TCP/IP Architektur: Unterschied zwischen den Versionen

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=Abbildung des TCP/IP Referenz Modell auf das ISO/OSI Modell=
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== Abbildung der TCP/IP-Architektur auf das ISO/OSI Modell ==
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=== Zuordnung ===
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Die TCP/IP-Architektur ist die praktische Implementierung der Netzwerkkommunikation. Sie fasst die sieben Schichten des OSI-Modells in vier funktionale Ebenen zusammen.
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{{#drawio:iso-osi-tcp-ip}}
 
{{#drawio:iso-osi-tcp-ip}}
  
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=Applikationsschicht (application layer)=
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=== Vergleich TCP/IP-Architektur vs. ISO/OSI Referenzmodell ===
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*Die Applikationsschicht (auch Verarbeitungsschicht genannt) umfaßt alle höherschichtigen Protokolle des TCP/IP-Modells.
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*Zu den Protokollen zählen:
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Diese Übersicht verdeutlicht die Korrelation zwischen dem theoretischen OSI-Modell und der praktischen TCP/IP-Implementierung inklusive der jeweiligen Protokolldateneinheiten (PDU) und Hardware.
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**IMAP (Internet Message Access Protokoll)
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**FTP (Dateitransfer)
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**SMTP (zur Übertragung von E- Mail)
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**DNS (Domain Name Service)
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! Schicht (OSI) !! TCP/IP Schicht !! Funktion !! PDU !! Hardware !! Protokolle
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**HTTP (Hypertext Transfer Protocol).
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| 7: Anwendung || rowspan="3" | Anwendung || Benutzerschnittstelle, Netzwerkanwendungen || Daten || Gateway, Layer 7 Firewall, Proxy || HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, DNS, SSH, DHCP, SNMP, IMAP
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| 6: Darstellung || Datenformatierung, Verschlüsselung, Kompression || Daten || — || SSL, TLS, ASCII, JPEG, MPEG
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| 5: Sitzung || Sitzungssteuerung, Verbindungsverwaltung || Daten || — || NetBIOS, RPC, SOCKS
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| 4: Transport || Transport || Ende-zu-Ende Kommunikation, Fehlerbehandlung || Segment (TCP) / Paket (UDP) || Layer 4 Switch, Paketfilter || TCP, UDP, SCTP, RTP
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| 3: Netzwerk || Internet || Logische Adressierung, Routing über Netzgrenzen || Paket || Router, Layer 3 Switch || IP (IPv4/v6), ICMP, IGMP, IPsec, NAT
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| 2: Sicherung || rowspan="2" | Netzwerzugriff || Physische Adressierung (MAC), Fehlererkennung im Medium || Frame (Rahmen) || Bridge, Layer 2 Switch, NIC || Ethernet, ARP, VLAN, PPP, 802.11 (WLAN), DSL
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| 1: Bitübertragung || Physische Signalübertragung, elektrische Spezifikationen || Bits || Hub, Repeater, Kabel, Stecker || 10BASE-T, 1000BASE-X, V.35
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=== Funktionale Zusammenhänge ===
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* Anwendungsschichten (5-7): In der TCP/IP-Architektur werden diese Schichten zusammengefasst, da die Anwendung selbst für die Darstellung und Sitzungsverwaltung verantwortlich ist.
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* Transportebene: Hier erfolgt die Differenzierung zwischen garantierter Zustellung (TCP) und geschwindigkeitsoptimierter Übertragung (UDP).
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* Vermittlungsebene: Die Trennung zwischen logischer (IP) und physikalischer (MAC) Adressierung ermöglicht das weltweite Routing von Datenpaketen.
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* Netzzugang: Diese Ebene verbindet die logischen Protokolle mit der tatsächlichen Hardware und den Übertragungsmedien.
  
