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Netzwerkkurs - TCP/IP

Das wichtigste Netzwerkprotokoll im Internet ist TCP/IP, wie man schon am Namen sehen kann: Transmission Control Protocol/Internet Protocol.
TCP/IP ist ein Protokoll, daß nicht einen bestimmten Weg durch das Netz voraussetzt. Das heißt, daß jedes Paket auf einem anderen Weg vom Sender zum Empfänger kommen kann, auch wenn das ein Ausnahmefall ist. Wenn also während der Übertragung ein beteiligter Server ausfällt, suchen sich die Pakete einen anderen Weg und die beiden Endstationen bemerken es im Idealfall nicht.
Eigentlich ist TCP/IP eine ganze Protokollfamilie, wie wir noch sehen werden. Zunächst aber mal ein Vergleich der TCP/IP Architektur mit dem OSI Modell:

Tabelle 1.
OSI 7-Schichtenmodell und TCP/IP
OSI TCP/IP
Application Application
Presentation
Session
Transport Transport (TCP, UDP)
Network Internet (IP, ICMP, ARP, RARP, Routing Protokolle)
Data Link Network Interface (Treiber und Karte)
Physical

Wie man sieht, werden im TCP/IP Modell mehrere Schichten zusammengefaßt. Im Folgenden werden die Schichten kurz erläutert.

Network Interface Layer

Hier werden die hardwarenahen Funktionen zusammengefaßt, darunter fallen die TCP/IP Treiber des entsprechenden Betriebssystems und die Netzwerkkarte als solches.

Internet Layer

Diese Schicht bietet Funktionen an, die für Weiterleitung und Versand der Pakete notwendig sind. Folgende Protokolle arbeiten in dieser Schicht:

  • IP - Internet Protocol: Das ist das wichtigste Protokoll, sozusagen der Kern von TCP/IP. Es bietet einen verbindungslosen Zustelldienst für Pakete.
  • ICMP - Internet Control Message Protocol: Mit diesem Protokoll können Informationen über das Netz selber gewonnen werden, bekanntester Vertreter ist der einfache ping, der ICMP nutzt.
  • ARP - Address Resolution Protocol und RARP - Reverse Address Resolution Protocol: Diese Protokolle dienen der Adressauflösung, also z.B. um aus einer IP-Adresse die zugehörige Hardwareadresse der Netzkarte herauszubekommen.

Transport Layer

Diese Schicht nutzt das IP Protokoll des Internet Layers darunter, um den Anwendungen die Möglichkeit zu geben, Daten über das Netzwerk auszutauschen. Dabei gibt es zwei Varianten, welche von beiden ein Programm benutzt, hängt von den Anforderungen an Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit ab:

  • UDP - User Datagram Protocol: Dies ist das einfachere Protokoll, das auch weniger Overhead hat und schneller ist. Es werden aber keine Informationen geliefert, ob ein Paket auch angekommen ist. Bei 3D-Shooter wird fast immer mit UDP gearbeitet.
  • TCP - Transmission Control Protocol: In diesem Protokoll wird dagegen sichergestellt, daß die Pakete sicher angekommen sind, es ist ein verbindungsorientiertes Protokoll. Dafür ist es langsamer und hat mehr Header-Informationen.

Application Layer

In diese Schicht fallen die zahlreichen Anwendungen, die TCP/IP nutzen. Beispiele sind ping zum Testen von Verbindungen, telnet und ssh zur Fernwartung, FTP zur Dateiübertragung, SMTP für die elektronische Post und DNS zur Namensauflösung. Darauf soll später noch eingegangen werden.

Serielle Übertragung

TCP/IP funktioniert nicht nur über solche Netzwerkhardware wie Ethernet, sondern auch über serielle Verbindungen, wie man sie beim Einwählen ins Internet benutzt, beispielsweise Modems oder ISDN. Da hierbei ganz andere Anforderungen auftreten als bei einem lokalen Netzwerk oder einer Breitbandverbindung, gibt es ein extra Protokoll, das PPP (Point to Point Protocol). Dabei werden solche Einstellungen wie IP oder Standardrouter jedesmal neu ausgehandelt, weil einem ein Provider nicht immer dieselbe Belegung garantiert.
Besonders witzig ist in dem Zusammenhang T-DSL. Bei DSL handelt es sich eigentlich um eine Standleitungstechnik. Da aber nach verbundener Zeit abgerechnet werden soll, wird daraus künstlich eine Wählleitung gemacht mit einem PPPoE Treiber, also wird ein Point to Point Protocol over Ethernet benutzt.

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