TCP/IP

TCP/IP bezeichnet das Kommunikationsprotokoll im Internet. In der TCP/IP-Protokollfamilie übernimmt das TCP den Transport der Daten, die Datenflusssteuerung und ergreift Maßnahmen bei einem Datenverlust (falls das Paket nicht ankommt). Die Funktionsweise des TCP besteht darin, den Datenstrom von den Anwendungen zu trennen, mit einem Header zu versehen und an das Internet Protocol (IP) zu übergeben. Beim Empfänger werden die Datenpakete sortiert und wieder zusammengesetzt.

Kommunikation

Wie kommunizieren nun Computer oder andere Peripheriegeräte in einem Netzwerk miteinander? Sie benötigen jedenfalls eine gemeinsame Sprache, d. h. ein gemeinsames Kommunikationsprotokoll. Dieses Kommunikationsprotokoll ist plattformunabhängig und wird TCP/IP genannt. TCP/IP ist die Abkürzung für Transmission Control Protocol und Internet Protocol. TCP/IP ist eine Protokoll-Kombination und besteht daher aus zwei Protokollen:

• TCP (verantwortlich für den Transport der Daten)
• IP (Adressierung im Netzwerk)

TCP - Transmission Control Protocol

In der TCP/IP-Protokollfamilie übernimmt TCP den Transport der Daten, die Datenflusssteuerung und ergreift Maßnahmen bei einem Datenverlust (falls das Paket nicht ankommt). Die Funktionsweise von TCP besteht darin, den Datenstrom von den Anwendungen aufzuteilen, mit einem Header zu versehen und an das Internet Protocol (IP) zu übergeben. Beim Empfänger werden die Datenpakete sortiert und wieder zusammengesetzt.

IP - Internet Protocol

Das Internet Protocol, kurz IP, wird im Zusammenhang mit der Protokollfamilie TCP/IP genannt und verwendet. Die Hauptaufgabe besteht darin, Datenpakete zu adressieren und in einem verbindungslosen, paketorientierten Netzwerk zu vermitteln (Routing). Dazu haben alle Stationen und Endgeräte eine eigene Adresse im Netzwerk. Das Internet Protocol dient nicht nur zur Identifikation, sondern auch zum Erkennen eines Teilnetzes, in dem sich eine Station befindet.

Als Internet wird jedes Netzwerk bezeichnet, dass dieses Protokoll verwendet.

TCP/IP

Vorteile von TCP/IP

TCP/IP hat mehrere entscheidende Vorteile. Jede Anwendung ist mit TCP/IP in der Lage über jedes Übertragungssystem Daten zu übertragen und auszutauschen. Dabei ist es egal, wo sich die Kommunikationspartner gerade befinden. IP sorgt dafür, dass das Datenpaket sein Ziel erreicht, und TCP kontrolliert die Datenübertragung und stellt den Datenstrom der entsprechenden Anwendung zu. Das bedeutet, TCP/IP ist an keinen Hersteller und kein Übertragungssystem gebunden.

• TCP/IP ist an keinen Hersteller gebunden.
• TCP/IP kann auf einfachen Computern und auf Supercomputern implementiert werden.
• TCP/IP ist in LANs und WANs nutzbar.
• TCP/IP macht die Anwendung vom Übertragungssystem unabhängig.

Nachteile von TCP/IP

Allerdings ist TCP/IP alles andere als eine effiziente Methode, um Daten zu übertragen. Die Daten werden in kleine Datenpakete aufgeteilt. Damit der Empfänger eines Datenpakets weiß, was er damit machen soll, wird dem Datenpaket ein Kopfdatensatz, der als Header bezeichnet wird, vorangestellt. Pro Datenpaket ergibt sich ein Verwaltungsanteil von mindestens 40 Byte pro Datenpaket. Nur wenn Datenpakete von mehreren kByte gebildet werden, hält sich der Verwaltungsanteil im Vergleich zu den Nutzdaten gering.

IP - Adressen

Sämtliche Datenkommunikation erfolgt im Internet über IP-Adressen, daher spricht man von Adressierung.

