OSI-Modell – Was ist das im Detail?

OSI-Modell: Wie Netzwerke wirklich funktionieren

Das ISO/OSI-Modell stellt einen zentralen Bestandteil der IT-Infrastruktur dar und erklärt, wie Daten in Netzwerken übertragen werden. Obwohl das Framework bereits aus den 1980ern stammt, hat das OSI-Modell bis heute relevante Aufgaben. Es hilft beim Verständnis komplexer Systeme, bei der Netzwerksicherheit und in der IT-Ausbildung. Wer Netzwerke analysieren oder Übertragungsfehler finden will, kommt nicht daran vorbei. In diesem Beitrag zeigen wir, was das OSI-7-Schichtenmodell ist und wie es aufgebaut ist.

Was ist das OSI-Modell?

Das OSI-Schichtenmodell oder auch ISO/OSI-Modell ist ein Referenzmodell für die Netzwerkkommunikation aus den 1980er-Jahren. Die Abkürzung OSI steht für “Open Systems Interconnection” und beschreibt die offene Verbindung zwischen unterschiedlichen Computersystemen. 

OSI wurde von der ISO (International Organization for Standardization) mit dem Ziel entwickelt, weltweit einheitliche Standards für den Datenaustausch zu schaffen. Zuvor verwendeten viele Hersteller eigene, nicht kompatible Lösungen. Diese Vielfalt führte zu Problemen bei der Zusammenarbeit von Geräten und machte Netzwerke schwer erweiterbar. 

Das ISO/OSI-Modell teilt die Kommunikation nun in sieben logisch aufgebauten Schichten auf, was die Struktur verständlich und transparent macht. Durch diese Trennung lassen sich Probleme leichter lokalisieren, Netzwerke gezielt erweitern und neue Protokolle entwickeln. 

Übrigens: Ein weiteres praktisches Referenzmodell ist das TCP/IP-Modell, das die Basis des heutigen Internets bildet und in Aufbau und Anwendung OSI ähnelt. Ein Vergleich zwischen OSI-Modell und TCP/IP erleichtert das Verständnis von Netzwerken und ihrer Funktionsweise.

Das OSI-Schichtenmodell in der Praxis

Das Modell wird nicht immer für die direkte technische Umsetzung verwendet, sondern dient oftmals als Denk- und Analysemodell. Die Aufgaben des ISO/OSI-Modells umfassen, komplexe Netzwerkvorgänge strukturiert zu verstehen und Probleme systematisch einzugrenzen. Besonders bei der Fehlersuche ist es hilfreich: Tritt ein Problem auf, lässt sich durch dieses gezielt analysieren, auf welcher Ebene es entstanden ist – etwa bei der physikalischen Verbindung, bei der Adressierung oder bei der Anwendung. 

Auch Netzwerkadministratoren nutzen das Modell, um Netzwerkkonzepte zu planen, Systeme zu dokumentieren oder neue Dienste einzuordnen. Durch die Aufteilung in logische Schichten lassen sich Netzwerkprotokolle und Geräte genau ihrer Funktion zuordnen, was die Wartung und Weiterentwicklung vereinfacht. In der IT-Ausbildung bietet das OSI-Schichtenmodell eine klare Struktur, die das Lernen erleichtert und das technische Verständnis stärkt.

So ist das OSI-Modell aufgebaut: die 7 Schichten im Überblick

Als Schichtenmodell unterteilt OSI die Kommunikation in Netzwerken in sieben aufeinander aufbauende Ebenen. Daher wird auch oft vom OSI-7-Schichtenmodell gesprochen. Die Ebenen sind folgende:

1. Physical Layer (Bitübertragungsschicht)
2. Data Link Layer (Sicherungsschicht)
3. Network Layer (Vermittlungsschicht)
4. Transport Layer (Transportschicht)
5. Session Layer (Sitzungsschicht)
6. Presentation Layer (Darstellungsschicht)
7. Application Layer (Anwendungsschicht)

Jede Ebene übernimmt eine klar definierte Aufgabe und arbeitet nur mit der Schicht direkt darüber und darunter zusammen. Die Daten durchlaufen beim Senden alle Schichten von oben nach unten und beim Empfangen in umgekehrter Reihenfolge von unten nach oben. Diese strukturierte Trennung schafft Übersichtlichkeit und macht komplexe technische Abläufe leichter nachvollziehbar.

