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„Internetprotokollfamilie“ – Versionsunterschied

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Die '''Internetprotokollfamilie''' (englisch ''internet protocol suite'') ist eine Familie von rund 500 [[Netzwerkprotokoll|Netzprotokoll]]en, die die Basis für die Netzkommunikation im [[Internet]] bilden. Synonym dazu wird auch die Bezeichnung '''TCP/IP'''-Protokoll-Familie verwendet.
Die '''Internetprotokollfamilie''' ist eine Familie von rund 500 [[Netzwerkprotokoll]]en, die die Basis und die [[Internetstandard|Standards]] für die Netzkommunikation im [[Internet]] bilden. Häufig wird auch die Bezeichnung [[Transmission Control Protocol/Internet Protocol|TCP/IP]]-Protokollfamilie verwendet.


== Protokollstapel ==
== TCP/IP-Referenzmodell ==
Ende der 1960er Jahre begann die Entwicklung mit einer Studie der [[Defense Advanced Research Projects Agency|DARPA]] (Defense Advanced Research Projects Agency), die dem [[Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten]] (DoD) untersteht, zur Entwicklung von Protokollen zur Datenkommunikation. Dabei entstand das [[DoD-Schichtenmodell]], in dem die Aufgaben in vier Schichten unterteilt wurden. Dieses Modell ist Grundlage der Internetprotokollfamilie.<ref name="Cerf/Cain">{{Internetquelle |autor=[[Vinton G. Cerf]], Edward Cain |url=http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.88.7505&rep=rep1&type=pdf |titel=The DoD Internet Architecture Model |hrsg=[[Pennsylvania State University]] |datum=1983 |format=PDF; 866 kB |sprache=en |abruf=2013-07-06}}</ref>


Kommunikation wird in [[Rechnernetz]]en durch [[Netzwerkprotokoll]]e umgesetzt und in der Praxis in funktionale Schichten (''{{lang|en|layer}}'') unterteilt. Für das [[Internet]] und die '''Internetprotokollfamilie''' ist dabei die Gliederung nach dem sogenannten '''TCP/IP-Referenzmodell''', welches 4 aufeinander aufbauende Schichten beschreibt, maßgebend. Dieses ist auf die Internet-Protokolle zugeschnitten, die den Datenaustausch über die Grenzen lokaler Netze hinaus ermöglichen (dies sind vor allem [[Transmission Control Protocol|TCP]] und [[Internet Protocol|IP]]). Hier werden weder der Zugriff auf ein Übertragungsmedium noch die Datenübertragungstechnik definiert. Vielmehr sind die Internet-Protokolle dafür zuständig, Datenpakete über mehrere Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (''{{lang|en|Hops}}'') weiterzuvermitteln und auf dieser Basis Verbindungen zwischen Netzteilnehmern über mehrere Hops herzustellen.
Historisch bedingt sind die Protokolle der Internet-Protokoll-Familie nicht nach dem heute üblichen [[OSI-Modell|ISO-OSI-Referenzmodell]] aufgebaut. Um trotzdem die Schichtung der einzelnen Protokolle übersichtlich zu beschreiben, greift man daher auf ein eigenes Referenzmodell, das [[TCP/IP-Referenzmodell]], zurück. Dieses Modell ist gröber, weniger streng geschichtet und erlaubt den Zugriff von einzelnen Schichten auf beliebige andere, auch höhere Schichten, was allerdings eine eindeutige Einordnung in Schichten für einige Protokolle unmöglich macht.


Um Probleme der Netzkommunikation im Allgemeinen zu betrachten, greift man auf das detailliertere [[OSI-Modell|ISO/OSI-Referenzmodell]] zurück. Es ist jedoch zu beachten, dass sich die Benennung der einzelnen Schichten in den Modellen unterscheidet, und nachfolgende Zuordnungen zwischen OSI-Schichten und TCP-IP-Ebenen nicht immer vollständig übereinstimmen.
Beispiele für solche schwer einzuordnenden Protokolle sind:
* [[BGP]], ein [[Routing]]-Protokoll und der Aufgabe nach eindeutig der Netzschicht zuzuordnen, benutzt zum Transport von Daten das Protokoll [[Transmission Control Protocol|TCP]] der Transportschicht
* [[ICMP]], ein Protokoll mithilfe dessen [[Internet Protocol|IP]] Steuerinformationen austauscht, benutzt selbst wieder IP Pakete zum Transport der Daten


