TCP/IP vs. OSI: Was ist der Unterschied?

Die Abkürzung OSI steht für Open Systems Interconnection. Beim OSI-Modell handelt es sich um ein Referenzmodell für die Kommunikation von Anwendungen über ein Netzwerk. Ein Referenzmodell wiederum ist ein konzeptioneller Rahmen, der für das Verständnis von Beziehungen zuständig ist. Das OSI-Modell ist ein konzeptionelles Netzwerk. Dieses legt fest, wie nicht nur Anwendungen über ein Netzwerk miteinander kommunizieren, sondern auch die Netzwerke selbst. Zudem wird durch das Modell auch festgelegt, wie Daten von einem Sender zum gewünschten Empfänger gesendet werden. Jede Komponente in der Datenkommunikation wird durch das OSI-Modell ganz genau beschrieben. Dadurch können Regeln und Standards für Netzwerkinfrastruktur und Anwendungen definiert werden. Das OSI-Modell besteht aus sieben Schichten. Diese sind konzeptionell von unten nach oben praktisch übereinander gestapelt. Ziel des OSI-Modells ist es, einen klaren Rahmen zu schaffen, der die Funktionen eines Netzwerks beschreibt.

Für gewöhnlich werden die sieben Schichten des OSI-Modells von oben nach unten beschrieben.

• Schicht 7: Anwendungsschicht (Application Layer)
  Diese Schicht ist besonders nahe am Endbenutzer dran. Sie ermöglicht die Interaktion zwischen Nutzer und Anwendung oder Netzwerk. Immer dann, wenn der Nutzer Dateien übertragen, Nachrichten lesen oder andere auf das Netzwerk bezogene Aktivitäten durchführen möchte, wird dies durch die Anwendungsschicht ermöglicht. Diese Schicht empfängt die Daten von den Nutzern und stellt dann die eingehenden Daten entsprechend dar. Allerdings sind die Applikationen selbst nicht auf der Anwendungsschicht zu finden. Die Anwendungsschicht nutzt stattdessen die Kommunikation durch tieferliegende Schichten. Beispielsweise nutzen Webbrowser und andere Anwendungen, die mit dem Internet verbunden werden, die Anwendungsprotokolle dieser Schicht.li>
• Schicht 6: Darstellungsschicht (Presentation Layer)
  Die Aufgabe der Darstellungsschicht ist es, Daten für die Anwendungsschicht zu übersetzen oder zu formatieren. Grundlage dafür ist entweder die Syntax oder die Semantik, die von der Anwendung akzeptiert wird. Die Darstellungsschicht präsentiert praktisch Daten für Netzwerke oder Applikationen. Ebenfalls übernimmt die Darstellungsschicht die Ver- und Entschlüsselung, die von der Anwendungsschicht benötigt wird.
• Schicht 5: Sitzungsschicht (Session Layer)
  Für die Kommunikation zwischen zwei Rechnern oder auch anderen vernetzten Geräten ist eine Sitzung erforderlich, die zuvor eingerichtet werden muss. Dies erfolgt auf der Sitzungsschicht. Sie ist verantwortlich für den Aufbau, die Koordination und auch die Beendigung der Kommunikation zwischen Anwendungen. Zu den Diensten zählt neben der Authentifizierung auch die Wiederaufnahme der Verbindung, wenn diese unterbrochen wurde. In dieser Schicht wird ebenfalls bestimmt, wie lange es dauert, bis ein System eine Antwort von einer anderen Anwendung erhält. Zu den Protokollen der Sitzungsschicht zählen unter anderem das Zone Information Protocol (ZIP) und AppleTalk.
• Schicht 4: Transportschicht (Transport Layer)
  Wie es der Name bereits andeutet, geht es in dieser Schicht um den Transport und die Übertragung von Daten. Die Transportschicht ist verantwortlich für die Übertragung der Daten über ein Netzwerk. Sie bestimmt unter anderem, wie viele Daten mit welcher Geschwindigkeit an welche Stelle geschickt werden. Zudem verfügt sie auch über Mechanismen für die Fehlerprüfung und die Datenflusskontrolle. Das bekannteste Beispiel für ein Protokoll der Transportschicht ist das Transmission Control Protocol, besser bekannt als TCP. Auf diesem Protokoll baut das Internet Protocol (IP) auf.
• Schicht 3: Vermittlungsschicht (Network Layer)
  Hauptaufgabe der Vermittlungsschicht ist die Weiterleitung von Daten in und durch andere Netzwerke. Sie leitet die Datenpakete auch durch verschiedene Router weiter. Die Protokolle dieser Schicht paketieren Daten mit den korrekten Netzwerkadressinformationen. Dann werden die passenden Netzwerkrouten ausgewählt und die Daten werden weitergeleitet zur Transportschicht. Es gibt immer viele verschiedene Möglichkeiten, eine Verbindung herzustellen, beispielsweise zwischen einem Computer und einem Server irgendwo auf der Welt. Die Vermittlungsschicht sorgt dafür, dass der effizienteste Pfad genutzt wird.
• Schicht 2: Sicherungsschicht (Data Link Layer)
  Bei der Sicherungsschicht handelt es sich um eine Protokollschicht, die innerhalb eines Netzwerks für das Verschieben von Daten in einer physischen Verbindung und aus dieser hinaus zuständig ist. Gleichzeitig übernimmt es auch die Fehlerkorrektur der darunter liegenden Bitübertragungsschicht. Weiterhin muss die Sicherungsschicht auch sicherstellen, dass die Geräte, die Daten senden und empfangen, nicht überfordert werden durch das Tempo des Datenflusses. Das ist noch immer nicht alles, die Sicherungsschicht ermöglicht auch die Übertragung von Daten zur Vermittlungsschicht, um dann dort adressiert und anschließend weitergeleitet zu werden.
• Schicht 1: Bitübertragungsschicht (Physical Layer)
  Die Bitübertragungsschicht transportiert Daten über verschiedene Schnittstellen, sowohl elektrische als auch mechanische oder prozedurale. Ihre Aufgabe ist es, Bits von einem Gerät zu einem anderen in einem Netzwerk zu senden. Sie legt ebenfalls fest, wie die physischen Verbindungen zum Netzwerk aufgebaut sein müssen. Auch die Darstellung der Bits in vorhersehbare Signale wird von der Bitübertragungsschicht bestimmt. Sie legt somit fest, ob diese Signale elektrisch, optisch oder auch per Funkwellen übertragen werden sollen.

