Stellen Sie sich vor, Sie schicken eine E-Mail von Ihrem Computer an Freunde aus aller Welt. Die Anwendungsebene verarbeitet Ihren E-Mail-Client, die Transportebene stellt sicher, dass Ihre Nachricht intakt ankommt, und die Netzwerkebene leitet sie durch verschiedene Netzwerke weiter, wobei alle die Prinzipien des OSI-Modells befolgen.
In Bezug auf Computertechnologien handelt es sich bei Netzwerkebenen um ein konzeptionelles Framework, das ein gemeinsames Verständnis dafür liefert, wie ein Computernetzwerk aufgebaut ist und wie verschiedene Technologien miteinander zusammenhängen, um die Netzwerkkommunikation zu ermöglichen. Zwei Modelle für Netzwerkebenen sind heute weit verbreitet: das OSI-Modell (Open Systems Interconnection) und das TCP/IP-Modell.
Es gibt auch andere Netzwerkebenen wie UDP und ICMP, die alle auf IP-Netzwerken ausgeführt werden, sowie das RINA-Modell (Recursive InterNetwork Architecture). Das TCP/IP-Modell wurde früher als Modell des US-Verteidigungsministeriums (Department of Defense, DoD), DARPA-Modell oder ARPANET-Modell bezeichnet, wurde jedoch aufgrund der Wahrnehmung geändert, dass es sich um Regierungsdienste und nicht um Standards für eine breitere Nutzung handelt.
Warum wird ein Framework auf Netzwerkebene benötigt?
Computernetzwerke sind hochkomplexe Technologien, die verschiedene Arten von Software, Betriebssystemen, Computern, Routern, Switches, Firewalls, Verbindungen und mehr umfassen. Ein Framework, das all diese Technologien in verschiedene Kategorien oder Ebenen unterteilt, hilft, die Systemkommunikation zu organisieren und Probleme effizienter zu beheben. Das Framework auf Netzwerkebene verbessert auch die Interoperabilität von Anbietern, indem es Standards für die Kommunikation zwischen Geräten schafft. Ebenen unterstützen Anbieter bei der Einführung von Standards und Protokollen, die die Konsistenz der Interaktion zwischen Technologie einer Ebene darüber und einer Ebene darunter gewährleisten.
Was ist das OSI-Modell für Netzwerkebenen?
Das OSI-Modell ist ein Produkt der Open Systems Integration Group der International Organization for Standardization (ISO) und wurde erstmals 1984 veröffentlicht. Das OSI-Referenzmodell unterteilt komplexe Netzwerksysteme in sieben separate Ebenen, basierend auf der Art der durchgeführten Aufgaben und der Rolle der einzelnen Systeme innerhalb des Netzwerk-Stacks. Die OSI-Netzwerkebenen umfassen:
- Layer 1 – die Bitübertragungsebene. Die physische Ebene sendet und empfängt Raw-Bitströme über ein physikalisches Medium.
- Layer 2 – die Sicherungsebene. Diese Ebene definiert das Format der zu übertragenden Daten und zerlegt sie in Frames für den Übergang zur Bitübertagungsebene. Sie verwaltet auch Verbindungen zwischen zwei verschiedenen Knoten, übernimmt die Fehlerkontrolle und beendet Verbindungen, wenn eine Sitzung abgeschlossen ist.
- Layer 3 – die Netzwerkebene. Die Netzwerkebene ist für die effiziente Weiterleitung von Datenpaketen über mehrere Netzwerke verantwortlich.
- Layer 4 – die Transportebene. Diese Ebene koordiniert die durchgängige, zuverlässige und transparente Datenübertragung zwischen Netzwerk-Hosts.
- Layer 5 – die Sitzungsebene. Die Sitzungsebene verwaltet die Kommunikationssitzungen und die Synchronisierung zwischen Anwendungen auf verschiedenen Geräten. Außerdem werden Einrichtung, Authentifizierung, Beendigung und Neuverbindungen verarbeitet.
- Layer 6 – die Darstellungsebene. Diese Ebene übersetzt Daten für die Anwendungsebene und verarbeitet Datenformatierung, -komprimierung, -verschlüsselung und -entschlüsselung.