{| class="wikitable" style="margin: auto; text-align: center; width: 60%;"
Die gängigsten Anwenderprotokolle lassen sich allerdings leicht in einen Protokollstapel nach dem [[TCP/IP-Referenzmodell]] einordnen:
|- class="hintergrundfarbe6"
! OSI-Schicht
! TCP/IP-Schicht
! Beispiel
|- class="hintergrundfarbe7"
! [[#Anwendungsschicht (entspricht OSI-Schicht 5–7)|Anwendungen&nbsp;(7)]]
|rowspan="3"|Anwendungen
|rowspan="3"|[[Hypertext Transfer Protocol|HTTP]], [[Unified Diagnostic Services|UDS]], [[File Transfer Protocol|FTP]], [[Simple Mail Transfer Protocol|SMTP]], [[Post Office Protocol|POP]], [[Telnet]], [[Dynamic Host Configuration Protocol|DHCP]], [[OPC Unified Architecture|OPC&nbsp;UA]]



<center>
[[Transport Layer Security|TLS]], [[SOCKS]]
{| border="0" cellspacing="3" style="text-align: center;"
|- class="hintergrundfarbe7"
|-----
! [[#Anwendungsschicht (entspricht OSI-Schicht 5–7)|Darstellung&nbsp;(6)]]
| width="80" |
|- class="hintergrundfarbe7"
| width="30" |
! [[#Anwendungsschicht (entspricht OSI-Schicht 5–7)|Sitzung&nbsp;(5)]]
| width="30" |
|- class="hintergrundfarbe9"
| width="30" |
! [[#Transportschicht (entspricht OSI-Schicht 4)|Transport&nbsp;(4)]]
| width="30" |
| Transport
| width="30" |
| [[Transmission Control Protocol|TCP]], [[User Datagram Protocol|UDP]], [[Stream Control Transmission Protocol|SCTP]]
| width="15" |
|- class="hintergrundfarbe3"
| width="15" |
! [[#Internetschicht (entspricht OSI-Schicht 3)|Vermittlung&nbsp;(3)]]
| width="30" |
| Internet
| width="30" |
| [[Internet Protocol|IP]] ([[IPv4]], [[IPv6]]), [[Internet Control Message Protocol|ICMP]] (über IP)
| width="30" |
|- class="hintergrundfarbe4"
| width="30" |
! [[#Netzzugangsschicht (entspricht OSI-Schicht 1–2)|Sicherung&nbsp;(2)]]
|-----
|rowspan="2"| Netzzugang
! bgcolor="#EEEEEE" colspan="1" | TCP/IP-Schicht
|rowspan="2"| [[Ethernet]], [[Token Bus]], [[Token Ring]], [[Fiber Distributed Data Interface|FDDI]]
! bgcolor="#EEEEEE" colspan="12" | Protokolle (Auswahl)
|- class="hintergrundfarbe4"
|-----
! [[#Netzzugangsschicht (entspricht OSI-Schicht 1–2)|Bitübertragung&nbsp;(1)]]
| bgcolor="#FFCC99" colspan="1" | '''Anwendung'''
| bgcolor="#9999FF" colspan="1" | [[HTTP]]
| bgcolor="#9999FF" colspan="1" | [[File Transfer Protocol|FTP]]
| bgcolor="#9999FF" colspan="1" | [[SMTP]]
| bgcolor="#9999FF" colspan="1" | [[POP3]]
| bgcolor="#9999FF" colspan="1" | [[Telnet]]
| bgcolor="#9999FF" colspan="2" | [[Domain Name System|DNS]]
| bgcolor="#9999FF" colspan="1" | [[Simple Network Management Protocol|SNMP]]
| bgcolor="#9999FF" colspan="1" | [[Routing Information Protocol|RIP]]
| bgcolor="#9999FF" colspan="1" | [[SSH]]
| bgcolor="#9999FF" colspan="1" | [[IPFIX]]
|-----
| bgcolor="#FFCC99" colspan="1" | '''Transport'''
| bgcolor="#9999FF" colspan="6" | [[Transmission Control Protocol|TCP]]
| bgcolor="#9999FF" colspan="3" | [[User Datagram Protocol|UDP]]
| bgcolor="#9999FF" colspan="3" | [[SCTP]]
|-----
| bgcolor="#FFCC99" colspan="1" | '''Vermittelung'''
| bgcolor="#9999FF" colspan="12" | [[Internet Protocol|IP]] ([[IPv4]],[[IPv6]]) [[ICMP]] und [[ARP]]
|-----
| bgcolor="#FFCC99" colspan="1" | '''Physik'''
| bgcolor="#9999FF" colspan="7" | [[Ethernet]]
| bgcolor="#9999FF" colspan="5" | [[IEEE 802.11|WLAN]]
|}
|}
</center>


