TCP/IP-Modell: Schichten, Protokolle und Protokollstapel

Was ist das TCP/IP-Modell?

Das TCP/IP-Modell hilft Ihnen dabei, festzulegen, wie ein bestimmter Computer mit dem Internet verbunden werden soll und wie Daten übertragen werden sollen. transmitEs hilft Ihnen, ein virtuelles Netzwerk zu erstellen, wenn mehrere Computernetzwerke sind miteinander verbunden. Der Zweck des TCP/IP-Modells besteht darin, die Kommunikation über große Entfernungen zu ermöglichen.

TCP / IP steht für Transmission Kontrollprotokoll / Internetprotokoll. Der TCP/IP-Stack ist speziell als Modell konzipiert, um einen hochzuverlässigen und durchgängigen Byte-Stream über ein unzuverlässiges Netzwerk zu gewährleisten.

TCP-Eigenschaften

Hier sind die wesentlichen Merkmale des TCP/IP-Protokolls:

• Unterstützung für eine flexible TCP/IP-Architektur.
• Das Hinzufügen weiterer Systeme zu einem Netzwerk ist einfach.
• Im TCP/IP-Protokollfamilienmodell bleibt das Netzwerk so lange intakt, bis Quell- und Zielrechner ordnungsgemäß funktionieren.
• TCP ist ein verbindungsorientiertes Protokoll.
• TCP bietet Zuverlässigkeit und stellt sicher, dass Daten, die in falscher Reihenfolge eintreffen, wieder in die richtige Reihenfolge gebracht werden.
• TCP ermöglicht die Implementierung einer Flusssteuerung, sodass ein Sender einen Empfänger niemals mit Daten überlastet.

Vier Schichten des TCP/IP-Modells

In diesem Abschnitt erläutern wir die verschiedenen Schichten und ihre Funktionalitäten im TCP/IP-Modell.

Das folgende Diagramm zeigt die vier TCP/IP-Schichten als konzeptionelles Modell übereinander gestapelt, von der Anwendungsschicht oben bis zur Netzwerkschnittstellenschicht:

Die Funktionalität des TCP/IP-Modells ist in vier Schichten unterteilt, und jede Schicht umfasst spezifische Protokolle.

TCP/IP ist ein geschichtetes Architektursystem, in dem jede Schicht durch eine spezifische Funktion definiert ist. Alle vier TCP/IP-Schichten arbeiten zusammen, um … transmit die Daten von einer Schicht zur anderen.

Das folgende Diagramm ordnet jede der vier Schichten den darin enthaltenen Protokollen zu:

• Anwendungsschicht
• Transportschicht
• Internet-Schicht
• Netzwerkschnittstelle

Anwendungsschicht

Die Anwendungsschicht interagiert mit einem Anwendungsprogramm, das die höchste Ebene des Modells darstellt. Diese Schicht ist dem Endbenutzer am nächsten und ermöglicht ihm somit die Interaktion mit anderen Softwareanwendungen.

Die Anwendungsschicht interagiert mit Softwareanwendungen, um eine kommunizierende Komponente zu implementieren. Die Interpretation der Daten durch das Anwendungsprogramm liegt stets außerhalb des Modellumfangs.

Beispiele für Anwendungen der Anwendungsschicht sind Anwendungen wie Dateiübertragung, E-Mail und Remote-Login.

Die Funktionen der Anwendungsschicht sind:

• Die Anwendungsschicht hilft Ihnen dabei, Kommunikationspartner zu identifizieren, die Ressourcenverfügbarkeit zu ermitteln und die Kommunikation zu synchronisieren.
• Es ermöglicht Benutzern, sich bei einem entfernten Host anzumelden.
• Diese Ebene bietet verschiedene E-Mail-Dienste.
• Es bietet verteilte Datenbankquellen und Zugriff auf globale Informationen über verschiedene Objekte und Dienste.

Transportschicht

Die Transportschicht baut auf der Internetschicht auf, um den Datentransport von einem Prozess auf einem Quellrechner zu einem Prozess auf einem Zielrechner zu ermöglichen. Sie wird über ein oder mehrere Netzwerke bereitgestellt und gewährleistet die Dienstgüte (Quality of Service, QoS).