- Layer 7 – die Anwendungsebene. Diese Ebene stellt Netzwerkservices direkt für Anwendungen bereit, einschließlich Protokolle für E-Mail, Web-Browsing und Dateiübertragung.
Was ist das TCP/IP-Modell für Netzwerkebenen?
Das TCP/IP-Modell ist eine weitere weit verbreitete Referenz zum Verständnis von Netzwerkebenen. Die vier Ebenen des TCP/IP-Modells umfassen:
- Die Anwendungsebene. Diese Ebene kombiniert die Anwendungs-, Darstellungs- und Sitzungsebene des OSI-Modells. Die Anwendungsebene bietet anwendungsspezifische Protokolle für Services wie Web-Browsing (HTTP), E-Mail (SMTP) und Dateiübertragungen (FTP). DNS-Services werden auch auf Anwendungsebene ausgeführt.
- Die Transportebene. Diese Ebene ist der Transportebene des OSI-Modells zugeordnet und verwaltet Kommunikationsservices, einschließlich zuverlässiger Übertragung über das Transmission Control Protocol (TCP) oder verbindungsloser Datagrammbereitstellung über das User Datagram Protocol (UDP).
- Die Internetebene. Diese Ebene entspricht der Netzwerkebene im OSI-Modell und ist für die Adressierung, das Routing und die Verwaltung der Fragmentierung von IP-Paketen verantwortlich. Neben dem Internetprotokoll (IP) arbeiten auch ARP, IGMP und ICMP auf dieser Ebene.
- Die Netzwerkzugangsebene. Diese Ebene korreliert mit der Bitübertragungsebene und Sicherungsebene des OSI-Modells. Sie verarbeitet die Übertragung von Netzwerkdatagrammen über bestimmte physische Netzwerke.
Was sind die Unterschiede zwischen OSI und TCP/IP?
Im Allgemeinen bietet das OSI-Modell einen umfassenderen und modulareren Rahmen, während TCP/IP ein einfacheres Modell mit praktischer Relevanz und hoher Verbreitung ist.
- OSI ist ein generisches, protokollunabhängiges Modell, das alle Formen der Netzwerkkommunikation umfasst und beschreibt. Im Gegensatz dazu ist TCP/IP ein funktionales Modell, das auf spezifischen Standardprotokollen basiert, um bestimmte Kommunikationsprobleme zu beheben.
- Im modularen Rahmen des OSI-Modells ist jede OSI-Ebene unterschiedlich und verfügt über spezifische Funktionen. Das ermöglicht eine einfachere Fehlerbehebung und Interoperabilität von Protokollen zwischen Ebenen. OSI bietet außerdem ein standardisiertes Framework für die Netzwerkkommunikation. Dadurch wird die Kompatibilität und Interoperabilität zwischen Produkten verschiedener Anbieter verbessert.
- Das TCP/IP-Modell ist eng mit der aktuellen Implementierung der Netzwerkprotokolle im Internet verknüpft. Dank seiner Flexibilität und Einfachheit eignet es sich für eine Vielzahl von Netzwerkgrößen und -topologien.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Netzwerkebenen bieten einen strukturierten Ansatz für Netzwerkdesign und Fehlerbehebung. Sie ermöglichen die Interoperabilität zwischen verschiedenen Hardware- und Softwarekomponenten und machen das Internet zu einem nahtlosen globalen Netzwerk.
Das OSI-Modell dient als gemeinsamer Referenzpunkt für die Fehlerbehebung im Netzwerk. Wenn ein Problem auftritt, können Administratoren die betroffene Ebene bestimmen. Dies erleichtert die Diagnose und die Lösung von Problemen.
Wenn eine Netzwerkebene ausfällt, kann die Kommunikation unterbrochen werden. Ein Fehler in der Sicherungsebene kann beispielsweise dazu führen, dass Datenframes nicht korrekt übertragen werden, was zu Fehlern im Kommunikationsprozess führen kann.
Ja, obwohl das OSI-Modell weiterhin die grundlegende Referenz ist, haben verschiedene Netzwerktechnologien, wie TCP/IP, ihre eigenen Modelle. Diese Modelle haben möglicherweise weniger Ebenen oder unterschiedliche Terminologie, dienen aber ähnlichen Zwecken.
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