Die einzelnen Schichten erfüllen folgende Funktionen:
===Anwendungsschicht===
; {{Anker|Anwendungsschicht}} Anwendungsschicht
: Die Anwendungsschicht (engl.: ''Application Layer'') umfasst alle Protokolle, die mit Anwendungsprogrammen zusammenarbeiten und die Netzinfrastruktur für den Austausch anwendungsspezifischer Daten nutzen.
; {{Anker|Transportschicht}} Transportschicht
: Die Transportschicht (engl.: ''Transport Layer'') ermöglicht eine Ende-zu-Ende-Kommunikation. Das wichtigste Protokoll dieser Schicht ist das [[Transmission Control Protocol]] (TCP), das Verbindungen zwischen jeweils zwei Netzteilnehmern zum zuverlässigen Versenden von Datenströmen herstellt. Es gehören aber auch [[Zuverlässigkeit (Telekommunikation)|unzuverlässige Protokolle]]&nbsp;– zum Beispiel das [[User Datagram Protocol]] (UDP)&nbsp;– in diese Schicht.
; {{Anker|Internetschicht}} Internetschicht
: Die Internetschicht (engl.: ''Internet Layer'') ist für die Weitervermittlung von Paketen und die Wegwahl ([[Routing]]) zuständig. Auf dieser Schicht und der darunterliegenden Schicht werden [[Direktverbindung]]en betrachtet. Die Aufgabe dieser Schicht ist es, zu einem empfangenen Paket das nächste Zwischenziel zu ermitteln und das Paket dorthin weiterzuleiten. Kern dieser Schicht ist das [[Internet Protocol]] (IP) in der Version 4 oder 6, das einen Paketauslieferungsdienst bereitstellt. Sogenannte Dual-Stacks können dabei automatisch erkennen, ob sie einen Kommunikationspartner über IPv6 oder IPv4 erreichen können und nutzen vorzugsweise IPv6. Dies ist für entsprechend programmierte Anwendungen transparent. Die Internetschicht entspricht der Vermittlungsschicht des ISO/OSI-Referenzmodells.
; {{Anker|Netzzugangsschicht}} Netzzugangsschicht
: Die Netzzugangsschicht (engl.: ''Link Layer'') ist im TCP/IP-Referenzmodell spezifiziert, enthält jedoch keine Protokolle der TCP/IP-Familie. Sie ist vielmehr als Platzhalter für verschiedene Techniken zur Datenübertragung von Punkt zu Punkt zu verstehen. Die Internet-Protokolle wurden mit dem Ziel entwickelt, verschiedene Subnetze zusammenzuschließen. Daher kann die Host-an-Netz-Schicht durch Protokolle wie ''[[Ethernet]]'', ''[[Fiber Distributed Data Interface|FDDI]]'', ''[[Point-to-Point Protocol|PPP]]'' (Punkt-zu-Punkt-Verbindung) oder ''[[802.11]]'' (''[[Wireless LAN|WLAN]]'') ausgefüllt werden. Die Netzzugangsschicht entspricht der Sicherungs- und Bitübertragungsschicht des ISO/OSI-Referenzmodells.


== Beispiel ==
* [[HTTP]] - Hypertext Transfer Protocol
{| class="wikitable" style="text-align:center;"
* [[File Transfer Protocol|FTP]] - File Transfer Protocol
|+ Aufbau eines [[Ethernet]]-[[Datenframe|Frames]] mit maximalen IPv4- / TCP-Daten
* [[SSH]] - Secure Shell
! OSI-<br />Schicht !! TCP/IP-Schicht !! colspan=11 |Struktur
* [[SMTP]] - Simple Mail Transfer Protocol - E-Mail-Versand
|-
* [[POP3]] - Post Office Protocol (Version 3) - E-Mail-Abruf
! 4 !! Transport
* [[Telnet]] - Login auf entfernten Rechnern (''remote terminal'')
|colspan="7"| || [[TCP-Header]] || ''Nutzlast (1460 bytes)'' ||colspan="2"|
* [[Domain Name System|DNS]] (Domain Name System) - Umsetzung zwischen Domainnamen und IP-Adressen
|-
* [[Simple Network Management Protocol|SNMP]] - Simple Network Management Protocol - Verwaltung von Geräten im Netzwerk
! 3 !! Internet
* [[MBS/IP]] - Multi-purpose Business Security over IP
|colspan="6"| || [[IP-Header]] ||colspan="2"|''Nutzlast (1480 bytes)'' ||colspan="2"|
* [[Routing Information Protocol|RIP]] (Routing Information Protocol) - Informationsaustausch zwischen Routern (Distanzvektor)
|-
! 2 !! rowspan="2"| Netzzugang
|colspan="2"| || [[MAC-Adresse|MAC]]-Empfänger || MAC-Absender || [[IEEE 802.1Q|802.1Q]]-Tag (opt.) || [[EtherType]] ||colspan="3"|''Nutzlast (1500 bytes)'' || [[Frame Check Sequence]] ||
|-
! 1
| [[Datenpräambel|Präambel]] || [[Start of Frame]] ||colspan="8"| ''Nutzlast (1518/1522 bytes)'' || [[Interframe Gap]]
|-
!colspan="2"| [[Oktett (Informatik)|Oktette]]
| 7 || 1 || 6 || 6 || (4) || 2 || 20 || 20 || ≤1460 || 4 || 12
|}


