Schichtenmodelle

Wir schauen uns ein Beispiel aus den Naturwissenschaften an: Wir möchten verstehen, wie ein Lebewesen, z.B. ein Schwan «funktioniert». Wir können die Organe des Schwans untersuchen, wie es die Zoologie tut. Wir können aber auch die DNA des Schwans anschauen. Oder uns fragen, wie die DNA chemisch aufgebaut ist. Und wie kommen eigentlich chemische Bindungen zustande?

Schichtenmodelle
Zoologie
Schichtenmodelle
Zellbiologie
Schichtenmodelle
Molekularbiologie
Schichtenmodelle
Organische Chemie
Schichtenmodelle
Atomphysik

Die verschiedenen Naturwissenschaften bauen also aufeinander auf. Sie bilden eine Art «Schichtenmodell», um die ungeheure Komplexität der Natur in den Griff zu bekommen.

Protokoll-Hierarchie

Der Zweck einer Ebene im Schichtenmodell, ist es gewisse Dienste an die oberen Ebenen zu offerieren und sie damit von den Details der unteren Ebenen abzuschirmen. So kann die Komplexität reduziert werden – da jede Schicht ihre genau definierten Aufgaben hat. Wie sie diese umsetzt ist ihr überlassen, solange sie die Schnittstellen zur nächsthöheren und zur nächsttieferen Ebene korrekt umsetzt.
Dieses Beispiel lässt sich an Hand der «Philosoph-Übersetzer-Sekretärin-Architektur»1 zeigen:

Schichtenmodelle
Beispiel aus Computer Networks, Andrew S. Tanenbaum, 1996, Seite 19

Zwei Philosophen (beides Prozesse auf Ebene 3), einer spricht Urdu und Englisch, der andere Chinesisch und Französisch. Da sie keine gemeinsame Sprache sprechen, stellen sie je einen Übersetzer an (beides Prozesse auf Ebene 2), die ihrerseits wieder je eine Sekretärin kontaktieren (beides Prozesse auf Ebene 1). Der erste Philosoph möchte seinem Kollegen seine Zuneigung zu «oryctolagus cuniculus» mitteilen. Um das zu tun, übergibt er eine englische Mitteilung über die 2/3-Schnittstelle an seinen Übersetzer mit dem Inhalt «I like rabbits». Die beiden Übersetzer haben sich auf Niederländisch als gemeinsame Sprache geeinigt, also wird die Mitteilung in «Ik vind konijnen leuk» konvertiert. Die Wahl der Sprache ist das Protokoll der zweiten Schicht und geht die Philosophen (Schicht 3) und die Sekretärinnen (Schicht 1) überhaupt nichts an. Der Übersetzer gibt nun die Mitteilung an die Sekretärin weiter. Die Übermittlung geschieht z.B. per Fax (Protokoll der Schicht 1). Wenn die Nachricht ankommt, wird sie ins Französisch übersetzt und über die 2/3-Schnittstelle dem zweiten Philosophen übergeben.

Jedes Protokoll ist komplett unabhängig, solange die Schnittstellen nicht ändern: Die beiden Übersetzer könnten von Niederländisch auf Finnisch wechseln. Auch die Sekretärinnen könnten von Fax auf E-Mail oder Briefpost wechseln, ohne die anderen Ebenen davon zu informieren. Jeder Prozess kann der Mitteilung Informationen hinzufügen, die nur für seinen Partnerprozess bestimmt sind. Dieser wird diese Informationen dann wieder entfernen, bevor er die Mitteilung weitergibt.


  1. Beispiel aus Computer Networks, Andrew S. Tanenbaum, 1996, Seite 19