Das TCP/IP Modell im Überblick

Das ISO/OSI Modell wurde erschaffen um die Kommunikation der Computer untereinander zu vereiheitlichen, damit jeder Computer mit jedem anderen kommunizieren kann, wenn sie das gleiche Protokoll verwenden.

In den Anfängen der Computer gab es noch eine ganze Menge von Protokollen, die unter einander nicht kompatibel waren.

Das ISO/OSI referenz Modell besteht aus 7 Schichten, die jeweils ihre Aufagben haben.

Applikation –> Anwendungsschicht
Presentation –> Darstellungsschicht
Session –> Sitzungsschicht
Transport –> Transportschicht
Network –> Netzwerkschicht
Dataprocessing –> Netzzugangsschicht
Physical –> Physikalische Schicht
Abgekürzt –> All People Seem To Need Data Processing

Natürlich gibt es auch andere Eselsbrücken

Im Laufe der Jahre setzte sich aber das Protokoll TCP/IP immer weiter durch und die anderen Protokolle verschwanden immer mehr vom Markt.

So das heute sich alles eigentlich nur noch um das TCP/IP Protokoll dreht.

Das bedeutete aber auch das sich das ISO/OSI Referenzmodell weiter entwickelt hat, so das es besser zum TCP/IP Protokoll passt

Teile von Schichten wurden zusammen gefasst

ISO/OSI TCP/IP Originalstapel Aktualisierter TCP/IP Stapel
Anwendungsschicht Anwendungsschicht Anwendungsschicht
Darstellungsschicht
Sitzungsschicht
Transportschicht Transportschicht Transportschicht
Netzwerk Internetschicht Vermittlungsschicht
Netzzugangsschicht Netzzugangsschicht Sicherungsschicht
Physikalische Schicht Bitübertragungsschicht

Der Originalstapel wird in RFC 1122 beschrieben und hat eigentlich die Gültigkeit, auch wenn RFCs nicht bindent sind, so hält man sich an die Vorgaben, damit alle Geräte miteinander kommunizieren können.

Wie es aber immer so ist, wurde das geschriebene von der Wirklichkeit überholt und man veränderte den Protokollstapel, da er besser in die Zeit passt und man die einzelnen Funktionen besser einsetzen kann.
Die untere Schicht stellt der oberen immer ihre Dienste zur Verfügung.
So ergibt sich das die Anwendungsschicht Daten an die Transportschicht übergibt, diese fügt einen Header ein und übergibt die Daten dann an die Vermittlunsgschicht, die kapselt die Daten und den Header und setzt ihren eigenen Header davor.
Nun wird diese Segment an die Vermittlungsschicht übergeben, die wiederrum das erhaltene Paket einkapselt und ihren eigenen Header davor setzt.
Dadurch wird aus dem Segment ein Paket
Dieses Paket wird nun an die Sicherungsschicht übergeben, die das Paket wieder einkapslet, einen Header vorne dran setzt und einen Trailer hinter anhängt. Nun haben wir einen Frame

Anwendungsschicht(1)

Daten

Transportschicht(2)

TCP

Daten

= Segment

Vermittlungschicht(3)

IP

TCP und Daten

= Paket

Sicherungsschicht(4)

Header

IP und TCP und Daten

Trailer

= Frame

Bitübertragungs-schicht (5)

Bits senden auf der Leitung

Die Anwendungsschicht

In der Anwendungschicht wird nicht die Anwendung selber definiert die Bereitgestellt wird, wie z.b. die Anwendung für email oder der Browser, sondern es werden die Dienste definiert die der Anwendung bereitgestellt werden.
Im Falle der Mail Programme sind es das POP3, das SMTP Protokoll oder auch das IMAP Protokoll. Im Falle des Browsers ist es das HTTP Protokoll.

Die Anwendung greift also auf diese Protokolle zurück um ihre Aufgabe zu erledigen.

Die Transportschicht

Im Gegensatz zu den Anzahl der Protokolle bzw der Dienste die es für die Anwendungsschicht gibt, ist die Anzahl der Protokolle/Dienste für die Transportschicht sehr klein.
Es beschränkt sich Hauptsächlich auf die Protokolle TCP und UDP.
Der grobe Unterschied zwischen beiden ist, das TCP ein Verbindungsorientiertes Protokoll ist und UDP Verbindungslos.

Was heisst das im einzelnen ?
TCP wird verwendet wenn Daten zuverlässig übertragen werden sollen und kein Paket verloren gehen darf. Dafür hat TCP ein paar mechanismen implementiert die genau das regeln.

UDP wird verwendet wenn Daten nur an den anderen Computer gesendet werden sollen und der Datenverlust zu verschmerzen ist.

