Windows-Netzwerkarchitektur und das OSI-Modell

In diesem Artikel werden die Windows-Netzwerkarchitektur und die Implementierung der unteren vier Ebenen des OSI-Modells durch Windows-Netzwerktreiber erläutert.

Allgemeine Informationen zu allen sieben Ebenen des Modells finden Sie im OSI-Modell.

Die Microsoft Windows-Betriebssysteme verwenden eine Netzwerkarchitektur, die auf dem siebenstufigen Netzwerkmodell basiert, das 1978 von der International Organization for Standardization (ISO) entwickelt wurde.

Das ISO Open Systems Interconnection (OSI)-Referenzmodell beschreibt Netzwerk als "eine Reihe von Protokollebenen mit einem bestimmten Satz von Funktionen, die jeder Ebene zugeordnet sind. Jede Ebene bietet spezifische Dienste für höhere Ebenen und schützt diese Ebenen vor den Details der Implementierung der Dienste. Eine klar definierte Schnittstelle zwischen den beiden benachbarten Ebenen definiert die Dienste, die von der unteren Ebene für die höhere angeboten werden und wie auf diese Dienste zugegriffen wird."

Das folgende Diagramm veranschaulicht das OSI-Modell.

Windows-Netzwerktreiber implementieren die unteren vier Ebenen des OSI-Modells.

Physische Ebene

Die physische Schicht ist die niedrigste Schicht des OSI-Modells. Diese Schicht verwaltet den Empfang und die Übertragung des unstrukturierten rohen Bitstroms über ein physisches Medium. Sie beschreibt die elektrischen/optischen, mechanischen und funktionalen Schnittstellen zum physischen Medium. Die physische Schicht trägt die Signale für alle höheren Schichten.

In Windows implementiert die Netzwerkschnittstelle Karte (NIC) die physische Schicht, den Transceiver und das Medium, an das die NIC angeschlossen ist.

Datenverbindungsebene

Die Datenlinkschicht sendet Frames zwischen physischen Adressen und ist für die Fehlererkennung und Wiederherstellung auf der physischen Ebene verantwortlich.

Die Datenverknüpfungsebene wird vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) weiter in zwei Unterschichten unterteilt: Media Access Control (MAC) und Logical Link Control (LLC).

MAC

Die MAC-Unterschicht verwaltet den Zugriff auf die physische Ebene, überprüft Framefehler und verwaltet die Adresserkennung empfangener Frames.

In der Windows-Netzwerkarchitektur wird die MAC-Unterschicht in der NIC implementiert. Die NIC wird von einem Softwaregerätetreiber namens Miniporttreiber gesteuert. Windows unterstützt verschiedene Varianten von Miniporttreibern, einschließlich WDM-Miniporttreibern, Miniport-Anruf-Managern (MCMs) und Miniport-Zwischentreibern.

LLC

Die LLC-Unterschicht ermöglicht eine fehlerfreie Übertragung von Datenframes von einem Knoten auf einen anderen. Die LLC-Unterschicht erstellt und beendet logische Verknüpfungen, steuert den Framefluss, sequenziert Frames, bestätigt Frames und übergibt nicht erkannte Frames erneut. Die LLC-Unterschicht verwendet die Framebestätigung und -neuübertragung, um eine nahezu fehlerfreie Übertragung über den Link zu den obigen Ebenen zu ermöglichen.

In Windows implementiert ein Softwaretreiber, der als Protokolltreiber bekannt ist, die LLC-Unterschicht.

Netzwerkebene

Die Netzwerkebene steuert den Betrieb des Subnetzes. Diese Ebene bestimmt den physischen Pfad, den die Daten nehmen sollen, basierend auf folgendem:

• Netzwerkbedingungen

• Dienstpriorität

• Andere Faktoren, z. B. Routing, Datenverkehrssteuerung, Framefragmentierung und Neumontage, Zuordnung logischer zu physischer Adressen und Nutzungsbuchhaltung

Ein Protokolltreiber implementiert die Netzwerkschicht.

Transportschicht

Die Transportschicht stellt sicher, dass Nachrichten fehlerfrei, nacheinander und ohne Verlust oder Duplizierung übermittelt werden. Diese Schicht befreit die protokolle höherer Ebene von der Datenübertragung mit ihren Peers.

Eine minimale Transportschicht ist in Protokollstapeln erforderlich, die eine zuverlässige Netzwerk- oder LLC-Unterschicht enthalten, die virtuelle Leitungsfunktionen bereitstellt. Da der NetBEUI-Transporttreiber für Windows beispielsweise eine OSI-kompatible LLC-Unterschicht ist, sind die Funktionen der Transportschicht minimal. Wenn der Protokollstapel keine LLC-Unterschicht enthält und die Netzwerkschicht unzuverlässig ist oder Datagramme unterstützt (wie bei der IP-Schicht von TCP/IP oder der IPX-Schicht von NWLink), sollte die Transportschicht die Framesequenzierung und -bestätigung sowie die Erneute Übertragung nicht erkannter Frames enthalten.

In der Windows-Netzwerkarchitektur implementiert ein Protokolltreiber, der manchmal als Transporttreiber bezeichnet wird, die Transportschicht.