Kommunikation in Rechnernetzen
3. Internet (2)
Protokolle
Das Schichtenmodell von TCP/IP
Wie schon erwähnt wurde für das Internet das TCP/IP entwickelt.
TCP/IP ist eine Sammlung von mehreren Protokollen, die man in 4 Schichten anordnen kann.
| Anwendungschicht |
Über diese Schicht bekommen Anwendungen (Telnet, E-Mail) Zugang zum Netzwerk. Verschiedene Protokolle sind mit Internet-anwendungen gekoppelt |
| Transportschicht |
Diese Schicht sorgt für den Verbindungsaufbau, den fehlerfreien Datentransport und den Verbindungsabbau. |
| Internetschicht |
Hauptaufgaben des Internet Protokolls sind die Adressierung der Datenpakete und die Wegfindung im Netzwerk. |
| Netzwerkschicht |
Die Protokolle dieser Schicht sorgen dafür, dass die Daten in Rahmen gepackt und an die entsprechenden physikalischen Ziele (Netzwerk-karten) übertragen werden. |
Die Datenübertragung im Internet funktioniert mit Hilfe von Protokollen auf verschiedenen Ebenen. Zunächst haben wir die Netzwerkschicht. Hier wird geregelt, wie Rechner miteinander kommunizieren können. Auf dieser Schicht setzt dann die Internetschicht auf, deren Protokolle festlegen, wie die Daten übertragen werden. Protokolle der Transportschicht regeln schließlich, wie eine sichere Übertragung zustande kommt. Dabei spielt es noch keine Rolle, welche Art von Daten hier übertragen werden. Dafür sind die Protokolle der Anwendungsschicht zuständig: Die auf dieser Ebene arbeitenden Protokolle bereiten die spezifischen Daten so auf, dass sie von der Transportschicht ohne genaueres Hinsehen transportiert werden können.
Sämtliche versandten Daten durchlaufen diese Schichten einmal beim versendenden Rechner und ein zweites Mal beim empfangenden Rechner, dann in umgekehrter Reihenfolge. So hat jede Schicht des Senders sein Pendant beim Empfänger. Nur die zusammengehörenden Schichten müssen über gemeinsame Regeln (ein gemeinsames Protokoll) verfügen, unabhängig davon, wie die anderen Schichten arbeiten. So kann das TCP/IP-Protokoll Datenpakete adressieren, nummerieren etc., die vom HTTP-Protokoll stammen. Genauso werden aber auch Datenpakete behandelt, die aus einer Email vom entsprechenden POP3-Protokoll hergestellt wurden. Erst die Anwendungsschicht des empfangenden Rechners muss wieder wissen, welche Anwendung den Paketen zugrunde liegt, damit diese richtig behandelt werden können.
Einige Protokolle der TCP/IP-Familie
| Anwendungschicht |
| Telnet |
HTTP |
PING |
FTP |
DNS |
POP3 |
SMTP |
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| Transportschicht |
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| Internetschicht |
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| Netzwerkschicht |
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TCP (Transport Control Protocol)
- Das Protokoll ist verbindungsorientiert, d.h. dass zur Übertragung von Daten eine eigene Sitzung zwischen den Rechnern aufgebaut werden muss.
- Die zu sendende Daten werden in Pakete zerlegt, die empfangenen Pakete wieder in der richtigen Reihenfolge zusammengesetzt.
- Zur Adressierung der Anwendungen werden sogenannte Ports (Kommunikationsendpunkte) verwendet.
- Die fehlerfrei Übertragung wird garantiert. Dazu werden die Daten mit Prüfsummen versehen.
UDP (User Datagram Protocol)
- Das Protokoll arbeitet verbindungslos.
- Die fehlerfreie Übertragung wird nicht garantiert.
- Das Protokoll ist ohne großen Ballast.
- Es wird bei DNS-Abfragen und bei großen Datenmengen (Video, Sound) benutzt.
IP (Internet Protocol)
- IP ist ein verbindungsloses Protokoll.
- Das Protokoll ist für die Wegfindung der Daten im Netzwerk verantwortlich.
- Wichtige Parameter sind Quell- und Ziel-IP-Adresse.
- Der korrekte Empfang von Daten ist nicht gewährleistet.
ICMP (Control Message Protocol)
- Mit diesem Protokoll werden Fehler- und Diagnoseinformationen für IP transportiert.
- Das Protokoll wird oft für Testzwecke verwendet, etwa um zu ermitteln, ob ein Host derzeit empfangsbereit ist.
ARP (Address Resolution Protocol)
- Das Protokoll hat die Aufgabe, die IP-Adresse eines Rechners in seine physikalische Adresse (MAC-Adresse) aufzulösen.
Senden und Empfangen von Daten
Beim Senden werden die Schichten von oben nach unten durchlaufen. Jedes Protokoll fügt einen Header mit Informationen an. Beim Empfang der Daten werden die Schichten von unten nach oben durchlaufen. Der jeweilige Header wird ausgewertet und dann gelöscht.
Ein Beispiel für die Protokolle
Mit Hilfe eines Sniffer-Programms kann man den Datenverkehr "belauschen" und die TCP/IP-Pakete sichtbar machen. Hierbei werden die Schichten des TCP-IP-Protokolls deutlich.
Im Folgenden wird eine Webseite vom Server auf einen Client übertragen:
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| Die Netzschicht steht oben, die Anwenderschicht unten. |
Die Anwenderschicht |
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| Unter anderem ist das Datum der letzten Änderung und der Umfang der Daten genannt. |
Die Transportschicht |
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| Hier sind neben dem Quell und Ziel-Port die Sequenznummer, welche dem Zusammensetzen der Pakete in der richtigen Reihenfolge dient, und die Prüfsumme angegeben. |
Die Internetschicht |
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| Eingetragen sind u.a. die Lebensdauer, das aufsetzende Protokoll, sowie die IP-Adressen der Quelle und des Ziels. |
Die Netzwerkschicht |
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| Hier erkennt man die Mac-Adressen von Quelle und Ziel, sowie das benutzte Transport-Protokoll. |
[Index]
[Internet 1]
[Internet 3]
Autor: Jürgen Dehmer nach Vorlagen von Liebrich und Baulig
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