Grobes Beispiel : SAP Daten müssen immer vollständig und korrekt übertragen werden und daher kommt TCP zum einsatz. Soll nun aber Werbung eingeblendet werden, so kann man UDP verwenden, denn wenn sie nicht korrekt dargestellt wird oder die Daten verloren gehen, dann ist das zu verschmerzen. (Nur als Erklärung gedacht)

TCP
Will man Daten über den Browser von einem Webserver abrufen, so wird in dem Browser die URL eingegeben. Über das HTTP Protokoll wird jetzt eine Get Aufforderung an den Webserver geschickt.
Die Transportschicht macht daraus ein TCP Segment und gibt es an die unteren Schichten weiter bis es beim Webserver ankommt.
Der Webserver antwortet. Da die Daten die er leifert aber nicht alle auf einmal gesendet werden kann, teilt er die Daten in verschiedene gleich grosse Frames auf und sendet diese an unseren Computer.
Um die Webseite korrekt darzustellen benötigen wir aber alle Frames um diese wieder vollständig zusammen zu bauen.
Damit unser Computer weiss das alle angekommen sind bzw das eines fehlt, werden diesen Frames Sequenznummer zugefügt.
Sollte jetzt eine Sequenznummer fehlen, so kann unser Computer diesen Frame noch einmal anfordern.
Die Sequenznummer befindet sind im TCP Header.
Der Frame wird deshalb angefordert, weil das Segment das eigentlich zur TCP Schicht gehört aufgeteilt wird in einzelne Frames die dann über das Netz übertragen werden.

Die Netzwerkschicht

Der Name TCP/IP ergibt sich aus den Protokollen die benötigt werden um Daten über das Netzwerk zu übertragen.
Während TCP für die Verbindungsorientierte Kommunikation zuständig ist und auch eine Fehlerbereinigung bzw. Feststellung macht. Ist IP das Protokoll welches aus der Netzwerkschicht (3) zum Einsatz kommt.
Die Aufgabe von IP ist es die Frames dorthin zu übertragen wo sie hin sollen.
Aber wie macht IP das ?
Damit eine Kommunikation über das Netzwerk stattfinden kann, muss jeder Computer im Netzwerk eine Adresse haben über die er erreicht werden kann.
Ähnlich der eigenen Postanschrift.
In meiner Stadt in meiner Strasse und mit meiner Hausnummer sollte es nur einen mit meinem Vor- und Nachnamen geben. Damit die Post mich auch findet steht genau die Adresse auf den Briefen und Paketen dir zu mir geschickt werden.
Das einmalige an dieser Adresse ist schon die Postleitzahl in Verbindung mit der Stadt und dem Land.
Genauso wird es auch im Netzwerk gemacht. Jeder Computer innerhalb eines Netzwerkes braucht eine eigenständige Adresse die es nur einmal in diesem Netzwerk gibt.
Dieses ist die IP Adresse.
Sie hat eine länge von 4x8Byte und wird für die Computer in Binärer Form dargestellt.
Da es für uns aber einfach ist sich dezimale Zahlen zu merken, werden diese in dezimaler Form aufgeschrieben und eingegeben statt in Binärer Form.
Für die Trennung der einzelnen Bytes wird in der Schriftform der Punkt verwendet.
z.B. 1.1.1.1 oder 2.2.2.2 in Binär sehen das dann so aus
00000001.0000001.00000001.00000001 oder 00000010.00000010.00000010.00000010

Zu weiteren Besonderheiten der Adressierung kommen wir in weiteren Kapiteln.

Wie bekommt man nun aber einen Brief von der einen in die andere Stadt ?
Die Post sieht das anhand der Postleizahl und sollte der Brief in eine andere Stadt müssen, so wird er von einer Maschine so sortiert das er in das entsprechende Fahrzeug geladen wird und in die andere Stadt transportiert wird.
Im Falle des Netzwerkes sind Router dafür zuständig.
Diese Router erkennen das ankommenden Frame und lesen die Zieladresse aus dem Frame aus und leiten dieses Paket an den Entsprechende Port weiter.

Netzzugangsschicht (Sicherungsschicht und Bitübertragungsschicht)

Die Netzzugangsschicht definiert wie die Daten dann schlussendlich über das Netzwerk übertragen werden. Da ist zum einen Wie der Bitsrom aussehen muss und über welches Medium dieser Bitstrom übertragen wird.

TCP/IP Schicht

Protokoll die u.a. zur Anwendung kommen

Anwendungsschicht

HTTP, POP3, SMTP

Transportschicht

TCP, UDP

Internetschicht

IP

Netzzugangsschicht

Ethernet, PPP, T1