Das Open Systems Interconnection Model (kurz: OSI-Modell) wurde von der International Organization for Standardization (ISO) als Referenzmodell für eine offene Kommunikation über verschiedene technische Systeme hinweg entworfen. Verständlich wird dieser Punkt, wenn man an die Anfänge des Internets zurückdenkt: Ende der 1970er Jahre standen die führenden Hersteller im Bereich der Netzwerktechnologie vor dem Problem, dass sich durch proprietäre Netzwerkarchitekturen lediglich herstellereigene Geräte verbinden ließen. Kaum ein Hersteller dachte daran, Hardware- oder Software-Komponenten nach den Spezifikationen anderer Hersteller zu bauen. Ein Projekt wie das Internet setzt jedoch gewisse Standards voraus, damit eine gemeinsame Kommunikation möglich wird.
Das OSI-Modell ist das Ergebnis eines solchen Standardisierungsversuchs und bietet als konzeptioneller Rahmen eine Design-Grundlage für herstellerunabhängige Kommunikationsstandards. Dazu unterteilt das ISO-OSI-Modell den komplexen Prozess der Netzwerkkommunikation in sieben Ebenen, die sogenannten Schichten (englisch: layer). Man spricht daher auch vom OSI-Schichtenmodell. Innerhalb der Kommunikation zwischen zwei Systemen müssen auf jeder einzelnen Schicht spezifische Aufgaben erledigt werden. Zu diesen gehören beispielsweise die Kommunikationssteuerung, die Adressierung des Zielsystems oder die Übersetzung von Datenpaketen in physische Signale. Das funktioniert jedoch nur, wenn sich alle an der Kommunikation beteiligten Systeme an gewisse Spielregeln halten. Festgelegt sind diese in sogenannten Protokollen, die an einzelnen Schichten ansetzen oder schichtenübergreifend zum Einsatz kommen.
Das ISO-Referenzmodell selbst hingegen ist kein konkreter Netzwerkstandard. Stattdessen beschreibt es in abstrakter Form, welche Vorgänge geregelt werden müssen, damit die Kommunikation über ein Netzwerk funktioniert.
Anwendern mag die Kommunikation zwischen zwei Computern trivial erscheinen. Tatsächlich müssen bei der Datenübertragung über ein Netzwerk jedoch zahlreiche Aufgaben bewältigt und Anforderungen bezüglich der Zuverlässigkeit, Sicherheit und Integrität erfüllt werden. Es hat sich daher bewährt, die Netzwerkkommunikation in Schichten aufzuteilen. Dabei kommt jeder Schicht ein genau definierter Aufgabenbereich zu. Ein Standard deckt daher in der Regel nur einen Teil des Schichtenmodells ab. Dieses ist hierarchisch aufgebaut: Jede Schicht greift über eine Schnittstelle auf die darunter liegende zu und stellt der nächstoberen Dienste zur Verfügung. Dieses Prinzip hat zwei entscheidende Vorteile:
Hinsichtlich ihrer Aufgaben lassen sich die sieben Schichten des OSI-Modell in zwei Gruppen unterteilen: anwendungsorientierte und transportorientierte Schichten. Die Prozesse, die auf den einzelnen Schichten ablaufen, lassen sich am Beispiel der E-Mail-Übertragung vom Endgerät zum Mailserver veranschaulichen:
Die oberen Schichten des OSI-Referenzmodells werden als anwendungsorientierte Schichten bezeichnet. Man unterscheidet die Anwendungsschicht, die Darstellungsschicht und die Sitzungsschicht.
Auf die drei anwendungsorientierten Schichten des OSI-Modells folgen vier transportorientierte Schichten. Man unterscheidet zwischen der Transportschicht, der Vermittlungsschicht, der Sicherungsschicht und der Bitübertragungsschicht.
