2. Architektur von Kommunikationssystemen

Kapitel 2
2. Architektur von Kommunikationssystemen
2.1 ISO-OSI - Referenzmodell
2.2 TCP/IP-basierte Protokollarchitektur
Kommunikationsnetze
Prof. Dr. Joachim Habermann
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Kapitel 2
ISO-OSI - Referenzmodell
• Das OSI-Referenzmodell wird ausführlich in den
Normendokumenten
– ISO 7498
der ISO
– X.200
der ITU-T
beschrieben
• OSI ⇒ Open System Interconnection
• ISO ⇒ International Organisation for Standardization
• ITU-T ⇒ International Telecommunications Union Telecommunication Group (früher CCITT Comité Consultatif
International de Télégraphique et Téléphonique)
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Kapitel 2
ISO-OSI - Referenzmodell
Die Grundidee übereinandergeschichteter Protokolle besteht darin,
dass jede Schicht als Dienstanbieter der darüber liegenden Schicht
(dem Dienstnutzer) am sogenannten Dienstzugriffspunkt (Service
Access Point - SAP) über die Schnittstelle zwischen beiden Schichten
einen bestimmten Dienst anbietet.
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Kapitel 2
ISO-OSI - Referenzmodell
Das OSI-Modell geht von der folgenden Vorstellung aus:
Dienstbenutzer (z.B. Personen an PCs) und Diensterbringer (z.B. Servermaschinen) werden als sogenannte „Endsysteme“ an einem Netzwerk
angeschlossen, welches seinerseits aus verschiedenen „Zwischensystemen“
(Netzknoten) besteht, die über Übertragungsstrecken miteinander verbunden
werden.
Funktionelles Modell
einer Vebindung von
offenen Systemen
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Kapitel 2
ISO-OSI - Referenzmodell
Vereinfachtes OSI-Modell als eine Art „Aufriss“ des
Systems der letzen Folie
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Kapitel 2
ISO-OSI - Referenzmodell
Anwendungsprozess
Application
Process
7
Anwendung
A
Application
7
6
Darstellung
P
Presentation
6
5
Session
S
Session
5
4
Transport
T
Transport
4
3
Netzwerk
3
N
3
Network
3
2
Sicherung
2
L
2
Link
2
1
Bitübertragung
1
Ph
1
Physical
1
Physikalische Übertragungsmedien
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Physical Media
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Kapitel 2
ISO-OSI - Referenzmodell
Die Instanzen einer Ebene (Schicht) kommunizieren nach den Regeln
eines Protokolls.
Im Gegensatz zur eigentlichen Kommunikation auf der tiefsten Ebene
regeln die Protokolle der höheren Schichten eine virtuelle oder logische
Kommunikation
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ISO-OSI - Referenzmodell
X+1
User
X+1 - Protocol
X+1 - Entity
X+1 - Entity
Request
Response
X
Provider
Confirm
Indication
X - Protocol
X - Entity
X - Entity
X - Connection
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ISO-OSI - Referenzmodell
Unterscheidung der Dienstarten
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ISO-OSI - Referenzmodell
Beispiel eines Dienstanforderung durch das
Endsystem A (z.B. Übertragung eines Datenblocks)
PDU : Protocol Data Unit
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ISO-OSI - Referenzmodell
Zusammenwirken von PDU, SDU und PCI bei der
Kommunikation über mehrere Schichten
SDU: Service Data Unit
PCI : Protocol Control Information
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ISO-OSI - Referenzmodell
Eine wiederholte Anwendung des Prozesses führt zu einer
Verschachtelung von PDU, so dass in der schliesslich über das
Medium übertragenen Information die der obersten Schicht
übergebenen Daten und zu jedem Protokoll (der durchlaufenen
Schichten) eine durch die entsprechende Entität zu interpretierende Steuerinformation vorhanden sind.
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Kapitel 2
ISO-OSI - Referenzmodell
Grundsätzlich existieren 2 Kommunikationsformen:
• Verbindungsorientierte Kommunikation
(connection oriented, CO)
• Verbindungslose Kommunikation
(connectionless, CL)
Verbindungslos
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Verbindungsorientiert
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TCP/IP-basierte Protokollarchitektur
• Entwicklung von TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet
Protocol) begann Ende der sechziger Jahre durch das USVerteidigungsministerium (10 Jahre früher als das OSI-Modell).
• 1969 entstand das ARPANET, ein verbindungsorientiertes Netz mit
eigens entwickelten, paketvermittelnden Übertragungsverfahren.
• 1983 erfolgte die Umstellung des ARPANET auf TCP/IP.
• Zugleich wurde das Netz in zwei selbständige Netze aufgeteilt: das
militärisch genutzte MILNET und das privat genutzte ARPANET.
• Die in beiden Netzen realisierten Formen von TCP/IP bilden die Basis
des heutigen Internets.
• TCP/IP wurde als Protokollfamilie zur Telekommunikation für das
Betriebssystem UNIX entwickelt und sollte die Forderungen nach
Einfachheit und hoher Zuverlässigkeit erfüllen.
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TCP/IP-basierte Protokollarchitektur
Hinter dem Begriff TCP/IP verbergen sich mehrere, teilweise alternativ
einsetzbare Protokolle, die wegen ihrer starken und weltweiten Verbreitung
ein hohes Maß an offener Kommunikation auf den Schichten des Nachrichtentransports und der Vermittlung gewährleisten.
OSI-Architektur
TCP/IP-basierte Architektur
Anwendung
Darstellung
Sitzung
Transport
Netzwerkbetriebssystem
Internet-Anwendungsprotokolle
• Electronic Mail (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP)
• Datenübertragung (File Transfer Protocol, FTP)
• Telnet
• Hypertext (Hypertext Transfer Protocol, HTTP)
Transmission Control Protocol, TCP
User Datagram Protocol, UDP
Internet Protocol, IP
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Kommunikationsnetze
Internet Control
Message Protocol, ICMP
Adress Resolution
Protocol, ARP
z.B. X.25, ATM, Frame Relay, ISDN
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Kapitel 2
TCP/IP-basierte Protokollarchitektur
• Eine Implementierung der TCP/IP-Protokollfamilie war in dem von
der University of California in Berkeley Anfang der 80er Jahre
verteilten Unix-Betriebssystem enthalten.
• Durch die weit verbreitete Verfügbarkeit von Unix erreichte die
TCP/IP-Architektur eine kritische Masse.
• Die ISO/ITU-Kultur ist seit jeher dafür bekannt, dass sie zuerst
spezifiziert und später implementiert (langwieriger Prozess).
• Dagegen verfährt die Internet-Kultur nach dem Motto „implementiere
im gleichen Zug“.
• „Wie lehnen Könige, Präsidenten und Abstimmungen ab. Wir glauben
an groben Konsens und laufenden Code.“
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