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TCP/IP vs OSI: Was ist der Unterschied?

TCP/IP vs OSI: Was ist der Unterschied?

Offizieller von FS.COM 2019-01-11

Sprechen wir über Layer-2-Switches und Layer-3-Switches, beziehen wir uns eigentlich auf die Schichten eines allgemeinen Protokollmodells – des Open Source Interconnect (OSI)-Modells. Es wird häufig zur Beschreibung von Netzwerkkommunikation verwendet. Die Datenkommunikation zwischen verschiedenen Netzwerken ist nicht möglich, wenn es keine gemeinsamen Regeln für das Senden und Empfangen der Datenpakete gibt. Diese Regeln werden als Protokolle bezeichnet, unter denen das Transmission Control Protocol (TCP)/Internet Protocol (IP) eines der am häufigsten verwendeten ist. Das TCP/IP-Modell wird häufig in der Netzwerkbeschreibung verwendet und ist älter als das OSI-Modell. Sie beide haben multiple Ebenen: was ist also der Unterschied zwischen ihnen?

Schichten des OSI-Referenzmodells

Das OSI-Modell ist ein konzeptionelles Modell, das charakterisiert und standardisiert, wie verschiedene Soft- und Hardwarekomponenten, die an einer Netzwerkkommunikation beteiligt sind, die Arbeit aufteilen und miteinander interagieren sollten. Es besteht aus sieben Schichten. Die Namen und Grundfunktionen der einzelnen Schichten sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

TCP vs OSI

Abbildung 1: die sieben Schichten des OSI-Modells.

Schichten des TCP/IP-Modells

Das TCP/IP-Modell ist ebenfalls ein mehrschichtiges Referenzmodell, verfügt jedoch nur über vier Schichtiges. Es ist allgemein als TCP/IP bekannt, da die TCP und IP grundlegenden Protokolle sind – aber nicht nur diese beiden Protokolle werden in diesem Modell verwendet.

Anwendungsschicht (Application Layer)

Die Anwendungsschicht (Application Layer) des TCP/IP-Modells bietet Anwendungen die Möglichkeit, auf Dienste der anderen Ebenen zuzugreifen, und definiert die Protokolle, die Anwendungen zum Datenaustausch verwenden. Die bekanntesten Protokolle der Anwendungsschicht sind HTTP, FTP, SMTP, Telnet, DNS, SNMP und Routing Information Protocol (RIP).

Transportschicht (Transport Layer)

Die Transportschicht (Transport Layer) ist verantwortlich für die Bereitstellung von Session- und Datagramm-Kommunikationsdiensten für die Anwendungsschicht. Die Kernprotokolle dieser Schicht sind TCP und UDP. TCP bietet einen One-to-One-, verbindungsorientierten und zuverlässigen Kommunikationsdienst. Es ist verantwortlich für die Sequenzierung und Bestätigung der gesendeten Pakete und die Wiederherstellung von Paketen, die bei der Übertragung verloren gegangen sind. UDP bietet einen One-to-One- oder One-to-Many-, verbindungslose und unberechenbare Kommunikationsdienste. UDP wird typischerweise verwendet, wenn die zu übertragende Datenmenge klein ist (z.B. wenn die Daten in ein einziges Paket passen würden).

Internetschicht (Internet Layer)

Die Internetschicht (Internet Layer) ist für die Funktionen Host-Adressierung, Paketierung und Routing verantwortlich. Die Kernprotokolle der Internet-Protokollschicht sind IP, Address Resolution Protocol (ARP), Internet Control Message Protocol (ICMP) und Internet Group Management Protocol (IGMP). In dieser Schicht fügt die IP den Paketen einen Header hinzu, der als IP-Adresse bekannt ist. Hier gibt es sowohl IPv4 (32-Bit) Adressen als auch IP Ipv6 (128-Bit) Adressen.

Internetschicht

Abbildung 2: Beispiele für IPv4-Adresse und IPv6-Adresse.

Netzwerkzugriffsschicht (Network Access Layer)

Die Netzwerkzugriffsschicht oder Verbindungsschicht (Network Access Layer) ist dafür verantwortlich, die TCP/IP-Pakete auf dem Netzwerkmedium zu platzieren und entsprechende Pakete vom Netzwerkmedium zu empfangen. TCP/IP ist so konzipiert, dass es unabhängig von der Netzwerkzugriffsmethode, dem Frame-Format und dem Medium arbeiten kann. Mit anderen Worten: es ist unabhängig von einer bestimmten Netzwerktechnologie. Auf diese Weise kann TCP/IP verwendet werden, um verschiedene Netzwerktypen wie Ethernet, Token Ring und Asynchronous Transfer Mode (ATM) zu verbinden.

Wie werden die Daten während der Übertragung verarbeitet?

In einem geschichteten System tauschen Geräte einer Schicht Daten in unterschiedlichem Format aus, die als Protokolldateneinheit (PDU) bezeichnet werden. Die folgende Tabelle zeigt die PDUs in verschiedenen Ebenen.

Model Typ OSI-Schichten Protokolldateneinheit (PDU) TCP/IP Layer
Hostebenen Anwendungsschicht Data Anwendungsschicht
Präsentationsfolie
Session Layer
Transportschicht Segment (TCP) / Datagramm (UDP) Transportschicht
Medienebenen Netzwerk Layer Paket Internet Layer
Datenübertragungsebene Rahmen Netzwerkzugriffsschicht
Physikalische Schicht Bit

Tabelle: Verarbeitung von Protokolldateneinheiten (PDU) in verschiedenen Schichten.