Die Vorteile, die das OSI-Modell bietet, sind sehr vielfältig. Der größte Vorteil ist, dass es sich beim OSI-Modell um das Standardmodell der Computervernetzung handelt. Weder das Betriebssystem der Endgeräte noch irgendwelche anderen herstellerspezifischen Unterschiede spielen dabei eine Rolle. Das OSI-Modell unterstützt verbindungsorientierte und verbindungslose Dienste gleichermaßen. Nutzer sind so in der Lage, verbindungslose Dienste zu nutzen, wenn beispielsweise eine schnellere Datenübertragung über das Internet notwendig wird. Liegt der Fokus allerdings auf einer besonderen Zuverlässigkeit, ist das verbindungsorientierte Modell die bessere Wahl. Zudem bietet das OSI-Modell eine sehr große Flexibilität. Es ist in der Lage, sich an viele verschiedene Protokolle ohne Probleme anzupassen. Das Schichtenmodell ist dadurch weitaus anpassungsfähiger und zudem auch sicherer verglichen mit der Bündelung aller Dienste in nur einer einzigen Schicht.

Grundsätzlich ist es egal, mit welchem Betriebssystem gearbeitet wird und ob es herstellerspezifische Unterschiede gibt. Dennoch ist es wichtig, dass alle beteiligten Geräte nach gewissen Regeln spielen. Diese Regeln sind in den Protokollen des Modells festgelegt. Sie setzen entweder in den jeweiligen Schichten an oder kommen auch schichtenübergreifend zum Einsatz. Das System ist auf diese Protokolle angewiesen, dennoch gibt es für sie keine klare Definition. Weiterhin gibt es im Schichtenmodell ein paar Schichten, deren Nutzen nicht so hoch ist wie der anderer Schichten. Zu diesen gehören die Sitzungsschicht und die Darstellungsschicht. Auch die Tatsache, dass keine der Schichten alleine oder parallel neben einer anderen Schicht arbeiten kann, ist ein Nachteil. Die sieben Schichten sind reziprok. Das bedeutet, jede Schicht kann ihre Aufgaben nur dann erledigen, wenn sie die dafür notwendigen Daten von der vorherigen Schicht bekommen hat. Es gibt auch Dienste, die auf verschiedenen Schichten dupliziert sind. Ein Beispiel dafür sind die Transport- und die Sicherungsschicht. Beide besitzen jeweils einen ganz eigenen Fehlerkontrollmechanismus.

Das OSI-Modell kommt immer dann zum Einsatz, wenn eine Kommunikation über verschiedene technische Systeme hinweg beschrieben werden soll. Es wird überall dort eingesetzt, wo Netzwerke miteinander kommunizieren sollen.