Die IP-Adresse repräsentiert im Internet die unterste Adressierungsstufe, auf der zum Beispiel das Domain Name System (DNS) aufbaut.

IPv4

IPv4 wird durch Punkte getrennt. Dabei werden Zahlen zwischen 0 und 255 verwendet, die in 4 Teile zu je 8 Bit aufgeteilt sind. Dies ergibt daher 32 Bit.

Bsp.: 140.78.40.70

Durch 2^32 Möglichkeiten ergeben sich insgesamt 4.294.967.296 Adressen.

Die aktuell verwendete Version (IPv4 – Version 4)‏ stammt aus dem Jahr 1981 und soll bald von IPv6 (128 Bit) abgelöst werden.

Das Problem bei der Verwendung von IPv4 ist der zu kleine Adressatenkreis. Da es aber immer mehr internetfähige Geräte gibt, die alle eine eindeutige IP-Adresse benötigen, stößt IPv4 nun an seine Grenzen. 256 hoch 4 = 4.2 Mrd IP-Nummern !?!

IPv6

Durch den rasch steigenden Bedarf an IP-Adressen ist es notwendig, auf eine Adressierung umzustellen, die eine größere Zahl von Endgeräten ansprechen kann. Die neue Version IPv6 verwendet im Gegensatz zu IPv4 128 Bit zur Speicherung von Adressen. Damit sind 340 Sextillionen Adressen möglich.

2128 = 25616 (= 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 ≈ 3,4 · 1038)‏

Beispiel:

2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344

Aktuell wird aber immer noch hauptsächlich IPv4 verwendet, die Provider stellen aber nach und nach ihr Angebot auf IPv6 um. Die Umstellung sollte in den nächsten Jahren abgeschlossen sein.

Organisation von IP Nummern

Die Organisation von solchen IP Nummern bzw. ganzen IP-Adressbereichen ist eine der wenigen ZENTRAL verwalteten Aufgaben des Internets und erfolgt durch die Network Information Center (NIC).‏ Jedes Land erhält einen Pool an Adressen, die an die einzelnen Teilnehmenden zugewiesen werden können.

Öffentliche vs. Private

Eine öffentliche IP ist einzigartig im GLOBALEN Netzwerk. Die private IP hingegen ist nur im INTERNEN Netzwerk einzigartig. Siehe dazu etwa . In privaten, lokalen Netzen (LAN) können IP-Adressen selbst vergeben werden.

Beispiel:

Class A: 10.0.0.0 Class B: 172.16.0.0 - 172.31.0.0 Class C: 192.168.0.0 - 192.168.255.0

MAC Adresse

Eine MAC Adresse identifiziert eine Netzwerkkarte. Diese Identifizierung ist weltweit einmalig und eindeutig.

Die ersten 3 Byte in der Abbildung bezeichnen den Hersteller der Netzwerkkarte und die nächsten 3 Byte kennzeichnen eine Karte. Im Beispiel wird eine Netzwerkkarte der Firma 3COM aufgelistet.

Wie kann man nun feststellen, welche MAC-Adresse meine Netzwerkkarte hat?

Ein Weg wird im Bild unterhalb beschrieben. Wenn man die Eingabeaufforderung (cmd) aufruft und den Befehl "ipconfig /all" eingibt, sieht man in der Zeile "Physikalische Adresse" die MAC-Adresse.

Wo werden diese MAC-Adressen im normalen Haushalt verwendet? ==> Oftmals werden Wireless Lans zusätzlich durch das Eintragen von MAC-Adressen vor Eingriffen anderer geschützt.

Literatur

Kersken Sascha, IT-Handbuch für Fachinformatiker, 6. Auflage, Galileo Press, Bonn 2013, S. 224 – 260.

Weiterführende Links

Wikipedia TCP/IP
http://de.wikipedia.org/wiki/IPv4
http://de.wikipedia.org/wiki/IPv6

Zitiervorschlag

Niederländer in Höller, Informationsverarbeitung I, Kommunikationsprotokoll#Überschrift (mussswiki.idb.edu/iv1)