Datenstrukturen im OSI-Modell: Von Bits bis Daten
Das OSI-Modell beschreibt, wie Daten in einem Netzwerk von einem System zum anderen übertragen werden. Jede der sieben Schichten des Modells hat spezifische Datenstrukturen und Verantwortlichkeiten. Im Folgenden werden die Datenstrukturen jeder Schicht detailliert erläutert.
1. Bit (Physical Layer - Schicht 1)
Die physikalische Schicht ist für die Übertragung roher Bits über das physische Medium verantwortlich. Dies kann über verschiedene Medien erfolgen, wie:
- Funkwellen
- Kupferkabel
- Glasfaser
In dieser Schicht gibt es keine strukturierten Datenpakete. Es wird lediglich eine Sequenz von Bits übertragen, ohne jegliche Struktur oder Organisation.
2. Frame (Data Link Layer - Schicht 2)
Die Sicherungsschicht verpackt die Daten in sogenannten Frames. Ein Frame ist die grundlegende Einheit dieser Schicht und enthält:
- MAC-Quell- und Zieladresse: Physische Adressen der sendenden und empfangenden Geräte.
- Prüfsumme (z. B. CRC): Dient der Fehlererkennung bei der Datenübertragung.
- Steuerinformationen für die Mediumzugriffssteuerung (MAC): Regelt den Zugriff auf das Übertragungsmedium.
- Nutzlast: Die tatsächlichen Daten aus den höheren Schichten.
3. Packet (Network Layer - Schicht 3)
Die Vermittlungsschicht erstellt Pakete, die für die Datenübertragung über unterschiedliche Netzwerke hinweg verwendet werden. Ein Paket enthält:
- IP-Quell- und Zieladresse: Logische Adressen zur Identifikation von Sender und Empfänger im Netzwerk.
- Routing-Informationen: Informationen, die den Weg durch das Netzwerk bestimmen.
- Daten aus höheren Schichten: Die Nutzlast, die vom Transport Layer geliefert wird.
4. Segment (Transport Layer - Schicht 4)
Die Transportschicht sorgt für eine zuverlässige Datenübertragung zwischen Endsystemen. Sie erstellt:
- Segmente (bei TCP)
- Datagramme (bei UDP)
Ein Segment enthält:
- Quell- und Zielportnummer: Identifizierung spezifischer Anwendungen oder Dienste.
- Sequenznummer (bei TCP): Ordnet die Segmente zur korrekten Reihenfolge.
- Fehlerkontrolle (z. B. Checksumme): Überprüft die Integrität der Daten.
- Steuerbits (z. B. ACK, SYN, FIN bei TCP): Kontrollieren den Verbindungsaufbau und -abbau sowie die Datenübertragung.
5. Sequence (Transport Layer - Schicht 4)
Bei der Verwendung von TCP werden die Daten in eine Sequenz von Segmenten aufgeteilt. Die Sequenznummer spielt dabei eine entscheidende Rolle:
- Reihenfolge: Sie stellt sicher, dass die Segmente in der richtigen Reihenfolge beim Empfänger ankommen.
- Flusskontrolle: Verhindert Überlastungen durch Anpassung der Übertragungsgeschwindigkeit.
- Fehlerbehandlung: Ermöglicht die erneute Anforderung verlorener Segmente.
6. Data (Session, Presentation, Application - Schicht 5-7)
Die oberen Schichten arbeiten mit den reinen Daten, die von Anwendungen generiert werden. Beispiele hierfür sind:
- HTTP-Anfragen
- E-Mails
- Videodaten
Diese Daten werden durch die unteren Schichten in Segmente, Pakete und Frames verpackt, um über das Netzwerk übertragen zu werden.
Zusammenfassung der Datenstrukturen im OSI-Modell
- Bit – Schicht 1 (Physical Layer)
- Frame – Schicht 2 (Data Link Layer)
- Packet – Schicht 3 (Network Layer)
- Segment (oder Datagramm) – Schicht 4 (Transport Layer)
- Sequence – Schicht 4 (bei TCP für Reihenfolge der Segmente)
- Data – Schicht 5-7 (Session, Presentation, Application Layers)