Was ist TCP/IP?
TCP/IP ist ein zentrales Kommunikationsprotokoll und gilt als Grundlage für das Internet. Es ermöglicht Kommunikation im Internet, indem verschiedenen Geräten und Netzwerken erlaubt wird, miteinander zu kommunizieren und Daten zuverlässig zu senden und empfangen.
TCP/IP ist eine Familie von Netzwerkprotokollen, die für den Datentransport und die Datenvermittlung in dezentralen Netzwerken, wie zum Beispiel dem Internet, zuständig sind. Dabei sorgt die sogenannte internet protocol suite dafür, dass Computer und andere Endgeräte in einem Network miteinander Daten austauschen können. Vereinfacht gesagt regelt TCP/IP die Übertragung von Daten, indem Informationen in Datenpakete aufgeteilt und anschließend über ein Netzwerk von Knotenpunkten weitergeleitet werden.
Ein großer Teil des Erfolgs des Internets ist TCP/IP und den verwandten Netzprotokollen zu verdanken. Historisch entstand das Konzept bereits in den 1970er Jahren im Umfeld der Defense Advanced Research Projects Agency.
Was bedeutet TCP?
TCP bedeutet „Transmission Control Protocol“, zu Deutsch in etwa „Protokoll zur Kontrolle von Übertragungen“. Innerhalb von TCP und IP übernimmt TCP als verbindungsorientiertes Protokoll Aufgaben wie Anwendungszuordnungen, Datenflusssteuerung und tritt bei Paketverlusten in Aktion.
Dabei nimmt TCP Dateien der Anwendungen entgegen, teilt sie auf, fügt Verwaltungsinformationen an und übergibt diese an das Internetprotokoll (IP). Die Daten werden also in Datenpakete zerlegt bzw. Pakete aufgeteilt und anschließend gesendet.
Beim Empfänger angekommen, bringt TCP diese Informationen in die richtige Reihenfolge, setzt diese wieder zusammen und übergibt sie mittels einer so genannten „Port‑Nummer“ der korrekten Anwendung. So können mehrere Anwendungen gleichzeitig mit unterschiedlichen Partnernetzwerken kommunizieren.
Typische Beispiele auf Anwendungsebene sind das Hypertext-Transfer-Protocol, das File-Transfer-Protocol (FTP, File Transfer Protocol) oder das Simple-Mail-Transfer-Protocol (SMTP, Simple Mail Transfer Protocol).
Was bedeutet IP?
IP steht für „Internet Protocol“. Das Internetprotokoll adressiert Datenpakete und vermittelt diese in einem verbindungslosen Protokoll dem arbeitenden, paketorientierten Netzwerk. Um dies zu realisieren, haben alle Geräte im Netzwerk eine eindeutige IP‑Adresse.
Dabei kommen sowohl IPv4 als auch IPv6 zum Einsatz. Nicht nur zur Adressierung einzelner Geräte ist eine IP‑Adresse zuständig, sondern auch ganzer Netze. Deshalb ist es die zentrale Aufgabe der IP‑Vermittlung (IP‑Routing), Datenpakete ins richtige Netzwerk zu leiten. Das bedeutet, dass also das Netzwerk verantwortlich für die korrekte Zustellung ist, nicht für die konkrete Anwendung.
Unterstützend wirken hier weitere Protokolle wie das Address Resolution Protocol, das Internet Control Message Protocol oder das Message Protocol zur Status‑ und Fehlerkommunikation.
IP steht für "Internet Protocol". Das Internet-Protokoll adressiert IP-Pakete und vermittelt diese in einem verbindungslosen paketorientierten Netzwerk. Um dies zu realisieren, haben alle Geräte im Netzwerk eine eindeutige IP-Adresse. Nicht nur zur Adressierung einzelner Geräte ist eine IP-Adresse zuständig, sondern zur Adresszuweisung ganzer Netze. Deshalb ist es auch die vornehmliche Aufgabe der IP-Vermittlung (IP-Routing) Datenpakete ins richtige Netzwerk zu leiten (nicht auf das richtige Gerät).
Funktionen von TCP/IP
Um der Aufgabe gerecht zu werden, Empfängern in einem dezentralen Netzwerk, wie dem Internet, Daten zuzustellen, liefert TCP/IP u. a. folgende Funktionen:
- Logical Addressing (IP): Die logische Adresszuweisung wird vom Internet-Protokoll übernommen. Es strukturiert das Netzwerk und sorgt dafür, dass nur Datenpakete in das Netz gelangen, in das sie auch gehören.
- Routing (IP): Routing sorgt dafür, dass IP-Pakete ihr Ziel über Netzwerk‑Segmente erreichen. Dazu ermittelt das Internet-Protokoll den jeweils nächsten Netzknoten auf dem Weg vom Sender zum Empfänger.
- Error and Flow Control (TCP): das Übertragungssteuerungsprotokoll stellt durch Fehler‑ und Flusskontrolle sicher, dass während einer Datenübertragung Kontrollmeldungen ausgetauscht werden und verlorene Pakete erneut gesendet werden.
- Application Support (TCP): Anwendungen auf einem Endgerät werden über Ports unterschieden. Neben dem Übertragungssteuerungsprotokoll existiert hier auch UDP als User-Datagram-Protocol, ein alternatives Transportverfahren.
- Name Resolution (DNS): Das Domain Name System übersetzt Domain‑Namen in IP‑Adressen und ermöglicht so einen reibungslosen Datenaustausch.
In der Schichtenlogik orientiert sich TCP/IP an den vier Schichten (auch Layer genannt): Link Layer (z. B. Ethernet im lokalen Netzwerk), Internetschicht, Transportschicht und Anwendungsschicht.
TCP/IP: Die Vorteile
Die Vorteile von TCP/IP liegen auf der Hand: Mit TCP/IP ist jede Anwendung in der Lage, Daten über jedes Netz zu übertragen, unabhängig vom Standort des Kommunikationspartners. IP sorgt dafür, dass Datenpaketen der richtige Weg zugewiesen wird. Das Übertragungssteuerungsprotokoll sorgt für zuverlässige Weiterleitung und korrekte Reihenfolge.
Sobald die Adresse des Empfängers bekannt ist, müssen sich Benutzer und Anwendungen nicht um die Verbindung kümmern. Dies macht TCP/IP zu einem weltweit gültigen, herstellerunabhängigen Standard, der vom einfachen Computer bis zu komplexen Systemen eingesetzt werden kann.
TCP/IP: Die Nachteile
Als Nachteil von TCP/IP gilt die Ineffizienz dieses Protokolls. Die Segmentierung in kleine Pakete führt dazu, dass jedem Paket zusätzliche Verwaltungsinformationen beigefügt werden. Dadurch entsteht ein vergleichsweise hoher Overhead.
Zudem lässt sich in einem dezentralen Netz keine übergreifende Verbindungsqualität festlegen. Zwar sind Mechanismen wie Quality of Service bekannt, doch greift im Internet die Netzneutralität, bei der alle Daten gleich behandelt werden, unabhängig davon, ob sie per UDP oder TCP gesendet werden.
Insgesamt bleibt das TCP /IP jedoch – einfach erklärt – das flexibelste und robusteste System, um Übertragung von Daten weltweit zuverlässig zu ermöglichen.