Internetprotokollfamilie
Internet Protokolle (Protokollstapel)
| Anwendung | FTP | SMTP | HTTP | DNS | ... |
| Transport | TCP | UDP | |||
| Netzwerk | IP (IPv4,IPv6) | ARP | |||
| Netzzugang | Ethernet | FDDI | Token Ring |
PPP | ... |
| Modem | |||||
Die Internet-Protokoll-Familie (engl: internet protocol suite) ist eine Familie von Netzwerkprotokollen, die die Basis für die Netzwerkkommunikation im Internet bilden. Synonym dazu werden auch die Bezeichnungen DoD- oder TCP/IP-Protokoll-Familie verwendet. DoD (engl. Department of Defense "US-Verteidigungsministerium") hat die Entwicklung der Internet-Protokolle im Rahmen des DARPA Internetwork Project finanziert. TCP/IP steht für zwei Protokolle, die das Herzstück dieser Protokoll-Familie bilden: Das Transmission Control Protocol und das Internet Protocol.
Geschichte
Am 1. Januar 1983 wurde im damaligen Arpanet, dem Vorläufer des Internet, das veraltete NCP (Network Core Protocol) gegen TCP/IP ausgetauscht, und somit die Basis für das heutige Internet geschaffen. Das Protokoll wurde von Vinton Cerf und Robert Kahn entwickelt und setzte sich anfangs nur zögerlich gegen andere Lösungen wie das offizielle OSI (Open System Interconnection Modell) der ISO durch. Der entscheidende Umschwung für TCP/IP kam dann Mitte der neunziger Jahre, als mit der Seitenbeschreibungssprache HTML und dem Browser Mosaic für breite Anwendungen taugliche Internetwerkzeuge zur Verfügung standen.
Die derzeit aktuelle IP Version 4 stößt mittlerweile an ihre Grenzen. Die Anzahl der Netzadressen ist zu stark begrenzt und die Echtzeitübertragung von Video und Sprache funktioniert nur unzureichend, da TCP/IP Version 4 keine Verfahren zur Festlegung der Bandbreite, Geschwindigkeit und Priorität hat, was als Quality of Service (QoS) bezeichnet wird. Deswegen wurde das Internet Protocol weiterentwickelt und man kann nur hoffen, dass IPv6 in den nächsten Jahren flächendeckend eingeführt wird. Die bisherigen Investitionen in die Hardwareinfrastruktur machen eine Umstellung schwierig bis unmöglich. Deswegen versucht man mit Proxies und Nat zumindest das Problem der knappen Netzwerkadressen zu mildern.
Ein weiteres Merkmal, das den Erfolg der IP-Protocol-Suite ermöglichte, ist die offene Definiton der Zugriffsschicht. Diese entspricht den OSI-Schichten 1 (Physikalische Schicht) und 2 (Sicherungsschicht). Daher steht TCP/IP für beinahe jede Schicht 1/2 Technologie zur Verfügung. Beispiele: Gigabit-/Fast-/Ethernet, Token Ring, FDDI, PPP, X.25, Frame Relay, aber auch ATM, Sonet, SDH.
Die Internet-Protokollfamilie im Detail
Zur Gliederung der Kommunikationsaufgaben werden in Netzwerken funktionale Ebenen, so genannte Schichten, unterschieden. Für die Internetprotokolle ist das TCP/IP-Referenzmodell maßgebend. Die Internetprotokolle beginnen dabei bei Schicht3 mit dem für das Weiterleiten von Paketen in verschiedene Netze zuständigen Internet Protocol (IP, meist IPv4). Internet Protokolle werden in den RFC-Dokumenten diskutiert und standardisiert. Die wesentlichen Protokolle haben dabei den Status erforderlich (required), empfohlen (recommended), oder optional (elective). Andere Protokolle können auch als experimentell (experimental) oder historisch (historic) bezeichnet werden.
Erforderliche Protokolle
IPv4 und ICMP müssen in jeder TCP/IP-Implementation vorhanden sein. Ein Router kann nur diese beiden Protokolle verwenden. Aus Anwendungssicht ist damit aber noch nichts Sinnvolles möglich. Dazu werden noch empfohlene und weitere Protokolle benötigt.
Die verbreitefgchdfgte IP-Version 4 (IPv4), früher einfach als IP-Protokoll bezeichnet, wurde schon 1981 definiert und ist im wesentlichen unverändert noch heute auf allen System im Internet das hauptverwendete Internet-Protokoll. Die neue Version 6 IPv6 soll die Version 4 nach und nach ablösen. Das ICMP-Protokoll wird für die Fehlersuche und für Informationsmeldungen verwendet.
Empfohlene Protokolle
Vor jedes Anwendungsprotokoll (oberste Schicht) wird stets eines der beiden Transportprotokolle TCP (Transport Control Protocol) für verbindungsorientierte und UDP (User Datagram Protocol) für paketorientierte Anwendungen eingeschoben (Schicht 4)
Für eine TCP/IP-Implementation werden folgende Anwendungsprotokolle ebenfalls empfohlen:
- TELNET (Teletype over the Network) - Einloggen in ein Terminal über das Netzwerk (TCP-Transport)
- FTP (File Transfer Protocol) - Dateiübertragung (TCP-Transport)
- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - Elektronische Post E-Mail (TCP-Transport)
- DNS (Domain Name Service) - Namen- zu Adressübersetzung, E-Mail Routing (TCP und UDP)
- ECHO (Echo Protocol) - Fehlersuche, Antwortzeiten (TCP und UDP), Siehe Ping (Datenübertragung)
- NTP (Network Time Protocol) - Zeitsynchronisation (UDP-Transport)
- SNMP (Simple Network Management Protocol) - Netwerküberwachung und -management (UDP)
- BOOTP (Boot Protocol) - Parameter für plattenlose Geräte (UDP)
Optionale Protokolle
Weitere oft verwendete Protokolle sind HTTP für das WWW, DHCP für die Rechnerkonfiguration, POP3 für den Mailempfang und SSH für sicheres Einloggen (Ersatz für TELNET). ARP wird zur dynamischen Auflösung von Hardwareadressen im Ethernet verwendet.
Welche Protokolle auf welchen Rechnern
- (Kleine) Router implementieren z. B. ARP, IP, ICMP, UDP, SNMP, RIP.
- WWW-Clients verwenden ARP, IP, ICMP, UDP, TCP, DNS, HTTP, FTP.
- Benutzerrechner verwenden zusätzlich z. B. TELNET, SMTP, POP3, SNMP, ECHO, DHCP, SSH, NTP.
- Plattenlose Geräte implementieren im ROM ARP, IP, ICMP, UDP, BOOTP , TFTP (nur paketorientierte Protokolle)
Siehe auch: VPN: Virtual Private Network, LAN: Local Area Network, WAN: Wide Area Network
Literatur
- Douglas E. Comer: Internetworking with TCP/IP. Principles, Protocols, and Architectures. Prentice Hall, 1995, ISBN 0-13-018380-6
- Richard Stevens: TCP/IP Illustrated I. The Protocols. Addison-Wesley Professional 1994