Internet Protocol Suite

Die Internet Protocol Suite ist ein Satz von Protokollen, die zum Übertragen von Daten über das Internet verwendet werden . Es wird auch als TCP / IP-Suite bezeichnet , DoD-Standard (DoD für das Verteidigungsministerium ) oder DoD-Modell oder DoD-TCP / IP- oder US-DoD-Modell . Nach dem Namen der ersten beiden Protokolle wird es häufig als TCP / IP bezeichnet : TCP (für Transmission Control Protocol ) und IP (für Internet Protocol ). Sie wurden von Vinton G. Cerf und Bob Kahn erfunden , die damals für DARPA arbeiteten , mit Einflüssen aus der Arbeit von Louis Pouzin . Das Referenzdokument ist RFC  1122.

Geschichte

TCP / IP wurde erstellt, als Bob Kahn , der damals für DARPA arbeitete, ein Protokoll für ein paketvermitteltes Funknetz erstellen musste . Obwohl er ein bedeutender Ingenieur des ARPANET war , der dann das NCP- Protokoll verwendete , konnte er sich nicht dazu bringen, es zu verwenden, da es mit den IMP- Netzwerkgeräten funktionieren musste und außerdem keine Kontrollfehler durchführte. So schuf er mit Vinton Cerf ein Protokoll, mit dem die Netzwerke zwischen ihnen verbunden werden können.

Die erste Veröffentlichung von TCP / IP stammt aus dem September 1973 auf einer INWG- Konferenz .

Das Arpanet- Netzwerk übernimmt die1 st Januar 1983die Suite von TCP / IP-Protokollen, die die Grundlage des Internets bilden . Die folgenden Jahre waren geprägt von der Entwicklung des OSI-Modells , bei dem der Franzose Hubert Zimmermann eine wichtige Rolle spielte, die Diskussionen jedoch durch das Gefühl der Telekommunikationsbetreiber in verschiedenen Ländern behindert wurden, dass diese Entwicklung letztendlich ihren Unternehmen und den jeweiligen Monopolen schaden könnte. Der amerikanische Computerhersteller IBM wird auch beschuldigt, sich vor allem mit der Verteidigung seiner hegemonialen Position auf dem Weltmarkt im Bereich Management Computing befasst zu haben, die Anfang der 1980er Jahre durch das amerikanische Justizsystem geschwächt wird, wenn es auf dem Gebiet der Mikroinformatik nachgeben muss .

Das OSI-Modell , das die verschiedenen Protokolle in sieben Schichten unterteilt, kann zur Beschreibung der Internetprotokollsuite verwendet werden, obwohl die Schichten im OSI-Modell nicht immer den Internetgewohnheiten entsprechen (das Internet basiert auf TCP / IP mit nur vier Schichten).

Jede Schicht löst eine Reihe von Problemen im Zusammenhang mit der Datenübertragung und stellt den oberen Schichten genau definierte Dienste zur Verfügung. Die oberen Schichten sind näher am Benutzer und verarbeiten abstraktere Daten, wobei die Dienste der unteren Schichten verwendet werden, die diese Daten so formatieren, dass sie über ein physisches Medium übertragen werden können.

Das Internetmodell wurde erstellt, um auf ein praktisches Problem zu reagieren, während das OSI-Modell einem theoretischeren Ansatz entspricht. Es wurde früher in der Geschichte der Netze unter dem Einfluss und der Aufsicht von Telekommunikationsbetreibern entwickelt und war dann in einer Position der Stärke . Das OSI-Modell ist daher leichter zu verstehen, aber das TCP / IP-Modell wird in der Praxis am häufigsten verwendet.

Es ist am besten, sich vor der Annäherung an TCP / IP mit dem OSI-Modell vertraut zu machen, da dieselben Prinzipien gelten, diese jedoch mit dem OSI-Modell leichter zu verstehen sind.

TCP / IP-Schichten

Da die TCP / IP- und OSI-Protokollsuiten nicht genau übereinstimmen, kann eine Definition der TCP / IP-Schichten diskutiert werden.