== Protokollstapel ==
===Transportschicht===
=== Anwendungsschicht (entspricht OSI-Schicht 5–7) ===
* [[Domain Name System|DNS]] (Domain Name System) – Auflösung von Domainnamen zu IP-Adressen
* [[DoIP]] (Diagnostics over IP) – Transportprotokoll für Fahrzeugdiagnose
* [[File Transfer Protocol|FTP]] (File Transfer Protocol) – Dateitransfer
** [[FTP über SSL|FTPS]] (FTP über [[Transport Layer Security|SSL/TLS]]) – Erweiterung von FTP für verschlüsselten Dateitransfer
* [[Hypertext Transfer Protocol|HTTP]] (Hypertext Transfer Protocol)
** [[Hypertext Transfer Protocol Secure|HTTPS]] (Hypertext Transfer Protocol Secure)
* [[WebSocket|WS]] (WebSocket Protocol)
* [[Internet Message Access Protocol|IMAP]] (Internet Message Access Protocol) – Zugriff auf E-Mails
* [[Internet Protocol Flow Information Export|IPFIX]] (Internet Protocol Flow Information Export)
* [[Link-local Multicast Name Resolution|LLMNR]] (Link-local Multicast Name Resolution)
* [[Network Data Management Protocol|NDMP]] (Network Data Management Protocol, ndmp.org, kein IETF RFC)
* [[Multi-purpose Business Security over IP|MBS/IP]] (Multi-purpose Business Security over IP)
* [[Network News Transfer Protocol|NNTP]] (Network News Transfer Protocol) – Diskussionsforen ([[Usenet]])
* [[Network Time Protocol|NTP]] (Network Time Protocol)
* [[Post Office Protocol|POP3]] (Post Office Protocol, Version 3) – E-Mail-Abruf
* [[Precision Time Protocol|PTP]] (Precision Time Protocol) – Zeitsynchronisation von Uhren in einem Netzwerk
* [[Remote Desktop Protocol|RDP]] (Remote Desktop Protocol) – Darstellen und Steuern von Desktops auf fernen Computern ([[Microsoft]])
* [[Real-Time Transport Protocol|RTP]] (Real-Time Transport Protocol)
* [[Session Initiation Protocol|SIP]] (Session Initiation Protocol) – Aufbau, Steuerung und Abbau von Kommunikationssitzung ([[IP-Telefonie|VoIP]])
* [[Simple Network Management Protocol|SNMP]] (Simple Network Management Protocol) – Verwaltung von Geräten im Netzwerk
* [[Simple Mail Transfer Protocol|SMTP]] (Simple Mail Transfer Protocol) – E-Mail-Versand
* [[SOCKS]] (Internet [[Socket (Software)|Sockets]]-Protokoll)
* [[Secure Shell|SSH]] (Secure Shell) – verschlüsseltes ''remote terminal''
** [[Secure Copy|SCP]] (Secure Copy) – Dateitransfer (verwendet SSH-Session)
** [[SSH File Transfer Protocol|SFTP]] – SSH Dateitransfer (verwendet SSH-Session)
* [[Telnet]] – Unverschlüsseltes [[Login (Informationstechnik)|Login]] auf entfernten Rechnern (''remote terminal'')
* [[Extensible Messaging and Presence Protocol|XMPP]] (Extensible Message and Presence Protocol)
* [[Z39.50]] – Abfrage von Informationssystemen


=== Transportschicht (entspricht OSI-Schicht 4) ===
* [[Transmission Control Protocol|TCP]] (Transmission Control Protocol) - Datenpaket-Übertragung (verbindungsorientiert, zuverlässig)
* [[User Datagram Protocol|UDP]] (User Datagram Protocol) - Datenstrom-Übertragung (verbindungslos, unzuverlässig, geringer Overhead)
* [[Transmission Control Protocol|TCP]] (Transmission Control Protocol) – Übertragung von Datenströmen ([[Nachrichtenverbindung|verbindungsorientiert]], zuverlässig)
* [[User Datagram Protocol|UDP]] (User Datagram Protocol) – Übertragung von Datenpaketen ([[Nachrichtenverbindung|verbindungslos]], unzuverlässig, geringer Overhead)
* [[Stream Control Transmission Protocol|SCTP]] (Stream Control Transmission Protocol) - Transportprotokoll
* [[Stream Control Transmission Protocol|SCTP]] (Stream Control Transmission Protocol) – Transportprotokoll
* [[Transport Layer Security|TLS]] (Transport Layer Security, ehemals 'Secure Socket Layer [SSL]) – Erweiterung von TCP um Verschlüsselung
* [[Datagram Transport Layer Security|DTLS]] (Datagram Transport Layer Security) – Auf TLS basierendes Verschlüsselungsprotokoll, welches auch über zustandslose Protokolle wie UDP übertragen werden kann


