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Wenn du eine Webseite öffnest, sieht es nach einem einzigen Klick aus. Im Hintergrund arbeiten aber viele Schritte zusammen. Das OSI-Modell hilft dir, diese Schritte zu ordnen und Netzwerkprobleme besser zu verstehen.
Was das OSI-Modell erklärt
Ein Netzwerk verbindet Geräte, damit sie Daten austauschen können. Dafür brauchen die Geräte gemeinsame Regeln. Solche Regeln heißen Protokolle.
Das OSI-Modell ist ein Referenz- und Denkmodell für die Kommunikation in Netzwerken. Es teilt die Aufgaben beim Datenaustausch in sieben Schichten ein. OSI bedeutet „Open Systems Interconnection“, also offene Verbindung zwischen Systemen.
- Du kennst die sieben Schichten des OSI-Modells.
- Du kannst wichtige Aufgaben den Schichten zuordnen.
- Du kannst erklären, wie eine Webanfrage durch ein Netzwerk läuft.
- Du kannst Fehler in einem Netzwerk grob eingrenzen.
Du sendest eine Nachricht. Dein Gerät bereitet den Text vor, findet einen Weg zum Empfänger und sendet Signale über WLAN oder Kabel. Beim Empfänger werden diese Signale wieder zu lesbarem Text.
Das OSI-Modell beschreibt keine einzelne App und kein einzelnes Gerät. Es sortiert die Aufgaben der Netzwerkkommunikation.
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Die sieben Schichten im Überblick
Eine Schicht ist ein abgegrenzter Aufgabenbereich. Sie nutzt die Arbeit der darunterliegenden Schicht und liefert ihr Ergebnis an die darüberliegende Schicht weiter.
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Beim Senden wandern Daten gedanklich von Schicht 7 bis Schicht 1. Beim Empfangen laufen sie von Schicht 1 zurück bis Schicht 7.
Die Nummerierung beginnt unten: Schicht 1 ist die technische Basis, Schicht 7 liegt nahe bei Programmen wie dem Browser.
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Die unteren Schichten: Signal, lokales Netz und Weg
Die unteren Schichten sorgen dafür, dass Daten überhaupt losgeschickt werden und ihr Ziel erreichen können.
Schicht 1: Bitübertragung. Ein Bit ist die kleinste Informationseinheit. Es hat den Wert 0 oder 1. Diese Schicht überträgt Bits als elektrische Signale im Kabel, als Licht in Glasfaser oder als Funkwellen im WLAN.
Schicht 2: Sicherung. Sie organisiert die Übertragung im lokalen Netzwerk, zum Beispiel zwischen Laptop und WLAN-Router. Dabei entstehen Frames. Das sind Datenrahmen mit Zusatzinformationen für die direkte Übertragung im lokalen Netz.
Schicht 3: Vermittlung. Sie führt Daten über mehrere Netzwerke zum Ziel. Dafür nutzt sie IP-Adressen, also Adressen für Geräte in einem Netzwerk. Routing bedeutet, einen passenden Weg für Daten zu wählen. Ein Paket ist eine Dateneinheit, die weitergeleitet werden kann.
Du rufst eine Webseite auf. Dein Laptop sendet die Daten per WLAN zum Router. Router leiten die Pakete mithilfe der Ziel-IP-Adresse über weitere Netzwerke weiter, bis sie beim Server der Webseite ankommen.
Ein Switch verbindet Geräte im lokalen Netzwerk und arbeitet häufig vor allem mit Schicht 2. Ein Router verbindet verschiedene Netzwerke und arbeitet vor allem mit Schicht 3.
Schicht 1 sendet Signale. Schicht 2 regelt die direkte Übertragung im lokalen Netz. Schicht 3 sucht den Weg durch mehrere Netzwerke.
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Die Transportschicht: vollständig und passend ankommen
Oft tauschen mehrere Programme gleichzeitig Daten aus. Schicht 4, die Transportschicht, hilft dabei, Daten richtig zuzuordnen und zu übertragen.
Sie kann größere Datenmengen in Segmente, also kleinere Abschnitte, zerlegen. Am Ziel können diese Abschnitte wieder zusammengesetzt werden. Außerdem nutzt sie Ports. Ein Port ist eine Nummer, die einen Netzwerkdienst auf einem Gerät unterscheidet.
