Das OSI-Modell
Das OSI-Modell (OSI = Open Systems Interconnection) beschreibt, wie verschiedene Computersysteme miteinander kommunizieren können. Es wurde von der International Organization for Standardization im Jahr 1980 veröffentlicht, um den Datenaustausch zwischen Geräten unterschiedlicher Hersteller zu ermöglichen. Wir erklären das Modell und zeigen auf, wie die Arbeit eines Internetproviders darin verortet werden kann.
Die Regeln und Standards des OSI-Modells definieren Grundlagen für die Kommunikation und den Datenaustausch zwischen verschiedenen Systemen. Dabei handelt es sich jedoch nicht um konkrete Standards, sondern vielmehr um eine Design-Grundlage. Das OSI-Modell ist ein Referenzmodell, das beschreibt, welche Prozesse für die Netzwerkkommunikation geregelt werden müssen, allerdings sagt es nicht, wie diese Prozesse geregelt werden müssen.
Das OSI-Modell unterteilt die Netzwerkkommunikation in sieben Schichten («Layers»). Wenn zwei Systeme miteinander kommunizieren, müssen auf jeder Schicht bestimmte Aufgaben erledigt werden. Sowohl beim Sender als auch beim Empfänger werden alle sieben Schichten mindestens einmal durchlaufen.
Die Schichten sind in zwei Gruppen unterteilt: Layer 1 bis 4 sind transportorientierte und Layer 5 bis 7 anwendungsorientierte Schichten.
OSI Layer 7: Anwendungsschicht (Application Layer)
Auf der obersten Schicht finden die Dateneingabe und -ausgabe statt. Hinter den Kulissen der Anwendungen werden die Daten in Form von Datenpaketen an die Darstellungsschicht übermittelt.
OSI Layer 6: Darstellungsschicht (Presentation Layer)
Auf der Darstellungsschicht wird definiert, wie die Daten dargestellt werden. Die Daten werden in Standardformate überführt, um sicherzustellen, dass sie von der Anwendungsschicht gelesen werden können.
OSI Layer 5: Sitzungsschicht (Session Layer)
Die wesentliche Aufgabe der Sitzungsschicht besteht im Aufbau, in der Kontrolle und im Abbau der Verbindung (Sitzung) zwischen Sender und Empfänger. Damit die Datenübertragung bei einem Ausfall der Verbindung resp. bei Problemen auf den darunterliegenden Schichten nicht wieder von vorne begonnen werden muss, werden sogenannte Wiederaufnahmepunkte (Check Points) definiert. Wird die Verbindung erneut hergestellt, kann die Sitzung vom letzten Wiederaufnahmepunkt fortgesetzt werden.
OSI Layer 4: Transportschicht (Transport Layer)
Die Transportschicht ist das Bindeglied zwischen den andwendungs- und den transportorientierten Schichten. Hier werden die Daten aus dem Layer 5 übernommen und in ein für die Übertragung geeignetes Format umgewandelt. Auf Layer 4 wird sichergestellt, dass die Daten in der richtigen Reihenfolge beim Empfänger eintreffen. Es wird zudem definiert, wie entsprechende Fehler behoben werden.
OSI Layer 3: Vermittlungsschicht (Network Layer)
Auf der Vermittlungsschicht wird definiert, welchen Pfad die Daten vom Sender zum Empfänger durch das Netzwerk nehmen (Routing). Die Daten werden in Datenpakete gepackt. Diesen wiederum werden für die Vermittlung benötigte Informationen hinzugefügt. Beim Empfänger werden die Daten wieder entpackt. Auf Layer 3 finden zudem die Diagnose und Behebung von Übertragungsfehlern statt.
OSI Layer 2: Sicherungsschicht (Data Link Layer)
Auf Layer 2 werden die Datenpakete in einen Bitstrom (also eine Zahlenkette aus Nullen und Einsen) umgewandelt, um so die Übertragung zu ermöglichen. Die Bits werden in Datenblöcke zusammengefasst. Diesen werden Steuerinformationen, Adressen und Prüfsummen hinzugefügt. Auf der Sicherungsschicht wird definiert, wie die Bits in der richtigen Reihenfolge zum Zielort gelangen und wie Fehler erkannt und verhindert werden können.
