Viele komplexe Vorgänge und Konstruktionen können mit Hilfe eines sogenannten Schichtenmodells in einfachere Einzelteile aufgespalten werden.

Wir wollen die Vorteile des Schichtenmodell an Hand eines Beispiels versuchen zu verstehen:

Beispiel «Paketversand»

Die Schule Kapellenfeld feiert 100-jähriges Jubiläum und braucht für ihr Fest zusätzliche Schulpulte. Wir möchten helfen und einige Pulte schicken.

Pulte zum Verschicken

• Wie funktioniert dies genau?
• Wer ist alles involviert?

Ablauf des Versandes

Den Schüler*innen ist egal wie die Pulte in die Schule kommen. Sie freuen sich einfach über die zusätzlichen Schulpulte.

Da die Pulte zu sperrig sind, werden diese vom Hausdienst zerlegt und in einzelne Pakete verpackt. Wenn die Pakete ankommen, kann der Hausdienst der anderen Schule die Pakete auspacken und die Pulte zusammensetzen.

Der Hausdienst trägt diese Pakete aber nicht zum nächsten Gymer. Nein, die Pakete werden an die Post übergeben. Diese ist für den Transport zuständig. Die Pakete machen auch einen Zwischenstopp im Verteilzentrum Härkingen.

Die Post verwendet nun für den eigentlichen Transport verschiedene Fahrzeuge. Im Verteilzentrum wird der Inhalt entladen und gemäss Adresse weitergeleitet.

Die Schichten

Wenn wir im obigen Beispiel die Schichten ansehen, dann ist jede Schicht für einen bestimmten Schritt zuständig.

Anwendungsschicht		Worum geht es? Mobiliar, Lehrmittel, Essen
Transportschicht		Wen betrifft es? Hauswart, Mensa, Schulleitung
Internetschicht		Wie lautet die Adresse? Kirchenfeldstrasse 25
Physikalische Schicht		Wie wird es transportiert? Lastwagen, Velokurier

Protokolle

Wir können auch sagen: Jede Schicht hat ein Protokoll. Dieses beschreibt wie die Daten weitergegen und auch wieder entpackt werden:

TCP/IP-Schichtenmodell

Genauso wie die Pakete im Beispiel übermittelt werden, geschieht dies auch am Computer – hier sprechen wir von Datenpaketen.

• Die oberen Schichten verwenden Dienste der unteren Schichten.
• Jede Schicht verpackt die Daten neu, wenn sie von der darüberliegenden Schicht übergeben werden und entpackt sie wieder beim Empfangen bevor sie wieder an die darüberliegende Schicht übergeben werden
• Jede Schicht hat einen bestimmten Auftrag.

Anwendungsschicht	Web, E-Mail				Daten
Transportschicht	Übertragungssteuerungsprotokoll (TCP)			TCP-Port	Daten
Internetschicht	Internetprotokoll (IP)		IP-Adresse	TCP-Port	Daten
Physikalische Schicht	WLAN, Ethernet	MAC-Adresse	IP-Adresse	TCP-Port	Daten

Vorteile des Schichtenmodells

Aufbau auf bestehendem

Ohne Probleme liesse sich das obenstehende Beispiel verwenden, um andere Inhalte zu transportieren. So könnten statt Pulten auch Stühle – oder z.B. auch Esswaren transportiert werden.

• So funktioniert auch unser Postsystem: Bis auf wenige Ausnahmen transportiert die Post alles.
• Die Übertragung von E-Mails und die einer Webseite unterscheidet sich nur in der obersten Schicht. Beide bauen auf den 3 identischen unteren Schichten auf

Aufgabe «Aufbau auf bestehendem»

Was könnte noch Übertragen werden, wobei die unteren Schichten verwendet werden.

Austauschbare Schichten

Die Schichten können ausgetauscht werden, solange sie ihre Aufgabe erfüllen und die Schnittstelle zwischen der darüber- und der darunterliegenden Schicht erfüllt wird.

• Die Post kann auch mit dem Flugzeug oder dem Zug transportiert werden. (Daten können Kabelgebunden oder per Funk übertragen werden)
• Statt der Post kann man einen privaten Transportservice engagieren. (Swisscom- oder UPC-Anschluss fürs Internet zu Hause)
• Statt des Hauswartes können Schüler*innen die Pulte auseinanderschrauben und wieder zusammensetzen.

Aufgabe «Schichten austauschen»

Siehst du andere Möglichkeiten wo eine Schicht ausgetauscht werden könnte?