TCP ist ein Transportprotokoll, das auf vollständige und geordnete Übertragung achtet. UDP ist ein Transportprotokoll mit weniger Kontrolle. Es eignet sich oft für Anwendungen, bei denen Geschwindigkeit wichtiger ist, zum Beispiel bei Live-Audio.
Du hörst Musik und lädst gleichzeitig eine Datei herunter. Die IP-Adresse führt beide Daten zu deinem Gerät. Die Ports helfen dabei, dass die Musik-App ihre Daten erhält und der Download im Browser landet.
Die IP-Adresse führt Daten zu einem Gerät. Ein Port hilft dabei, Daten auf diesem Gerät dem passenden Dienst zuzuordnen.
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Die oberen Schichten: Austausch, Format und Dienst
Die oberen Schichten machen Daten für Programme nutzbar.
Schicht 5, die Sitzungsschicht, organisiert im OSI-Modell einen zusammenhängenden Austausch zwischen zwei Systemen. Eine Sitzung ist die Zeit, in der zwei Seiten miteinander kommunizieren.
Schicht 6, die Darstellungsschicht, bereitet Daten passend auf. Sie kann Daten umwandeln, komprimieren, also platzsparender machen, oder verschlüsseln. Verschlüsselung macht Daten ohne den passenden Schlüssel unlesbar.
Schicht 7, die Anwendungsschicht, stellt Netzwerkdienste für Programme bereit. Ein Browser ist nicht selbst die Anwendungsschicht. Er nutzt aber zum Beispiel HTTP, um Webseiten anzufordern.
Dein Browser fordert eine Webseite an. Dafür nutzt er Netzwerkprotokolle wie HTTP oder HTTPS. Die Antwort kann Text, Bilder und andere Daten enthalten, die dein Browser anschließend anzeigt.
Das OSI-Modell ist ein Referenzmodell. Reale Internetprotokolle wie TCP/IP passen nicht immer exakt in sieben getrennte Schichten. Funktionen wie Verschlüsselung oder das Organisieren einer Sitzung können in der Praxis auf mehrere Ebenen verteilt sein.
Die oberen Schichten beschreiben, wie Programme Netzwerkdienste nutzen und wie Daten dafür verständlich aufbereitet werden.
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Eine Webanfrage auf ihrem Weg
Wenn du eine Internetadresse eingibst, startet dein Browser eine Anfrage. Die Anwendungsschicht stellt dafür Netzwerkdienste bereit. Darstellung und Sitzung beschreiben die Aufbereitung und Organisation des Austauschs.
Danach ordnet die Transportschicht die Daten einem Dienst zu. Die Vermittlungsschicht sucht den Weg zum Ziel. Die Sicherungsschicht bereitet die direkte Übertragung im lokalen Netz vor. Schließlich sendet die Bitübertragungsschicht die Signale über WLAN, Kabel oder Glasfaser.
Am Ziel werden die Schritte in umgekehrter Richtung verarbeitet. Aus Signalen werden so wieder Daten, die ein Programm anzeigen kann.
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Fehler mit dem OSI-Modell suchen
Das OSI-Modell hilft bei der Fehlersuche. Prüfe oft von unten nach oben: Ist WLAN aktiv? Besteht eine Verbindung zum Router? Funktioniert die IP-Verbindung? Erreicht die Anfrage den richtigen Dienst? Erst danach prüfst du die Webseite oder App.
Dein Laptop ist mit dem WLAN verbunden, aber nur eine bestimmte Webseite lädt nicht. Dann funktioniert Schicht 1 wahrscheinlich. Das Problem kann eher bei der Zieladresse, einem Dienst oder der Anwendung liegen.
Beginne bei Netzwerkproblemen mit der Verbindung. Arbeite dann über lokales Netz, Weg zum Ziel und Transport bis zur Anwendung weiter.
Zusammenfassung
Das OSI-Modell teilt Netzwerkkommunikation in sieben Schichten. Schicht 1 überträgt Bits, Schicht 2 regelt die direkte Übertragung im lokalen Netz und Schicht 3 findet Wege durch Netzwerke. Schicht 4 transportiert Daten zur passenden Anwendung.
Die Schichten 5 bis 7 organisieren den Austausch, bereiten Daten auf und stellen Netzwerkdienste für Programme bereit. Beim Senden laufen Daten von oben nach unten, beim Empfangen von unten nach oben. Das Modell ist eine hilfreiche Denkstruktur, auch wenn reale Internetprotokolle nicht immer genau in sieben getrennte Schichten passen.