Diese Schicht legt fest, wie viele Daten wohin und mit welcher Geschwindigkeit gesendet werden sollen. Sie baut auf den von der Anwendungsschicht empfangenen Nachrichten auf und trägt dazu bei, dass die Dateneinheiten fehlerfrei und in der richtigen Reihenfolge zugestellt werden.

Die Transportschicht hilft Ihnen, die Zuverlässigkeit einer Verbindung durch Flusssteuerung, Fehlerkontrolle und Segmentierung oder Desegmentierung zu steuern.

Die Transportschicht bestätigt zudem eine erfolgreiche Datenübertragung und sendet das nächste Datensegment, sofern keine Fehler aufgetreten sind. TCP ist das bekannteste Beispiel für die Transportschicht.

Wichtige Funktionen der Transportschicht:

• Es unterteilt die von der Anwendungsschicht empfangene Nachricht in Segmente und nummeriert diese, um eine Sequenz zu erstellen.
• Die Transportschicht stellt sicher, dass die Nachricht an den richtigen Prozess auf dem Zielrechner zugestellt wird.
• Es stellt außerdem sicher, dass die gesamte Nachricht fehlerfrei ankommt; andernfalls sollte sie erneut gesendet werden.transmitted.

Internet-Schicht

Die Internetschicht ist die zweite Schicht des TCP/IP-Modells. Sie wird auch als Netzwerkschicht bezeichnet. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, Pakete von jedem Netzwerk und von jedem Computer unabhängig vom gewählten Weg an ihr Ziel zu senden.

Die Internetschicht bietet die funktionale und prozedurale Methode zur Übertragung von Datensequenzen variabler Länge von einem Knoten zum anderen mithilfe verschiedener Netzwerke.

Die Zuverlässigkeit der Nachrichtenübermittlung auf der Internetebene kann nicht garantiert werden.

Zu dieser Schicht gehörende Schichtverwaltungsprotokolle sind:

• Routing-Protokolle
• Multicast-Gruppenverwaltung
• Adresszuweisung auf Netzwerkschicht

Die Netzwerkschnittstellenschicht

Die Netzwerkschnittstellenschicht ist die unterste Schicht des vierschichtigen TCP/IP-Modells. Diese Schicht wird auch Netzwerkzugriffsschicht genannt. Sie definiert die Details der Datenübertragung über das Netzwerk.

Dazu gehört auch, wie Bits optisch von Hardwaregeräten signalisiert werden sollen, die direkt mit einem Netzwerkmedium wie Koaxial-, Glasfaser- oder Twisted-Pair-Kabeln verbunden sind.

Diese Schicht ist eine Kombination aus Sicherungs- und Bitübertragungsschicht des OSI-Referenzmodells. Sie definiert, wie Daten physikalisch durch das Netzwerk gesendet werden und ist für die Datenübertragung zwischen zwei Geräten im selben Netzwerk verantwortlich.

Unterschiede zwischen OSI- und TCP/IP-Modellen

Die folgende Abbildung vergleicht das siebenschichtige OSI-Modell mit dem vierschichtigen TCP/IP-Modell:

Hier sind einige wichtige Unterschiede zwischen den OSI- und TCP/IP-Modell:

OSI-Modell	TCP/IP-Modell
Es wurde von der ISO (Internationalen Organisation für Normung) entwickelt.	Es wurde von ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) entwickelt.
Das OSI-Modell bietet eine klare Unterscheidung zwischen Schnittstellen, Diensten und Protokollen.	TCP/IP kennt keine klaren Unterscheidungspunkte zwischen Diensten, Schnittstellen und Protokollen.
OSI steht für Open Systems Interconnection.	TCP bezieht sich auf Transmission Kontrollprotokoll.
OSI verwendet die Netzwerkschicht, um Routing-Standards und -Protokolle zu definieren.	TCP/IP nutzt ausschließlich die Internetschicht.
OSI verfolgt einen vertikalen Ansatz.	TCP/IP verfolgt einen horizontalen Ansatz.
OSI verwendet zwei separate Schichten, die physikalische Schicht und die Sicherungsschicht, um die Funktionalität der unteren Schichten zu definieren.	TCP/IP verwendet nur eine Schicht (Link).
OSI hat sieben Schichten.	TCP/IP hat vier Schichten.
Im OSI-Modell ist die Transportschicht nur verbindungsorientiert.	Eine Schicht des TCP/IP-Modells ist sowohl verbindungsorientiert als auch verbindungslos.
Im OSI-Modell sind die Sicherungsschicht und die physikalische Schicht voneinander getrennt.	Bei TCP/IP werden die physikalische Schicht und die Sicherungsschicht zu einer einzigen Host-zu-Netzwerk-Schicht kombiniert.
Sitzungs- und Präsentationsschicht sind Teil des OSI-Modells.	Im TCP/IP-Modell gibt es keine Sitzungs- und Darstellungsschicht.
Es wird nach dem Aufkommen des Internets definiert.	Es wurde vor dem Aufkommen des Internets definiert.
Die Mindestgröße des OSI-Headers beträgt 5 Byte.	Die minimale Headergröße beträgt 20 Byte.

