Wir beenden das ISO/OSI-Modell mit den letzten drei Schichten in
der sechsundachzigsten Episode des Anwendungsentwickler-Podcasts.
TL;DR Ich gehe mit dir die anwendungsorientierten Schichten 5 bis 7
des ISO-OSI-Modells durch und ordne bekannte Netzwerkprotokolle
ein. Die Sitzungsschicht verbindet zusammengehörige Anfragen und
Antworten zu einem Dialog, während die Darstellungsschicht dafür
sorgt, dass beteiligte Systeme die übertragenen Daten verstehen.
Auf der Anwendungsschicht erhalten Daten und Befehle ihre Bedeutung
für das jeweilige Protokoll. Anhand einer E-Mail lässt sich
nachvollziehen, wie alle sieben Schichten zusammenarbeiten und
welche Aufgaben sie beim Übertragen übernehmen. Kapitelmarken
[00:00:00] Begrüßung und Abschluss der Reihe zum ISO-OSI-Modell
[00:01:48] Transportorientierte und anwendungsorientierte Schichten
[00:03:12] Schicht 5: Sitzungsschicht und zusammengehörige Anfragen
[00:05:20] Warenkorb als Beispiel und Websessions auf
Anwendungsebene [00:06:38] Wiederaufsetzpunkte bei unterbrochenen
Verbindungen [00:07:36] Schichtübergreifende Komponenten und RPC
[00:09:02] Schicht 6: Darstellungsschicht und Syntax der Daten
[00:10:59] Zeichenkodierung, Verschlüsseln und Komprimieren
[00:13:31] Zeilenenden zwischen Windows und Linux [00:14:18]
Datenstrukturen mit ASN.1 beschreiben [00:16:12] Schicht 7:
Anwendungsschicht als Einstiegspunkt für Programme [00:18:10]
Semantik und Bedeutung von Befehlen [00:19:27] Firewalls auf
Anwendungsebene [00:20:41] Proxyserver: Stellvertreter, Cache und
Inhaltsfilter [00:22:17] Anfragen mit einem Loadbalancer verteilen
[00:23:14] Gateways zwischen unterschiedlichen Technologien
[00:25:21] Bekannte Protokolle auf Anwendungsebene [00:26:52]
Rückblick auf die Schichten 5 bis 7 [00:29:36] Eine E-Mail durch
alle sieben OSI-Schichten [00:32:31] Prüfungswissen und Fehlersuche
in der Praxis [00:33:49] Feedback, Begleitmaterial und Podcastpause
Inhalt 5: Sitzungsschicht (Session Layer) Wie wird eine dauerhafte
Kommunikation von Netzwerkteilnehmern aus unterschiedlichen
Anfragen und Antworten (Dialog) ermöglicht? Einheit: Daten
Zusätzliche Informationen: Zuordnung von Anfragen und Antworten
zueinander, Wiederaufsetzpunkte bei Ausfall der Kommunikation
Hardware: siehe Anwendungsschicht Protokolle: RPC, siehe
Anwendungsschicht 6: Darstellungsschicht (Presentation Layer) Wie
können Daten unabhängig von der konkreten Repräsentation auf den
beteiligten Systemen verständlich ausgetauscht werden? Einheit:
Daten Zusätzliche Informationen: Syntax der Daten, Encoding,
Verschlüsselung, Kompression Hardware: siehe Anwendungsschicht
Protokolle: ASN.1, siehe Anwendungsschicht 7: Anwendungsschicht
(Application Layer) Wie können anwendungsspezifische Daten und
Befehle ein- und ausgegeben werden? Einheit: Daten Zusätzliche
Informationen: Semantik der Daten Hardware: Gateway, Load Balancer,
Proxy, Firewall Protokolle: HTTP, FTP, SMTP Literaturempfehlungen *
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OSI-Modell Das OSI-Referenzmodell Zusammenfassung Die oberen
Schichten des ISO-OSI-Modells Zum Abschluss meiner Reihe zum
ISO-OSI-Modell gehe ich mit dir die anwendungsorientierten
Schichten 5 bis 7 durch. Als IT-Azubi zum/zur Fachinformatiker:in
Anwendungsentwicklung brauchst du dieses Wissen für die Prüfung und
für die Fehlersuche im Alltag. Die Schichten 1 bis 4 übernehmen den
Transport. Darauf bauen die oberen Schichten auf, deren übertragene
