OSI vs. TCP/IP-Modell | Welches ist besser

Warum werden das OSI- und das TCP/IP-Modell verwendet?

Sowohl OSI als auch TCP/IP sind Internetmodelle und können als Eckpfeiler des Internets betrachtet werden. Warum benötigen wir also diese Internetmodelle? Warum wird das OSI-Modell/TCP-Modell verwendet?

Es ist genau so, als würden sich eines Tages ein Amerikaner und ein Japaner treffen.

Amerikaner sagen: Hallo

Japaner sagen: こんにちは

Sie können einander aufgrund der Sprachunterschiede nicht verstehen. Deshalb wird Englisch im internationalen Bereich allmählich als Kommunikationssprache verwendet. Ähnlich wie beim Internet können Netzwerke mit unterschiedlichen Architekturen ohne ein Internetmodell keine Zusammenschaltung realisieren, so wie Ihr Mobiltelefon eine Nachricht an Ihren PC sendet, Ihr PC sie jedoch nicht empfangen kann.

Folglich fördert das Aufkommen von Internetmodellen wie OSI und TCP/IP die Entwicklung von Computernetzwerken und löst die Kompatibilität und Vernetzung unterschiedlicher Netzwerkstrukturen und -systeme.

OSI-Modell

Das OSI-Modell wird als Open System Interconnection Reference Model bezeichnet. Wie der Name schon sagt, legt das OSI-Modell den Schwerpunkt auf offene Standards, das heißt, jedes System kann mit anderen Systemen kommunizieren, solange sie dem OSI-Standard folgen. Mithilfe der Methode der Schichtenarchitektur unterteilt das OSI-Modell das große und komplexe System in mehrere kleine, leicht handhabbare Systeme. Das OSI-Modell ermöglicht es Ihnen, die Netzwerkfunktionen jeder Schicht visuell zu beobachten und den gesamten Prozess der Netzwerkübertragung zu verstehen.

Das OSI-Modell ist jedoch ein idealisiertes theoretisches Modell, das nur einige Konzepte standardisiert. Es beschreibt die in den einzelnen Schichten verwendeten Protokolle und Dienste nicht im Detail. Es sagt uns lediglich, was in jeder Schicht zu tun ist, und stellt keine detaillierten Implementierungsmethoden bereit.

Was sind die Schichten von OSI

Layer 1 - Bitübertragungsschicht

Die physikalische Schicht ist die unterste Schicht des OSI-Modells, die die elektrischen, mechanischen und funktionalen Standards des Systems definiert, wie Spannung, physikalische Datenrate, maximale Übertragungsdistanz, physikalischer Koppler usw. Die Hauptfunktion der physikalischen Schicht besteht darin, das Übertragungsmedium zu nutzen, um die physische Verbindung für die Sicherungsschicht bereitzustellen und für die physische Übertragung des Datenflusses verantwortlich zu sein.

Die Grundeinheit der Übertragung auf der physikalischen Schicht ist der Bitstrom, nämlich 0 und 1, also das grundlegendste elektrische Signal oder optische Signal, das das grundlegendste physikalische Übertragungsmerkmal darstellt.

Schicht 2 - Sicherungsschicht

Die Hauptfunktion der Sicherungsschicht besteht darin, Datenverbindungsverbindungen zwischen Kommunikationsentitäten herzustellen und der Netzwerkschicht Dienste zur Fehlerkontrolle und Flusskontrolle bereitzustellen. Die Grundeinheit der Übertragung in der Sicherungsschicht ist der Frame.

Die Sicherungsschicht besteht aus der MAC-Teilschicht (Medium Access Control Sublayer) und der LLC-Teilschicht (Logical Link Control Sublayer). Die MAC-Teilschicht legt fest, wie Frames auf physischen Leitungen übertragen werden. Die LLC-Teilschicht verwaltet die Kommunikation zwischen Geräten auf derselben Netzwerkverbindung. Die Teilschicht für die Datenverbindungssteuerung ist hauptsächlich dafür verantwortlich, verschiedene Protokolltypen zu identifizieren und zu kapseln. Mit anderen Worten: Die Teilschicht für die Datenverbindungssteuerung nimmt die Netzwerkprotokolldaten und Paket-Datagramme entgegen und fügt weitere Steuerinformationen hinzu, um das Paket an sein Zielgerät zu übertragen.

