Die Internetprotokollfamilie ist eine Familie von rund 500 Netzwerkprotokollen, die die Basis für die Netzkommunikation im Internet bilden. Häufig wird auch die Bezeichnung TCP/IP-Protokollfamilie verwendet.
TCP/IP-Referenzmodell
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.
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 |
| 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:
Beispiel
| 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
Anwendungsschicht (entspricht OSI-Schicht 5–7)
- 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) – 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
- Telnet – Unverschlüsseltes Login auf entfernten Rechnern (remote terminal)
- XMPP (Extensible Message and Presence Protocol)
- Z39.50 – Abfrage von Informationssystemen
Transportschicht (entspricht OSI-Schicht 4)
- 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)
- 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)
- Ethernet – Netzwerkstandard IEEE 802.3
- WLAN – Netzwerkstandard IEEE 802.11
- PPP – Point-to-Point Protokoll, RFC 1661
- 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
Siehe auch
- Internetstandard
- Liste der standardisierten Ports (IANA)
- CIGALE – Das Vorbild für TCP/IP.
Literatur
- 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
- RFC – 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
- Vinton G. Cerf, Edward Cain: The DoD Internet Architecture Model. (PDF; 866 kB) Pennsylvania State University, 1983, abgerufen am 6. Juli 2013 (englisch).
- RFC – The Point-to-Point Protocol (PPP). Juli 1994 (englisch).
- D. Waitzman: RFC – Standard for the transmission of IP datagrams on avian carriers. 1. April 1990 (Brieftauben, englisch).