Internetprotokollfamilie
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.
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 wird als IPv6 in den nächsten Jahren eingeführt.
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 eigentlichen Internet Protokolle
Die Internetprotokolle beginnen dabei bei Schicht3 mit dem für das Weiterleiten von Paketen in verschiedene Netze zuständigen Internet Protocol. Die verbreitete 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.
Zu jeder Implementation gehört zwingend das ICMP-Protokoll, das für die Fehlersuche und für Informationsmeldungen verwendet wird. IPv4 und ICMP müssen in jeder TCP/IP-Implementation vorhanden sein (sogenannte required protocols = erforderliche Protokolle).
Erforderliche, empfohlene und optionale Protokolle
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.
Erforderlich für eine Implementation sind lediglich IP (IPv4) und ICMP. Ein Router kann nur diese beiden Protokolle implementieren. Aus Anwendungssicht ist damit aber noch nichts Sinnvolles möglich. Dazu wird ein Anwendungsprotokoll (z. B. FTP File Transfer Protocol für Dateiübertragungen, SMTP Simple Mail Transfer Protocol für E-Mail etc.) verwendet. Zwischen 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).
Empfohlene Protokolle
TCP und UDP gehören zu den empfohlen Protokollen. Einige wenige Anwendungsprotokolle gehören ebenfalls zu dieser Kategorie:
- 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)
- NTP (Network Time Protocol) - Zeitsynchronisation (UDP-Transport)
- SNMP (Simple Network Management Protocol) - Netwerküberwachung und -management (UDP)
- BOOTP (Boot Protocol) - Parameter für plattenlose Geräte (UDP)
Weitere Protokolle
Die anderen Protokolle sind optional. Benutzerrechner und Server implementieren stets TCP und UDP sowie die Protokolle für die Anwendungen bzw. Services. 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 von Ethernet benötigt.
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 zusäzlich 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
Literatur
- Richard Stevens: TCP/IP Illustrated I. The Protocols. Addison-Wesley Professional 1994 ISBN 0201633469