Die Schichten 2 und 3 (Sicherungs- und Vermittlungsschicht) des
ISO/OSI-Modells sind das Thema der vierundachzigsten Episode des
Anwendungsentwickler-Podcasts. TL;DR Ich gehe mit dir die
Sicherungsschicht und die Vermittlungsschicht des ISO-OSI-Modells
durch, deren Begriffe und Protokolle für deine IT-Prüfung relevant
sind. Auf Schicht 2 enthalten Frames die MAC-Adressen der
beteiligten Geräte sowie eine Prüfsumme, mit der sich
Übertragungsfehler erkennen lassen. Schicht 3 ergänzt logische
IP-Adressen, damit Router Pakete über Netzwerkgrenzen hinweg zum
Ziel weiterleiten können. Dazu gehören auch CSMA/CD, das den Umgang
mit Kollisionen regelt, und ARP, mit dem sich die MAC-Adresse zu
einer IP-Adresse ermitteln lässt. Kapitelmarken [00:00:20] Einstieg
und Prüfungsrelevanz [00:01:17] Aufgaben der Sicherungsschicht
[00:01:58] MAC und LLC als Unterschichten [00:02:59] Aufbau und
Eigenschaften von MAC-Adressen [00:05:09] Frames und Quell- und
Zieladressen [00:06:31] Header, Trailer und Prüfsummen [00:08:33]
Bridges und ihre Aufgaben [00:10:44] Switches und
MAC-Adresstabellen [00:12:29] WLAN-Access-Points [00:14:04]
Ethernet und IEEE 802.11 [00:15:08] CSMA/CD und der Umgang mit
Kollisionen [00:18:23] ARP und die Zuordnung von IP- und
MAC-Adressen [00:19:33] Vermittlungsschicht und logische Adressen
[00:22:31] Routing und Pakete [00:25:03] Router verbinden Netzwerke
[00:28:35] IP und ICMP: Erreichbarkeit mit Ping prüfen [00:29:49]
IP als Grundlage des Internets und IPv6 [00:30:58] Rückblick auf
die OSI-Schichten 2 und 3 [00:33:06] Shownotes und IT-Handbuch für
die Prüfung [00:34:36] Ausblick und Newsletter [00:35:40]
Fachliches Feedback und Kommentare Inhalt Auf den beiden Schichten
arbeiten viele bekannte Hardwaregeräte und Protokolle, die auch für
die Abschlussprüfung hochgradig relevant sind. 2: Sicherungsschicht
(Data Link Layer) Wie kommen die Daten sicher (vollständig und
fehlerfrei) beim korrekten Empfänger (physikalische Zieladresse)
an? Die Schicht ist unterteilt in MAC und LLC. Einheit: Frame
Zusätzliche Informationen: physikalische Adressen Hardware: Bridge,
Switch, Wireless Access Point Protokolle: Ethernet, CSMA/CD, IEEE
802.11 (WLAN), ARP 3: Vermittlungsschicht (Network Layer) Wie
kommen die Daten auch über Netzwerkgrenzen hinweg beim korrekten
Empfänger (logische Zieladresse) an? Einheit: Paket Zusätzliche
Informationen: Logische Adressen Hardware: Router Protokolle: IP,
ICMP Literaturempfehlungen * Links Permalink zu dieser
Podcast-Episode RSS-Feed des Podcasts OSI-Modell Das
OSI-Referenzmodell Zusammenfassung Schicht 2: Sicherungsschicht
Nachdem die Bitübertragungsschicht die physikalische Verbindung
bereitstellt, geht es auf der Sicherungsschicht, englisch Data Link
Layer, darum, Daten an das richtige Gerät zu schicken und
Übertragungsfehler zu erkennen. Ich gehe mit dir die dazugehörigen
Adressen und Verfahren durch, die du als IT-Azubi für deine Prüfung
kennen solltest. Die Sicherungsschicht hat zwei Unterschichten:
MAC: Media Access Control, die untere Unterschicht. LLC: Logical
Link Control, die darüberliegende Unterschicht. MAC-Adressen Eine
MAC-Adresse ist die physikalische Adresse einer Netzwerkkarte. Sie
ist 48 Bit lang und wird meistens hexadezimal geschrieben, wobei
jeweils zwei Ziffern durch Doppelpunkte oder Bindestriche getrennt
