Kapselung: Wie Daten durch die Schichten wandern

Begriffe vorab

• Kapselung: Jede Schicht verpackt die Daten der oberen Schicht mit eigenen Steuerangaben.
• Header: Steuerangaben, die einer Dateneinheit vorangestellt werden.
• Payload: Nutzdaten innerhalb einer Dateneinheit.
• Rahmen (Frame): Dateneinheit der Sicherungsschicht.
• Paket: Dateneinheit der Vermittlungsschicht (IP).

Das Prinzip

Beim Senden wandern Daten von oben nach unten. Jede Schicht stellt den Daten der darüberliegenden Schicht einen Header mit ihren Steuerangaben voran (bei manchen Schichten auch einen Trailer am Ende). Beim Empfang wird in umgekehrter Reihenfolge ausgepackt. Eine Schicht behandelt alles von oben als Nutzlast und interessiert sich nicht für dessen Inhalt.

Anwendung   | HTTP-Nachricht                                   |
Transport   | TCP-Header | HTTP-Nachricht                      |  Segment
Internet    | IP-Header  | TCP-Header | HTTP-Nachricht       |  Paket
Link        | Eth-Header | IP-Header | TCP-Header | HTTP ... | Eth-Trailer  Rahmen

Die Begriffe Segment, Paket und Rahmen sind die in der Lehre üblichen Namen der Dateneinheiten auf den Schichten; in der Literatur werden sie nicht immer streng getrennt verwendet.

Wer liest was?

• Ein Switch liest den Ethernet-Header (Zieladresse im lokalen Netz).
• Ein Router liest den IP-Header (Zieladresse im Netzverbund) und baut für das nächste Teilstück einen neuen Rahmen.
• Das Endgerät liest zusätzlich den TCP-/UDP-Header (Port) und gibt die Nutzdaten an das richtige Programm.

Das zeigt, warum Router und Switches die Schichten unterhalb der Anwendung kennen müssen, aber den Inhalt nicht lesen müssen (ohne Verschlüsselung könnten sie es dennoch).

Ein Seitenaufruf im Zeitraffer

1. Der Browser erzeugt eine HTTP-Anfrage (Anwendung).
2. Der Name der Seite wird per DNS in eine IP-Adresse aufgelöst (Anwendung).
3. TCP baut eine Verbindung zum Server auf und schickt die Anfrage in Segmenten (Transport).
4. IP versieht jedes Segment mit Absender- und Zieladresse (Internet).
5. Das Netzwerk überträgt Rahmen zum nächsten Gerät (Link); Router leiten weiter.
6. Beim Server wird in umgekehrter Reihenfolge ausgepackt, die Antwort läuft zurück.

Kapselung und Sicherheit

Kapselung ist auch ein Sicherheitsthema: Tunnel (VPN) verpacken ganze Pakete in neue Pakete, und Verschlüsselung macht die Nutzlast für Zwischenstationen unlesbar. Header bleiben meist sichtbar, damit das Netz weiß, wohin es die Daten schicken muss.

Wer Pakete verstehen will, liest Header von außen nach innen: erst Rahmen, dann IP, dann Transport, dann Anwendung.

Zum Selbermachen

1. Zeichne die Kapselung für eine DNS-Anfrage über UDP.
2. Überlege, welche Informationen ein Router über eine HTTPS-Verbindung sehen kann und welche nicht.

Verwandte Themen

Schichtenmodelle → „TCP/IP-Modell“. Security → „VPN verstehen“ (Tunnel als Kapselung) und „DNS verstehen“. Netzwerkschichten im Detail → die nächsten Lektionen.

Prüfstatus: Belegt (Stand 1. Oktober 2026): Das Prinzip der Kapselung entspricht der Beschreibung der Schichtenbeziehung in ISO/IEC 7498-1 und RFC 1122. Nicht einzeln belegt: die Darstellung der Dateneinheiten (didaktisch vereinfacht), die Aussagen zu den Aufgaben von Switch und Router (verbreitete Lehrdarstellung) und der Seitenaufruf im Zeitraffer (didaktisch vereinfacht).

Quellen

• ISO/IEC 7498-1:1994
• IETF – RFC 1122 „Requirements for Internet Hosts – Communication Layers“