OSI-Modell
Das OSI-Modell (Open Systems Interconnection) ist ein Referenzmodell, das beschreibt wie Netzwerkkommunikation funktioniert. Es teilt die Kommunikation in 7 Schichten auf, damit verschiedene Systeme und Hersteller miteinander kommunizieren können.
Die 7 Schichten
7 Anwendungsschicht (Application Layer)
6 Darstellungsschicht (Presentation Layer)
5 Sitzungsschicht (Session Layer)
4 Transportschicht (Transport Layer)
3 Vermittlungsschicht (Network Layer)
2 Sicherungsschicht (Data Link Layer)
1 Bitübertragungsschicht (Physical Layer)
Schicht 1 - Bitübertragungsschicht
Zuständig für die physische Übertragung von Bits über ein Medium.
- Bits in elektrische Signale, Lichtsignale oder Funkwellen umwandeln
- Übertragungsmedium definieren (Kupfer, Glasfaser, Funk)
- Bitrate und Taktung
Beispiele: Ethernet-Kabel (RJ45), Glasfaser, WLAN Protokolle: DSL, ISDN, 802.11
Schicht 2 - Sicherungsschicht
Sorgt für eine zuverlässige Übertragung zwischen zwei direkt verbundenen Geräten und erkennt Fehler die auf Schicht 1 entstehen.
- Daten in Frames verpacken
- MAC-Adressen zur Adressierung
- Fehlererkennung mit CRC-Prüfsumme
Beispiele: MAC-Adresse (00:1A:2B:3C:4D:5E), Switch
Protokolle: Ethernet (IEEE 802.3), WLAN (IEEE 802.11), PPP
Schicht 3 - Vermittlungsschicht
Leitet Pakete durch das Netzwerk weiter, auch über mehrere Netzwerke hinweg. Auf dieser Schicht arbeiten IP-Adressen.
- Logische Adressierung mit IP-Adressen
- Routing
Beispiele: IP-Adresse (192.168.1.1), Router
Protokolle: IP (IPv4, IPv6), ICMP, ARP
Schicht 4 - Transportschicht
Stellt eine Verbindung zwischen zwei Endgeräten her und sorgt dafür dass Daten vollständig und in der richtigen Reihenfolge ankommen.
- Segmentierung der Daten
- Ports zur Adressierung von Anwendungen
- Fehlerbehebung und Neuübertragung bei TCP
TCP vs UDP
| TCP | UDP | |
|---|---|---|
| Verbindung | Verbindungsorientiert | Verbindungslos |
| Zuverlässigkeit | Garantiert | Keine Garantie |
| Verwendung | HTTP, FTP, E-Mail | Streaming, DNS, Gaming |
Schicht 5 - Sitzungsschicht
Verwaltet Sitzungen zwischen zwei Geräten.
- Sitzungen aufbauen, verwalten, beenden
- Wiederaufnahme unterbrochener Sitzungen
Protokolle: NetBIOS, RPC, PPTP
Schicht 6 - Darstellungsschicht
Übersetzt Daten in ein Format das die Anwendung versteht.
- Verschlüsselung und Entschlüsselung (SSL/TLS)
- Datenkomprimierung
- Zeichenkodierung (ASCII, UTF-8)
Beispiele: SSL/TLS, JPEG, PNG, UTF-8
Schicht 7 - Anwendungsschicht
Die oberste Schicht. Hier interagieren Anwendungen mit dem Netzwerk.
- Netzwerkdienste für Anwendungen bereitstellen
- Protokolle für spezifische Dienste
Protokolle: HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, IMAP, DNS, SSH
Dateneinheiten pro Schicht
| Schicht | Bezeichnung |
|---|---|
| 7-5 | Daten |
| 4 | Segment (TCP) / Datagramm (UDP) |
| 3 | Paket |
| 2 | Frame |
| 1 | Bits |
Ablauf einer HTTPS-Anfrage
Beim Aufruf von https://google.com läuft folgendes ab:
- Browser erstellt HTTP-Request (Schicht 7)
- TLS verschlüsselt die Daten (Schicht 6)
- Session wird verwaltet (Schicht 5)
- TCP teilt Daten in Segmente auf, Port 443 (Schicht 4)
- IP-Paket mit Ziel-IP wird erstellt (Schicht 3)
- Frame mit MAC-Adresse wird erstellt (Schicht 2)
- Bits werden über das Kabel gesendet (Schicht 1)
Beim Empfänger läuft es umgekehrt.
TCP/IP-Modell
In der Praxis wird meistens das TCP/IP-Modell mit 4 Schichten verwendet. Das OSI-Modell ist eher theoretisch.
OSI TCP/IP
7 Anwendung ┐
6 Darstellung ├────── Anwendung
5 Sitzung ┘
4 Transport ──────── Transport
3 Vermittlung ──────── Internet
2 Sicherung ┐
1 Physisch ┘────── Netzzugang
Wichtige Ports
| Port | Protokoll | Verwendung |
|---|---|---|
| 20, 21 | FTP | Dateiübertragung |
| 22 | SSH | Sichere Remote-Verbindung |
| 25 | SMTP | E-Mail senden |
| 53 | DNS | Domainauflösung |
| 80 | HTTP | Webseiten |
| 443 | HTTPS | Webseiten verschlüsselt |
| 3306 | MySQL | Datenbank |
| 5432 | PostgreSQL | Datenbank |
Ressourcen
Cheatsheet
Schicht Name Protokolle / Geräte
7 Anwendung HTTP, HTTPS, FTP, DNS, SMTP, SSH
6 Darstellung SSL/TLS, JPEG, UTF-8
5 Sitzung NetBIOS, RPC
4 Transport TCP, UDP - Ports
3 Vermittlung IP, ICMP - Router
2 Sicherung Ethernet, WLAN - Switch, MAC-Adresse
1 Bitübertragung Kabel, Glasfaser, Funk