Die sieben Schichten lassen sich in drei Gruppen einteilen: Die unteren Schichten regeln die physikalische Übertragung, die mittleren Schichten steuern den Transport und die oberen Schichten machen Daten verständlich und nutzbar. Im weiteren Verlauf unseres Artikels werfen wir einen genauen Blick auf jeden OSI-Modell-Layer.

Die unteren Schichten (1–3) als technische Basis der Kommunikation

Die Basis der Netzwerkverbindung bilden die drei unteren Ebenen des OSI-Schichtenmodells. Sie sind verantwortlich für die physikalische Übertragung, die Datenrahmenbildung und die Weiterleitung.

Schicht 1: Bitübertragungsschicht (Physical Layer)

Einzelne Bits werden als elektrische Signale, Lichtimpulse oder Radiowellen übertragen. Die Bitübertragungsschicht im OSI-Modell definiert somit die physischen Aspekte einer Verbindung, wie Kabel, Stecker, Spannungspegel und Frequenzen. Sie stellt sicher, dass Geräte physisch verbunden sind. In diesem Stadium spielt der Inhalt oder die Bedeutung der Daten keine Rolle, nur die Übertragung der Rohdaten ist wichtig.

Schicht 2: Sicherungsschicht (Data Link Layer)

Im OSI-Schichtenmodell wird die fehlerfreie Übertragung von Daten zwischen Geräten durch die Sicherungsschicht gewährleistet. Dazu werden die Daten in kleine Einheiten, sogenannte Rahmen, aufgeteilt, und der Zugriff auf das Übertragungsmedium wird gesteuert, um Kollisionen zu vermeiden. Jedes Gerät erhält eine eindeutige Kennung, die seine Identifikation im Netzwerk ermöglicht.

Schicht 3: Vermittlungsschicht (Network Layer)

Die Vermittlungsschicht entscheidet, welchen Weg die Daten durch das Netzwerk nehmen. Sie zerlegt die Informationen in Datenpakete und versieht sie mit Zieladressen. Diese OSI-Schicht stellt sicher, dass die Pakete auch über mehrere Stationen hinweg ihr Ziel erreichen, selbst wenn diese weit voneinander entfernt sind.

Die mittleren Schichten (4–5): Kontrolle und Organisation der Datenübertragung

Im Open Systems Interconnection Modell gewährleisten die mittleren Schichten, dass die übertragenen Daten vollständig, fehlerfrei und in der richtigen Reihenfolge beim Empfänger ankommen. Dabei steuern sie den Transport sowie die Organisation der Verbindung zwischen den Kommunikationspartnern.

Schicht 4: Transportschicht (Transport Layer)

Die vollständige, unbeschädigte und sequenzierte Zustellung von Daten an den Empfänger wird durch die Transportschicht sichergestellt. Sie teilt große Datenströme in kleinere Segmente auf und setzt diese am Ziel korrekt wieder zusammen. Durch den Einsatz von Ports erlaubt diese OSI-Schicht die gleichzeitige Verwaltung mehrerer Netzwerkverbindungen auf einem Gerät.

Schicht 5: Sitzungsschicht (Session Layer)

Die Sitzungsschicht ist verantwortlich für die Verwaltung und Kontrolle der logischen Verbindungen zwischen Geräten. Sie stellt sicher, dass Daten geordnet übertragen werden und die Verbindungen stabil bleiben. Bei Unterbrechungen ermöglicht diese Schicht die Wiederaufnahme der Sitzung, was insbesondere bei längeren oder gesicherten Datenübertragungen eine wichtige Rolle spielt.

Die oberen Schichten (6–7): Darstellung und Anwendung

Innerhalb des OSI-Schichtenmodells liegt der Fokus der oberen Schichten darauf, Daten so aufzubereiten, dass sie für Anwender oder Anwendungen verständlich und nutzbar sind. Zudem sorgen sie für die Verbindung zur Benutzerschnittstelle.