Das TCP/IP-Modell besteht aus vier Schichten. Alle vier Schichten bilden eine Protokollfamilie. Wie beim OSI-Modell ist es auch beim TCP/IP-Modell so, dass Daten in einer ganz bestimmten Reihenfolge durch die einzelnen Schichten geleitet werden, das gilt sowohl für den Empfang als auch für das Senden von Daten.

• Schicht 4: Anwendungsschicht
  In der Anwendungsschicht können verschiedene Protokolle enthalten sein, beispielsweise FTP und HTTP. Sie enthält eine Gruppe von Anwendungen, deren Aufgabe es ist, dem Nutzer zu ermöglichen, auf das Netz zuzugreifen. Im Grunde genommen umfasst die Anwendungsschicht alles, was der Nutzer sieht und mit dem er interagiert, sobald er Daten sendet oder empfängt.
• Schicht 3: Transportschicht
  Die Transportschicht befindet sich direkt unter der Anwendungsschicht. Dieses Protokoll ist zuständig für die sichere und zuverlässige Übertragung von Daten zwischen zwei Geräten. Die Daten werden von der Transportschicht in Pakete aufgeteilt und an den Empfänger verschickt.
• Schicht 2: Internetschicht
  Die Internetschicht wird auch als Vermittlungsschicht oder Netzwerkschicht bezeichnet. Sie steuert den Fluss des Datenverkehrs und leitet ihn weiter. Dadurch stellt die Schicht sicher, dass die Daten immer so schnell wie möglich und dazu vollkommen unverändert übermittelt werden. In dieser Schicht erfolgt auch das Zusammensetzen von Datenpaketen am Zielort.
• Schicht 1: Netzwerkzugangsschicht
  Eine weitere Bezeichnung für die Netzwerkzugangsschicht ist Datensicherungsschicht. Diese Schicht ist zuständig für die physische Infrastruktur, die notwendig ist, damit ein PC überhaupt über das Internet kommunizieren kann. Neben dem Ethernet-Kabel gehören auch Netzwerkschnittstellenkarten, WLAN und Gerätetreiber dazu. In der Netzwerkzugangsschicht ist auch die technische Infrastruktur enthalten, die für die Netzwerkverbindung benötigt wird. Dazu gehört beispielsweise der Code, der digitale Daten umwandelt in übertragbare Signale.

Der große Vorteil des TCP/IP-Modells ist, dass dessen Protokolle völlig unabhängig von der jeweiligen Hardware und genutzten Software funktionieren. Wie beim OSI-Modell spielt auch bei TCP/IP weder das Betriebssystem noch das genutzte Gerät eine Rolle. Alle Protokolle sind standardisiert und funktionieren in jedem Kontext. Die Protokolle des TCP/IP-Modells nehmen im OSI-Modell die Schichten 3 und 4 ein. Die Verbindung zwischen zwei Geräten wird über die Transport- und Vermittlungsschicht hergestellt. Dadurch wird es beispielsweise möglich, mithilfe des Internetprotokolls und der IP-Adresse Datenpakete an den gewünschten Empfänger zu senden. Durch TCP wird sichergestellt, dass eine Verbindung zwischen den beiden Geräten aufgebaut und dass diese Übertragung auch aufrechterhalten wird. Tritt eine Störung beim Transport der Daten auf, wird durch das Protokoll erneut versucht, die Daten zu übermitteln.

TCP/IP gilt es recht ineffizient. Die Daten werden zunächst in kleine Datenpakete aufgeteilt. Der Empfänger muss aber wissen, was er mit dem Datenpaket machen soll. Dafür wird das Datenpaket mit einem Kopfdatensatz (Header) ausgestattet. Dieser informiert über die Nutzung und Zusammensetzung des Datenpakets. Das Problem ist, dass dieses Datenpaket durch den Verwaltungsanteil größer wird. Mindestens 40 Byte pro Datenpaket entfallen auf den Header. Nur dann, wenn mehrere Kilobytes in einem Paket übertragen werden, ist der Verwaltungsanteil verglichen mit den Nutzdaten gering.

Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, dass es nicht möglich ist, in einem dezentralen Netzwerk eine übergreifende Verbindungsqualität festzulegen. Möglich wäre es zwar durch Quality of Service (QoS), allerdings ist dies optional und erfordert die Kontrolle über das Netzwerk. Dies ist bei solchen Netzwerken wie dem Internet aber nicht vorgesehen. Dabei spielt auch die Netzneutralität eine wichtige Rolle. Diese fordert, dass alle Dateien, ganz egal welche Form oder welchen Inhalt sie haben, gleich behandelt werden müssen. Bestimmte Datenpakete dürfen nicht priorisiert und dadurch bevorzugt behandelt werden. Aus diesem Grund gibt es bestimmte Anwendungen im Internet, die mit TCP/IP nicht so gut funktionieren, da dem Protokoll dadurch Grenzen gesetzt werden.