werden. Die ersten 24 Bit kennzeichnen den Hersteller. Mit den
übrigen 24 Bit vergibt dieser individuelle Adressen für seine
Netzwerkkarten. Pro Herstellerpräfix stehen damit ungefähr 16
Millionen Kombinationen zur Verfügung; große Hersteller können
mehrere Präfixe haben. Die Adresse ist normalerweise an die
Hardware gebunden. Sie lässt sich allerdings verändern oder
nachbilden, etwa bei virtuellen Maschinen. Frames und Prüfsummen
Auf Schicht 2 heißt die Dateneinheit Frame. Darin stehen die
MAC-Adressen des sendenden und des empfangenden Geräts zusammen mit
den eigentlichen Nutzdaten. Zusätzliche Angaben vor den Nutzdaten
heißen Header, Angaben dahinter Trailer. Ein Ethernet-Frame kann
nach dem hier behandelten Standard maximal 1518 Byte umfassen, von
denen 18 Byte für Header und Trailer vorgesehen sind. Im Trailer
steht eine Prüfsumme, die aus den übertragenen Daten berechnet
wird. Das empfangende Gerät berechnet sie erneut und vergleicht das
Ergebnis mit dem mitgeschickten Wert. So lassen sich Fehler beim
Übertragen erkennen. Geräte auf Schicht 2 Eine Bridge verbindet
Netzwerkbereiche innerhalb eines lokalen Netzsegments. Dabei können
unterschiedliche Netzwerktechnologien beteiligt sein, etwa Ethernet
und Token Ring. Als Beispiel dient eine Laserbridge, die räumlich
getrennte Gebäude verbindet. Ein Switch lernt aus dem Datenverkehr,
welche MAC-Adresse an welchem Port erreichbar ist, und hält diese
Zuordnung in einer Tabelle fest. Kennt er das Ziel, schickt er den
Frame an den passenden Port weiter. Bei einem unbekannten Ziel
verteilt er die Daten zunächst über seine Ports. Ein
WLAN-Access-Point stellt den Zugang zum Funknetz bereit und
verbindet dieses mit dem kabelgebundenen LAN. Er arbeitet dabei wie
eine Bridge zwischen WLAN und Ethernet. Ethernet, WLAN und CSMA/CD
Ethernet und der WLAN-Standard IEEE 802.11 beschreiben sowohl
Aspekte der Bitübertragungsschicht als auch der Sicherungsschicht.
Dazu gehört auf Schicht 2, wie Geräte adressiert werden. CSMA/CD
steht für Carrier Sense Multiple Access Collision Detection. Das
Verfahren regelt, wie Geräte auf ein gemeinsam verwendetes Medium
zugreifen und auf Kollisionen reagieren: Ein Gerät hört zunächst
das Medium ab und beginnt zu senden, sobald es frei ist. Mehrere
Geräte können gleichzeitig ein freies Medium erkennen und anfangen
zu senden, wodurch eine Kollision entsteht. Sobald die beteiligten
Geräte die Kollision erkennen, brechen sie das Senden ab und geben
ein Jam-Signal aus. Nach einer zufällig langen Wartezeit versuchen
sie es erneut. Dadurch sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass sie
wieder gleichzeitig beginnen. Daneben gibt es CSMA/CA,
ausgeschrieben Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance,
das auf das Vermeiden von Kollisionen ausgerichtet ist. ARP
zwischen Schicht 2 und Schicht 3 Mit ARP, dem Address Resolution
Protocol, lässt sich zu einer logischen IP-Adresse die zugehörige
physikalische MAC-Adresse ermitteln. Eine ARP-Tabelle hält die
Zuordnung zwischen beiden Adressen fest. Das Protokoll verbindet
damit die Sicherungsschicht mit der Vermittlungsschicht. Schicht 3:
Vermittlungsschicht Auf der Vermittlungsschicht, englisch Network
Layer, werden Daten über Netzwerkgrenzen hinweg weitergeleitet.
