Grundlagen des Datenaustauschs
Stell dir vor, du willst einer Freundin eine Nachricht schicken.
Du schreibst sie, legst sie in einen Umschlag, klebst eine Marke drauf, und die Post bringt sie zum Empfänger.
Beim Datenaustausch zwischen Computern passiert im Grunde das Gleiche – nur eben in Sekundenbruchteilen.
Auch hier gibt es:
einen Absender,
einen Empfänger,
und einen Weg, auf dem die Information übertragen wird.
Damit das funktioniert, müssen beide Seiten dieselben Regeln befolgen – sogenannte Protokolle.
Ein Protokoll ist also eine Art Sprachregel, die festlegt, wie Computer miteinander reden.
Kommunikationsarten
Bevor man versteht, wie Computer Daten austauschen, sollte man wissen, in welche Richtung der Austausch überhaupt stattfindet.
| Art | Richtung | Beispiel | Erklärung |
|---|---|---|---|
| Simplex | Nur in eine Richtung | Ein Bildschirm | Der Bildschirm empfängt Daten, kann aber nichts zurücksenden. |
| Halbduplex | Abwechselnd in beide Richtungen | Walkie-Talkie | Nur einer spricht, der andere hört – danach wird gewechselt. |
| Vollduplex | Gleichzeitig in beide Richtungen | Telefonat, Netzwerkverbindung über Switch | Beide Seiten können gleichzeitig senden und empfangen. |
In modernen Netzwerken läuft fast alles vollduplex – das bedeutet, der Computer kann gleichzeitig senden und empfangen, ohne dass etwas „wartet“.
Wie Computer Daten verschicken
Wenn ein Computer eine Nachricht (z. B. eine E-Mail oder eine Webseite) versendet, geschieht das nicht als ein großes Paket,
sondern in viele kleine Datenpakete aufgeteilt.
Jedes dieser Pakete enthält:
die Adresse des Empfängers (ähnlich wie eine Postanschrift),
die Adresse des Absenders,
und die eigentlichen Nutzdaten (also den Inhalt).
Diese Pakete reisen durchs Netzwerk – über Kabel, Funk oder Glasfaser – und werden am Ziel wieder zusammengesetzt.
Warum es mehrere „Ebenen“ braucht
Ein Computer kann Daten nicht direkt „in die Leitung schieben“.
Dafür müssen viele kleine Schritte passieren – vom Programm, das etwas senden will, bis zum elektrischen Signal auf dem Kabel.
Damit das klar organisiert bleibt, hat man diese Aufgaben in Ebenen oder Schichten aufgeteilt.
Jede Schicht kümmert sich um ihren eigenen Teil der Kommunikation.
So kann man leichter verstehen, wo ein Fehler liegt, wenn etwas nicht funktioniert.
Diese Idee nennt man das Schichtenmodell.
Das OSI-Modell
Das OSI-Modell ist ein gedankliches Konzept, das den Datenaustausch in sieben Schichten unterteilt.
Du kannst es dir vorstellen wie eine Treppe – jede Stufe baut auf der darunterliegenden auf.
| Nr. | Schicht | Aufgabe | Beispiel |
|---|---|---|---|
| 7 | Anwendung | Hier laufen Programme, z. B. Browser, E-Mail | HTTP, SMTP |
| 6 | Darstellung | Wandelt Daten in ein verständliches Format | ASCII, SSL/TLS |
| 5 | Sitzung | Hält Verbindungen aufrecht | NetBIOS, RPC |
| 4 | Transport | Überträgt Daten zuverlässig | TCP, UDP |
| 3 | Vermittlung | Findet den Weg durchs Netzwerk | IP, ICMP |
| 2 | Sicherung | Erkennt und behebt Übertragungsfehler | Ethernet, MAC |
| 1 | Bitübertragung | Sendet elektrische Signale oder Funkwellen | Kabel, WLAN |
Das TCP/IP-Modell – die vereinfachte Praxisversion
Das OSI-Modell ist eine Theorie.
In der echten Welt arbeiten Computer meist nach dem TCP/IP-Modell.
Hier kannst du den Vergleich der beiden Modelle finden.
Das ist TCP/IP-Modell ist etwas einfacher, weil es mehrere Schichten zusammenfasst:
| Schicht | Aufgabe | Beispiele |
|---|---|---|
| Anwendung | Alles, was Programme betrifft | HTTP, FTP, DNS |
| Transport | Verbindung und Zuverlässigkeit | TCP, UDP |
| Internet | Adressierung und Weiterleitung | IP, ICMP |
| Netzzugang | Physikalische Übertragung | Ethernet, WLAN |
Dieses Modell findest du in jedem Router, Switch oder Server wieder – egal ob im Büro oder zuhause.
Beispiel: Wie eine Webseite übertragen wird
Nehmen wir an, du gibst im Browser reichert.studio ein.
Hier passiert Folgendes:
Der Browser fragt den DNS-Server, welche IP-Adresse zur Domain gehört.
Mit dieser IP-Adresse baut er eine Verbindung zu diesem Server auf.
Der Browser sendet eine Anfrage: „Schick mir die Seite index.html!“
Der Server antwortet mit den Daten (HTML-Code der Webseite).
Der Browser zeigt die Seite an.
Ein (vereinfachter) Datenaustausch sieht so aus:
GET /index.html HTTP/1.1
Host: reichert.studio
User-Agent: Browser
→ Antwort:
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
<html><body>Hallo Welt!</body></html>
Visuelle Darstellung: TCP-Verbindungsaufbau (3-Way-Handshake)
Bevor Daten übertragen werden, stellen Computer eine Verbindung her – sozusagen ein „Handshake“:
Beide Seiten prüfen, ob sie bereit sind, miteinander zu sprechen.
Klick auf Start, um den Ablauf zu sehen:
Drücke auf „Start“, um zu sehen, wie Client und Server eine Verbindung herstellen. Die einzelnen Schritte werden unten im Statusfeld erklärt.
So funktioniert’s:
Der Client sendet eine Anfrage (SYN).
Der Server bestätigt (SYN/ACK).
Der Client bestätigt erneut (ACK).
→ Danach können die beiden Daten austauschen.
Zusammenfassung
Computer tauschen Daten über Protokolle aus – das sind ihre gemeinsamen Regeln.
Kommunikation kann einseitig, abwechselnd oder gleichzeitig erfolgen.
Damit der Ablauf geordnet bleibt, gibt es das Schichtenmodell (OSI).
In der Praxis arbeitet fast alles nach dem TCP/IP-Modell.
Bevor Daten fließen, stellen Computer durch den 3-Way-Handshake eine stabile Verbindung her.