TCP - IP
1. Geschichte des TCP/IP
Die Protokollfamilie TCP/IP wurde erstmalig Mitte der 70er Jahre entwickelt, als bei der amerikanischen Defense Advanced Research Agency (DARPA) das Interesse an einem Paketvermittlungsnetz aufkam, das die Kommunikation zwischen unterschiedlichen Computersystemen an Forschungseinrichtungen erleichtern würde. TCP/IP schafft ein heterogenes Netzwerk mit offenen Protokollen, die unabhängig von unterschiedlichen Betriebssystemen und Hardware-Architekturen sind. Ob Heim-PC, Großrechner oder Pocket-PC - über die Internet-Protokolle können alle Rechner miteinander kommunizieren.
Die Protokolle sind für jedermann frei verfügbar und werden als offen betrachtet. Jeder Anwender kann sie lizenzfrei für eigene Zwecke nutzen und eigene Applikationen und Dienste darauf aufsetzen. Dabei steht TCP/IP für eine ganze Reihe von Protokollen, der so genannten "Internet Protocol Suite". Die beiden wichtigsten Typen TCP und IP sind zum Synonym für diese Familie geworden.
Auf Grund des einheitlichen Adressierungsschemas kann jeder Rechner in einem TCP/IP-Netz jeden beliebigen anderen Rechner eindeutig identifizieren. Standardisierte Protokolle in den höheren Schichten stellen dem Benutzer einheitlich verfügbare Dienste zur Verfügung. Als TCP/IP Ende der 70er Jahre dem BSD-Unix beigefügt wurde, entwickelte sich daraus die Grundlage, auf der das Internet basiert.
2. Die Kapselung von Daten
Das Hinzufügen von Kontrollinformationen nennt man Encapsulation (Kapselung). Beim Empfangen von Daten werden die Schritte der Kapselung wieder rückgängig gemacht. Jede Schicht entfernt ihren Header und reicht die restlichen Daten an die darüber liegende Schicht weiter.
Jede dieser Schichten verfügt über eine eigene, unabhängige Datenstruktur. In der Praxis sind aber die einzelnen Schichten so gestaltet, dass sie zu den Strukturen der benachbarten Schichten kompatibel sind. Dies dient der effizienteren Datenübertragung.
Bei der übertragung von geringen Datenmengen kann es allerdings passieren, dass durch die Kapselung mehr Protokolldaten als Nutzdaten übertragen werden. In diesem Fall empfiehlt sich beispielsweise der Einsatz des User Datagram Protocols (UDP), welches über nur minimale Protokollmechanismen zur Datenübertragung verfügt.
Kabselung: Zahlreiche Header vergrößern die Datenmenge bei TCP/IP.
3. IP: Internet Protocol
Das Internet Protocol (IP) ist die Grundlage der Protokollfamilie TCP/IP und für die Weiterleitung der Daten zuständig. Generell hat es die Aufgabe, die Datenübertragung zwischen Netzwerken sicherzustellen. Dazu muss das Protokoll diverse Aufgaben übernehmen und diese als Dienst den höheren Schichten zur Verfügung stellen. Zu den Aufgaben des IP zählen:
- Datenpaketdienst
- Fragmentierung von Datenpaketen
- Wahl der übertragungsparameter
- Adressfunktion
- Routing zwischen Netzwerken
Die Hauptaufgabe des IP ist die Ermittlung und Realisierung des optimalen Weges zwischen Sender und Empfänger für jedes Datenpaket. Verbindungsaufbau und Verbindungsabbau fallen nicht in den Zuständigkeitsbereich dieses Protokolls.
Das Internet Protocol stellt keine gesicherte Verbindung zur Verfügung und kann keine verlorenen Datenpakete erneut übertragen. Jedes IP-Datenpaket wird als unabhängiges Paket (Datagramm) durch das Netzwerk an den Empfänger übermittelt. Für die Netzwerktypen sind unterschiedliche Datenpaketlängen festgelegt. Die Größe eines Datenpakets hängt von mehreren Faktoren ab, wie Hardware- und Software-Beschränkungen.
Ist ein Datenpaket wegen seiner überlänge nicht als eine Einheit übertragbar, so muss es in kleinere Fragmente zerlegt werden. Die Pakete werden zwar in der richtigen Reihenfolge gesendet, kommen aber nicht notwendigerweise in derselben dort an. Da die Einzelpakete verschiedene Wege gehen können, sind zusätzliche Informationen erforderlich. Diese erlauben, den Zustand des ursprünglichen Datenpakets zu rekonstruieren. Jedes Datenpaket erhält daher bei der übertragung einen IP-Header vorangestellt.
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