February 15, 2026

OSI-Modell für Network Observability: Welche Telemetrie du brauchst

Network Observability scheitert selten an fehlenden Tools, sondern an fehlender Struktur: Es wird „alles“ gesammelt, aber nichts ist schnell genug auffindbar, korrelierbar oder diagnostisch verwertbar. Genau hier ist das OSI-Modell für Network Observability hilfreich. Es liefert eine klare Schichtenlogik, um Telemetrie zu planen: Welche Signale brauche ich auf Layer 1 bis 7, um Ausfälle, Performance-Probleme und Sicherheitsereignisse zuverlässig zu erkennen, einzugrenzen und zu beheben? Wer das OSI-Modell für Network Observability konsequent anwendet, baut keine Metriken-Sammlung, sondern ein Messsystem. Das beginnt bei physischer Link-Gesundheit (Optik, Fehlerzähler), geht über L2-Topologie und Broadcast-Domains, Routing- und Pfadstabilität in Layer 3, Transport-Signale wie Retransmissions und Timeouts auf Layer 4 und endet bei Layer-7-Sicht auf Abhängigkeiten, HTTP-Fehlerbilder und User Journeys. Der zentrale Vorteil: Ihre Telemetrie ist nicht nur „nice to have“, sondern direkt mit typischen Failure Modes verknüpft. In diesem Artikel sehen Sie pro OSI-Schicht, welche Telemetrie Sie wirklich brauchen, welche Datenquellen sich bewährt haben (SNMP, Streaming Telemetry, Flow Logs, Packet Captures, Logs, Traces), wie Sie Signale priorisieren – und wie Sie eine Observability-Architektur aufbauen, die in Incidents die MTTR senkt statt Dashboards zu vermehren.

Table of Contents

Warum das OSI-Modell für Network Observability ein praktisches Design-Framework ist

Im Betrieb haben Sie zwei Ziele: früh erkennen und schnell eingrenzen. Ohne Struktur messen Teams oft das, was leicht verfügbar ist (CPU, Interface-Bytes), statt das, was Ursachen sichtbar macht (Fehlerzähler, Drops nach Reason, Routing-Churn, Handshake-Metriken). Das OSI-Modell für Network Observability zwingt Sie, Telemetrie an Kommunikationsfunktionen auszurichten. Jede Schicht hat typische Symptome und Messpunkte. Wenn Ihre Telemetrie diese Messpunkte abdeckt, entsteht ein „diagnostischer Pfad“: Von einem Alarm auf Layer 7 (z. B. 5xx) können Sie gezielt nach unten navigieren, bis Sie Root Cause und Blast Radius verstanden haben. Gleichzeitig verhindert das Modell blinde Flecken: Ein Service kann „gesund“ aussehen, obwohl Layer 1 Optik-Power driftet und Fehler später eskalieren.

Telemetrie-Typen verstehen: Metriken, Logs, Flows, Traces, Packets

Bevor Sie pro Schicht konkrete Signale definieren, lohnt sich eine Einordnung der Datenarten. Network Observability lebt von der Kombination – nicht von einem einzelnen Tool.

Metriken: Zeitreihen (z. B. Errors, Drops, Latenz), ideal für Trends, SLOs und Alerting.
Logs: Ereignisse/Statuswechsel (z. B. Link down, BGP session reset), ideal für Ursachen und Change-Korrelation.
Flows: Zusammenfassungen von Verkehr (z. B. NetFlow/IPFIX/sFlow), ideal für Traffic-Profile, „wer spricht mit wem“, DDoS/Anomalien.
Traces: Request-Pfade über Services, ideal für Dependency-Analyse und Layer-7-Korrelation.
Packet Captures: Ground Truth, ideal für harte Beweise (Handshake, Retransmits, Resets, MTU), aber selektiv und kontrolliert einsetzen.

Die Kunst ist, pro OSI-Schicht die Mindest- und die „Gold“-Telemetrie zu definieren: Mindestsignale für stabile Grunddiagnosen, Goldsignale für schnelle Root-Cause-Beweise.