Layer 3 - Netzwerkschicht

Die Netzwerkschicht ist darauf ausgelegt, logische Verbindungen für die Datenübertragung zwischen Knoten zu erstellen, und wählt über den Routing-Algorithmus den besten Pfad für Pakete aus, um die Funktionen der Überlastungskontrolle und der Netzwerkverbindung zu realisieren.

Die Netzwerkschicht ist die zentrale Schicht, wobei der Router der höchste Knoten ist. Sie ist für das Routing von Paketen vom Quellnetzwerk zum Zielnetzwerk verantwortlich. Das Internet ist eine Sammlung mehrerer Netzwerke. Mithilfe der Routing-Funktion der Netzwerkschicht kann die Verbindung zwischen mehreren Netzwerken hergestellt und Informationen können gemeinsam genutzt werden.

Layer 4 - Transportschicht

Die Transportschicht ist eine Schnittstellenschicht, die höhere und niedrigere Schichten im ISO-Modell verbindet. Die Hauptfunktion der Transportschicht besteht darin, End-to-End-Dienste für Benutzer bereitzustellen und Übertragungsprobleme wie Datagrammfehler zu behandeln. 

Die Transportschicht ist eine zentrale Schicht im OSI-Modell. Sie schirmt die Kommunikationsdetails der darunterliegenden Daten gegenüber der oberen Schicht ab, sodass Benutzer die Details der physischen Schicht, der Sicherungsschicht und der Netzwerkschicht nicht berücksichtigen müssen.

Schicht 5 - Sitzungsschicht

Die Hauptfunktion der Sitzungsschicht besteht darin, die Übertragungsverbindung zwischen zwei Knoten aufrechtzuerhalten, die Punkt-zu-Punkt-Übertragung sicherzustellen und den Datenaustausch zu verwalten.

Die Sitzungsschicht baut Sitzungen auf, verwaltet sie und beendet sie. Sie kann außerdem durch Dialogsteuerung entscheiden, welcher Kommunikationsmodus verwendet wird, z. B. Vollduplex- oder Halbduplex-Kommunikation. Die Sitzungsschicht koordiniert Anfrage und Antwort über ihr eigenes Protokoll, z. B. das RPC-Protokoll (remote process call), das X-Windows-Systemprotokoll, das AppleTalk-Sitzungsprotokoll und das DNA SCP-Protokoll.

Schicht 6 - Darstellungsschicht

Die Hauptfunktion der Darstellungsschicht besteht darin, die Darstellung der zwischen den beiden Kommunikationssystemen ausgetauschten Informationen zu behandeln, hauptsächlich einschließlich Änderung des Datenformats, Datenverschlüsselung und -entschlüsselung, Datenkomprimierung und -dekomprimierung usw. Die von der Darstellungsschicht für die Anwendungsschicht bereitgestellten Dienste umfassen Syntaxkonvertierung, Syntaxauswahl und Verbindungsverwaltung.

Unter der Voraussetzung einer bestimmten Netzwerkbandbreite gilt: Je geringer die Datenkomprimierung, desto schneller die Übertragungsrate. Daher wird die Datenkomprimierung und -dekomprimierung der Darstellungsschicht als Schlüsselfaktor betrachtet, der die Netzwerkübertragungsrate beeinflusst. Darüber hinaus bietet die Darstellungsschicht auch einen Datenverschlüsselungsdienst, der die sichere Übertragung von Daten gewährleistet.

Schicht 7 - Anwendungsschicht

Die Anwendungsschicht ist die höchste Schicht im OSI-Modell und eine Schicht, die direkt den Benutzern zugewandt ist. Die Kommunikation der Benutzer sollte durch den Anwendungsprozess gelöst werden, was erfordert, dass die Anwendungsschicht verschiedene Anwendungsprotokolle einsetzt, um unterschiedliche Arten von Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

Die Anwendungsschicht enthält mehrere unabhängige Protokollmodule für Benutzerdienste, um Dienste für die Kommunikation zwischen verschiedenen Netzwerknutzern bereitzustellen. Es ist zu beachten, dass die Anwendungsschicht keine Anwendung ist, sondern Dienste für Anwendungen bereitstellt.