Einheit jeweils Daten heißt. Protokolle und Netzwerkkomponenten
können Aufgaben auf mehreren dieser oberen Schichten übernehmen,
weshalb sich ihre Funktionen teilweise über die Schichtgrenzen
erstrecken. Schicht 5: Sitzungsschicht, Session Layer Wenn mehrere
Anfragen zusammengehören, muss die Kommunikation ihren Zusammenhang
erhalten. Die Sitzungsschicht ordnet Anfragen und Antworten
einander zu, sodass zwischen den beteiligten Systemen ein Dialog
entsteht. Dabei greift sie auf die Dienste der Transportschicht
zurück. Über Wiederaufsetzpunkte lässt sich eine unterbrochene
Kommunikation fortführen. Wird beispielsweise eine große Datei
übertragen und die Verbindung bricht nach einem bereits
übertragenen Teil ab, kann der Austausch an einer passenden Stelle
weitergehen. Am Warenkorb eines Onlineshops lässt sich das Prinzip
zusammengehöriger Anfragen veranschaulichen: Wenn du einen Artikel
hineinlegst und später den Warenkorb aufrufst, muss der Server
beide Vorgänge miteinander verbinden. Solche Websessions werden auf
Anwendungsebene verwaltet, etwa über eine Session-ID und
serverseitig gespeicherte Daten. Die Sitzungsschicht behandelt den
Zusammenhang auf einer technischeren Ebene. Als Beispiel für diese
Schicht dient RPC, Remote Procedure Call. Wenn auf einem entfernten
Rechner eine Funktion aufgerufen wird, müssen die ausgetauschten
Daten dem Aufruf zugeordnet werden können. Schicht 6:
Darstellungsschicht, Presentation Layer Damit unterschiedliche
Systeme dieselben Daten verstehen, brauchen sie gemeinsame Regeln
für deren Darstellung. Auf Schicht 6 geht es um die Syntax, also
darum, wie Daten aufgebaut und dargestellt werden.
Zeichenkodierung: Zeichensätze wie ASCII und Unicode müssen beim
Austausch berücksichtigt und gegebenenfalls umgewandelt werden.
Verschlüsselte Daten: Auf der Gegenseite müssen die Daten
entschlüsselt werden, damit sie gelesen werden können.
Verschlüsseln dient der Geheimhaltung. Komprimierte Daten: Vor dem
Darstellen werden die Daten wieder entpackt. Komprimieren spart
Speicherplatz und verringert die zu übertragende Datenmenge.
Zeilenenden: Beim Austausch von Textdateien zwischen Windows und
Linux kann eine Anpassung nötig sein. Windows verwendet Carriage
Return und Line Feed, Linux verwendet Line Feed. Mit ASN.1,
Abstract Syntax Notation One, lassen sich Datenstrukturen
unabhängig von einem konkreten Endsystem beschreiben. Die
Beschreibungssprache kennt beispielsweise Boolean und Integer. Ihre
Aufgabe lässt sich mit XML vergleichen, wobei ASN.1 eine eigene
Syntax hat. Über gemeinsame Regeln können beteiligte Systeme die
übertragenen Daten wieder in ihre jeweilige Darstellung
zurückführen. Schicht 7: Anwendungsschicht, Application Layer Ein
E-Mail-Programm wie Thunderbird greift auf die Anwendungsschicht
zu, um mit einem Mailserver Befehle auszutauschen. Diese Schicht
bildet den Einstiegspunkt für Programme, die über das Netzwerk
kommunizieren. Die darunterliegenden Schichten übernehmen die
weiteren Aufgaben des Austauschs. Zur Form der Daten kommt hier
ihre Semantik hinzu: Welche Bedeutung hat ein Befehl innerhalb des
Protokolls, und passt er zum jeweiligen Ablauf? Bei SMTP führen
bestimmte Befehle dazu, dass eine E-Mail auf dem Mailserver
angelegt wird. Zu den bekannten Protokollen auf Anwendungsebene
gehören HTTP und FTP sowie SSH, SMTP, IMAP und POP3. HTTP definiert
beispielsweise die Methoden GET, POST, PUT, DELETE, HEAD und PATCH.
