Verstehen der Anwendungsschicht

Auf Englisch lesen (Auf Englisch lesen).

Die Anwendungsschicht ist die oberste Schicht des OSI-Modells (Open Systems Interconnection) und dient als Kommunikationsschnittstelle zwischen Anwendungsprogrammen und Benutzern. Egal, ob Sie beruflich oder persönlich an Netzwerkmodellen interessiert sind, das Verständnis der Anwendungsschicht und ihrer Schnittstellen zum Endbenutzer kann Ihnen helfen, die digitale Kommunikation besser zu verstehen und zu optimieren.

In diesem Artikel werden wir untersuchen, was die Anwendungsschicht ist, was die verschiedenen Protokolle sind und wie Sie lernen können, Ihre eigenen Anwendungen zu erstellen.

Was ist die Anwendungsschicht?

Die Anwendungsschicht ist die oberste Schicht des OSI-Modells (Open Systems Interconnection) und stellt eine Schnittstelle zwischen Ihnen und einer Webanwendung dar. Diese Schicht ist eine Verbindung zwischen Softwareanwendungen und Benutzererfahrungen und ermöglicht Ihnen den Zugriff auf Netzwerkdienste und Daten, z. B. wenn Sie Ihre E-Mails abrufen oder im Internet surfen. Die Anwendungsschicht führt auch kritische Prozesse wie Datenkonvertierung, -verwaltung und -komprimierung für die Kommunikation zwischen Anwendungen durch.

Das OSI-Modell 

Das OSI-Modell ist ein konzeptioneller Rahmen, der aus sieben verschiedenen Schichten von Computernetzwerken besteht. Dieses Modell bietet einen standardisierten Weg, um zu erklären, wie Systemoperationen Schritt für Schritt funktionieren und mit anderen Netzwerken und verwandten Geräten kommunizieren und funktionieren. 

Die sieben Schichten sind wie folgt:

• Physikalische Schicht: Diese Schicht definiert die Schnittstellen-, Verbindungs- und Hardwareanforderungen, einschließlich Dingen wie Verkabelung, Modems, Repeater und Adapter. 

• Datenübertragungsschicht: Diese Schicht unterteilt die Rohdaten in Datenrahmen, korrigiert Fehler, formatiert die Daten und identifiziert die Geräte im Netz. Dazu gehört auch die Medienzugriffskontrolle (Media Access Control, MAC), eine Netzwerkdatenübertragungsrichtlinie, die Daten zwischen Computern über Standardkabelnetze überträgt.

• Netzwerkschicht: Diese Schicht sorgt für die Weiterleitung, Adressierung und Entlastung von Datenübertragungen, damit diese über verschiedene Netze hinweg effektiv zum Zielgerät übertragen werden können. 

• Transportschicht: Diese Schicht ermöglicht die Kommunikation zwischen Prozessen, einschließlich der Segmentierung von Daten, der Fehlerkorrektur und der Steuerung des Datenflusses durch das Management gemeinsamer Verbindungen, die Handhabung variabler Verzögerungen und den Wettbewerb um Ressourcen.. Diese Schicht ist für eine konsistente Datenübertragung und die Sicherstellung, dass Datenpakete ihr beabsichtigtes Ziel erreichen, unerlässlich.

• Sitzungsschicht: Diese Schicht ist der Schlüssel zum Aufbau, zur Verwaltung und zum Beenden von Sitzungen, die auf verschiedenen Geräten innerhalb des Netzes laufen. Sie ist auch für die Aufrechterhaltung der Verbindung und der Sicherheit des Netzes verantwortlich.

• Präsentationsschicht: Diese Schicht formatiert, verschlüsselt und komprimiert die Daten, die auf den Benutzerbildschirmen und in der Anwendung angezeigt werden.

• Anwendungsschicht: Diese Schicht bietet einen Zugangspunkt für Anwendungen, um zu kommunizieren und auf Netzwerkdienste zuzugreifen, und stellt die Mittel für Benutzerinteraktionen bereit. Diese Schicht ist entscheidend für die Ausführung von Anwendungen wie E-Mail und Webbrowsing.

Warum die Anwendungsschicht wichtig ist

Die Anwendungsschicht ist wichtig, weil sie das Senden, Bearbeiten und Abrufen von Daten während der Nutzung des Netzes ermöglicht. Die Anwendungsschicht ermöglicht die Kommunikation innerhalb des Netzwerks und bietet die Möglichkeit, mit verschiedenen Benutzern, Unternehmen und Organisationen über E-Mail, Dateiübertragungen und Videochats zu interagieren. Zudem stellt sie wichtige Funktionen wie Remote-Internet-Hosting und Website-Browsing bereit.

Wer nutzt die Anwendungsschicht?

Ein breites Spektrum von Einzelpersonen, Unternehmen und Organisationen nutzt die Anwendungsschicht für den Zugriff auf Online-Dienste wie E-Mail, soziale Medien und Websuche. Wenn Sie zum Beispiel in einem Büro einen Videoanruf führen oder online recherchieren, verwenden Sie die Anwendungsschicht. 