TCP/IP-Modell

TCP/IP ist das am weitesten verbreitete Internetmodell. Der vollständige Name von TCP/IP lautet Transmission Control Protocol/Internet Protocol, das auch als Internet Protocol Suite bekannt ist. Die TCP/IP-Protokollsuite umfasst zwei der wichtigsten Protokolle, TCP (Transmission Control Protocol) und IP (Internet Protocol). TCP ist für die Verbindung mit dem Remote-Host verantwortlich, und IP ist für die Adressierung zuständig. Sie bilden den Kern des Modells. Daher wird das Modell als TCP/IP-Modell bezeichnet. Zu den im TCP/IP-Modell verwendeten Protokollen gehören auch HTTP, TELNET, DNS, SMTP, UDP usw.

Ursprung und Entwicklung von TCP/IP

Das TCP/IP-Modell wurde vom Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten (DoD) finanziert. Der Gestaltungshintergrund von TCP/IP ist, dass das DoD ein Netzwerk benötigt, das jederzeit und unter allen Bedingungen überleben kann. Dies erfordert, dass das Netzwerk nicht nur verschiedene Verbindungsarten wie Kabel, Mikrowellen, Glasfaser und Satellitenleitung ermöglicht, sondern auch eine gute Kompatibilität und relative Unabhängigkeit aufweist. Diese strenge Anforderung führte zur Etablierung des TCP/IP-Modells und ermöglichte es TCP/IP, die Anforderungen der Datenkommunikation auf der ganzen Welt zu erfüllen.

Welche Schichten hat TCP/IP?

Layer 1 - Network Access Layer

Die Netzzugangsschicht ist die unterste Schicht des TCP/IP-Modells. Die Hauptfunktionen der Netzzugangsschicht stimmen im Wesentlichen mit der Bitübertragungsschicht und der Sicherungsschicht im OSI-Modell überein. Sie ist für das Senden und Empfangen von Datenpaketen über die Netzwerke sowie für die Übertragung von Informationen zwischen Computern verantwortlich.

Layer 2 - Internetschicht

Die Internetschicht ist Schicht 2 des TCP/IP-Modells. Sie ist für die Auswahl des besten Pfads und die Paketvermittlung während der Datenübertragung verantwortlich. Sie stellt der Transportschicht Dienste zur Auswahl von Übertragungspfaden und zur Steuerung von Datenverkehrsüberlastungen bereit.

Das Verwaltungsprotokoll der Internetschicht ist IP (Internet Protocol).

Layer 3 - Transportschicht

Die Transportschicht ist hauptsächlich darauf ausgelegt, die Zuverlässigkeit der Datenübertragung und Funktionen zur Flusskontrolle bereitzustellen.

Die Transportschicht verfügt über zwei Übertragungsprotokolle,  TCP (Transmission Control Protocol) und UDP (User Datagram Protocol). TCP eignet sich für Anwendungen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen, während UDP für geringe Zuverlässigkeitsanforderungen und wirtschaftliche Übertragung geeignet ist.

TCP kann eine zuverlässige Datenübertragung bereitstellen und ermöglicht Dienste wie Datenstromübertragung, Zuverlässigkeit, Flusskontrolle, Vollduplexbetrieb und Multiplexing. Im Allgemeinen richtet es den Kanal für die zu übertragenden Daten im Voraus ein und verbindet ihn, sendet dann die Daten und hebt schließlich den Kanal wieder auf. UDP kann jedoch zu Datenverlust, Unordnung und Fehlern führen, hat aber die Vorteile einer flexiblen und schnellen Übertragung.

Zu den von TCP unterstützten Anwendungsprotokollen gehören hauptsächlich Telnet, FTP und SMTP. Und zu den von UDP unterstützten Anwendungsprotokollen gehören NFS, SNMP, DNS und TFTP.

Layer 4 - Anwendungsschicht

TCP/IP klassifiziert alle anwendungsbezogenen Inhalte in die Anwendungsschicht und gewährleistet die Datengruppierung und -verpackung für die nächste Schicht. Die Anwendungsschicht enthält alle Protokolle höherer Schichten, wie TELNET, FTP usw.

