ISO-OSI-Modell und generelle Systemarchitektur (2)

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Layer 3 – näher an der Hardware

Die nächste Schicht, der Layer 3, hat wieder etwas mehr mit der Hardware zu tun. Bisher wurde noch komplett außer acht gelassen, wie Wege in ggf. verzweigten Netzen bestimmen werden können. Dies kann auch so bleiben, denn gerade das ist Aufgabe der jetzt betrachteten Schicht, der Vermittlungsschicht oder des Network Layers.

Die Vermittlungsschicht sieht für von der Transportschicht übergebene Quelle-Ziel-Paaren nach, welchen Verbindungsweg es gibt und ob dieser Weg auch beschritten werden kann. Falls irgendetwas auf dem ursprünglich angepeilten Weg nicht in Ordnung sein sollte, bestimmt die Vermittlungsschicht einen Ersatzweg. Sie kennt alle Knoten und Gateways (Verbindungen zwischen unterschiedlichen Netzen) oder zumindest die in der unmittelbaren Umgebung vorhandenen. Notfalls kann sie sich mit einer anderen Vermittlungsschicht-Implementierung in einem anderen Zwischenknoten, Gateway oder Endsystem in Verbindung setzen, um den Weg zu bestimmen. Die Schicht besitzt sozusagen die Landkarte des Netzes und weiß damit umzugehen.

Die Vermittlungsschicht ist ein Kernelement der Transparenz: Ohne sie wäre es mühsam, Wege zu bestimmen. Sie ist auf diese Aufgabe optimiert und kann sich in den unterschiedlichsten Netztypen zurechtfinden.

Layer 2 – der Data Link Layer

Ein (Hardware-) Netz besteht immer aus der eigentlichen Übertragungstechnik, die in der Lage ist, Bitströme über Medien zu schicken oder von diesen zu empfangen. Diese Bitströme sind roh und bedürfen einer logischen Veredlung, damit man sie überhaupt als Datenpakete erkennen und weiterbehandeln kann. Diese Veredelung ist die Aufgabe der zweiten Schicht von unten. Im Rahmen dieser Veredelung wird man auch elementare Übertragungsfehler beheben und somit die Datenübertragung absichern.

Diese Funktion hat der Schicht auch den Namen gegeben: Sicherungsschicht bzw. Data Link Layer. Der Layer 2 sei an dieser Stelle nicht näher besprochen, da eine detaillierte Betrachtung der Sicherungsschicht erst im Zusammenhang mit konkreten Netzen wirklich sinnvoll wird.

Layer 1 – die Bitübertragungsschicht

Die unterste Schicht, den Layer 1, des ISO-OSI-Modells bezeichnet man physikalische Bitübertragungsschicht oder als Physical Layer. Der Layer 1 enthält alle Elemente, um über das physikalische Medium Nachrichten schicken zu können, also elektrische oder optische Sende- und Empfangssysteme.

Die eigentlichen Übertragungsmedien wie Drähte, Glasfasern oder Luft sind nicht Bestandteil des Modells. Für sie gibt es eigene Standards, die dann so benutzt werden können, wie man sie gerade braucht.

Im Rahmen eines Netzes braucht nicht jeder Knoten alle Schichten zu implementieren. Die anwendungsnahen Schichten müssen natürlich auf allen Geräten implementiert sein, die die durch das Netz bereitgestellten Anwendungen nutzen wollen, also z.B. auf einem PC, aber auch auf einem Großrechner, der als Server für ein Netz arbeitet. Die Implementierungen können jedoch auch sehr vereinfacht sein, doch dazu später mehr.

Andere Knoten, wie z.B. die IMPs in WANs, müssen nur die unteren vier Schichten beherrschen, weil sie ja lediglich Informationen weiterleiten.

Um die vielfältigen Aufgaben bei einer Datenübertragung im Netz zu bewältigen müssen die einzelnen Schichten der gedachten Konstruktion optimal zusammenwirken. Jede Schicht hat dabei einen genau eingegrenzten Aufgabenbereich, jede Schicht stellt nach oben hin Dienste zur Verfügung und benutzt die Fähigkeiten der nächst unteren Schicht.

Kommunikation ist damit eine im wahrsten Sinne des Wortes vielschichtige Angelegenheit. Das OSI-Referenzmodell grenzt Aufgaben- und Funktionsbereiche gegeneinander ab und führt zu einem sinnvollen Gesamtbild. Das Modell wird weltweit akzeptiert. Die ursprünglich mit dem Modell entwickelten Standards sind in den unteren Schichten heute überall zu finden, während sich die Standards für die höheren Schichten dagegen nicht durchsetzen konnten, weil sie zu kompliziert waren.

Also greift man hier zu vereinfachten Implementierungen, die aber den Sinn wahren. Und so ist die TCP/IP-Protokollfamilie beispielsweise nichts anderes als eine Art „OSI für Arme“. OSI und TCP/IP sorgen für eine offene Kommunikation: Alle Geräte, in die die entsprechenden Protokolle implementiert sind, können miteinander kommunizieren – vorausgesetzt, es existiert eine nachrichtentechnische Verbindung zwischen ihnen.

Im nächsten Teil der Serie geht es um harte Physik: die Übertragungsmedien.