In einer beruflichen Umgebung können Sie die Anwendungsschicht in verschiedenen Berufen nutzen:

• Softwareentwickler: Ein Softwareentwickler entwickelt Softwarearchitekturschichten, damit eine Webanwendung die erforderlichen Funktionen ausführen kann, z. B. Fehler erkennen oder eine Nachricht senden. Als Softwareentwickler sind Sie dafür verantwortlich, die geeigneten Protokolle und Designs auszuwählen, um diese Schichten, einschließlich der Anwendungsschicht, so zu gestalten, dass sie erwartungsgemäß funktionieren. 

• Software-Ingenieur: Softwareingenieure entwerfen oft webbasierte Programme, die mit der Anwendungsschicht interagieren. Als Software-Ingenieur müssen Sie Software integrieren, die mit den Funktionen der Anwendungsschicht kompatibel ist.

• Ingenieure der Informationstechnologie (IT): IT-Ingenieure, die die OSI-Schichten, einschließlich der Anwendungsschicht, verstehen, können leicht nach Fehlern suchen, wenn eine Software für einen Benutzer nicht richtig funktioniert. 

Funktionen der Anwendungsschicht

Die Anwendungsschicht erleichtert viele Arten von Interaktionen zwischen Endbenutzern und digitalen Systemen. Zu den wichtigsten Funktionen der Anwendungsschicht gehören:

• Sicherstellung der Integrität der Datenübertragung und Identifizierung der Empfangsgeräte für die Übertragung

• Senden und Empfangen von Informationen, wie z. B. Datenbanken und Dateien

• Bereitstellung von Kommunikationsdiensten, z. B. E-Mail und Live-Chats

• Ermöglichung von Remote-Hosting

• Bestimmung der Protokoll- und Datensyntax

Typen der Anwendungsschicht

Es gibt mehrere Protokolle der Anwendungsschicht, die es den Geräten ermöglichen, miteinander in Verbindung zu treten. Protokolle helfen bei der Erfüllung von Benutzeranforderungen, indem sie die Programmiersprachen eines Netzwerks verwenden. Je nach Aufgabe können Sie einen der folgenden Typen von Protokollen der Anwendungsschicht verwenden: 

• Dateiübertragungsprotokoll (FTP): FTP wird für die gemeinsame Nutzung und Übertragung von Dateien zwischen Benutzern in verschiedenen Netzen verwendet.

• Simple Mail Transfer Protocol (SMTP): Sie verwenden SMTP, um E-Mail-Nachrichten zu senden und zu empfangen. Anwendungen wie Gmail und Outlook verwenden dieses Protokoll.

• Hypertext-Übertragungsprotokoll (HTTP): Sie verwenden HTTP, um Daten über das Internet zu übertragen, einschließlich Medien und Webdaten, indem Sie Befehle zum Anfordern und Empfangen von Webinhalten definieren.

• Domänennamensystem (DNS): Sie verwenden DNS, um Domänennamen in IP-Adressen zu übersetzen, die Internet-Inhalte laden können.

• Fernschreibnetzwerk (TELNET): TELNET wird verwendet, um eine Verbindung mit entfernten Geräten und Systemen herzustellen, und es wird auch zur Weiterleitung der Kommunikation von Terminal zu Terminal verwendet.

Wie man lernt, eine Anwendungsschicht zu erstellen

Bei der Softwareentwicklung ist das Erlernen der Anwendungsschicht eine Schlüsselkomponente bei der Nutzung des OSI-Modells. Befolgen Sie die folgenden Schritte, um Ihre Fähigkeiten zu verbessern:

1. Lernen Sie die Grundlagen der Anwendungsschichten. Wenn Sie die grundlegenden Konzepte der Softwareentwicklung kennen, können Sie verstehen, wie Sie die Prozesse der Endbenutzer und die Anwendungskommunikation konzipieren.

2. Wählen Sie eine Programmiersprache. Je nach Art der Anwendungsschicht, die Sie entwerfen möchten, sollten Sie Programmiersprachen wie Python, Java, JavaScript und C++ erlernen. Das Erlernen der Syntax Ihrer Programmiersprache kann Ihnen helfen, sich mit gängigen Tools und Datenstrukturen vertraut zu machen.

3. Vernetzen Sie sich mit anderen Softwareentwicklern. Wenn Sie sich die Zeit nehmen, von anderen Programmierern zu lernen, können Sie nützliche Tipps und Tricks erwerben, um häufige Fehler zu vermeiden und Ihre Arbeit zu erleichtern.. Außerdem können Sie sich so über die neuesten Methoden und Praktiken auf dem Laufenden halten.

4. Erstellen Sie ein Portfolio. Durch die Durchführung von angeleiteten Projekten oder die Erstellung von Anwendungsbeispielen können Sie Erfahrungen sammeln und Bereiche finden, in denen Sie sich verbessern können. Durch die Übernahme von Projekten und deren Präsentation in einem Portfolio können Sie Ihre Fähigkeiten auch anderen Fachleuten in der Branche zeigen.

Erfahren Sie mehr mit Coursera

Lernen Sie mehr über die Anwendungsschicht und Netzwerktechnologien mit Online-Kursen, die auf Coursera angeboten werden. Für Anfänger empfiehlt es sich, eine solide Grundlage mit Kursen wie dem Akamai Netzwerktechnik Berufsbezogenes Zertifikat. Wenn Sie mehr technisches Wissen benötigen, können Sie spannende Kurse belegen, wie z. B. den IT-Grundlagen für Cybersecurity der IBM.