TCP/IP-Modellstruktur

Unterschiede zwischen OSI- und TCP/IP-Modell

OSI- und TCP-Modelle haben gemeinsam, dass sie die Schichtenstruktur übernehmen und das Konzept des Protokollstapels in derselben Schicht verwenden. Die beiden Modelle unterscheiden sich jedoch in der konkreten Ebeneneinteilung und im funktionalen Design.

OSI vs TCP/IP: Schichtenstruktur

Obwohl sowohl OSI als auch TCP/IP eine Schichtenarchitektur verwenden, hat OSI 7 Schichten, während TCP/IP nur 4 Schichten hat. Das TCP/IP-Modell fasst die obersten drei Schichten des OSI-Modells zu einer Schicht zusammen, der Anwendungsschicht. Außerdem fasst es die untersten zwei Schichten von OSI zu einer Schicht zusammen, der Netzzugangsschicht. Offensichtlich ist das TCP/IP-Modell stärker vereinfacht als das OSI-Modell.

OSI-Schichten vs. TCP/IP-Schichten

OSI vs TCP/IP: Anwendungsbereich

Da das OSI-Modell vor der Ausarbeitung spezifischer Protokolle entworfen wurde,  ist das Modelldesign nicht sehr praxisnah. Manchmal kann es die Implementierung einiger Protokolle nicht vollständig anleiten. Daher ist der Anwendungsbereich von OSI begrenzt. Im Gegensatz dazu entstand das TCP/IP-Modell, nachdem verschiedene Protokolle festgelegt worden waren; es bietet im Vergleich zum OSI-Modell mehr Flexibilität in der Anwendung. Das TCP/IP-Modell ist zum faktischen internationalen Standard und Industriestandard der Internetvernetzung geworden.

OSI vs. TCP/IP: Verbindungsorientiert oder verbindungslos

Das OSI-Modell konzentriert sich auf die Kommunikationszuverlässigkeit, wie etwa die Gewährleistung der Dienstqualität und der Fehlerrate. Daher berücksichtigt das OSI-Modell in der Transportschicht nur verbindungsorientierte Dienste, während das TCP/IP-Modell sowohl verbindungsorientierte Dienste (TCP) als auch verbindungslose Dienste (UDP) ermöglicht und praktischere Anforderungen erfüllt.

Zukünftiger Trend: OSI oder TCP/IP

Das TCP/IP-Modell ähnelt grob dem OSI-Modell, beide haben jedoch ihre eigenen Eigenschaften. Weder das OSI- noch das TCP/IP-Modell ist perfekt. OSI ist im Vergleich zum TCP/IP-Modell idealistischer, komplizierter und unpraktischer, bietet jedoch die Vorteile von Vollständigkeit und Strenge. Das OSI-Modell ähnelt eher einem Lehrbuch, das in Lehre und Forschung von großer Bedeutung ist.

Das TCP/IP-Modell hat die Entwicklung des Internets erfolgreich gefördert; umgekehrt hat die Entwicklung des Internets auch den Einfluss von TCP/IP erweitert. Allerdings ist TCP/IP ebenfalls nicht perfekt. Probleme wie unzureichender Adressraum, QoS-Dienstqualität, Sicherheit usw. haben TCP/IP stets belastet. Derzeit kann die Einführung von IPv6 einige Probleme lösen, muss jedoch weiter verbessert werden. Ich glaube, dass wir in naher Zukunft ein perfekteres TCP/IP-Modell nach Industriestandards sehen werden.

FAQs

Auf welcher Schicht des OSI-Modells arbeiten Switches und Router?

Switches arbeiten auf der zweiten Schicht des OSI-Modells, der Sicherungsschicht. Router arbeiten auf der dritten Schicht des OSI-Modells, der Netzwerkschicht.

(Was sind die Unterschiede zwischen Switch und Router)

Auf welcher Schicht des TCP/IP-Modells arbeiten das IP-Protokoll und das TCP-Protokoll?

Das IP-Protokoll arbeitet auf der zweiten Schicht von TCP/IP, der Internetschicht. Das TCP-Protokoll arbeitet auf der dritten Schicht von TCP/IP, der Transportschicht.

(Mehr über IP-Adresse erfahren)

Hinweis: Teil der Inhaltsreferenz: https://en.wikipedia.org/wiki/Internet_protocol_suite