OSI Layer 1: Bitübertragungsschicht (Physical Layer)
Diese Schicht umfasst die an der Kommunikation beteiligten physischen Komponenten wie z.B. Kabel und Stecker, aber auch Computer-Racks oder Kabelrohre sowie die Stromversorgung. Zudem werden grundlegende Elemente wie die angewendete Netztopologie und das verwendete Übertragungsmedium definiert.
Das OSI-Modell aus Sicht eines Internet-Providers
Der Service, den Internetprovider ihren Kunden anbieten, lässt sich sehr exakt anhand des OSI-Modells abstrahieren. Es ist daher relevant, dass sich auch Behörden daran orientieren, so zum Beispiel der Bundesrat in seiner kürzlich veröffentlichen Hochbreitbandstrategie.
Die Kernaufgaben eines Internetproviders sind hauptsächlich in den transportorientierten Layern 1 bis 4 zu finden.
OSI Layer 1
Der Bau des Glasfasernetzes – also Tiefbau, Erstellung von Rohranlagen, Kabelzug, Spleissung der Glasfaserkabel und die Bereitstellung der Anschlüsse auf der OTO-Dose und in der Anschlusszentrale auf Glasfaser-Verteilschränken – sind Tätigkeiten, die man dem Layer 1 zuordnen kann. Die Investitionen für den Bau von Layer 1 sind vergleichsweise hoch, hingegen ist der Betrieb relativ kostengünstig, weil Glasfaserkabel praktisch wartungsfrei sind. Die Betriebskosten für Layer 1 bestehen praktisch nur aus Amortisation und Zinsen, und manchmal noch aus Mietkosten für Rohranlagen.
OSI Layer 2
Der Layer 2 besteht aus der Elektronik, die in der Anschlusszentrale (PoP) installiert wird. Heute wird der Layer 2 meistens als Ethernet-Verbindung mittels Ethernet-Switches betrieben. Zum Layer 2 ist, zumindest teilweise, auch der Router des Endkunden zu zählen, denn dieser übernimmt die Datenübertragung von a nach b, also zwischen zwei definierten Punkten.
OSI Layer 3
Der Layer 3 hingegen übernimmt die Datenübertragung von a nach n, also zum Beispiel vom Endkunden zu einem beliebigen Server irgendwo in der Welt. Der Router des Endkunden hat zwar auch eine Layer-3-Funktion, er kennt aber normalerweise nur ein Ziel, nämlich die Infrastruktur des Providers.
Die abstrahierten Funktionen von Layer 2 und Layer 3 werden in Netzwerk-Geräten wie Switches und Router vermischt, da fast alle der heute erhältlichen Geräte sowohl Daten von a nach b als auch von a nach n übertragen können.
OSI Layer 4
Dem Layer 4 kann man unter anderem das Management des Layer 3 zuordnen. Dazu gehört das Routing-Protokoll BGP4. Es wird verwendet, um providerübergreifende Routing-Informationen zwischen Providern auszutauschen, damit die Interkonnektion zwischen verschiedenen Providern überhaupt funktionieren kann.
Investition und Expertise
Gelegentlich sehen wir uns mit dem Vorwurf konfrontiert, wir seien «Trittbrettfahrer», weil wir kein eigenes Glasfasernetz betreiben. Diesem Vorwurf kann man entgegnen, dass sich die Investitionen von Layer 1 und Layer 2/3 über die Lebensdauer von 30 Jahren etwa die Waage halten.
Wie bereits erwähnt, sind die Investitionskosten beim Layer 1 vergleichsweise hoch. Allerdings hat die Infrastruktur von Layer 2 und Layer 3 eine wesentlich kürzere Lebensdauer und muss etwa alle 10 Jahre ersetzt werden, während der einmal gebaute Layer 1 wartungsfrei Ertrag abwirft. Die einmaligen Investitionen in den Layer 1 und die dreimaligen Investitionen in die Layer 2 und 3 für den Betrieb über 30 Jahre sind etwa gleich hoch.