Schicht 6: Darstellungsschicht (Presentation Layer)

Die Aufgabe der Darstellungsschicht besteht darin, Daten in ein Format zu konvertieren, das von unterschiedlichen Systemen verstanden wird. Sie gewährleistet die korrekte Kodierung und Strukturierung von Texten, Bildern und Zahlen und kann zusätzlich Verschlüsselung und Kompression übernehmen.

Schicht 7: Anwendungsschicht (Application Layer)

Die oberste Ebene des OSI 7-Schichtenmodells, die Anwendungsschicht, bildet die Schnittstelle zwischen den Netzwerkdiensten und den Endanwendern. Sie ermöglicht Programmen den direkten Zugriff auf Netzwerkfunktionen wie Webzugriff, E-Mail-Kommunikation oder den Zugriff auf entfernte Daten, wodurch die Nutzung des Netzwerks für den Nutzer unmittelbar erfahrbar wird.

Weitere Schicht – der OSI-Modell Layer 8

Neben den sieben offiziellen Schichten gibt es in der IT-Welt scherzhaft eine achte: die sogenannte „Layer 8“. Damit ist der Mensch gemeint, ob Nutzer, Administrator oder Manager. Oft werden Fehler oder Probleme auf diese Ebene geschoben, etwa durch falsche Bedienung, schlechte Passwörter oder fehlendes Sicherheitsbewusstsein. Hinter dem Humor steckt eine ernste Wahrheit: Technik funktioniert nur so sicher wie der Mensch, der sie bedient. Die 8. Schicht erinnert daran, dass auch menschliche Faktoren Teil eines funktionierenden Netzwerks sind.

Vorteile und Nachteile des OSI-7-Schichtenmodells

Das Open Systems Interconnection Modell wird in der IT-Ausbildung und Netzwerkanalyse häufig als eine hilfreiche Denkstruktur eingesetzt. Gerade für das systematische Verständnis komplexer Abläufe und die gezielte Fehlersuche ist es unverzichtbar. Daher lohnt sich ein Blick auf seine Stärken und Schwächen im Vergleich zur praktischen Anwendung:

Das OSI-Modell ist vor allem als Analyse- und Lernwerkzeug beliebt. Gleichzeitig sollten sich Unternehmen der theoretischen Grenzen bewusst sein: In realen Netzwerken verlaufen viele Prozesse nicht so sauber getrennt wie im Modell beschrieben. Dennoch bleibt das OSI-Modell ein bewährter Orientierungsrahmen, der auch in modernen IT-Umgebungen – von klassischen Netzwerklösungen in Unternehmen bis hin zu IoT-Services – eine wichtige Rolle spielt.

Das sind die Netzwerkprotokolle der OSI-Schichten

In der Praxis hat sich eine grobe Zuordnung typischer OSI-Modell-Protokolle zu den einzelnen Schichten etabliert. Diese hilft dabei, den Ort der Funktion im Netzwerk besser zu verstehen. Durch diese klare Einteilung lassen sich Kommunikationsprozesse zudem systematisch analysieren und gezielt optimieren:

• Schicht 1 (Bitübertragung): DSL, WLAN, Bluetooth
• Schicht 2 (Sicherung): Ethernet, PPP, MAC
• Schicht 3 (Vermittlung): IP, ICMP, ARP
• Schicht 4 (Transport): TCP, UDP
• Schicht 5 (Sitzung): NetBIOS, PPTP
• Schicht 6 (Darstellung): SSL/TLS, JPEG, MP3
• Schicht 7 (Anwendung): HTTP, FTP, SMTP, DNS

Besonders auf der obersten Ebene der Anwendungsschicht finden sich viele bekannte Protokolle, die direkt mit Nutzerprogrammen wie Webbrowsern, E-Mail-Clients oder Cloud-Diensten interagieren. Hier werden Netzwerkfunktionen unmittelbar für den Menschen erfahrbar. Aber auch in den darunterliegenden Schichten des OSI-Modells spielen Protokolle eine zentrale Rolle: Auf der Transportschicht sorgen beispielsweise TCP und UDP dafür, dass Daten zuverlässig oder besonders schnell übertragen werden – je nach Anwendungsfall. In der Vermittlungsschicht übernimmt das IP-Protokoll die Adressierung und sorgt dafür, dass Datenpakete über mehrere Stationen hinweg ihr Ziel erreichen.