=== Internetschicht (entspricht OSI-Schicht 3) ===
===Vermittelungsschicht===
* [[Internet Protocol|IP]] (Internet Protocol) – Datenpaket-Übertragung (verbindungslos)

* [[Internet Protocol|IP]] (Internet Protocol) - Datenpaket-Übertragung (verbindungslos, unzuverlässig)
* [[IPsec]] (Internet Protocol Security) – Sichere Datenpaket-Übertragung (verbindungslos)
* [[ICMP]] (Internet Control Message Protocol) - Kontrollnachrichten (z.B. Fehlermeldungen), Teil jeder IP-Implementierung
* [[Internet Control Message Protocol|ICMP]] (Internet Control Message Protocol) – Kontrollnachrichten (zum Beispiel Fehlermeldungen), Teil jeder IP-Implementierung
* [[OSPF]] (Open Shortest Path First) - Informationsaustausch zwischen Routern (Linkzustand)
* [[Interior Gateway Routing Protocol|IGRP]] (Interior Gateway Routing Protocol) – Informationsaustausch zwischen Routern ([[Distanzvektoralgorithmus|Distanzvektor]]) (veraltet – wird ersetzt durch [[Enhanced Interior Gateway Routing Protocol|EIGRP]])
* [[BGP]] (Border Gateway Protocol) - Informationsaustausch zwischen Autonomen Systemen im Internet (Pfadvektor)
* [[Enhanced Interior Gateway Routing Protocol|EIGRP]] (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) – Informationsaustausch zwischen Routern via IP
* [[Open Shortest Path First|OSPF]] (Open Shortest Path First) – Informationsaustausch zwischen Routern (Linkzustand) via [[Internet Protocol|IP]]
* [[Address Resolution Protocol|ARP]] (Address Resolution Protocol) - Adressumsetzung zwischen IP- und Geräteadressen
* [[Border Gateway Protocol|BGP]] (Border Gateway Protocol) – Informationsaustausch zwischen autonomen Systemen im Internet ([[Pfadvektorprotokoll|Pfadvektor]]) via [[Transmission Control Protocol|TCP]]
* [[RARP]] (Reverse Address Resolution Protocol) - Gegenstück zu ARP
* [[Routing Information Protocol|RIP]] (Routing Information Protocol) – Informationsaustausch zwischen Routern ([[Distanzvektoralgorithmus|Distanzvektor]]) via [[User Datagram Protocol|UDP]]

* [[Internet Group Management Protocol|IGMP]] (Internet Group Management) – Organisation von [[Multicast]]-Gruppen, Bestandteil von IP auf allen [[Host (Informationstechnik)|Hosts]], die den Empfang von IP-Multicasts unterstützen
===Physikalische Schicht===


=== Netzzugangsschicht (entspricht OSI-Schicht 1–2) ===
* [[Ethernet]] – Netzwerkstandard IEEE 802.3
* [[Ethernet]] – Netzwerkstandard IEEE 802.3
* [[Token Bus|TokenBus]] – Netzwerkstandard IEEE 802.4
* [[Token Ring]] – Netzwerkstandard IEEE 802.5
* [[FDDI]] – Fiber Distributed Data Interface
* [[IEEE 802.11|WLAN]] – Netzwerkstandard IEEE 802.11
* [[IEEE 802.11|WLAN]] – Netzwerkstandard IEEE 802.11
* [[Point-to-Point Protocol|PPP]] – Point-to-Point Protokoll, RFC 1661
* [[Point-to-Point Protocol|PPP]] – Point-to-Point Protokoll, <nowiki>RFC&nbsp;1661</nowiki><ref>{{RFC-Internet |RFC=1661 |Titel=The Point-to-Point Protocol (PPP) |Datum=1994-07}}</ref>
* [[Token Bus]] – Netzwerkstandard IEEE 802.4
* [[Token Ring]] – Netzwerkstandard IEEE 802.5
* [[Fiber Distributed Data Interface|FDDI]] – Fiber Distributed Data Interface
* [[Layer 2 Tunneling Protocol|L2TP]] (Layer 2 Tunneling Protocol)
* [[Reverse Address Resolution Protocol|RARP]] (Reverse Address Resolution Protocol) – Adressumsetzung zwischen Geräte- (MAC) und IP-Adressen (veraltet – wird ersetzt durch [[Bootstrap Protocol|BOOTP]])
* [[Internet Protocol over Avian Carriers|IPoAC]] (Internet Protocol over Avian Carriers) – Internet-Protokoll mittels fliegender Träger – <nowiki>RFC&nbsp;1149</nowiki><nowiki /><ref>{{RFC-Internet |Autor=D. Waitzman |RFC=1149 |Titel=Standard for the transmission of IP datagrams on avian carriers |Datum=1990-04-01 |Kommentar=Brieftauben}}</ref>