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=Transportschicht (transport layer)=
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== Applikationsschicht (application layer) ==
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*Beim OSI-Modell ermöglicht die Transportschicht die Kommunikation zwischen den Quell- und Zielhosts.
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Die Applikationsschicht (auch Verarbeitungsschicht genannt) umfasst alle höherschichtigen Protokolle der TCP/IP-Architektur, welche die Schnittstelle zum Benutzer bilden.
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*Im TCP/IP-Referenzmodell wurden auf dieser Schicht zwei Ende-zu-Ende-Protokolle definiert:  
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* Protokoll-Beispiele:
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**Transmission Control Protocol (TCP)  
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** IMAP (Internet Message Access Protocol): E-Mail-Abruf.
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**User Datagram Protocol (UDP).  
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** FTP (File Transfer Protocol): Dateitransfer.
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*TCP ist ein zuverlässiges verbindungsorientiertes Protokoll,
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** SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): E-Mail-Versand.
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**Es stellt sicher das der Bytestrom fehlerfrei einen anderen Rechner im Internet übermittelt werden kann.  
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** DNS (Domain Name Service): Namensauflösung.
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*UDP ein unzuverlässiges verbindungsloses Protokoll ist
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** HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Web-Kommunikation.
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**welches für einen schnellen Bytestrom sorgt
 
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**allerdingst für keinen zuverlässigen Bytestrom verwendbar ist.
 
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**Manchmal wird der Bytestrom in einem Protokoll der Anwendungsschicht sichergestellt
 
  
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=Internetschicht (internet layer)=
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== Transportschicht (transport layer) ==
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*Die Internetschicht im TCP/IP-Modell definiert nur ein Protokoll namens IP (Internet Protocol).
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Diese Schicht regelt die Ende-zu-Ende-Kommunikation zwischen Quell- und Zielhost. Es werden zwei grundlegende Protokolle unterschieden:
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*Die Internetschicht hat die Aufgabe IP-Pakete richtig zuzustellen.
 
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*Dabei spielt das Routing der Pakete eine wichtige Rolle.
 
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*Das Internet Control Message Protocol (ICMP) ist fester Bestandteil jeder IP-Implementierung.
 
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*ICMP dient zur Übertragung von Diagnose- und Fehlerinformationen für das Internet Protocol.
 
  
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=Netzwerkschicht (network layer)=
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* Transmission Control Protocol (TCP):
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*Der Network Layer sagt nicht viel darüber aus, was hier passieren soll.  
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** Verbindungsorientiert und zuverlässig.
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*Festgelegt ist lediglich, dass zur Übermittlung von IP-Paketen ein Host über ein bestimmtes Protokoll an ein Netz angeschlossen werden muss.
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** Garantiert den fehlerfreien Erhalt des Bytestroms durch Bestätigungen (ACKs) und Flusssteuerung.
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* User Datagram Protocol (UDP):
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** Verbindungslos und unzuverlässig (Best Effort).
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** Minimiert den Overhead für schnellen Datentransport.
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** Die Datensicherung muss bei Bedarf durch Protokolle der Anwendungsschicht erfolgen.
  
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=Beispiel Protokolle=
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== Internetschicht (internet layer) ==
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Zentrale Ebene für das Routing und die Adressierung von Paketen im Netzwerk.
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* Internet Protocol (IP): Verantwortlich für die korrekte Zustellung der Pakete über Netzgrenzen hinweg.
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* ICMP (Internet Control Message Protocol): Fester Bestandteil jeder IP-Implementierung; dient der Übertragung von Diagnose- und Fehlerinformationen (z. B. Echo Request/Reply).
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== Netzwerkschicht (network layer) ==
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Diese Schicht definiert die physische Anbindung des Hosts an das jeweilige Übertragungsmedium. Sie legt fest, wie IP-Pakete über spezifische Netzwerkprotokolle (z. B. Ethernet) versendet werden müssen.
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== Beispiel Protokolle ==
 
{{#drawio:Tcpipprotokoll}}
 
{{#drawio:Tcpipprotokoll}}
  
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=Einkapselung=
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== Einkapselung (Encapsulation) ==
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*Die Schichtung beruht auf dem Prinzip, daß eine Schicht die angebotenen Dienste der darunter liegenden Schicht in Anspruch nehmen kann.
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Der Datendurchlauf erfolgt von der Applikationsschicht abwärts zur Netzwerkschicht. Jede Schicht nutzt die Dienste der darunterliegenden Ebene, ohne deren interne Funktionsweise kennen zu müssen.
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*Dabei braucht die Schicht, die die Dienstleistung in Anspruch nimmt keinerlei Kenntnisse darüber haben, wie die geforderten Dienste erbracht werden.
 
