Open System Interconnection – Referenzmodell

Das OSI-Referenzmodell (auch: OSI-Schichtenmodell, OSI-Modell, engl.: „Open Systems Interconnection Reference Model“) ist ein, in der Computer-Netzwerktechnik relevantes Modell der Internationalen Organisation für Normung (ISO).
Das OSI-Referenzmodell ist ein mehrschichtiges System eines offenen Netzwerksystems. Es ist die Grundlage, auf der Netzwerkkommunikationsprotokolle aufbauen.

Maßgeblich ist das OSI-Modell für offene Netzwerksysteme; dieses sind Netzwerke, in denen jeder Anwenderprozess mit jedem anderen über offengelegte Schnittstellen kommunizieren kann.

Das OSI-Modell basiert auf sieben Schichten nach dem Prinzip der Kapselung, welche für sich jeweils alleine für eine in sich geschlossene Ebene stehen.

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1. Bitübertragungsschicht (Physikalische Schicht; Physical Layer):
   Realisierung der Übertragung von Daten über eine physische Schnittstelle bitweise in Form von digitalen Signalen. Ungesicherte Verbindung. Das Protokoll ist abhängig von der Hardware (z. B. Netzwerkkarte, Netzwerkchipsatz oder Bluetoothempfänger) und den physischen Erfordernissen der Signalübertragung. Die moderne Telefonverbindung findet auf dieser Ebene statt.
2. Datensicherungsschicht (Datenverbindungsschicht; Data Link Layer):
   Absicherung der korrekten Übertragung zusammenhängender Bitfolgen zwischen
   den kommunizierenden Rechnern, Erkennung und Korrektur von Fehlern in der Bitübertragung. Das HDLC-Protokoll (High-level Data Link Control Protocol) ist ein typisches Protokoll der Datensicherungsschicht.
3. Vermittlungsschicht (Netzwerkschicht; Network Layer):
   Innerhalb dieser Schicht wird der Weg vermittelt, über welchen die Daten zwischen Quell- und
   Zielrechner gesendet werden. Berücksichtigt werden dabei verfügbare Vermittlungsarten und Netzwerktopologien. Es werden virtuelle Verbindung aufgebaut. Bei Verbindungen über nur einen Kanal werden Multiplexverfahren verwendet.
4. Transportschicht (transport layer):
   Die Transportschicht ist Dienstleister, der den Dienstnutzer von der konkreten, untergelagerten Netzrealisierung
   unabhängig macht. Gängige Protokolle sind das verbindungslose UDP und verbindungsorientierte TCP. Egal ob im lokalen Netzwerk oder Internet, über TCP und UDP können Daten immer unabhängig von Topologie und Hardware eingesetzt werden. Protokolle der Transportschicht gleichen oftmals Schwächen unterschichtiger Protokolle aus, können Vorränge im Datentransfer und Verbindungsqualitäten gewährleisten.
5. Kommunikationssicherungsschicht (Sitzungsschicht; Session Layer):
   Synchronisation der Kommunikation, inklusive Beginn und Ende. Ermöglichung der Wiederherstellung der Verbindung. Übernahme der Senden-/Empfangssynchronisation.
6. Darstellungsschicht (Presentation Layer):
   Einheitliche Interpretation und Austausch der Daten unabhängig von ihrer konkreten Darstellung in der Anwenderschicht. Sorgt für den Verbindungsaufbau und -abbau (Sockets). Ermöglicht nötige Datentransformation.
7. Anwendungsschicht (Application Layer):
   Auf der Anwendungsschicht spielt sich der Dienst ab, welcher vom Benutzer wahrgenommen wird. Der Dienst wird vom Betriebssystem oder einer anderen höheren Software angeboten und mit ihm bieten sich indirekt die Protokolle eins bis sechs des OSI-Referenzmodells an. Verteilte Anwendungen werden über die Anwendungsschicht gekoppelt. Die Anwendungsschicht ist die höchste Ebene und fungiert daher auch als die Schnittstelle zwischen Mensch und Computer-Netzwerk.

Jede Schicht verrichtet ihren Dienst für die nächst höhere Schicht. So wurden Protokolle auf der Anwendungsschicht geschrieben (z. B. File Transfer Protokoll – FTP), welche sich nur auf die Verwendung der Daten innerhalb des Betriebssystems konzentrieren und dabei viele weitere Protokolle auf den unteren Schichten nutzen (z. B. TCP, IP, Ethernet).

Das OSI-Modell ist ein theoretisches Modell. Die sieben Schichten bedeuten keinesfalls, dass auch genau für jede Schicht ein eigenes Protokoll existiert. Viele Protokolle verrichten ihre Dienste übergreifend über mehrere Schichten des OSI-Modells.

Die Schichten 1 bis 4 sind die transportorientierten, von 5 bis 7 die anwendungsorientierten Schichten des OSI-Modells.

Das OSI-Referenzmodell ist Grundlage für die Netzwerkkommunikation. Jedoch nicht alle Netzwerkgeräte interpretieren Datenpakete bis zur letzten Schicht. Im Gegenteil, denn bis zur Anwendungsschicht werden Daten grundsätzlich nur von Geräten interpretiert, die auch über eine Ein- und Ausgabefunktion verfügen und direkte Schnittstelle zum Menschen sind.

Wenn eine Nachricht von einem PC über ein Netzwerk, z. B. mit typischen Übermittlern wie Hub, Switch und Router, zu einem anderen Netzwerk übertragen wird, dann wird auf jenen Übermittlern die Nachricht bis zur Vermittlungsschicht interpretiert. Die ersten drei Schichten dienen nur der Datenübertragung von Punkt zu Punkt, ohne Weitsicht zum Empfänger.  Die Schichten von vier bis sieben sind Ende zu Ende orientiert. Dies bedeutet, dass die Nachricht in der Theorie die Anwendungsschicht (Interpretation durch eine höhere Software) erst beim Empfänger-PC erreicht.