Die Architektur von Computer-Netzwerken

Wichtig in einem Computer-Netzwerk ist nicht nur das Übertragungsmedium und der physikalische Anschluss, sondern vor allem die Software, die die Kommunikation steuert. Unter Architektur ist dann auch die Struktur der Kommunikationssoftware zu verstehen. Die Kommunikationssoftware hat unter anderem folgende Aufgaben zu bewältigen:

• Verbindung: Aufbauen, Aufrechterhalten und Abbauen von Verbindungen zwischen Rechnern.

• Wegewahl (engl. routing): Da nicht zwischen allen Rechnern eine direkte Verbindung besteht, muss eine geeignete indirekte Verbindung gefunden werden.

• Transparente Übertragung: Beliebige Bit- und Bytekombinationen müssen so übertragen werden, dass sie beim Empfänger unverändert ankommen.

• Flusskontrolle: Da die in einem Netz verbundenen Rechner unterschiedliche Übertragungsgeschwindigkeiten haben können, muss eine Überlastung eines empfangenden Rechners vermieden werden.

• Multiplexing: Falls über eine physikalische Leitung mehrere indirekte Verbindungen aufrechterhalten werden müssen, wird die physikalische Leitung diesen Verbindungen in bestimmten Zeitabschnitten zu Verfügung gestellt (zeitliche Aufteilung).

• Splitting/Recombining: Aus Effizienzgründen können Datenpakete aufgespaltet (engl. splitting), über verschiedene physikalische Leitungen versendet und beim Empfänger wieder in der richtigen Reihenfolge zusammengesetzt (engl. recombining) werden.

• Zuverlässigkeit: Übertragungsfehler kommen immer wieder vor. Um eine Verbindung absolut zuverlässig zu gestalten, müssen auftretende Fehler durch geeignete Maßnahmen korrigiert werden, z.B. durch Wiederholung des Sendens von Datenpaketen.

Dieser Katalog von Anforderungen an Kommunikationssoftware ist nur ein kleiner Ausschnitt, soll uns aber vorerst genügen. Da die Komplexität der Kommunikationssoftware sehr groß ist, wird das Problem softwaretechnisch in Schichten aufgeteilt, die streng hierarchisch aufeinander aufbauen. Die Anzahl der Schichten, der Name und die Funktion jeder Schicht unterscheiden sich von Netzwerk zu Netzwerk.

• Prima: Alle bekannten Netze legen eine Schichtenhierarchie zugrunde.

• Leider: Die Anzahl, Namen, Aufgaben und Funktionsweisen der einzelnen Schichten sind in allen Netzen unterschiedlich.

• Fazit: Internationale Standards sind notwendig.

Daher hat die ISO (International Standardization Organisation) ein Standardmodell für vorhandene und zukünftige Kommunikationssoftware entwickelt, das Reference Model of Open Systems Interconnection (OSI). Es legt sieben Kommunikationsschichten zugrunde, die in Tabelle 9.2 dargestellt sind. Das OSI-Modell wird in Abschnitt 9.4 genauer erläutert.

Tabelle 9.2: Das OSI-Schichtenmodell

Schicht 7	Anwendungsschicht	Application Layer
Schicht 6	Darstellungsschicht	Presentation Layer
Schicht 5	Kommunikationssteuerungsschicht	Session Layer
Schicht 4	Transportschicht	Transport Layer
Schicht 3	Vermittlungsschicht	Network Layer
Schicht 2	Abschnittssicherungsschicht	Data Link Layer
Schicht 1	Bitübertragungsschicht	Physical Layer