Internetprotokolle

Internetprotokolle - Sammlung 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 Internetprotokolle.

Kommunikation wird in Rechnernetzen durch Netzwerkprotokolle umgesetzt und in der Praxis in funktionale Schichten (Vorlage:Lang) unterteilt.

• Für das Internet und die Internetprotokolle 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 (Vorlage:Lang) 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 TLS, SOCKS
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)

Funktionen

Schicht	Funktionen
Anwendungsschicht	Die Anwendungsschicht (engl.: Application Layer) umfasst alle Protokolle, die mit Anwendungsprogrammen zusammenarbeiten und die Netzinfrastruktur für den Austausch anwendungsspezifischer Daten nutzen.
Transportschicht	Die Transportschicht (engl.: Transport Layer) ermöglicht eine Ende-zu-Ende-Kommunikation. Das wichtigste Protokoll dieser Schicht ist das Transmission Control Protocol (TCP), das Verbindungen zwischen jeweils zwei Netzteilnehmern zum zuverlässigen Versenden von Datenströmen herstellt. Es gehören aber auch unzuverlässige Protokolle – zum Beispiel das User Datagram Protocol (UDP) – in diese Schicht.
Internetschicht	Die Internetschicht (engl.: Internet Layer) ist für die Weitervermittlung von Paketen und die Wegwahl (Routing) zuständig. Auf dieser Schicht und der darunterliegenden Schicht werden Direktverbindungen betrachtet. Die Aufgabe dieser Schicht ist es, zu einem empfangenen Paket das nächste Zwischenziel zu ermitteln und das Paket dorthin weiterzuleiten. Kern dieser Schicht ist das Internet Protocol (IP) in der Version 4 oder 6, das einen Paketauslieferungsdienst bereitstellt. Sogenannte Dual-Stacks können dabei automatisch erkennen, ob sie einen Kommunikationspartner über IPv6 oder IPv4 erreichen können und nutzen vorzugsweise IPv6. Dies ist für entsprechend programmierte Anwendungen transparent. Die Internetschicht entspricht der Vermittlungsschicht des ISO/OSI-Referenzmodells.
Netzzugangsschicht	Die Netzzugangsschicht (engl.: Link Layer) ist im TCP/IP-Referenzmodell spezifiziert, enthält jedoch keine Protokolle der TCP/IP-Familie. Sie ist vielmehr als Platzhalter für verschiedene Techniken zur Datenübertragung von Punkt zu Punkt zu verstehen. Die Internet-Protokolle wurden mit dem Ziel entwickelt, verschiedene Subnetze zusammenzuschließen. Daher kann die Host-an-Netz-Schicht durch Protokolle wie Ethernet, FDDI, PPP (Punkt-zu-Punkt-Verbindung) oder 802.11 (WLAN) ausgefüllt werden. Die Netzzugangsschicht entspricht der Sicherungs- und Bitübertragungsschicht des ISO/OSI-Referenzmodells.

Beispiel

Aufbau eines Ethernet-Frames mit maximalen IPv4- / TCP-Daten

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

OSI-Schicht 5–7

Option	Name	Beschreibung
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 SCP (Secure Copy) || Dateitransfer (verwendet SSH-Session) SFTP || SSH Dateitransfer (verwendet SSH-Session)
Telnet		Unverschlüsseltes Login auf entfernten Rechnern (remote terminal)
XMPP	Extensible Message and Presence Protocol
Z39.50		Abfrage von Informationssystemen

Transportschicht

OSI-Schicht 4

Option	Name	Beschreibung
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

OSI-Schicht 3

Option	Name	Beschreibung
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

OSI-Schicht 1–2

Option	Beschreibung
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

Anhang

Siehe auch

• Internetprotokolle

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• Internetstandard
• Liste der standardisierten Ports (IANA)

Weblinks

1. https://de.wikipedia.org/wiki/Internetprotokolle
2. Vorlage:RFC-Internet
3. „TCP/IP-Info“ inkl. Schulung Heterogene Netze mit TCP/IP. (über 270 Folien – auch als PDF)
4. Jürgen Plate: Grundlagen Computernetze. Fachhochschule München – Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
5. Netzwerktechnologie TCP/IP
6. Einführung in Computernetze