Wenn ein Benutzer beispielsweise eine Website auf dem Computer durchsuchen möchte, übergibt die Remote-Server-Software zunächst die angeforderten Daten an die Anwendungsschicht (Application Layer), wo sie von Layer zu Layer verarbeitet wird, wobei jede Ebene ihre zugewiesenen Funktionen ausführt. Die Daten werden dann über die physikalische Schicht des Netzwerks übertragen, bis der Zielserver oder eine andere Vorrichtung sie empfängt. An dieser Stelle werden die Daten wieder durch die Schichten geleitet, wobei jede Schicht ihre zugewiesenen Operationen durchführt, bis die Daten von der Empfangssoftware verwendet werden.

PDU

Abbildung 3: Datenströme von den oberen Schichten zu den unteren Schichten, jede Schicht fügt der PDU Header/Footer hinzu.

Während der Übertragung fügt jede Schicht der von der oberen Ebene kommenden PDU einen Header oder Footer oder beides hinzu, der das Paket steuert und identifiziert. Dieser Prozess wird als Verkapselung bezeichnet. Der Header (und Footer) und die Daten bilden zusammen die PDU für den nächsten Layer. Der Prozess wird bis zur untersten Ebene (Physical Layer oder Network Access Layer) fortgesetzt, von wo aus die Daten an die Empfangsvorrichtung übertragen werden. Die Empfangsvorrichtung kehrt den Prozess um und entpackt die Daten auf jeder Schicht mit den Header- und Footer-Informationen, die die Vorgänge steuern. Dann verwendet die Anwendung schließlich die Daten. Der Prozess wird fortgesetzt, bis alle Daten gesendet und empfangen wurden.

Mit dem Wissen um die Aufteilung der Ebenen können wir diagnostizieren, wo das Problem liegt, wenn eine Verbindung ausfällt. Das Grundprinzip besteht darin, von der niedrigsten Ebene aus zu prüfen, anstatt von der höchsten Ebene aus. Weil jeder Layer für eine Schicht zuständig ist, die höher ist als sie, ist es einfacher, Probleme mit niedrigeren Schichten zu behandeln. Wenn Ihr Computer beispielsweise keine Internetverbindung herstellen kann, sollten Sie zunächst prüfen, ob das Netzwerkkabel an Ihrem Computer angeschlossen ist oder ob der Wireless Access Point (WAP) mit dem Switch verbunden ist.

TCP/IP-Modell vs OSI-Modell

Das TCP/IP-Modell ist älter als das OSI-Modell. Die folgende Abbildung zeigt die Beziehungen ihrer entsprechenden Layer.

TCP/IP-Modell vs. OSI-Modell

Abbildung 4: OSI-Modell vs. TCP/IP-Modell und TCP/IP-Protokollsuite.

Vergleicht man die Schichten des TCP/IP-Modells und des OSI-Modells, so ähnelt die Anwendungsschicht (Application Layer) des TCP/IP-Modells den kombinierten OSI-Schichten 5, 6, 7, aber das TCP/IP-Modell hat keine separate Präsentations- oder Sitzungsschicht (Presentation layer or Session layer). Die Transportschicht (Ttransport Layer) von TCP/IP umfasst die Verantwortlichkeiten der OSI-Transportschicht und einige der Verantwortlichkeiten der OSI-Sessionschicht (Session Layer). Die Netzwerkzugriffsschicht (Network Access Layer) des TCP/IP-Modells umfasst die Datenverbindung und die physikalischen Schichten des OSI-Modells. Beachten Sie, dass die Internetschicht (Internet Layer) von TCP/IP die Vorteile von Sequenzierungs- und Bestätigungsdiensten, die in der Datenverbindungsschicht (Data Link Layer) des OSI-Modells vorhanden sein könnten, nicht nutzt. Im TCP/IP-Modell liegt die Verantwortung bei der Transportschicht.

Die Bedeutung von TCP/IP und OSI für Troubleshooting

Betrachtet man die Bedeutung der beiden Referenzmodelle, so ist das OSI-Modell nur ein konzeptionelles Modell. Es wird hauptsächlich zur Beschreibung, Diskussion und zum Verständnis einzelner Netzwerkfunktionen verwendet. TCP/IP ist jedoch vor allem dazu gedacht, eine bestimmte Reihe von Problemen zu lösen, anstatt als Generierungsbeschreibung für die gesamte Netzwerkkommunikation als OSI-Modell zu fungieren. Das OSI-Modell ist generisch, protokollunabhängig, aber die meisten Protokolle und Systeme halten sich daran, während das TCP/IP-Modell auf Standardprotokollen basiert, die das Internet entwickelt hat. Eine weitere Besonderheit im OSI-Modell ist, dass nicht alle Schichten in einfacheren Anwendungen verwendet werden. Während die Schichten 1, 2, 3 für jede Datenkommunikation obligatorisch sind, kann die Anwendung anstelle der üblichen oberen Schichten im Modell auch eine eindeutige Schnittstellenschicht für die Anwendung verwenden.

Zusammenfassung

Das TCP/IP-Modell und das OSI-Modell sind beide konzeptionelle Modelle zur Beschreibung der gesamten Netzwerkkommunikation, während TCP/IP selbst aber auch ein wichtiges Protokoll für alle Internetoperationen darstellt. Im Allgemeinen sprechen wir, wenn wir über Schicht 2, Schicht 3 oder Schicht 7 sprechen, in der ein Netzwerkgerät arbeitet, vom OSI-Modell. Das TCP/IP-Modell wird sowohl für die Modellierung der aktuellen Internetarchitektur als auch für die Bereitstellung eines Regelwerks verwendet, dem alle Formen der Übertragung über das Netzwerk folgen.


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