== Literatur ==
[[Kategorie:Netzwerkprotokoll|!Internet-Protokoll-Familie]]
* [[Richard Stevens|William Richard Stevens]]: ''TCP/IP.'' ISBN 3-8266-5042-5 (Standardwerk).
* [[Andrew S. Tanenbaum]]: ''Computernetzwerke.'' 5., aktualisierte Auflage, Pearson Studium, München 2012, ISBN 978-3-86894-137-1 (Standardwerk).
* [[James F. Kurose]], Keith W. Ross: ''Computernetzwerke.'' ISBN 978-3-8273-7330-4 (Standardwerk).
* Manfred Weiss: ''TCP/IP Handbuch.'' ISBN 3-7723-5026-7
* Uyless Black: ''TCP/IP & Related Protocols.'' ISBN 0-07-005560-2.
* Craig Hunt: ''TCP/IP.'' ISBN 3-89721-110-6.


== Weblinks ==
[[en:Internet protocol suite]]
* {{RFC-Internet |Autor= |RFC=1122 |Titel=Requirements for Internet Hosts – Communication Layers |Datum=1989-10 |Kommentar=[[Internet Engineering Task Force]]}}
[[lb:Internet-Protokoll-Famill]]
* Website [http://www.tcp-ip-info.de/ „TCP/IP-Info“] inkl. Schulung [http://www.tcp-ip-info.de/tcp-ip-schulung/index.htm ''Heterogene Netze mit TCP/IP''.] (über 270 Folien – auch als PDF)
[[sl:TCP/IP]]
* [[Jürgen Plate]]: [http://www.netzmafia.de/skripten/netze/index.html Grundlagen Computernetze.] Fachhochschule München – Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
* [http://www.highgames.com/?set=hardwareview&view=12 Netzwerktechnologie TCP/IP]
* [http://www.rvs.uni-bielefeld.de/publications/books/NetworksBook.html Einführung in Computernetze]


== Einzelnachweise ==
==Literatur==
<references />


[[Kategorie:Internetprotokollfamilie| ]]
* Heiko Holtkamp (AG RVS): [http://www.rvs.uni-bielefeld.de/~heiko/tcpip/tcpip.html Einführung in TCP/IP]
[[Kategorie:Internet]]

Aktuelle Version vom 21. März 2025, 23:34 Uhr

Die Internetprotokollfamilie ist eine Familie von rund 500 Netzwerkprotokollen, die die Basis und die Standards für die Netzkommunikation im Internet bilden. Häufig wird auch die Bezeichnung TCP/IP-Protokollfamilie verwendet.

TCP/IP-Referenzmodell

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Ende der 1960er Jahre begann die Entwicklung mit einer Studie der DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), die dem Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten (DoD) untersteht, zur Entwicklung von Protokollen zur Datenkommunikation. Dabei entstand das DoD-Schichtenmodell, in dem die Aufgaben in vier Schichten unterteilt wurden. Dieses Modell ist Grundlage der Internetprotokollfamilie.[1]

Kommunikation wird in Rechnernetzen durch Netzwerkprotokolle umgesetzt und in der Praxis in funktionale Schichten (layer) unterteilt. Für das Internet und die Internetprotokollfamilie ist dabei die Gliederung nach dem sogenannten TCP/IP-Referenzmodell, welches 4 aufeinander aufbauende Schichten beschreibt, maßgebend. Dieses ist auf die Internet-Protokolle zugeschnitten, die den Datenaustausch über die Grenzen lokaler Netze hinaus ermöglichen (dies sind vor allem TCP und IP). Hier werden weder der Zugriff auf ein Übertragungsmedium noch die Datenübertragungstechnik definiert. Vielmehr sind die Internet-Protokolle dafür zuständig, Datenpakete über mehrere Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (Hops) weiterzuvermitteln und auf dieser Basis Verbindungen zwischen Netzteilnehmern über mehrere Hops herzustellen.

Um Probleme der Netzkommunikation im Allgemeinen zu betrachten, greift man auf das detailliertere ISO/OSI-Referenzmodell zurück. Es ist jedoch zu beachten, dass sich die Benennung der einzelnen Schichten in den Modellen unterscheidet, und nachfolgende Zuordnungen zwischen OSI-Schichten und TCP-IP-Ebenen nicht immer vollständig übereinstimmen.

