ISO/OSI-Schichtenmodell (Struktur)

Um Daten zwischen zwei oder mehr Partnern austauschen zu können, müssen sich die Teilnehmer auf ein gemeinsames Protokoll geeinigt haben. Als Protokoll bezeichnet man die Menge aller Regeln, die notwendig sind, um einen kontrollierten und eindeutigen Verbindungsaufbau, Datenaustausch und Verbindungsabbau gewährleisten zu können.


OSI-Schichtenmodell

1984 - also 15 Jahre nachdem die Arbeiten an den TCP/IP-Protokollen begannen - wurde von der International Standards Organisation (ISO) eine Netzarchitektur veröffentlicht, die zukünftig als internationaler Standard dienen sollte. Dieses OSI-Referenzmodell (Open Systems Interconnection) standardisierte und spezifizierte die verschiedenen für die Netzwerkkommunikation erforderlichen Protokolle. Aus diesen Vorgaben entstand das in obiger Abbildung dargestellte siebenschichtige OSI-Referenzmodell.
Das OSI-Modell unterscheidet sehr genau zwischen Diensten, die die Aufgabe der Schicht definieren (und nicht wie obere Schichten darauf zugreifen), Schnittstellen, die den Zugriff auf den Dienst beschreiben und Protokollen, die die Implementierung des Dienstes regeln. Die Protokolle sind beliebig austauschbar, solange sie nur ihre Aufgabe - das Anbieten der Dienste über eine definierte Schnittstelle erfüllen. Auch hier ein kurzer Ausblick auf die Funktionen der einzelnen Schichten:
Die Bitübertragungsschicht (Physical Layer) steuert das Senden und Empfangen von Signalen über ein physisches Medium. Es werden mechanische Komponenten, wie Kabel und Stecker und auch deren Pin-Belegung spezifiziert. Elektrische Eigenschaften wie Signalpegel, Kodierung und Impedanz werden festgelegt, sowie funktionale Definitionen bezüglich Übertragungsmodus (Vollduplex, Halbduplex, Simplex) verabredet.
Protokolle der Sicherungsschicht (Data Link Layer) kontrollieren die Signalübertragung der untersten Schicht. Fehler (z.B. durch Kollision von Datenpaketen) müssen erkannt und behoben werden (z.B. durch nochmaliges Senden des kollidierten Datenpaketes).
Die Vermittlungsschicht (Network Layer) überprüft die Zieladressen der eingehenden Datenpakete und leitet Pakete, die für diesen Knoten bestimmt sind, an die oberen Schichten weiter. Die ausgehenden Datenpakete werden mit Ziel- und Quelladresse versehen, und es wird der Weg vom Quell- zum Zielcomputer festgelegt (Routing).
Die Protokolle der Transportschicht (Transport Layer) implementieren den verbindungsorientierten Datentransport und stellen einen netzunabhängigen Transportmechanismus bereit. In dieser Schicht sind die Flußsteuerung, Fehlererkennung und Fehlerbehandlung angesiedelt.
Die Sitzungsschicht (Session Layer) ermöglicht Prozessen zwischen verschiedenen Computern, eine Verbindung aufzubauen, zu betreiben und zu beenden. Es werden Synchronisationspunkte (Checkpoints) ausgetauscht und bei Wiederaufbau einer Verbindung nach einem Fehler, werden die Daten bis zum zuletzt empfangenen Synchronisationspunkt wiederholt.
Die Darstellungsschicht (Presentation Layer) ist für das Datenformat zuständig. Die Daten der Anwendungsschicht werden in ein einheitliches und für andere Prozesse verständliches Format gewandelt. Außerdem können die Daten komprimiert und verschlüsselt werden.
Die Protokolle der Anwendungsschicht (Application Layer) sind das Bindeglied zwischen dem Benutzer und dem Zugriff auf das Netzwerk. Ressourcen können freigegeben werden und Zugriff auf Dateien und Drucker entfernter Rechner gewährt werden. Elektronische Nachrichten (auch E-Mail) werden weitergeleitet und Verzeichnisdienste bereitgestellt.
Damit ist die Übermittlung von Daten in Computernetzwerken im Sinne der ISO standardisiert. Es wird ein Datenfluß beschrieben, der sich im TCP/IP-Referenzmodell bewährt hat. Jede empfängerseitige Schicht empfängt exakt dasselbe Datenpaket welches in der entsprechenden Schicht des Quellcomputers verschickt wurde. Es besteht also eine virtuelle horizontale Verbindung der jeweils gleichnamigen Sende- und Empfangsschicht. Tatsächlich aber wird vertikal kommuniziert  veranschaulicht.
 

Die vereinfachte Unterteilung umfaßt nur vier Ebenen :

Die unterste Ebene repräsentiert die physikalischen Geräte. Sie wird durch die Netzwerkhardware und-leitungen und die unmittelbar darauf laufenden Protokolle wie beispielsweise Ethernet repräsentiert.  Die zweite Ebene repräsentiert die Netzwerkschicht. Sie wird in TCP/IP-Netzen durch das IP-Protokoll und dessen Kontrollprotolle (z.B. ICMP) implementiert. Die dritte Ebene stellt die Transportschicht dar. Sie wird durch die Protokolle TCP bzw. UDP repräsentiert. Die oberste Ebene steht für die große Klasse der Anwendungsprotokolle. Hierzu zählen beispielsweise FTP zum Filetransfer, SMTP zum Mail-Versand und HTTP zur Übertragung von Web-Seiten.