Die gängigsten TCP/IP-Protokolle

Einige weit verbreitete und gebräuchliche TCP/IP-Protokolle sind:

TCP

Transmission Das TCP ist ein Internetprotokoll, das eine Nachricht in TCP-Segmente zerlegt und diese auf der Empfangsseite wieder zusammensetzt.

IP

Eine Internetprotokolladresse, auch bekannt als IP-AdresseIP ist eine numerische Kennung. Sie wird jedem Gerät zugewiesen, das mit einem Computernetzwerk verbunden ist, welches IP zur Kommunikation nutzt. Ihre Routing-Funktion ermöglicht die Vernetzung und bildet im Wesentlichen die Grundlage des Internets. Die Kombination von IP und TCP ermöglicht den Aufbau einer virtuellen Verbindung zwischen einem Sender und einem Empfänger.

HTTP

Das Hypertext Transfer Protocol (HTTP) ist die Grundlage des World Wide Web. Es dient der Übertragung von Webseiten und anderen Ressourcen vom HTTP-Server (Webserver) zum Webclient (Webclient). Immer wenn Sie einen Webbrowser wie beispielsweise Google Maps verwenden, … Google Chrome or FirefoxSie verwenden einen Webclient. HTTP hilft dabei, die von Ihnen angeforderten Webseiten von den Remote-Servern zu übertragen.

SMTP

SMTP steht für Simple Mail Transferprotokoll. Dieses Protokoll unterstützt E-Mails und hilft Ihnen, Daten an eine andere E-Mail-Adresse zu senden.

SNMP

SNMP steht für Simple Network Management Protocol. Es handelt sich um ein Framework zur Verwaltung von Geräten im Internet mithilfe des TCP/IP-Protokolls.

DNS

DNS steht für Domain Name System. Eine IP-Adresse dient zur eindeutigen Identifizierung der Internetverbindung eines Hosts; Benutzer bevorzugen jedoch Namen anstelle von Adressen, und DNS stellt diese Zuordnung bereit.ping.

TELNET

TELNET steht für Terminal Network. Es stellt eine Verbindung zwischen dem lokalen und dem entfernten Computer so her, dass Sie Ihr lokales System auf dem entfernten System simulieren können.

fTP

FTP steht für File Transfer Protocol (Dateiübertragungsprotokoll). Es ist ein weit verbreitetes Standardprotokoll für transmitDateien von einem Rechner auf einen anderen übertragen.

Vorteile des TCP/IP-Modells

Hier sind die Vorteile und Nutzen der Verwendung des TCP/IP-Modells:

• Es hilft Ihnen dabei, eine Verbindung zwischen verschiedenen Computertypen herzustellen.
• Es arbeitet unabhängig vom Betriebssystem.
• Es unterstützt eine Reihe von Routing-Protokollen.
• Es ermöglicht die Vernetzung von Organisationen.
• Es verfügt über eine hochgradig skalierbare Client-Server-Architektur.

Nachteile des TCP/IP-Modells

Hier einige Nachteile der Verwendung des TCP/IP-Modells:

• TCP/IP ist ein kompliziert einzurichtendes und zu verwaltendes Modell.
• Der Overhead von TCP/IP ist höher als der von IPX (Internetwork Packet Exchange).
• In diesem Modell garantiert die Transportschicht keine Zustellung der Pakete.
• Das Ersetzen eines Protokolls in TCP/IP ist nicht einfach.
• Es gibt keine klare Trennung seiner Dienste, Schnittstellen und Protokolle.

Häufig gestellte Fragen