Ein Glasfasernetz zu bauen ist das eine, eine Glasfasernetz zu betreiben etwas komplett anderes. Für beides braucht es spezifisches Know-how und Expertise. Es ist daher nur sinnvoll, dass sich Unternehmen auf das konzentrieren, was sie am besten können. Von einem Tiefbauer wird nicht erwartet, dass er ein Providernetzwerk betreiben kann und genauso wenig kann von einem Netzwerk-Ingenieur erwartet werden, dass er einen Kabelzug vornimmt.
Vorleistungsmarkt und Endkundenmarkt
Das OSI-Modell lässt sich auch verwenden, um den Vorleistungsmarkt und den Endkundenmarkt der Telekommunikationsindustrie zu abstrahieren. Verschiedene Gerichtsurteile der letzten Jahre basieren auf dieser Abstraktion, so zum Beispeil das Urteil des Bundesverwaltungsgerichts im Oktober 2021 zum sogenannten Glasfaserstreit.
Der Schweizerische Gesetzgeber wünscht sich explizit den freien Endkundenmarkt in der Telekommunikationsbranche. Der Endkundenmarkt, also die Internet-Abonnements der verschiedenen Provider, lassen sich dem Layer 3 zuordnen. Dies erfordert, dass alle Marktanbieter, also die Provider, faire Voraussetzungen im Vorleistungsmarkt, also in den darunterliegenden Layern 1 und 2, vorfinden.
OSI Layer 1
Das Layer-1-Vorleistungsprodukt basiert auf der unbeleuchten Glasfaser, die Internetprovider von Netzbetreibern mieten können. Vermarktet wird es von Swisscom als ALO Access Line Optical, von verschiedenen Stadtwerken oder Swiss Fibre Net als FLL Fibre Local Loop. Technisch gesehen sind ALO und FLL identisch, es handelt sich um die unbeleuchtete Glasfaser zwischen Endkunden und Anschlusszentrale.
Um als Provider das Layer-1-Vorleistungsprodukt nutzen zu können, muss man in eigene Elektronik in den Anschlusszentralen investieren. Wir tun das, indem wir an zahlreichen Orten unsere Fiber7 PoPs ausbauen.
OSI Layer 2
BBCS (Broadband Connectivty Service) der Swisscom ist das Layer-2-Vorleistungsprodukt, es übernimmt die Punkt-zu-Punkt Verbindung zwischen den Endkunden und dem Provider. (Dass BBCS technisch betrachtet zwar als Layer 3 aufgebaut ist, braucht an dieser Stelle nicht weiter zu kümmern). Andere Layer-2-Vorleistungsprodukte sind beispielsweise ewz.zürinet oder LiteXchange.
Es handelt sich hierbei um Transport-Dienstleistungen, die Kunden an das Netz eines Providers anbinden. Diese Layer-2-Dienste setzen auf dem Layer 1 auf, man spricht jeweils von einer «beleuchteten Glasfaser», denn der Vorleistungsanbieter betreibt die notwendige Elektronik.
Diskriminierung im Vorleistungsmarkt
Die Wertschöpfung beginnt also für Provider mit eigener Infrastruktur, die lediglich die unbeleuchtete Glasfaser mieten, bereits auf Layer 2, während sie für BBCS-Wiederverkäufer erst auf Layer 3 beginnt. Daher wäre es eigentlich logisch, wenn das Layer-1-Vorleistungsprodukt günstiger zu erwerben wäre als das Layer-2-Vorleistungsprodukt. Dies ist allerdings noch nicht überall der Fall und wird derzeit gerichtlich überprüft.
Es ist der erklärte Wille des Gesetzgebers, einen ungehinderten Wettbewerb auf dem Endkundenmarkt sicherzustellen. Daher ist es evident, dass ein Provider, der nur Layer 1 extern bezieht und Layer 2 selbst betreibt, auch deutlich weniger für das Vorleistungsprodukt bezahlen sollte als ein Provider, der ein Layer-2-Vorleistungsprodukt bezieht.