Datenpakete durchlaufen jede Schicht des OSI-Modells sowohl auf dem Absendersystem als auch auf dem Zielsystem. Alle anderen Geräte, die ein Datenpaket auf dem Weg dorthin passiert, setzen lediglich an Layer 1 bis 3 an. Die E-Mail aus dem Beispiel durchläuft als physikalisches Signal zunächst den Router, bevor der Weg durchs Internet weitergeht. Dieses ist auf Layer 3 des OSI-Modells angesiedelt und verarbeitet daher nur Informationen der ersten drei Schichten; Layer 4 bis 7 werden nicht beachtet. Um Zugriff auf benötigte Informationen zu bekommen, muss der Router das gekapselte Datenpaket zunächst entpacken. Man spricht von „Entkapselung“. Dabei werden die Schichten des OSI-Modells in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen.
Zunächst kommt es zur Signaldecodierung auf der Bitübertragungsschicht. Anschließend werden MAC-Adressen auf Layer 2 und IP-Adressen und Routing-Protokolle auf Layer 3 ausgelesen. Anhand dieser Informationen ist der Router in der Lage, eine Weiterleitungsentscheidung zu treffen. Das Datenpaket kann somit wieder gekapselt und basierend auf den gewonnenen Informationen an die nächste Station auf dem Weg zum Zielsystem weitergeleitet werden.
In der Regel sind an einer Datenübertragung mehrere Router beteiligt, auf denen der beschriebene Prozess (Entkapselung und Kapselung) abläuft, bis das Datenpaket in Form eines physikalischen Signals beim eigentlichen Ziel (im Beispiel ein E-Mail-Server) ankommt. Auch hier wird das Datenpaket entkapselt, indem die Schichten des OSI-Modells von Layer 1 bis 7 durchlaufen werden. Die über den E-Mail-Client abgeschickte Nachricht ist somit beim E-Mail-Server angekommen, wo sie für den Abruf durch einen anderen E-Mail-Client bereit steht.
Die Zusammenarbeit verschiedener Anwendungssysteme ist im Laufe der vergangenen Jahre immer wichtiger geworden – insbesondere aufgrund der ständig steigenden Zahl mobiler Geräte. Um auf diesen Trend zu reagieren, wurden zahlreiche Webservices entwickelt, die den systemübergreifenden Datentransfer ermöglichen. Der Representational State Transfer (REST), ein Paradigma, das bereits im Jahr 2000...
Ohne das Domain-Name-System hätten Nutzer des World Wide Web ernsthafte Probleme, gewünschte Webpräsenzen aufzurufen. Denn nur dank dieses Systems erscheinen Internetadressen, die eigentlich nichts weiter als Zahlenkombinationen sind, in der vertrauten Textform. Die dafür notwendige Kommunikation zwischen Browser und Nameserver ist allerdings nicht so sicher, wie sie scheint – weshalb bereits seit...
Ein großes Problem der älteren Internetprotokoll Version IPv4 war die fehlende Garantie der Sicherheitsstandards Integrität, Authentizität und Vertraulichkeit. Dem alten Protokoll fehlten die notwendigen Mittel, um beispielsweise die Datenquelle zu identifizieren oder den sicheren Transport zu gewährleisten. Die für den Nachfolger IPv6 entwickelte Protokollfamilie IPsec veränderte diese Situation...
Sie wollen, dass Ihre Daten bei genau einem Empfänger eintreffen? Dann versenden Sie einen Unicast. Egal ob IPv4 oder IPv6, Unicasts finden das richtige Ziel. Website-Aufrufe, E-Mail-Versand, Dateitransfer – jedes Mal greifen Sie zu dieser Adressierungsform. Aber was steckt technisch dahinter und wie unterscheiden sich Unicast und Multicast?
DDoS-Attacken kommen immer häufiger vor. Eine der tückischsten ist dabei die HTTP-Flood-Attacke. Getarnt als regulärer Nutzer auf der Website werden tausende komplexe Anfragen an den Server gesendet, bis ein Systemausfall auftritt. Was genau eine HTTP-Flood-Attacke ist, wie man sie erkennt und wie man sich davor schützen kann, erfahren Sie hier.