Layer 1: Physische Gesundheit messbar machen (Kabel, Optik, Funk, Strom)

Layer 1 wird häufig nur über „Link up/down“ beobachtet. Das reicht nicht. Viele Störungen entstehen als schleichende Degradation: Optik-Power sinkt, Fehlerzähler steigen, bis irgendwann der Link flapped. Gute Layer-1-Observability liefert Frühindikatoren und klare Fault Domains (Port, Transceiver, Patchpanel, Strecke).

Essenzielle Layer-1-Telemetrie

Interface-Status & Flap-Rate: Up/Down-Events, Anzahl Flaps pro Zeitfenster, MTTR pro Portklasse.
PHY/PCS/PMD-Fehlerzähler: CRC/FCS Errors, Symbol Errors, Codeword Errors, Alignment Errors, „physical coding sublayer“-Counter.
DOM/DDM bei Optik: TX/RX Power (dBm), Temperatur, Bias Current, Spannung, Alarm-/Warn-Flags.
FEC-Statistiken: Corrected/Uncorrected Errors (bei modernen Links extrem hilfreich).

Praktische Hinweise zur Datenerhebung

Streaming Telemetry ist oft besser als Polling (Trendgenauigkeit, schnellere Erkennung, weniger „Blindheit“ zwischen Abfragen).
Baseline statt nur Threshold: Optik-Power ist hardware- und streckenspezifisch. Trendabweichungen sind meist aussagekräftiger als starre Grenzwerte.
Kontext-Tags: Porttyp, Optik-Typ (SR/LR/ER), Kabeltyp, Patchpanel/Trasse, Gebäude/Room – damit Sie Fault Domains erkennen.

Layer 2: L2-Topologie, Broadcast-Domains und Kontrollprotokolle

Layer 2 ist operativ riskant, weil Fehler sich schnell ausbreiten können. Observability muss deshalb nicht nur „Traffic“ messen, sondern Zustandsmaschinen und Schutzmechanismen sichtbar machen: STP/RSTP/MSTP, LACP, MLAG, VLAN-Trunks, MAC-Learning, ARP/ND-Verhalten (an der L2/L3-Grenze).

Essenzielle Layer-2-Telemetrie

MAC-Table-Nutzung: Auslastung, Learning-Rate, Age-Out, „move“-Events (MAC flaps).
Broadcast/Multicast-Anteil: Prozentual und absolut pro VLAN/Port; Storm-Control-Drops.
STP/RSTP/MSTP-Events: Topology Changes, Root-Changes, Port-Role/State-Transitions.
LACP/Port-Channel-Health: Member up/down, Hash-Distribution-Indikatoren, Mismatch-Zustände.
VLAN/Trunk-Status: Allowed VLANs, native VLAN, Tagging-Fehler, „inconsistent“ Zustände.

Gold-Telemetrie für schwierige L2-Fälle

Control-Plane-Policing (CoPP) Drops: Wenn BPDUs, LACP oder ARP/ND gedrosselt werden, sehen Symptome wie „random“ aus.
Event-Logs korreliert mit Changes: Trunk-Änderungen und STP-Events müssen zeitlich sauber matchen.

Layer 3: Routing, Pfade und Reachability – die „Wahrheit“ der Erreichbarkeit

Layer-3-Observability entscheidet, ob Sie zwischen „Routing-Problem“ und „Service-Problem“ sauber trennen können. Neben Interface-Bytes und CPU benötigen Sie vor allem Zustands- und Änderungsraten: Nachbarschaften, Convergence, Prefix-Churn und Pfadänderungen.

Essenzielle Layer-3-Telemetrie

Routing-Neighbor-Health: OSPF/IS-IS adjacency state, BGP session state, flap-rate, hold-time expirations.
Convergence-Metriken: Zeit bis Stabilität nach Link/Node-Event (p50/p95), abhängig von Topologie und Policy.
Routing-Table-Churn: Anzahl Updates pro Zeitfenster, besonders nach Deployments oder Provider-Events.
Reachability-Synthetics: ICMP/TCP/HTTP-Probes zwischen relevanten Zonen/Services (nicht nur vom Internet).
ICMP-Fehlerbilder: „Fragmentation needed“, „host unreachable“, „time exceeded“ – oft direkte Indikatoren für MTU/Policy.