Diese Protokolle solltest du für die Prüfung kennen. Ihre
Funktionen können auch Aufgaben der Sitzungsschicht und der
Darstellungsschicht umfassen. Komponenten auf den oberen Schichten
Je nachdem, welche Daten eine Komponente auswertet und welche
Aufgaben sie übernimmt, arbeitet sie auf unterschiedlichen Ebenen
des Modells. Firewall: Eine Firewall auf Anwendungsebene kann
übertragene Inhalte prüfen und gefährliche Daten erkennen. Dafür
muss sie die Bedeutung der Daten verstehen können. Proxy: Er stellt
stellvertretend Anfragen und nimmt Antworten entgegen. Wenn er
Antworten zwischenspeichert, kann er wiederholte Anfragen aus
seinem Cache bedienen. Außerdem kann er Inhalte prüfen oder
bestimmte URLs sperren. Loadbalancer: Er verteilt Anfragen auf
mehrere Server. Auf höheren Schichten kann er anhand einer URL
entscheiden, an welchen Server eine Anfrage geht, oder verschiedene
Protokolle unterschiedlich behandeln. Gateway: Es übersetzt
zwischen unterschiedlichen Technologien oder Protokollen. Ein
SMS-Gateway kann beispielsweise eine per E-Mail eingehende
Nachricht als SMS weitergeben. Ein Fax-Gateway kann empfangene Faxe
per E-Mail ins interne Netzwerk schicken. Das in der
IP-Konfiguration angegebene Standard-Gateway bezeichnet den Router,
an den Pakete für Ziele außerhalb des eigenen Netzwerks geschickt
werden. Ein Gateway auf den oberen Schichten übernimmt das
Übersetzen zwischen Technologien. Eine E-Mail durch alle sieben
Schichten Am Beispiel einer versendeten E-Mail gehe ich den Weg von
oben nach unten durch: Anwendungsschicht: Das E-Mail-Programm
tauscht anwendungsspezifische SMTP-Befehle mit dem Mailserver aus.
Darstellungsschicht: Sie regelt, wie die Daten dargestellt werden,
und berücksichtigt dabei etwa die Zeichenkodierung oder eine
verschlüsselte Verbindung. Sitzungsschicht: Zusammengehörige
Anfragen werden miteinander in Beziehung gesetzt. Transportschicht:
TCP sorgt dafür, dass die Segmente vollständig und in der richtigen
Reihenfolge ankommen und wieder zusammengesetzt werden können.
Ports gehören zu dieser Schicht. Vermittlungsschicht: IP-Adressen
bezeichnen logische Ziele. Router leiten die Pakete durch die
beteiligten Netzwerke weiter. Sicherungsschicht: Hier werden Frames
übertragen und MAC-Adressen herangezogen. Ein Switch kann darüber
entscheiden, an welchem Anschluss das Ziel erreichbar ist.
Bitübertragungsschicht: Die Bits werden über das jeweilige Medium
übertragen, beispielsweise über Kabel oder WLAN. Für die Prüfung
und die Fehlersuche Wenn du untersuchst, weshalb ein Ping keine
Antwort liefert, hilft dir das Modell dabei, die beteiligten
Vorgänge einzuordnen. Bekannte Protokolle aus deinem Alltag lassen
sich ihren Aufgaben im Modell zuordnen, wodurch du dir die
Schichten leichter merken kannst. Begleitmaterial und Podcastpause
In den Shownotes zu Episode 86 habe ich weiterführende
Wikipedia-Artikel verlinkt. Auch ein IT-Handbuch eignet sich, um
die behandelten Inhalte nachzulesen. Nach dieser letzten Episode
des Podcastjahres 2016 ist die nächste Folge für den 9. Januar 2017
angekündigt....
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