Es ist ganz einfach, die eigene IP-Adresse herauszufinden. Ab Windows 8 kann wie folgt vorgegangen werden:

• Zunächst die Ausführen-Anwendung durch die Tastenkombination [Windows] + [R] öffnen.
• In das Feld „cmd“ eingeben und OK drücken.
• In der Kommandokonsole, die sich nun geöffnet hat, den Befehl „ipconfig“ eingeben und mit Enter bestätigen.
• Unter dem Eintrag "IPv4-Adresse" kann nun die IP-Adresse gefunden werden.

Windows 10 – zusätzliche Methode

Bei dieser Methode ist es nicht notwendig, die Kommandokonsole zu nutzen. So geht es:

• Die Systemeinstellungen öffnen.
• „Netzwerk und Internet“ öffnen.
• Eintrag „Netzwerkeigenschaften anzeigen“ anklicken.
• Unter den Verbindungen, die nun angezeigt werden, kann nach der IPv4-Adresse gesucht werden.

Mac

• Systemeinstellungen öffnen.
• Auf das Netzwerk klicken.
• Ein Übersichtsfenster öffnet sich.
• Die Netzwerkverbindungen, die grün markiert sind, sind aktiv.
• Im Detailbereich auf der rechten Seite ist dann die IP-Adresse zu finden.

Das OSI-Modell ist ein Kommunikationsgateway zwischen Netzwerk und Endbenutzer. TCP/IP dagegen ist ein Kommunikationsprotokoll, das eine Verbindung von Geräten mit dem Internet ermöglicht. Beide Modelle unterscheiden sich in mehreren Punkten voneinander.

Ein Unterschied ist in dem Modell der Umsetzung zu finden, auf dem beides entwickelt wird. OSI ist ein Referenzmodell, das online genutzt werden kann. TCP/IP dagegen stammt aus der Implementierung des OSI-Modells. OSI wurde auf einem theoretischen Modell entwickelt, TCP/IP auf einem Modell, das sich mit dem Internet befasst.

Ein weiterer großer Unterschied ist die Anzahl der Schichten. Während OSI auf sieben Schichten basiert, sind es bei TCP/IP lediglich vier Schichten.

Die allgemeine Zuverlässigkeit ist bei TCP/IP größer als beim OSI-Modell. OSI ist das ältere der beiden Modelle und wird meistens als Referenzinstrument angesehen. Es besitzt ein sehr strenges Protokoll und hat sehr enge Grenzen. So etwas kennt TCP/IP nicht. Solange allgemeine Leitlinien eingehalten werden, ermöglicht TCP/IP eine Lockerung der Regeln. Zudem ist OSI protokollunabhängig, während TCP/IP protokollabhängig ist.

Auch in der Verwendung der Schichten gibt es Unterschiede. OSI nutzt drei Schichten, um die Funktionalität der oberen Schichten zu definieren (Application, Presentation, Session). Bei TCP/IP wird dagegen lediglich eine Schicht genutzt, die Anwendungsschicht. Die Funktionalität der unteren Schichten wird bei OSI durch zwei getrennte Schichten definiert (Physical, Data Link), TCP/IP zieht nur die Data-Link-Schicht dafür heran.

Das TCP/IP-Modell kommt hauptsächlich für die Verbindung von Geräten im Internet zum Einsatz. Es kann aber auch in privaten Computernetzwerken genutzt werden, also Extranet oder Intranet, und wird dann ebenfalls als Kommunikationsprotokoll genutzt.

Jeden Tag starten Millionen Menschen ihren PC und surfen im Internet. Kaum jemand macht sich Gedanken darüber, wie das Ganze eigentlich funktioniert. Von TCP/IP haben viele schon einmal etwas gehört, dennoch ist den meisten nicht bekannt, um was es sich dabei handelt. OSI sagt den meisten gar nichts. Dabei ist beides sehr wichtig dafür, dass überhaupt eine Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten via Internet stattfinden kann. So interessant es ist, die Zusammenhänge zu kennen, so unwichtig ist es eigentlich auch. Sie müssen nicht genau wissen, wie das OSI-Modell und das TCP/IP-Modell funktionieren, um im Internet surfen zu können. Das ist der große Vorteil dieser Modelle, alles funktioniert, ohne dass sich der Nutzer darüber Gedanken machen muss. Eine spannende Technik, ohne die das Internet, wie wir es heute kennen, nicht möglich wäre.