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Die OSI-Protokollhierarchie Dipl. Ing. Ulrich Borchert.

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Präsentation zum Thema: "Die OSI-Protokollhierarchie Dipl. Ing. Ulrich Borchert."—  Präsentation transkript:

1 Die OSI-Protokollhierarchie Dipl. Ing. Ulrich Borchert

2 OSI-Protokollhierarchie2 Inhalt 1 ISO-OSI-Referenzmodell 2 Die OSI-Protokollhierarchie 2.1 Service access point und PDU 2.2 Zweck der 7 Schichten 2.3 Informationsfluss und Nachrichtenformat 2.4 Aufgaben der Schichten 1 und Schicht 3 (network layer) 2.6 Schicht 4 (transport layer) 2.7 Schichten Protocol-stack

3 OSI-Protokollhierarchie3 1 ISO-OSI-Referenzmodell ISOInternational Standardisation Organisation OSIOpen Systems Interconnection Referenzmodell: Kein Protokoll, sondern ein Schema für konkrete Protokolle und deren Normierung Anzahl der Ebenen (Vorschlag: 7) prinzipielle Aufgaben der verschiedenen Ebenen Strukturelle Basis (Architekturmodell) für viele Protokolle und Normen zur Datenkommunikation Einheitliches Vokabular für Normierungszwecke Offenes System: -Festlegung spezifischer Normen entsprechend einer vereinbarten Architektur -Jeder Anwenderprozess kann mit jedem anderen kommunizieren, sofern er sich an die vereinbarten Regeln hält (offengelegte Schnittstellen)

4 OSI-Protokollhierarchie4 2 Die OSI-Protokollhierarchie 7 Application layer 6 Presentation layer 5 Session layer 4 Transport layer 3 Network layer 2 Data link layer 1 Physical layer Anwendungsschicht Darstellungsschicht Sitzungsschicht Transportschicht Vermittlungsschicht Sicherungsschicht Bitübertragungsschicht Anwendungs- protokoll Transport- protokoll Bitübertragungs- protokoll

5 OSI-Protokollhierarchie5 2.1 Service access point und PDU -OSI-Terminologie (ein ganz kleiner Einblick…) -Entity = aktive Einheit (Instanz) einer Schicht -realisiert in Hardware oder Software -Peer entities = Instanz der gleichen Schicht auf verschiedenen Rechnern -SAP (Service Access Point) = Stelle, wo der Service angeboten wird (identifiziert durch eine Adresse) Interface Control InformationService Data Unit Interface Data Unit Ebene i + 1 Interface Interface Control Information Service Date Unit Nutzinformation Ebene i Steuerinformation für Ebene i, z.B. Länge der Service Data Unit - Interface Data Unit geht über einen SAP von der Ebene i +1 zur Ebene i (ggf. fragmentiert in viele PDUs) HeaderService Data Unit Protocol Data Unit (PDU) der Ebene i (i-PDU)

6 OSI-Protokollhierarchie6 2.2 Zweck der 7 Schichten 7Kommunikationsabläufe der Applikation 6Systemunabhängige Datendarstellung 5Verbindung über längeren Zeitraum aufrecht erhalten 4Sichere Verbindung zwischen Prozessen herstellen 3Ende-zu-Ende-Verbindung zwischen Rechnern 2Datenübertragung zwischen benachbarten Stationen 1Physikalische Übertragung von Signalen Ebene 4 Ebene Ebene 2 Ebene 1

7 OSI-Protokollhierarchie7 2.3 Informationsfluss und Nachrichtenformat gesendet M M M1M1 H4H4 M2M2 H4H4 Paketisierung M1M1 H4H4 H3H3 M2M2 H4H4 H3H3 M2M2 H4H4 H3H3 T2T2 H2H2 M1M1 H4H4 H3H3 T2T2 H2H2 Rahmen aus schichtspezifischer Steuerinformation gesendet M M M1M1 H4H4 M1M1 H4H4 H3H3 M1M1 H4H4 H3H3 T2T2 H2H

8 OSI-Protokollhierarchie8 2.3 Informationsfluss und Nachrichtenformat -Header H i und Trailer T i der Schicht i Prüfbits, Sequenzzähler und andere Verwaltungsdaten hinzufügen bzw. entfernen -Eigentliche Nutzdaten M Gesamtnachricht der Schicht i = Nutzdaten (payload) der Schicht i-1 -Einige Schichten teilen lange Nachrichten auf Nachrichtenlänge auf unterer Ebene oft durch Puffergrößen begrenzt Zusammenbau (assembly) auf der Empfangsseite

9 OSI-Protokollhierarchie9 2.4 Aufgaben der Schichten 1 und 2 1Physical Layer -Normung von Steckern und Kabeleigenschaften -Physikalische Darstellung der Bits z.B. Strom / Spannung (z.B. 0 = 1V), oder Licht (mit Vereinbarung der Wellenlänge etc.), oder… -Kodierung von Bitfolgen und gegebenenfalls Taktsignalen Takt zwecks Bitsynchronisation von Sender und Empfänger -Übertragung unstrukturierter Bitfolgen über ein Medium z.B. Telefonleitung, Lichtleiter, Funkkanal für Radiosignale… -Aktivierung / Deaktivierung von Leitungen -Beispiele: RS232-C oder X.21 der ITU

