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TCP/IP- versus OSI-Modell: Was sind die Unterschiede?

Welche Unterschiede und Gemeinsamkeiten gibt es zwischen dem OSI-Modell und dem TCP/IP-Modell? Wir zeigen, wie die Schichten der Modelle in Relation zueinander stehen.

TCP und IP sind zwei der Netzwerkstandards, ohne die das Internet nicht denkbar wäre. Das Internet Protocol (IP) legt fest, wie Computer Daten über miteinander verbundene Netzwerke austauschen können. Das Transmission Control Protocol (TCP) definiert, wie Anwendungen zuverlässige Kommunikationskanäle über ein IP-Netzwerk erstellen können. IP definiert im Wesentlichen Adressierung und Routing, während TCP festlegt, wie eine Konversation über eine IP-vermittelte Verbindung zustande kommt, ohne dass Daten beschädigt werden oder verloren gehen. TCP/IP ist aus Forschungen des US-Verteidigungsministeriums zu Netzwerken entstanden.

Das OSI-Modell (Open Systems Interconnection) beschreibt, wie die verschiedenen Software- und Hardwarekomponenten, die an einer Netzwerkkommunikation beteiligt sind, sich die Aufgaben teilen und auch sonst interagieren sollten. Das Modell wurde von der International Organization for Standardization (ISO) entwickelt, um Netzwerkanbieter und Entwickler dabei zu unterstützen, interoperable und austauschbare Systeme zu erstellen. Das OSI-Modell ist im Standard ISO/IEC 7498-1 festgelegt.

Das OSI-Modell definiert ein Netzwerk als Gruppe von sieben funktionalen Elementen oder Serviceschichten. Diese Schichten reichen von Layer 1 (auch als Physical Layer oder Bitübertragungsschicht bezeichnet) für die physische Verbindung von Knoten (zum Beispiel per Netzwerkkarte oder Bluetooth-Schnittstelle) bis nach oben zu Layer 7, die Application Layer oder Anwendungsschicht genannt wird. Idealerweise stellt eine Komponente in jeder Schicht der über ihr liegenden Schicht Services zur Verfügung, nutzt Services von der unter ihr liegenden Schicht und greift nie direkt auf andere Schichten zu oder stellt Funktionen bereit, die zu ihnen gehören.

TCP/IP- versus OSI-Modell: Ähnlichkeiten und Unterschiede

OSI- und TCP/IP-Modell in der Gegenüberstellung.
Abbildung 1: OSI- und TCP/IP-Modell in der Gegenüberstellung.

Das TCP/IP-Modell lässt sich nicht sauber auf das OSI-Modell abbilden. Es wurde in den 1970er Jahren entwickelt, um einige spezifische Probleme zu lösen, während das OSI-Modell in den 1980er Jahren entstand. TCP/IP ist nicht als generelle Beschreibung für alle Arten der Netzwerkkommunikation konzipiert. Aus diesem Grund deckt es weder alle Funktionen des OSI-Modells ab, noch definiert es die Funktionalität so detailliert und umfassend wie Letzteres.

  • IP entspricht einer Untermenge der OSI-Schicht 3, dem Network Layer beziehungsweise der Vermittlungsschicht.

IP beschreibt lediglich das für das Internet verwendete Protokoll, während die OSI-Schicht 3 auch Nicht-Internetprotokolle einschließt, zum Beispiel das Datagram Delivery Protocol (DDP) oder Internetwork Packet Exchange (IPX).

  • TCP entspricht der OSI-Schicht 4 (Transport Layer beziehungsweise Transportschicht) und einigen Funktionen auf Schicht 5 (Session Layer beziehungsweise Sitzungsschicht).

Die OSI-Schicht 4 (Transport Layer) stellt die Zustellung von Daten von einem Knoten zu einem anderen sicher. Dazu vergibt sie beispielsweise sequenzielle Nummern für Pakete, prüft, ob alle gesendeten Pakete zugestellt werden, und wiederholt die Übertragung bei verloren gegangenen oder beschädigten Paketen. TCP ist für diese Funktionen ebenfalls zuständig.

Die OSI-Schicht 5 (Session Layer) baut Verbindungen zwischen Knoten auf und beendet sie genau wie TCP. Sie übernimmt aber zusätzlich auch die Authentifizierung und Autorisierung, was TCP nicht macht.

  • TCP/IP zieht keine Rückschlüsse, was jenseits der Ebene einer Netzwerksitzung passiert – Teil der OSI-Schicht 5.

TCP/IP weist alle übergeordneten Aspekte der Netzwerknutzung Anwendungen zu, während das OSI-Modell zwei zusätzliche Schichten standardisierter Funktionen festlegt: Layer 6 (Presentation Layer) und Layer 7 (Application Layer). TCP/IP-Anwendungen kommunizieren im Wesentlichen mit Layer 4, OSI-Anwendungen hingegen mit Layer 7.

Wenn eine Anwendung Funktionen benötigt, die sie nicht bei TCP/IP findet, muss die Anwendung sie liefern.

Das OSI-Modell geht davon aus, dass eine Anwendung nie irgendeine Funktionalität implementiert, die zu einer definierten Schicht gehört.

  • Bei TCP/IP gibt es eine Schicht unterhalb von IP, den Network Access Layer. Das OSI-Modell teilt deren Funktionen auf zwei Layer auf: Data Link Layer (Schicht 2) und Physical Layer (Schicht 1).

Weitere wichtige Internetprotokolle

Viele andere zentrale Internetprotokolle – unter anderem HTTP, das grundlegende Protokoll für das Word Wide Web, und das Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) für die Übertragung von E-Mails basieren auf TCP. Das User Datagram Protocol (UDP), ein Verwandter von TCP, opfert die Zuverlässigkeitsgarantie von TCP zugunsten von schnellerer Kommunikation und liegt vielen Streaming-Media-Anwendungen zugrunde.

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