Praktisches Pfad-Monitoring ohne Overkill

Pfadklassen definieren: z. B. „DC↔DC“, „DC↔Cloud“, „User↔App“, „Edge↔Origin“ – dann pro Klasse gezielt messen.
ECMP berücksichtigen: Einzelne Flows können schlecht laufen, obwohl Durchschnittswerte gut sind. Hier helfen Flow-Daten und selektive Packet Captures.

Layer 4: Transport-Signale, die Performance wirklich erklären

Viele Latenz- und Timeout-Probleme sind Transportprobleme, die auf Layer 7 nur als „Request langsam/fehlgeschlagen“ erscheinen. Layer-4-Observability liefert die fehlenden Beweise: Retransmissions, RTO, SYN-Backlog-Engpässe, Resets, conntrack, NAT-Timeouts.

Essenzielle Layer-4-Telemetrie

TCP-Retransmissions: Rate/Anteil, ideal nach Richtung (client→server, server→client) und nach Segment.
Handshake-Metriken: SYN/SYN-ACK/ACK-Erfolgsraten, Verbindungsaufbauzeit, accept-Queue-/backlog-Indikatoren.
Reset- und Timeout-Signale: RST-Zähler, „connection timed out“, „connection refused“ (wo messbar am Edge/LB).
Conntrack/NAT-Auslastung: Table usage, drops wegen exhaustion, Timeout-Klassen (TCP established, UDP, ICMP).
Load-Balancer-Stats: Active connections, new connections/s, backend health, retries, queueing.

Packet Captures: Wann sie unverzichtbar sind

Beweisführung: Retransmits vs. Resets vs. Idle-Timeouts lassen sich im Paketbild eindeutig unterscheiden.
Scope klein halten: Zeitlich begrenzen, filterbasiert erfassen, klare Datenschutz- und Sicherheitsregeln.

Layer 5: Session-Sicht als Bindeglied zwischen Netzwerk und Anwendung

Auch wenn moderne Architekturen „stateless“ anstreben: In der Praxis existieren Sessions als Zustände in Load Balancern, Gateways, Identity-Systemen oder Protokollen. Observability auf Layer 5 ist besonders wichtig, um „Session Drops“ und „random disconnects“ sauber zu diagnostizieren.

Session-Lifetimes: Idle vs. absolute Timeout, Renewal/Refresh-Verhalten, Reauth-Fehlerraten.
Sticky Sessions: Anteil sticky vs. non-sticky, Failover-Verhalten, Hotspots durch ungleichmäßige Verteilung.
Long-Lived Connections: WebSockets, gRPC Streams, VPN-Tunnel: Reconnect-Rate, Keepalive-Intervalle, Idle-Drops.

Layer 6: TLS, Kompression und Serialisierung als Observability-Disziplin

Layer 6 wird oft nur in Security-Kontexten betrachtet, dabei ist es für Zuverlässigkeit zentral: Zertifikatsablauf, mTLS-Failures, Handshake-Latenz, Cipher-Mismatches oder Payload-Bloat können komplette Services degradieren, ohne dass ein Netzwerkgerät „rot“ wird.

Essenzielle Layer-6-Telemetrie

TLS-Handshake-Latenz: p50/p95/p99, getrennt nach Region/Client-Typ.
TLS-Fehlerklassen: Certificate expired, unknown CA, handshake failure, protocol version mismatch (als aggregierte Counts).
Zertifikatsinventar & Ablaufmonitoring: Restlaufzeit (Days-to-Expire), Rotationserfolg, OCSP/Stapling-Status (wo relevant).
Payload-Größen: Request/Response size, Kompressionsrate, Serialisierungszeit (falls instrumentierbar).

Layer 7: Service- und User-Observability als „Top Layer“ der Netzwerkdiagnose

Layer 7 ist der Ort, an dem Sie SLOs führen und Kundenauswirkungen messen. Für Network Observability heißt das nicht, dass Sie „nur HTTP“ betrachten. Es heißt: Sie schaffen eine verlässliche Übersetzung zwischen App-Symptomen und Netzursachen.

