Rechnerkommunikation für Anwender
 

Schnellstartleiste...

Zum Inahtlsverzeichnis
Zum Buchtitel
 
Zur Springer-Verlag WWW-Seite
Den Autor per Email kontaktieren...
 
© 1997
Springer Verlag
© 1999-2004
J. Hennekeuser
 
 
Buch jetzt bei Amazon.de kaufen...
Inhaltsübersicht Kapitelübersicht Vor

 

 


Motivation

1.4 Das OSI-Modell

Wollen sich zwei Kommunikationspartner verstehen, so müssen sie sich beim Kommunizieren an bestimmte Regeln halten. Man ist versucht zu sagen: „Es ist wie im wirklichen Leben ..." Nur wer dieselbe Sprache spricht, kann sich ohne zusätzlichen Aufwand verständigen.

Ähnlich ist es mit Computern, die über Netzwerke miteinander verbunden werden sollen. Nur wenn sich die Partner an bestimmte Standards halten, ist ein kooperatives Arbeiten und Kommunizieren möglich.

Der Aufgabe, verbindliche und allgemeingültige Standards zu schaffen, hat sich die Open Systems Interconnection (OSI) angenommen und im Jahre 1979 ein Referenzmodell herausgegeben. Die OSI ist ein technisches Komitee der International Standardization Organisation (ISO), weshalb das Modell ISO/OSI-Modell genannt wird. Es versteht sich nicht als verbindlicher Standard, sondern ist ein Grund- oder Referenzmodell, das beim Einordnen und Entwickeln heutiger und zukünftiger Protokolle helfen soll.

Nicht Wie,
sondern Was
Das Modell beschreibt die logische Interaktion einzelner Komponenten der Netzwerkkommunikation. Nicht die Implementierung (also das Wie) sondern die Funktion (das Was) werden in dem Modell spezifiziert. Daher beschreibt es ein nach allen Seiten offenes System.

Warum nun ist ein solches Modell notwendig? Zum Datenaustausch werden nicht nur die Rechner und ein Kabel benötigt. Beide Kommunikationspartner müssen sich zusätzlich über die Aktionsregeln, die Struktur der auszutauschenden Daten, die Art der Übertragung und vieles andere einig sein, bevor es zur Verständigung kommen kann.

Wie jede normale Unterhaltung erfordert auch – oder (wegen der fehlenden Eigenintelligenz der Computer) gerade – eine Rechnerkommunikation ein Protokoll, das eine Verbindung aufbaut, Übertragungen bestätigt und die Verbindung am Ende wieder auflöst.

Die Konventionen beider Systeme müssen dabei entweder übereinstimmen oder einander angepaßt werden. Letzteres führen Konvertierungseinheiten (Netzübergänge, siehe Kapitel 1.5 Übergänge) wie z. B. Gatewayst durch. Einfacher und effektiver jedoch sind herstellerübergreifende Konventionen und Standards, mit denen man versucht, eine gemeinsame Kommunikationsbasis zu schaffen.

Die Kommunikation sollte sowohl effizient (also schnell und kostengünstig) als auch flexibel (d. h. offen für Veränderungen) sein. Der Austausch eines der für die Kommunikation benötigten Teile (z. B. des Kabels) darf nicht die Veränderung des Gesamtsystems zur Folge haben.

Ein modularer Aufbau der einzelnen Netzwerkkomponenten schafft hier Abhilfe. In diese Richtung zielt die OSI mit ihrem Schichtenmodell.

 

Die Theorie zu Schichtenmodellen

Mit einem Modell versucht man, die Wirklichkeit abstrakt abzubilden und sie so verständlicher zu machen. Ein Schichtenmodell zerlegt den zu beschreibenden Gegenstand – also in unserem Fall die Rechner-Kommunikation – in seine Bestandteile. Es besitzt einen hierarchisch modularen Aufbau (siehe auch Abbildung 1.15).
 

Abbildung 1.14:
Schichtendienste
nach CCITT X.200

 

Die einzelnen Schichten eines solchen Modells bauen aufeinander auf. Jede besitzt eine Sammlung von Funktionen, die sie den über ihr gelegenen Schichten als abstrakte Dienste zur Verfügung stellt (siehe Abbildung 1.14). Schicht Sn+1 nutzt die Dienste Dn von Schicht Sn , ohne nähere Hintergründe über Dn zu kennen. Die Realisierung der Dienste, die von Sn angeboten werden, ist für die Schicht Sn+1 transparent.

Hier werden die Prinizipien des Information Hiding und der Data Abstraction angewandt: Unwichtige und zu weit führende Informationen werden vor dem Anwender verborgen – ähnlich dem Ansatz dieses Buches, das auf die Beschreibung technischer Details verzichtet.

Eigenschaften eines Schichtenmodells Ein Schichtenmodell hat folgende Eigenschaften:
  • Aufbau einer hierarchischen Struktur
  • Verbergen von Details. Verborgen wird, wie etwas realisiert werden soll.
  • Weitergabe des Was (Dienstangebot) von einer Schicht zur anderen über klare Schnittstellen

Auf diese Weise lassen sich herstellerunabhängige, offene Systeme gestalten, die nicht nur zum gegenseitigen Datenaustausch, sondern auch zur Kommunikation und Kooperation auf höherer Ebene in der Lage sind.

