TCP/IP-Referenzmodell

Das TCP/IP Modell erlangte seine Bedeutung durch das ARPANET und das heutige Internet. Ursprünglich war das ARPANET ein vom US-Verteidigungsministerium (Department of Defense) gefördertes Forschungsnetz. Es diente der Verbindung von Universitäten und Regierungsbehörden. Die verwendeten Protokolle stießen jedoch auf Schwierigkeiten, als später mehrere Netze zusammengeschlossen werden sollten und neue Übertragungstechniken wie zum Beispiel Satelliten- und Funknetze verwendet wurden. Es musste also eine neue Referenzarchitektur entwickelt werden, die vor allem die Fähigkeit haben sollte, verschiedene Netze zusammenschließen zu können. Außerdem sollte das Modell flexibel auf Ausfälle von Hardware und Übertragungsleitungen reagieren, ohne dass gleich das gesamte Netzwerk zusammenbricht. Diese Architektur wurde nach den beiden wichtigsten Protokollen TCP/IP- Referenzmodell genannt. Das TCP/IP-Referenzmodell hat insgesamt 4 Schichten, siehe Abb. 4.

Abb. 4: Schematische Darstellung des TCP/IP-Referenzmodells im Vergleich mit dem OSI-Modell

1. Netzzugangsschicht bzw. Host-an-Netz-Schicht
   
   Die Netzzugangsschicht ist die unterste Schicht des TCP/IP-Referenzmodells. Sie enthält Routinen für den Zugriff auf das physikalische Übertragungsmedium. Sie muss den Anschluss von Hosts an das Netzwerk und das Versenden von IP Paketen ermöglichen. Außerdem müssen die IP-Adressen auf physikalische Netzwerkadressen abgebildet werden. Aufgrund der Abhängigkeit vom physikalischen Netzwerk wurde diese Schicht im TCP/IP-Referenzmodell nicht genauer spezifiziert.

2. Internetschicht
   
   Die Grundlage des TCP/IP-Referenzmodells ist ein paketvermittelndes Netzwerk mit einer verbindungslosen Vernetzungsschicht. Die auch Internetschicht genannt wird. Die Internetschicht und das zugehörige Internet Protokoll definieren den Aufbau von Datagrammen, den Transport von Daten im Netzwerk und die Internet-Adressierung. Hosts können Pakete absenden und die Internet Schicht befördert diese unabhängig voneinander zum gewünschten Ziel. Unabhängiger Transport bedeutet, dass die Reihenfolge der Pakete beim Empfänger nicht zwangsweise eingehalten wird, da jedes Paket je nach Netzwerkauslastung eine andere Route im Netzwerk nehmen kann. Es ist den höheren Schichten überlassen, die Pakete wieder in der richtigen Reihenfolge anzuordnen, falls dies notwendig ist. Für die Internetschicht wurden ein standardisiertes Paketformat und das so genannte Internet Protokoll (IP) definiert. Die wichtigste Aufgabe der Internet Schicht ist die korrekte Zustellung der IP-Pakete. Die Internetschicht hat jedoch keine eigene Fehlerkorrektur. Übertragungsfehler müssen in den höheren Schichten erkannt werden und gegebenenfalls behoben werden. Die Internetschicht ist auch für die Steuerung des Datenstroms zuständig, um Überlasten und Engpässe auf den Übertragungsleitungen zu vermeiden. Dazu stellt die Internetschicht das Internet Control Message Protocol (ICMP) zur Verfügung. Dieses ermöglicht das Versenden von Kontrollinformationen für die Datenflusskontrolle, Änderungen beim Routing und Statusabfragen bei fremden Rechnern.

3. Transportschicht
   
   Die Transportschicht liegt über der Internetschicht und ermöglicht die Kommunikation zwischen zwei Partnereinheiten an Quell- und Zielhosts im Netzwerk. Genauer gesagt stellt sie der Verarbeitungsschicht Ende-zu-Ende Datendienste zur Verfügung. Die Transportschicht verwendet zwei Ende-zu-Ende Protokolle:
   • das Transmission Control Protocol (TCP)
   • das User Datagram Protocol (UDP)
   Das TCP-Protokoll ist ein zuverlässiges, verbindungsorientiertes Protokoll. UDP ist unzuverlässig und verbindungslos. (Siehe ''Vergleich von TCP und UDP'')

4. Verarbeitungsschicht
   
   Die Verarbeitungsschicht ist die oberste Schicht im TCP/IP-Referenzmodell. Sie dient der Bereitstellung von Anwendungssoftware und einigen höherschichtigen Protokollen. Ursprünglich waren TELNET und FTP die wichtigsten Protokolle dieser Schicht. TELNET ermöglicht die Anmeldung und Arbeit an einem entfernten Computer im Netzwerk. FTP dient dem Transfer von Dateien von einem zum einem anderen Computer über das Netzwerk. Weitere Protokolle der Verarbeitungsschicht sind zum Beispiel SMTP, DNS, NNTP und HTTP.

Die Schichten bis zur Transportschicht bilden den Transportanbieter. Dieser hat die Aufgabe, kommunikationswilligen Prozessen einen netzunabhängigen Ende-zu-Ende Transportdienst bereitzustellen.