HTTP-Signale: Statuscodes (4xx/5xx), Upstream-Fehler, Retries, Timeouts, Request-Latenzen (p95/p99), Header/Protocol-Version.
Dependency Chain: Tracing/Service Map, um Downstream-Calls (DNS, Auth, DB, Third-Party) zu sehen.
Edge- und Gateway-Telemetrie: WAF/CDN/Gateway-Logs, Rate Limiting, Bot-Mitigation-Events als separate Fehlerklassen.

Welche Datenquellen Sie wirklich brauchen: Tooling nach Nutzen priorisieren

In der Praxis entsteht Observability nicht durch „ein Produkt“, sondern durch eine sinnvolle Kombination. Entscheidend ist, die Erfassung so zu gestalten, dass Diagnosepfade kurz bleiben.

SNMP/klassisches Polling: Gut für Basis-Interface-Metriken, aber oft zu langsam und zu grob für moderne Diagnose.
Streaming Telemetry (gNMI/gRPC o. Ä.): Sehr gut für hochauflösende Counters und Zustände, insbesondere L1–L3.
Flow Telemetry (NetFlow/IPFIX/sFlow): Unverzichtbar für Traffic-Muster, Anomalien und „wer spricht mit wem“.
Syslog/Event Streaming: Pflicht für State Changes und Control-Plane-Events (Link, STP, BGP, Auth).
Packet Visibility: SPAN/ERSPAN oder TAPs – selektiv, mit klaren Einsatzregeln.
App-Traces & Metrics: Für Layer-7-Korrelation und echte Dependency-Transparenz.

Signal-Design: Von „Metriken sammeln“ zu „Diagnose ermöglichen“

Ein robustes Observability-Design beginnt mit typischen Fragen im Incident: „Ist es nur ein Service oder eine Zone? Nur ein Pfad oder alle? Nur TCP oder auch UDP? Nur TLS oder auch Plain?“ Daraus leiten Sie pro OSI-Schicht wenige, aber harte Signale ab.

Ein bewährtes Minimal-Set pro Schicht

L1: Link state, flap-rate, CRC/FEC, DOM/DDM.
L2: Broadcast-Anteil, MAC-table usage, STP/MLAG/LACP events.
L3: Neighbor state, route churn, synthetic reachability.
L4: retransmits, handshake success, resets/timeouts, conntrack/nat usage.
L5: session drops, reconnect rate, keepalive effectiveness.
L6: handshake latency, tls error classes, cert expiry horizon.
L7: error rate, latency percentiles, dependency errors, retries/timeouts.

Alerting ohne Alarmflut: Schichtbasierte Regeln und Korrelation

Das Ziel ist nicht „mehr Alerts“, sondern bessere. Schichtbasierte Alerting-Strategie bedeutet: Primäralarme orientieren sich an Kundenauswirkung (Layer 7/SLO), Sekundäralarme an Ursachenindikatoren (Layer 1–6). Dann korrelieren Sie: Ein SLO-Alert plus gleichzeitiger Anstieg von Retransmissions ist ein sehr anderes Ereignis als ein SLO-Alert plus Zertifikatsfehler.

Symptom-Alerts: SLO-Burn, 5xx/Timeout-Anstieg, p99-Latenzsprung.
Cause-Indicators: Link error burst, route churn spike, conntrack nearing exhaustion, TLS handshake failures.
Dedup & Grouping: Nach Fault Domain (Device, Rack, AZ, PoP) gruppieren, nicht nach Einzelsignal.

Dashboards, die im Incident funktionieren: OSI-Navigation statt Bildergalerie

Ein gutes Incident-Dashboard ist eine „Navigationskarte“: oben ein End-to-end-Panel, darunter pro Schicht die wichtigsten Signale, jeweils mit Drilldown auf Fault Domains. Vermeiden Sie Seiten voller Einzelcharts ohne Kontext. Besser sind wenige Panels mit klaren Fragen: „Ist L1 sauber? Ist L2 stabil? Gibt es Routing-Churn? Was sagt Transport?“

Outbound-Links für Standards und vertiefende Observability-Grundlagen

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