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Open Systems Interconnection (OSI)

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Autor: Thomas Ulrich Nockmann (August ©2001)



Das OSI-Referenzmodell besteht aus 7 Hauptschichten wird daher auch als Osi-7-Schichtenmodell gezeichnet und ist eine Ansammlung von Protokollen, wobei ein Protokoll eine Sammlung von Regeln ist, die einen bestimmten Aspekt der Kommunikation zwischen Rechnern in einem Netzwerkverbund regelt.

Kommunikation beruht auf einer Kombination von mehreren Protokollen.

Ein Netzwerkarchitekturmodell wie z.B. die ONC-Protokollsaeule (Open Network Computing) ist eine Kombination von Protokollen, die einen vollstaendig harmonischen Kommunikationsablauf gewaehrleisten.

ONC+ ist ein weitgehend von Betriebssystemen, der Hardware und des verwendeten Netzwerkes (Ethernet, X.25 ...) unabhaeniges, auf TCP/IP basierends Netzwerkpaket und voll in Solaris, einem U.n.i.x-OS der Firma Sun Microsystems , Inc. integriert.

Mit Hilfe der Protokolle regelt fuer alle Rechner eingemeinsames Verfahren u.a. die gemeinsamen Konventionen fuer die Steuerung des Datenflusses und die Adressierung von Kommunikationspunkten.

Eine Standardisierung wurde von der International Organisation for Standardisation(ISO) in Form des Referenzmodells OSI 7-Schichten (Open Systems Interconnection Model) durchgefuehrt.

Jede der 7 Protokollschichten kommunitiert mit der naechsten hoeheren oder tieferen Schicht ueber genau definierte Schnittstellen und uebergibt oder erhaelt die Ergebnisse der jeweils in der Schicht zugehoerigen und abgearbeiteten Teilaufgabe.

Das OSI 7-Schichtenmodell wurde speziell fuer Netzwerkzugriffe in heterogenen Netzen werwirklicht.

Das Modell legt nicht nur fest, welche Hardware oder Programme die der Schicht zugeordnetten Teilaufgabe erledigen, sondern welche Schnittstellen zu beruecksichtigen und welche Aufgaben erledigt werden sollen.

Dieses fuehrt zu verschiedenen Loesungsansaetzen des OSI-Netzwerkmodells.

Als Beispiel dient die TCP/IP-Protokollsaeule, die dem OSI 7-Schichtenmodell nicht 100%ig entspricht, aber in der Praxis als Standard eine hoehere Bedeutung in der Realisierung in Betriebssystemen hat.










Schicht 7 - Anwendungsschicht (Application Layer)


Die Anwendungsschicht stellt den Anwendungsprozessen eines Rechners die gewuenschten Dienste im ONC-Modell (Open Network Computing( ueber die TLI-Schnittstelle (Transport Layer Interface) zur Verfuegung.

Die Applikation selbst ist von der Realisierung des Netzwerkzugriffs in den unteren Schichten unabhaening.

smtp, ftp, rcp, rlogin und telnet sind typische Programme, die auf dieser Schnittstelle aufsetzen.

Ebenfalls wird diese TLI-Schnittstelle con Systemdiensten wie NFS, NIS oder Automount genutzt.

Da Gateway-Rechner beliebige, auch inkompatieble Netzwerke miteinander verbinden, nutzen diese die 7.Schicht und bereiten die Daten mit Hilfe spezieller Software auf, so dass sie vom Zielsystemen verarbeitet werden koennen.



Schicht 6 - Darstellungsschicht(Presentation Layer)

Bei ONC-Netzwerken regelt das XDR-Protokoll (External Data Representation) die Syntax und Codierung der auszutauschenden Daten; es handelt (Negotiation) eine von verschiedenen moeglichen Transfersyntaxen aus und transformiert von lokaler Darstellung zu Transfersyntax und umgekehrt.

Die Transfersyntax beschreibt die Umwandlung, die Beziehung von lokalen Datendarstellungen in Netzwerkformate.

Die vorallen in heterogenen Netzwerken von grosser Bedeutung seiende Schicht wird bei RPC(Remote Procedure Call)-Diensten wie z.N NFS eingesetzt.



Schicht 5 - Kommunikationsschicht(Session Layer)

Die Kommunikationsschicht steuert die Kommunikationsbeziehung zwischen Applikationen/ sie regelt welche Applikationen Daten senden und welche Daten empfaengt. Dazu wird ein Protokoll dieser Schicht, das TI-RPC(Transport Independent-Remote Procedure Call)-Verfahren angewand.