Dafür kommen logische Adressen zum Einsatz, im Internet die
IP-Adressen. Welche IP-Adresse dein Gerät erhält, hängt vom
Netzwerk ab, in dem es sich befindet. Wenn du deinen Laptop vom
heimischen WLAN ins WLAN am Arbeitsplatz mitnimmst, kann er dort
eine andere IP-Adresse bekommen. Pakete und Routing Die
Dateneinheit auf Schicht 3 heißt Paket. Ihr Header enthält unter
anderem die IP-Adressen von Quelle und Ziel. Diese Angaben
ermöglichen Routing: Pakete werden über Zwischenstationen durch
mehrere Netzwerke zum Ziel geschickt. Ich verwende dafür das
Beispiel eines Postpakets. Du gibst die Zieladresse an, während die
beteiligten Verteilstationen entscheiden, über welche Station es
weitertransportiert wird. Ein Router verbindet Netzwerke, die
unterschiedliche IP-Adressbereiche haben können. Beim Heimanschluss
verbindet er beispielsweise das lokale Netz mit dem Netz des
Internetanbieters. Dabei können auch unterschiedliche Technologien
wie Ethernet und PPPoE für DSL beteiligt sein. Zu Hause kommen
häufig private IP-Adressen zum Einsatz, im Internet öffentliche
Adressen. Anhand der Zieladresse entscheidet der Router, wohin ein
Paket als Nächstes geht. Kann er das Ziel direkt erreichen, leitet
er es dorthin weiter. Andernfalls schickt er es an den nächsten
Router, der wiederum über den weiteren Weg entscheidet. IP und ICMP
IP, das Internet Protocol, ist das zentrale Protokoll auf Schicht 3
und bildet die Grundlage des Internets. IPv6 ist eine weitere
Version dieses Protokolls. Zum vertiefenden Lernen gehören auch
Fragen dazu, wie IP-Adressen vergeben werden und wie Subnetting
funktioniert. ICMP steht für Internet Control Message Protocol. Es
kommt beispielsweise bei Ping zum Einsatz: Ein Gerät schickt eine
Anfrage an das Ziel und wartet auf eine passende Antwort. Damit
kannst du prüfen, ob ein Gerät auch über mehrere Netzwerke hinweg
erreichbar ist. Material für deine Prüfung Für deine Prüfung
solltest du die Fachbegriffe einschließlich ihrer ausgeschriebenen
Abkürzungen kennen. Unter anwendungsentwicklerpodcast.de/84 habe
ich Links zum Nachlesen zusammengestellt, hauptsächlich zu
Wikipedia-Artikeln. Als Nachschlagewerk empfehle ich dir das
IT-Handbuch, in dem du die behandelten Geräte und den Aufbau der
Dateneinheiten nachlesen kannst. Über meinen kostenlosen Newsletter
erhältst du montags Neuigkeiten von der Website und Links zu
weiterem Material. Du kannst dich jederzeit über den Link im
Newsletter abmelden. Fachliche Ergänzungen oder Korrekturen kannst
du als Kommentar bei den Shownotes hinterlassen. Transkription der
gesamten Episode Automatisch erzeugte Transkription der Episode
[0:01] Herzlich Willkommen zum Anwendungsentwickler-Podcast, dem
Podcast rund um die Ausbildung zum Fachinformatiker [0:09] für
Anwendungsentwicklung. In dieser Episode geht es weiter mit dem
ISO-OSI-Modell. Viel Spaß! [0:20] Hallo und herzlich Willkommen zur
84. Episode des Anwendungsentwickler-Podcasts. [0:26] Mein Name ist
Stefan Macke und heute geht es weiter mit dem ISO-OSI-Modell.
Nachdem ich letzte Woche ja erst eine einzige Schicht geschafft
habe, [0:34] nämlich die allerunterste, die
BIT-Übertragungsschicht, geht es heute weiter mit, ich hoffe mal,
zwei Schichten. [0:40] Ich versuche mal mein Bestes, gebe ein
bisschen Gas und kloppe mal die ersten beiden Schichten nach
Schicht 1, [0:46] nämlich Nummer 2, die Sicherungsschicht, und
Nummer 3, die Vermittlungsschicht, hier durch. ...
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