 

   

Das OSI-Schichtenmodell

Das OSI-Modell beschreibt alle Komponenten, die für die Kommunikation von Rechnern erforderlich sind. Es wurden insgesamt sieben aufeinander aufbauende Schichten definiert. Anwendungsprogramme, die auf der obersten Ebene des Modells aufsetzen, sollen vollkommen frei von Modell und Netzwerk funktionieren können. Ihr Zugriff auf das Übertragungsmedium wird durch alle sieben Schichten hindurch realisiert (siehe Abbildung 1.15 weiter unten).

Die eigentliche (physische) Übertragung von Signalen – die schwarzen Pfeile in der Abbildung deuten es an –verläuft vertikal von Schicht zu Schicht: Auf der Senderseite von Schicht 7 nach unten, auf der Empfängerseite von Schicht 1 wieder nach oben. Logisch dagegen sieht das Modell vor, daß jede Schicht mit ihrem Gegenüber horizontal direkte Verbindungen unterhält, die natürlich nur virtuell (also nicht wirklich) bestehen (graue Pfeile). Man spricht von virtuellen Peer-to-Peer-Verbindungen (peer bedeutet gleichgestellter Partner).

Eine Information, die von einem System zu einem anderen übertragen werden soll, muß – bevor sie über das physische Medium transportiert wird – von der obersten Schicht zunächst durch alle darunter liegenden hindurch gereicht werden. Dabei werden in jeder Schicht Steuer- und Kontrollinformationen an die Daten angehängt, die von den entsprechenden Schichten des Zielsystems wieder entfernt werden. Die Information kommt so wohlbehalten auf Schicht 7 der Gegenstelle an.
 

Abbildung 1.15:
Das OSI-7-Schichten-
Referenzmodell

 

Jede Schicht hängt also den Daten, die ihr von der darüber liegenden übergeben werden, einen eigenen Protokoll-Overhead an und entfernt diesen wieder bei von unten kommenden Paketen. Damit wird klar, daß Systeme nur miteinander kommunizieren können, wenn die Schichten in der Lage sind, die jeweiligen gegenseitigen Overheads ordnungsgemäß zu bearbeiten. Jede einzelne Schicht benötigt ein ihr entsprechendes Gegenüber auf der Gegenstelle. Diese Überlegung ist vor allem für das Verständnis der Netzübergänge (Repeater, Bridge, Router und Gateway) wichtig, auf die wir in den nächsten Kapiteln zu sprechen kommen.

 

Transport- und Anwendungsschichten

Von den sieben Schichten des Modells sind die drei oberen anwen- dungsorientierte, die vier unteren transportorientierte Schichten. Diese Unterscheidung spielt für eine einfache Netzwerkverbindung, bei der beide Endteilnehmer wie in Abbildung 1.15 direkt miteinander verbunden sind, keine Rolle. Anders ist dies, wenn das Netz aufwendiger strukturiert wurde und Verbindungen nicht direkt, sondern über Netzknoten (Ver- mittlungsstellen oder Netzübergänge) laufen (siehe Abbildung 1.16).

 

Abbildung 1.16:
Erweitertes
OSI-Modell

Transparentes
Netzwerk für die anwendungs-
orientierten Schichten

 

Bei solchen Netzwerken werden die Verbindungen innerhalb der einzelnen Subnetze auf den unteren drei OSI-Schichten abgewickelt. Hierzu bauen die Schichten 1 bis 3 ihre virtuellen Verbindungen immer nur bis zum nächsten Knoten auf.

Es werden also Verbindungen zum Transportsystem und nicht direkt zur Gegenstelle unterhalten. Schicht 4 ist die einzige Transportschicht, die eine Verbindung über das gesamte Transportsystem realisiert.

Die anwendungsorientierten Schichten dagegen kümmern sich nicht um das Transportsystem. Für sie verläuft die Übertragung identisch – egal ob ein strukturiertes oder ein einfaches Netzwerk benutzt wird. Ihre virtuellen Verbindungen reichen immer direkt zur Gegenstelle. Das Netzwerk ist für sie transparent.

In den unteren Schichten ist das OSI-Modell relativ restriktiv: Die Transportschichten sind streng hierarchisch angeordnet. Die oberen Anwendungsschichten sind eher offen und arbeiten oft parallel miteinander – auch wenn das Modell dies nicht zeigt. Im folgenden sollen die Funktionen, die die einzelnen Schichten zur Verfügung stellen, genauer betrachtet werden.
 


Inhaltsübersicht Kapitelübersicht Vor

 


  Home • 1.1: Verteilte Systeme (1) • 1.2: Vernetzungsmöglichkeiten (1) • 1.3 Kommunikationsdienste • 1.4 OSI-Modell (1) • 1.5 Übergänge (1) • 1.6 Adressierung (1)
  1.4 (2)

Rechner-Kommunikation für Anwender, 2. Überarbeitete Auflage, © 1997-2004 Springer Verlag, Joh. Hennekeuser
http://www.hennekeuser.com