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*Auf diese Art und Weise wird eine Aufgabenteilung der Schichten erreicht .
 
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*Daten, die von einem Applikationsprogramm über ein Netzwerk versendet werden, durchlaufen den TCP/IP-Protokollstapel  von der Applikationsschicht zur Netzwerkschicht.  
 
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*Von jeder Schicht werden dabei Kontrollinformationen in Form eines Protokollkopfes angefügt.
 
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*Diese Kontrollinformationen dienen der korrekten Zustellung der Daten.
 
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*Das Zufügen von Kontrollinformationen wird als Einkapselung (encapsulation) bezeichnet.
 
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{{#drawio:einkapselung}}
 
  
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* Prozess: Jede Schicht fügt den Nutzdaten (Payload) spezifische Kontrollinformationen in Form eines Protokollkopfes (Header) hinzu.
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* Zweck: Sicherstellung der korrekten Zustellung und Verarbeitung auf der Gegenseite.
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* Entkapselung: Beim Empfänger wird dieser Prozess in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt (Stripping der Header).
  
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*Innerhalb der Schichten des TCP/IP-Modells werden Daten mit verschiedenen Termini benannt
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{{#drawio:einkapselung}}
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*Jede Schicht auch ihre eigenen Datenstrukturen.
 
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*Applikationen, die das TCP benutzen, bezeichnen Daten als ''Strom (stream)''
 
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*Applikationen, die das UDP verwenden, bezeichnen Daten als ''Nachricht (message)''.
 
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*Auf der Transportebene bezeichnen TCP die Daten als ''Segment (segment)'' 
 
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*Auf der Transportebene bezeichnen UDP die Daten als ''Paket (packet)'' 
 
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*Auf derInternet Schicht werden Daten allgemein als ''Datengramm (datagram)'' benannt.
 
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*Manchmal werden die Daten hier aber auch als Paket bezeichnet.
 
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*Auf der Netzwerkebene bezeichnen die meisten Netzwerke ihre Daten als Pakete oder ''Rahmen (frames)''.
 
  
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== Bezeichnung der Dateneinheiten ==
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Je nach Schicht und verwendetem Protokoll werden die Dateneinheiten unterschiedlich benannt:
  
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[[Bild:Einkapselung2.jpg]]
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{{#drawio:einkapselung2}}

Aktuelle Version vom 29. März 2026, 09:47 Uhr

Abbildung der TCP/IP-Architektur auf das ISO/OSI Modell

Zuordnung

Die TCP/IP-Architektur ist die praktische Implementierung der Netzwerkkommunikation. Sie fasst die sieben Schichten des OSI-Modells in vier funktionale Ebenen zusammen.

Vergleich TCP/IP-Architektur vs. ISO/OSI Referenzmodell

Diese Übersicht verdeutlicht die Korrelation zwischen dem theoretischen OSI-Modell und der praktischen TCP/IP-Implementierung inklusive der jeweiligen Protokolldateneinheiten (PDU) und Hardware.

Schicht (OSI) TCP/IP Schicht Funktion PDU Hardware Protokolle
7: Anwendung Anwendung Benutzerschnittstelle, Netzwerkanwendungen Daten Gateway, Layer 7 Firewall, Proxy HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, DNS, SSH, DHCP, SNMP, IMAP
6: Darstellung Datenformatierung, Verschlüsselung, Kompression Daten — SSL, TLS, ASCII, JPEG, MPEG
5: Sitzung Sitzungssteuerung, Verbindungsverwaltung Daten — NetBIOS, RPC, SOCKS
4: Transport Transport Ende-zu-Ende Kommunikation, Fehlerbehandlung Segment (TCP) / Paket (UDP) Layer 4 Switch, Paketfilter TCP, UDP, SCTP, RTP
3: Netzwerk Internet Logische Adressierung, Routing über Netzgrenzen Paket Router, Layer 3 Switch IP (IPv4/v6), ICMP, IGMP, IPsec, NAT
2: Sicherung Netzwerzugriff Physische Adressierung (MAC), Fehlererkennung im Medium Frame (Rahmen) Bridge, Layer 2 Switch, NIC Ethernet, ARP, VLAN, PPP, 802.11 (WLAN), DSL
1: Bitübertragung Physische Signalübertragung, elektrische Spezifikationen Bits Hub, Repeater, Kabel, Stecker 10BASE-T, 1000BASE-X, V.35