OSI-Schicht TCP/IP-Schicht Beispiel
Anwendungen (7) Anwendungen HTTP, UDS, FTP, SMTP, POP, Telnet, DHCP, OPC UA


TLS, SOCKS

Darstellung (6)
Sitzung (5)
Transport (4) Transport TCP, UDP, SCTP
Vermittlung (3) Internet IP (IPv4, IPv6), ICMP (über IP)
Sicherung (2) Netzzugang Ethernet, Token Bus, Token Ring, FDDI
Bitübertragung (1)

Die einzelnen Schichten erfüllen folgende Funktionen:

Anwendungsschicht
Die Anwendungsschicht (engl.: Application Layer) umfasst alle Protokolle, die mit Anwendungsprogrammen zusammenarbeiten und die Netzinfrastruktur für den Austausch anwendungsspezifischer Daten nutzen.
Transportschicht
Die Transportschicht (engl.: Transport Layer) ermöglicht eine Ende-zu-Ende-Kommunikation. Das wichtigste Protokoll dieser Schicht ist das Transmission Control Protocol (TCP), das Verbindungen zwischen jeweils zwei Netzteilnehmern zum zuverlässigen Versenden von Datenströmen herstellt. Es gehören aber auch unzuverlässige Protokolle – zum Beispiel das User Datagram Protocol (UDP) – in diese Schicht.
Internetschicht
Die Internetschicht (engl.: Internet Layer) ist für die Weitervermittlung von Paketen und die Wegwahl (Routing) zuständig. Auf dieser Schicht und der darunterliegenden Schicht werden Direktverbindungen betrachtet. Die Aufgabe dieser Schicht ist es, zu einem empfangenen Paket das nächste Zwischenziel zu ermitteln und das Paket dorthin weiterzuleiten. Kern dieser Schicht ist das Internet Protocol (IP) in der Version 4 oder 6, das einen Paketauslieferungsdienst bereitstellt. Sogenannte Dual-Stacks können dabei automatisch erkennen, ob sie einen Kommunikationspartner über IPv6 oder IPv4 erreichen können und nutzen vorzugsweise IPv6. Dies ist für entsprechend programmierte Anwendungen transparent. Die Internetschicht entspricht der Vermittlungsschicht des ISO/OSI-Referenzmodells.
Netzzugangsschicht
Die Netzzugangsschicht (engl.: Link Layer) ist im TCP/IP-Referenzmodell spezifiziert, enthält jedoch keine Protokolle der TCP/IP-Familie. Sie ist vielmehr als Platzhalter für verschiedene Techniken zur Datenübertragung von Punkt zu Punkt zu verstehen. Die Internet-Protokolle wurden mit dem Ziel entwickelt, verschiedene Subnetze zusammenzuschließen. Daher kann die Host-an-Netz-Schicht durch Protokolle wie Ethernet, FDDI, PPP (Punkt-zu-Punkt-Verbindung) oder 802.11 (WLAN) ausgefüllt werden. Die Netzzugangsschicht entspricht der Sicherungs- und Bitübertragungsschicht des ISO/OSI-Referenzmodells.

Beispiel

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Aufbau eines Ethernet-Frames mit maximalen IPv4- / TCP-Daten
OSI-
Schicht		 TCP/IP-Schicht Struktur
4 Transport TCP-Header Nutzlast (1460 bytes)
3 Internet IP-Header Nutzlast (1480 bytes)
2 Netzzugang MAC-Empfänger MAC-Absender 802.1Q-Tag (opt.) EtherType Nutzlast (1500 bytes) Frame Check Sequence
1 Präambel Start of Frame Nutzlast (1518/1522 bytes) Interframe Gap
Oktette 7 1 6 6 (4) 2 20 20 ≤1460 4 12

Protokollstapel

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Anwendungsschicht (entspricht OSI-Schicht 5–7)