Das TI-RPC-Verfahren dient als Schnittstelle zwischen Prozessen auf Client-Seite und Diensten auf Server-Seite und wandelt die Service-Anforderungen des Clients an den Server in ein standardisiertes Format um und sendet es an den Server, der wiederum dieses allgemeine Format in eine fuer das Serverbetriebssystem verstaendliche Befehlsform umwandelt.

Die Kommunikatin von Server zu Client erfolgt auf die gleiche Art.

Der rpc-bind-Prozess (frueher Portmapper) des Servers informiert den Client ueber die Portnummer, unter der das Programm vom Client auf dem Server angesprochen werden kann.



Schicht 4 - Transportschicht(Transport Layer)

Die Transportschicht steuert mittels End-zu-End-Protokollen den Verbindungsauf- und -abbau sowie den korrekten Datentransport von zwischen Ziel- und Senderechner in Form von in uebertragbare Pakete aufgeteilte Daten.

Rechnern werden anhand der (Solaris-)Verwaltungsdateien /etc/inet/hosts und /etc/inet/networks und der ausserhalb der Protokollsaeule stattfindenden Namensaufloesung, IP-Adressen zugewiesen.

TCP(Transmission Control Protokol) ist ein verbindungsorientierter Service, der Aufgrund Empfangsbestaetigung und einer Pruefsumme eine sichere Uebertragung bzw. Vermittlung von Daten ueber das Netzwerk gewaehrleistet und in WANs Verwendung findet.


UDP(User Datagram Protocol) erhaelt als verbindungsloser Dienst keine Empfangsbestaetigung. Innerhalb einer sicheren Verbindung wie im Falle eines LANs, stellt UPD einen schnelleren Datentransport zur Verfuegung.

Die Zuordnung von Applikationen zu Portnummern und Transportprotokollen wird bei Solaris ueber die Systemdatei /etc/inet/services durchgefuehrt.



Schicht 3 - Vermittlungsschicht(Network Layer)

Die Vermittlungsschicht adressiert Rechner anhand logischer Adressen wie z.B. die IP-Adresse.

Bei ONC(Open Network Computing) wandeln die Protokolle ARP(Address Resolution Protokol) und RARP(Reverse Address Resolution Protokol) die 32-Bit grosse IP-Adresse in die hardwarenahe 48-Bit grosse Ethernetadresse um und umgekehrt unter Benutzung des ARP-Caches.

Typischerweise sind IP, ICMP(Internet Control Message Protokol) und IPX(Internet Paket Exchange) fuer Novell.

Ein Router waehlt in dieser Schicht den Uebertragungsweg fuer die Datenpakete aus und Vermittelt zwischen verschiedenartigen Netzen.



Schicht 2 - Sicherungsschicht(Data Link Layer)

Die Daten werden strukturiert, zu uebertragungsbloecken, sogenannten Fraimes zusammengestellt und mit Hilfe von Pruefsummen auf Uebertragungsfehler hin ueberprueft und g.g.f verworfen.

Die Groesse der Fraimes variiert je nach verwendetem Protokoll und wird in mta(Maximum Transmission Unit) angegeben.

Eine Abstimmung zwischen schnellen Sender und langsame Empfaengern ist u.a. beim Protokoll X.25 moeglich.

Der Zugang zur Bituebertragungsschicht wird geregelt.

Rechner werden Anhand der MAC(Media Access Control)-Ethernetadressen adressiert.

Protokolle wie CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) Ethernet, X.25(High Level Data Link Control), ferner ISDN(Integrated Services Digital Network), FDDI(Fiber-Distributet Data Interface) und ATM(Asyncronous Transfer Mode) liegen in der Data Link Layer.

Eine Bridge arbeitet hauptsaechlich in der Sicherungsschicht.



Schicht 1 - Bituebertragungsschicht(Physical Layer)

Die Bituebertragungsschicht definiert ein Verfahren fuer die physikalische Uebertragung von digitalenDaten in Form eines Bitstroms auf einem beliebigen, vorgegebenen Uebertragungsmedium wie z.B. Koax-, Glasfaser- oder Twisted Pair-Kabeln oder auch Ausschnitten aus dem radiofrequenten Spektrum.

Gleichzeitig werden Uebertragungsgeschwindigkeit, Bitdarstellung, Art der Uebertragung(duplex, simplex) und das Bereitstellen von Syncronisationssignalen geregelt.

Ein Repeater kann in deiser Schicht zwischen Signalverstaerkung eingesetzt werden.






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