10 OSI-Protokollhierarchie Aufgaben der Schichten 1 und 2 2 Data Link Layer -Erkennung und Behebung von Übertragungsfehlern z.B. mit Sequenznummern und Prüfsummen Meldung nicht-behebbarer Fehler nach oben -Bei LAN: Aufspaltung in zwei Teilschichten: -Adapterkarten, die das Protokoll in Hardware abwickeln Dafür Aufteilung des Bitstroms in Pakete! Logical Link Control (LLC) Media Access Control (MAC) 2b 2a Fehlererkennung und Flusssteuerung Zugangsprotokoll zum phys. Medium (z.B. CSMA/CD bzw. Tokenverwaltung)

11 OSI-Protokollhierarchie Schicht 3 (Network Layer) -verknüpft Teilstreckenverbindung zu Endsystemverbindungen -Wegewahl (Routing) -Multiplexen von Verbindungen -ggf. Fehlerbehebung und ggf. Flusssteuerung (u.U. über mehrere Zwischensysteme hinweg) Insbesondere bei Kommunikation von Rechnern unterschiedlicher Leistung (Rückkanal notwendig!) Rechner B Rechner C Rechner A ? Ende-zu-Ende

12 OSI-Protokollhierarchie Schicht 3 (Network Layer) -Beachte: die meisten Aufgaben entfallen in LANs -Man unterscheidet: 1)verbindungslos (packet switching; Datagramm) -Jedes Paket wird einzeln geroutet. 2)verbindungsorientiert (circuit switching) -Einrichtung einer virtuellen Verbindung -Wegewahl i.a. nur bei explizitem Verbindungsaufbau -expliziter Verbindungsabbau notwendig

13 OSI-Protokollhierarchie Schicht 4 (Transport Layer) -Logische Verbindung zwischen (adressierten!) Prozessen (bzw. ports, sockets…) statt Rechnern - Aufbau und Abbau - Multiplexen mehrerer virtueller Benutzer des Transport- Dienstes in den Endsystemen Endsystem Ende-zu-Ende-Verbindung Transitsystem

14 OSI-Protokollhierarchie Schicht 4 (Transport Layer) -Reihenfolgeerhaltende, sichere Ende-zu-Ende-Verbindung -Flusssteuerung (flow control), z.B. sliding window-Protokoll: Anzahl unbestätigter Pakete vereinbaren Kontinuierlicher Datenfluss auch bei langen Verzögerungen -abstrahiert von der Art und Natur des benutzten Netzes Erbringung eines Dienstes mit vereinbarter (bzw. ausgehandelter) Dienstqualität wie z.B. Fehlerrate oder Schutz / Sicherheit unabhängig von den Leistungen der darunter liegenden Schicht -bietet daher Transparenz bzgl. Übertragungs- und Vermittlungstechnik sowie benutzten Teilnetzen -Bsp: TCP im Internet -Nachrichten beliebiger Länge werden in Pakete aufgeteilt; Adressen des network layers werden hinzugefügt Außerdem: Sequenznummern, Prüfsumme (z.B. CRC) für Bitfehler und weitere Kontrollfelder für die Flusssteuerung etc.

15 OSI-Protokollhierarchie Schichten Session Layer -Wird in konkreten Protokollen selten benutzt -Festlegen, wann Teilnehmer A oder B senden darf (simplex, halbduplex, duplex) -Checkpoints festlegen (Kommunikation später, z.B. nach einer Fehlerbehebung, dort wieder fortsetzen) -Sitzungsverwaltung über Phasen (z.B. Login/Logout) hinweg -Kopplung mehrerer Transportverbindungen (z.B. Audio und Video) zu einer Sitzung

16 OSI-Protokollhierarchie Schichten Presentation Layer -Kodierung komplexer Daten (Typ, Wertebereich, Struktur…) z.B. ASN.1 (Abstract Syntax Notation) -Ggf. Komprimierung oder Verschlüsselung sowie inverse Operationen (aber auch auf anderen Ebenen denkbar!) 7Application Layer -Protokolle für spezifische Anwendungen, z.B.: Dateitransfer (z.B. ftp = file transfer protocol) WWW (http-Protokoll) Electronic Mail Directory Service (z.B. X500) Homebanking …

17 OSI-Protokollhierarchie Protocol-Stack -Menge der in einem gegebenen Fall verwendeten spezifischen Protokolle; z.B. Internet: bzw. Protokollimplementierungen (eines Herstellers) LLC MAC 1 ftp, telnet, smtp, snmp, http, nntp, dns… simple mail transfer protocolsimple network management protocol network news transfer protocol Domain name system z.B. RPC (remote procedure call)./../. TCP und / oder UDP IP z.B. CSMA / CD z.B. Koax-Kabel… user datagram protocol, schnell aber ohne Sicherheit

18 OSI-Protokollhierarchie Protocol-Stack Beispiel: GSM- Protokoll- Stack Wireless Application Environment (WAE) User interface on the phone, WAE contains the Wireless Markup Language (WML) Wireless Session Protocol (WSP) Wireless Transaction Protocol (WTP) Runs on top of a datagram service such as User Datagram Protocol (UDP) Wireless Transport Layer Security (WTLS) Wireless Datagram Protocol (WDP) Bearers e.g. CSD, SMS, USSD


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