[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
  • DNS (Domain Name System) – Auflösung von Domainnamen zu IP-Adressen
  • DoIP (Diagnostics over IP) – Transportprotokoll für Fahrzeugdiagnose
  • FTP (File Transfer Protocol) – Dateitransfer
    • FTPS (FTP über SSL/TLS) – Erweiterung von FTP für verschlüsselten Dateitransfer
  • HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
    • HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure)
  • WS (WebSocket Protocol)
  • IMAP (Internet Message Access Protocol) – Zugriff auf E-Mails
  • IPFIX (Internet Protocol Flow Information Export)
  • LLMNR (Link-local Multicast Name Resolution)
  • NDMP (Network Data Management Protocol, ndmp.org, kein IETF RFC)
  • MBS/IP (Multi-purpose Business Security over IP)
  • NNTP (Network News Transfer Protocol) – Diskussionsforen (Usenet)
  • NTP (Network Time Protocol)
  • POP3 (Post Office Protocol, Version 3) – E-Mail-Abruf
  • PTP (Precision Time Protocol) – Zeitsynchronisation von Uhren in einem Netzwerk
  • RDP (Remote Desktop Protocol) – Darstellen und Steuern von Desktops auf fernen Computern (Microsoft)
  • RTP (Real-Time Transport Protocol)
  • SIP (Session Initiation Protocol) – Aufbau, Steuerung und Abbau von Kommunikationssitzung (VoIP)
  • SNMP (Simple Network Management Protocol) – Verwaltung von Geräten im Netzwerk
  • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – E-Mail-Versand
  • SOCKS (Internet Sockets-Protokoll)
  • SSH (Secure Shell) – verschlüsseltes remote terminal
    • SCP (Secure Copy) – Dateitransfer (verwendet SSH-Session)
    • SFTP – SSH Dateitransfer (verwendet SSH-Session)
  • Telnet – Unverschlüsseltes Login auf entfernten Rechnern (remote terminal)
  • XMPP (Extensible Message and Presence Protocol)
  • Z39.50 – Abfrage von Informationssystemen

Transportschicht (entspricht OSI-Schicht 4)

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  • TCP (Transmission Control Protocol) – Übertragung von Datenströmen (verbindungsorientiert, zuverlässig)
  • UDP (User Datagram Protocol) – Übertragung von Datenpaketen (verbindungslos, unzuverlässig, geringer Overhead)
  • SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – Transportprotokoll
  • TLS (Transport Layer Security, ehemals 'Secure Socket Layer [SSL]) – Erweiterung von TCP um Verschlüsselung
  • DTLS (Datagram Transport Layer Security) – Auf TLS basierendes Verschlüsselungsprotokoll, welches auch über zustandslose Protokolle wie UDP übertragen werden kann

Internetschicht (entspricht OSI-Schicht 3)

[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
  • IP (Internet Protocol) – Datenpaket-Übertragung (verbindungslos)
  • IPsec (Internet Protocol Security) – Sichere Datenpaket-Übertragung (verbindungslos)
  • ICMP (Internet Control Message Protocol) – Kontrollnachrichten (zum Beispiel Fehlermeldungen), Teil jeder IP-Implementierung
  • IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) – Informationsaustausch zwischen Routern (Distanzvektor) (veraltet – wird ersetzt durch EIGRP)
  • EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) – Informationsaustausch zwischen Routern via IP
  • OSPF (Open Shortest Path First) – Informationsaustausch zwischen Routern (Linkzustand) via IP
  • BGP (Border Gateway Protocol) – Informationsaustausch zwischen autonomen Systemen im Internet (Pfadvektor) via TCP
  • RIP (Routing Information Protocol) – Informationsaustausch zwischen Routern (Distanzvektor) via UDP
  • IGMP (Internet Group Management) – Organisation von Multicast-Gruppen, Bestandteil von IP auf allen Hosts, die den Empfang von IP-Multicasts unterstützen

Netzzugangsschicht (entspricht OSI-Schicht 1–2)

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  • Ethernet – Netzwerkstandard IEEE 802.3
  • WLAN – Netzwerkstandard IEEE 802.11
  • PPP – Point-to-Point Protokoll, RFC 1661[2]
  • Token Bus – Netzwerkstandard IEEE 802.4
  • Token Ring – Netzwerkstandard IEEE 802.5
  • FDDI – Fiber Distributed Data Interface
  • L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol)
  • RARP (Reverse Address Resolution Protocol) – Adressumsetzung zwischen Geräte- (MAC) und IP-Adressen (veraltet – wird ersetzt durch BOOTP)
  • IPoAC (Internet Protocol over Avian Carriers) – Internet-Protokoll mittels fliegender Träger – RFC 1149[3]

Literatur

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  • RFC: 1122 – Requirements for Internet Hosts – Communication Layers. Oktober 1989 (Internet Engineering Task Force, englisch).
  • Website „TCP/IP-Info“ inkl. Schulung Heterogene Netze mit TCP/IP. (über 270 Folien – auch als PDF)
  • Jürgen Plate: Grundlagen Computernetze. Fachhochschule München – Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
  • Netzwerktechnologie TCP/IP
  • Einführung in Computernetze

Einzelnachweise

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  1. ↑ Vinton G. Cerf, Edward Cain: The DoD Internet Architecture Model. (PDF; 866 kB) Pennsylvania State University, 1983, abgerufen am 6. Juli 2013 (englisch).
  2. ↑ RFC: 1661 – The Point-to-Point Protocol (PPP). Juli 1994 (englisch).
  3. ↑ D. Waitzman: RFC: 1149 – Standard for the transmission of IP datagrams on avian carriers. 1. April 1990 (Brieftauben, englisch).
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