TCP/IP

Was ist TCP/IP?

TCP/IP ist eine Familie von Netzwerkprotokollen, die für den Datentransport und die Datenvermittlung in dezentralen Netzwerken, wie zum Beispiel dem Internet, zuständig sind.

Zentrales und dezentrales Netzwerk

Ein großer Teil des Erfolgs des Internets ist TCP/IP und den verwandten Netzprotokollen zu verdanken.

Was bedeutet TCP?

TCP bedeutet "Transmission Control Protocol", zu deutsch in etwa "Protkoll zur Kontrolle von Übertragungen". In der Familie von TCP/IP übernimmt TCP Aufgaben, wie Anwendungszuordnungen und 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). 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. Mittels Ports können mehrere Anwendungen gleichzeitig mit unterschiedlichen Partnern kommunizieren.

Was bedeutet IP?

IP steht für "Internet Protocol". Das Internetprotokoll adressiert Datenpakete 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 Adressierung 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 Adressing (IP): Die logische Adressierung wird vom Internetprotokoll übernommen. Das Internetprotokoll strukturiert das Netzwerk und ihre Teilnehmer und sorgt dafür, dass nur Datenpakete in das Netz gelangen, in das sie auch gehören.
  • Routing (IP): Während die logische Adressierung ein großes Netzwerk in Segmente teilt und strukturiert, sorgt das Routing dafür, dass Datenpakete ihr Ziel über die Netzwerk-Segmente erreichen. Dazu ermittelt das Internetprotokoll den jeweils nächsten Netzknoten, der auf dem Weg vom Sender zum Empfänger liegt.
  • Error and Flow Control (TCP): Das Protokoll TCP sorgt im Rahmen der Fehlerkontrolle und Flussteuerung dafür, dass während einer Datenübertragung ständig Kontrollmeldungen ausgetauscht werden und bei Fehlerauffälligkeiten das Datenpaket neu übertragen wird. Die Flow Control sorgt dafür verfügbare Übertragungsgeschwindigkeiten auszunutzen und anzupassen, da diese sich im Internet ständig ändern.
  • Application Support (TCP): Nicht nur Endgeräte müssen (mittels eigener IP-Adresse) im Netzwerk unterschieden werden, auch Anwendungen, die gemeinsam auf einem Endgerät laufen. Hier sorgt TCP für die Anwendungsunterstützung, indem diese durch TCP- und UDP-Ports unterschieden werden.
  • Name Resolution (DNS): DNS sorgt für die Namensauflösung eines Netzwerkteilnehmers. Grund dafür ist, dass sich das menschliche Gehirn schlechter IP-Adressen in Form von Zahlenfolgen merken kann, als Worte oder Namen. So gehört zum Beispiel zu jeder Internetseite (bzw. Domain) eine IP-Adresse. DNS ermittelt für die Datenübertragung die zugehörige IP-Adresse - das Protokoll löst also den Namen der Website (Domain) in eine Zahlenfolge (IP-Adresse) auf.

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 Netzwerk zu übertragen, ganz egal, wo sich der Kommunikationspartner befindet. IP sorgt dafür, dass Datenpakete ihr Ziel erreichen, TCP sorgt für eine zuverlässige Steuerung der Datenübertragung und für eine Zuordnung des Datenstroms zur Anwendung. Sobald die Adresse des Empfängers bekannt ist, müssen weder Sender noch Empfänger sich um die Verbindung kümmern - dafür sorgt TCP.

Ein weiterer Vorteil von TCP/IP ist, dass es sich hierbei um einen weltweit einheitlichen und gültigen Standard handelt, der herstellerunabhängig ist. Zudem kann es nicht nur auf ausgefeilten, leistungsfähigen System (wie Supercomputern) Anwendung finden, sondern auch auf einfachen Rechnern. Zudem ist es in LANs und WANs nutzbar und macht Übertragungssystem und Anwendung voneinander unabhängig.

TCP/IP: Die Nachteile

Als Nachteil von TCP/IP gilt die Ineffizienz dieses Protokolls. Wie bereits erwähnt, werden die Daten in kleine Datenpakete segmentiert. Nun muss jedoch, damit der Empfänger über die Nutzung und Zusammensetzung der Datenpakete informiert ist, bei jedem Paket eine Information mitgesendet werden. Dies geschieht im Header. Das Datenpaket wird so durch diesen Verwaltungsanteil ungleich größer - mindestens 40 Byte pro TCP/IP-Datenpaket entfallen hierauf. Nur bei der Übertragung von mehreren Kilobytes ist dieser Anteil im Vergleich zu den Nutzdaten gering.

Zudem lässt sich in einem dezentralen Netzwerk leider keine übergreifende Verbindungsqualität festlegen. Dies wäre zwar durch Quality of Service grundsätzlich möglich, in einem solchen Netzwerk, wie das Internet, ist dies aber nicht vorgesehen. Hier greift auch die so genannte Netzneutralität. Diese besagt, dass alle Dateien, egal welcher Form und welchen Inhalts, gleichberechtigt übertragen werden müssen. So können Datenpakete nicht priorisiert werden, was TCP/IP einige Grenzen auferlegt.

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