Funktionale Zusammenhänge

  • Anwendungsschichten (5-7): In der TCP/IP-Architektur werden diese Schichten zusammengefasst, da die Anwendung selbst für die Darstellung und Sitzungsverwaltung verantwortlich ist.
  • Transportebene: Hier erfolgt die Differenzierung zwischen garantierter Zustellung (TCP) und geschwindigkeitsoptimierter Übertragung (UDP).
  • Vermittlungsebene: Die Trennung zwischen logischer (IP) und physikalischer (MAC) Adressierung ermöglicht das weltweite Routing von Datenpaketen.
  • Netzzugang: Diese Ebene verbindet die logischen Protokolle mit der tatsächlichen Hardware und den Übertragungsmedien.

Applikationsschicht (application layer)

Die Applikationsschicht (auch Verarbeitungsschicht genannt) umfasst alle höherschichtigen Protokolle der TCP/IP-Architektur, welche die Schnittstelle zum Benutzer bilden.

  • Protokoll-Beispiele:
    • IMAP (Internet Message Access Protocol): E-Mail-Abruf.
    • FTP (File Transfer Protocol): Dateitransfer.
    • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): E-Mail-Versand.
    • DNS (Domain Name Service): Namensauflösung.
    • HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Web-Kommunikation.

Transportschicht (transport layer)

Diese Schicht regelt die Ende-zu-Ende-Kommunikation zwischen Quell- und Zielhost. Es werden zwei grundlegende Protokolle unterschieden:

  • Transmission Control Protocol (TCP):
    • Verbindungsorientiert und zuverlässig.
    • Garantiert den fehlerfreien Erhalt des Bytestroms durch Bestätigungen (ACKs) und Flusssteuerung.
  • User Datagram Protocol (UDP):
    • Verbindungslos und unzuverlässig (Best Effort).
    • Minimiert den Overhead für schnellen Datentransport.
    • Die Datensicherung muss bei Bedarf durch Protokolle der Anwendungsschicht erfolgen.

Internetschicht (internet layer)

Zentrale Ebene für das Routing und die Adressierung von Paketen im Netzwerk.

  • Internet Protocol (IP): Verantwortlich für die korrekte Zustellung der Pakete über Netzgrenzen hinweg.
  • ICMP (Internet Control Message Protocol): Fester Bestandteil jeder IP-Implementierung; dient der Übertragung von Diagnose- und Fehlerinformationen (z. B. Echo Request/Reply).

Netzwerkschicht (network layer)

Diese Schicht definiert die physische Anbindung des Hosts an das jeweilige Übertragungsmedium. Sie legt fest, wie IP-Pakete über spezifische Netzwerkprotokolle (z. B. Ethernet) versendet werden müssen.

Beispiel Protokolle

Einkapselung (Encapsulation)

Der Datendurchlauf erfolgt von der Applikationsschicht abwärts zur Netzwerkschicht. Jede Schicht nutzt die Dienste der darunterliegenden Ebene, ohne deren interne Funktionsweise kennen zu müssen.

  • Prozess: Jede Schicht fügt den Nutzdaten (Payload) spezifische Kontrollinformationen in Form eines Protokollkopfes (Header) hinzu.
  • Zweck: Sicherstellung der korrekten Zustellung und Verarbeitung auf der Gegenseite.
  • Entkapselung: Beim Empfänger wird dieser Prozess in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt (Stripping der Header).

Bezeichnung der Dateneinheiten

Je nach Schicht und verwendetem Protokoll werden die Dateneinheiten unterschiedlich benannt:

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