Aber auch das Internet of Things (IoT) orientiert sich an diesem Modell. IoT-Protokolle wie MQTT oder CoAP lassen sich in der Regel der Anwendungsschicht zuordnen und sind speziell auf den ressourcenschonenden Datenaustausch zwischen Geräten ausgelegt. Ihre Position innerhalb des OSI-Schichtenmodells hilft dabei, sie im Gesamtkontext der Netzwerkinfrastruktur besser zu verstehen, zu testen und sicher zu gestalten. 

Das OSI-Modell als bewährtes Framework mit Zukunft

Das ISO/OSI-Modell erklärt Netzwerkkommunikation klar und verständlich und unterstützt beim Lernen, Planen und Analysieren technischer Abläufe. Seine strukturierte Darstellung fördert das Verständnis für komplexe Systeme, mittels der Schichten lassen sich Netzwerkprotokolle logisch einordnen und leichter überprüfen. Auch wenn es selten vollständig umgesetzt wird, bleibt es ein wertvolles Werkzeug für die Ausbildung und Fehlersuche. 

Häufig gestellte Fragen zum OSI-Modell

Was ist das OSI-Modell einfach erklärt?
Das Open Systems Interconnection Modell ist ein technisches Framework für die Kommunikation in Netzwerken. 

Wie ist das OSI-Modell allgemein aufgebaut?
Das Framework besteht aus sieben logischen Schichten, die im OSI-Schichtenmodell unterschiedliche Aufgaben übernehmen – von der Hardware bis zur Anwendung. Die Schichten sind klar voneinander getrennt und bilden ein strukturiertes System zur Analyse und Planung von Netzwerken. Aufgrund der Anzahl wird es auch das OSI-7-Schichtenmodell genannt.

Welche 7 Schichten hat das OSI-Modell?
Die sieben Schichten heißen: 1. Bitübertragung, 2. Sicherung, 3. Vermittlung, 4. Transport, 5. Sitzung, 6. Darstellung, 7. Anwendung. 

Wie funktioniert das ISO/OSI-Modell?
Beim Senden durchläuft eine Nachricht alle sieben Schichten von oben nach unten. Beim Empfangen läuft sie in umgekehrter Reihenfolge wieder nach oben. Jede Schicht verarbeitet die Daten unabhängig und übergibt sie an die nächste.

Was ist das OSI-Modell Layer 8?
Der Layer 8 ist im OSI-Modell eine humorvolle Erweiterung. Sie steht für den Menschen. Oft wird sie genannt, wenn Fehler durch Bedienung oder Fehlkonfiguration entstehen.

Gibt es einen Merksatz für das OSI-7-Schichtenmodell?
Um sich die Reihenfolge der Schichten merken zu können, gibt es für das ISO/OSI-Modell eine häufig verwendete Eselsbrücke. Diese lautet: “Please Do Not Throw Sausage Pizza Away”. Hier steht jeder Anfangsbuchstabe für eine Schicht:

• P – Physikalische Schicht (Schicht 1)
• D – Datenlink-Schicht (Schicht 2)
• N – Netzwerkschicht (Schicht 3)
• T – Transportschicht (Schicht 4)
• S – Sitzungsschicht (Schicht 5)
• P – Präsentationsschicht (Schicht 6)
• A – Anwendungsschicht (Schicht 7)

Dieser Merksatz zum OSI-Modell hilft, die Reihenfolge der Schichten einfach im Kopf zu behalten.

Wo wird das OSI-Schichtenmodell in der Praxis eingesetzt?
Das Open Systems Interconnection Modell wird bei der Fehlersuche, Netzwerkplanung und in der IT-Ausbildung genutzt. Es dient als Orientierungshilfe. Auch Netzwerkprotokolle lassen sich damit besser einordnen und analysieren.