen Netzwerken zuständig.

Schicht 1: Bitübertragung

Die Bitübertragungsschicht befasst sich mit der Übertragung von Rohdaten über physikalische Medien, wie zum Beispiel über Kabel. Mit elektronischen und optischen Impulsen überträgt diese Schicht unstrukturierte Daten in Form von 0en und 1en von einem Gerät zum anderen.

Die Bitübertragung beider Geräte muss in ihrer Signalkonvention übereinstimmen, um die 1en und 0en zu verarbeiten und eine effektive Kommunikation zu gewährleisten.

Was ist das TCP/IP-Schichtenmodell?

Das TCP/IP-Modell besteht im Vergleich dazu nur aus 4 Schichten und fasst letztlich viele Schichten des OSI-Modells zu einem komprimierteren Standard zusammen. Genau wie das OSI-Modell ist TCP/IP eine Standardreferenz für Netzwerke, die zeigt, wie Daten zwischen Geräten übertragen werden. Im Gegensatz zu OSI funktioniert TCP/IP jedoch horizontal und nicht vertikal.

Der Name TCP/IP leitet sich von den in diesem Modell am häufigsten verwendeten Protokollen ab, nämlich dem Transmission Control Protocol (TCP) auf der Transport-Schicht und dem Internet Protocol (IP) auf der Netzwerk-Schicht.

Schicht 1: Netzzugang

Diese Schicht entspricht der physischen Schicht und der Datenverbindungs-Schicht des OSI-Modells und konzentriert sich auf die an der Datenübertragung beteiligte Hardware.

Schicht 2: Internet

Die Internetschicht entspricht der Netzwerkschicht im OSI-Modell. Sie befasst sich mit den Protokollen, wie zum Beispiel IP und ARP, die eine logische Übertragung über das Netz ermöglichen.

Schicht 3: Transport

Diese Schicht entspricht der Transportschicht des OSI-Modells und ist für die fehlerfreie Kommunikation und die End-to-End Übertragung von Daten zuständig.

Schicht 4: Anwendung

Die Anwendungsschicht vereint die Anwendungs-, Darstellungs- und Kommunikationsschicht  des OSI-Modells und befasst sich mit der Knoten-zu-Knoten Kommunikation und den Spezifikationen der Benutzerschnittstelle.

TCP/IP oder OSI-Schichtenmodell?

Das TCP/IP-Modell ist ein viel neuerer und zuverlässigerer Referenzstandard als OSI. Das in den 1970er Jahren entwickelte OSI-Modell wird in der Netzwerkbranche oft als veraltet angesehen und viele Unternehmen haben statt seiner das TCP/IP-Modell übernommen. Das TCP/IP-Modell ist flexibler in seinen Möglichkeiten und weist nicht die eher statischen Grenzen der OSI-Referenz auf.

Allerdings ist es sehr viel schwieriger, neue Protokolle in das TCP/IP-Modell einzuführen, sodass die Protokolle der OSI-Referenz leichter zu ersetzen und weiterzuentwickeln sind, wenn neue Technologien eingeführt werden. Das bedeutet, dass der TCP/IP-Standard wahrscheinlich immer mehr veraltet, solange neue Technologien entwickelt und auf den Markt gebracht werden.

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