TCP/IP-Protokollstack und OSI-Modell einfach erklärt

Was ist der TCP/IP-Protokollstack?

Der TCP/IP-Protokollstack ist eine Familie von Protokollen für die verschiedenen Ebenen einer modernen Netzwerkarchitektur.

Protokoll: Eine Reihe von Standards, die von den beteiligten Parteien erfüllt werden müssen, um eine reibungslose Kommunikation zu gewährleisten.

Layer oder Ebenen: Um die Komplexität der Kommunikation zu verringern, wurde das Problem in kleinere Teilmengen unterteilt. Diese werden in unterschiedlichen Schichten oder Ebenen der Kommunikation organisiert.

Die TCP/IP-Architektur umfasst alle für die Datenübermittlung erforderlichen Protokollebenen und wurde 1973 eingeführt.

Das OSI-Referenzmodell

Das OSI-Modell (Open Systems Interconnection) wurde von der ISO (International Organization for Standardization) geschaffen. Es handelt sich um eine theoretische Studie, die die Struktur einer modernen Netzwerkarchitektur in sieben Schichten definiert, welche wiederum in drei große Blöcke unterteilt sind.

Im Gegensatz dazu war die monolithische Kommunikationsarchitektur ein archaischer Ansatz mit einer einzigen Schicht, der Programmierer zwang, alle Aspekte der Kommunikation gleichzeitig zu beherrschen.

Anwendungsblock (Application Layer)

• Application Layer: Die höchste Ebene in der Hierarchie, direkt an der Benutzerschnittstelle. Sie ermöglicht Anwendungen den Zugriff auf die unteren Schichten zur Nutzung des Netzwerks.
• Presentation Layer: Behandelt Semantik und Syntax. Sie stellt sicher, dass das Datenformat den Spezifikationen entspricht, oft durch Kodierung/Dekodierung und Kompression/Dekompression.
• Session Layer: Zuständig für die Dienste zur Koordination des Dialogs zwischen Sender und Empfänger.

Transportblock

• Transport Layer: Verantwortlich für die Steuerung des Datenflusses zwischen den Endpunkten. Sie stellt sicher, dass Daten fehlerfrei übertragen, sortiert und Duplikate verworfen werden.

Übertragungsblock

• Network Layer: Verantwortlich für das Routing der Daten zum Ziel. Sie wählt die beste Route und bestimmt Prioritäten.
• Data Link Layer: Steuert den Datenfluss zwischen benachbarten, physisch verbundenen Knoten und fungiert als Brücke zwischen Quell- und Zielgeräten.
• Physical Layer: Wandelt Daten in physische Signale um (Bits in Bytes und umgekehrt).

Wichtige Netzwerkprotokolle

Sniffer: Ein Programm, das den Netzwerkverkehr überwacht und analysiert, um Probleme zu erkennen oder Datenverkehr zu erfassen.

Address Resolution Protocol (ARP): Dient dazu, die physische MAC-Adresse einer Netzwerkkarte anhand einer IP-Adresse zu ermitteln. Dies funktioniert nur innerhalb desselben physischen Netzwerks.

Internet Control Message Protocol (ICMP): Ermöglicht Routern oder Zwischenknoten das Senden von Fehlermeldungen oder Statusinformationen an Hosts. Da das IP-Protokoll selbst keine Kontrollmechanismen bietet, ist ICMP die ideale Ergänzung zur Fehlererkennung.

Broadcast und Multicast: Broadcast bezieht sich auf alle Computer in einem Netzwerk, während Multicast eine spezifische Gruppe von Computern anspricht, die einen Dienst abonniert haben.

Kernprotokolle: IP, TCP und UDP

• Internet Protocol (IP): Zuständig für die Datenkommunikation in paketvermittelten Netzen ohne vorherige Verbindung.
• Transmission Control Protocol (TCP): Verantwortlich für die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Kommunikation. Es bietet einen verbindungsorientierten Dienst, der für wichtige Anwendungen unerlässlich ist.
• User Datagram Protocol (UDP): Übernimmt Aufgaben der Transportschicht mittels Ports, verzichtet jedoch auf Sicherheitsmaßnahmen. Es ist unzuverlässig und verbindungslos, bietet dafür aber hohe Geschwindigkeit und Flexibilität.

TCP/IP-Adressierung

Öffentliche IP-Adressen: Diese sind direkt über das Internet erreichbar. Jede öffentliche IP ist weltweit eindeutig.

Private IP-Adressen: Diese sind nur innerhalb eines Intranets oder Extranets sichtbar. Der Zugriff auf das Internet erfolgt meist über einen Router mit einer öffentlichen IP (NAT).

Konfiguration unter Windows

Die Konfiguration von TCP/IP unter Windows 2000 Professional erfolgt über: Start / Einstellungen / Systemsteuerung / Netzwerk oder über das Kontextmenü von Netzwerkumgebung.