Der Begriff "Stapel" wird häufig verwendet, wörtlich übersetzt aus dem TCP / IP- Stapel , aber nicht im Sinne des "Stapels" des Computers, der das grundlegende Werkzeug fortgeschrittener Programmiersprachen bezeichnet. Das französische Wort, das dem Stapel entspricht, ist in diesem Zusammenhang genau "Schicht".

Darüber hinaus bietet das OSI- Modell auf der Ebene der unteren Schichten keinen ausreichenden Reichtum, um die Realität darzustellen. Es ist erforderlich, eine zusätzliche Netzwerkverbindungsschicht ( Internetworking ) zwischen der Transport- und der Netzwerkschicht hinzuzufügen . Protokolle, die für einen bestimmten Netzwerktyp spezifisch sind, jedoch über der Datenverbindungsschicht arbeiten, sollten zur Netzwerkschicht gehören. ARP und STP (die redundante Pfade in einem Netzwerk bereitstellen und gleichzeitig Schleifen vermeiden) sind Beispiele für solche Protokolle. Dies sind jedoch lokale Protokolle, die unterhalb der Funktion der Verbindung von Netzwerken arbeiten. Das Platzieren dieser beiden Gruppen von Protokollen (ganz zu schweigen von denen, die über dem Netzwerkverbindungsprotokoll arbeiten, wie z. B. ICMP ) in derselben Schicht kann verwirrend sein.

Das folgende Diagramm versucht zu zeigen, wo verschiedene Protokolle in das ISO-OSI-Modell passen:

7 Anwendung Zum Beispiel: HTTP , HTTPS , Gopher , SMTP , SNMP , FTP , Telnet , NFS , NNTP
6 Präsentation Zum Beispiel: ASCII , Unicode , MIME , XDR , ASN.1 , SMB , AFP
5 Session Ex. ISO 8327 / CCITT X.225, RPC , Netbios , ASP
4 Transport Zum Beispiel: TCP , UDP , SCTP , SPX , ATP
3 Netzwerk Zum Beispiel: IP ( IPv4 oder IPv6 ), ICMP , IGMP , X.25 , CLNP , ARP , RARP , OSPF , RIP , IPX , DDP
2 Verbindung Zum Beispiel: Ethernet , Token Ring , PPP , HDLC , Frame Relay , ISDN (ISDN) , Geldautomat , Wi-Fi , Bluetooth , ZigBee , irDA ( Infrared Data Association )
1 Körperlich Zum Beispiel: Signalcodierungstechniken ( elektronischen , Funk , Laser ,  usw. ) für die Übertragung von Informationen über physikalische Netze (drahtgebunden, optische, radioelektrische Netzwerke, etc.)

Normalerweise werden die drei obersten Schichten des OSI-Modells (Anwendung, Präsentation und Sitzung) in TCP / IP als einzelne Anwendungsschicht betrachtet. Da TCP / IP keine einheitliche Sitzungsschicht hat, auf die sich höhere Schichten verlassen können, werden diese Funktionen normalerweise von jeder Anwendung ausgeführt (oder ignoriert). Eine vereinfachte Version der TCP / IP-Schichten wird nachfolgend vorgestellt:

5 Anwendung
"Schicht 7" 		Beispiel: HTTP- , FTP- und DNS-
Routing-Protokolle wie RIP , die über UDP arbeiten, können ebenfalls als Teil der Anwendungsschicht betrachtet werden
4 Transport Beispiel: TCP- , UDP- und SCTP-
Routing-Protokolle wie OSPF , die über IP arbeiten, können ebenfalls als Teil der Transportschicht betrachtet werden
3 Netzwerk Für TCP / IP ist dies IP .
Die erforderlichen Protokolle wie ICMP und IGMP arbeiten zusätzlich zu IP, können jedoch weiterhin als Teil der Netzwerkschicht betrachtet werden. ARP funktioniert nicht über IP
2 Verbindung Zum Beispiel: Ethernet , Token Ring …
1 Körperlich Zum Beispiel: die lokale Schleife (Übertragung durch Modulation auf analogen Leitungen: PSTN- Telefonleitungen , digital, ADSL usw.), Hauptkommunikationsarterien (Übertragung durch Multiplexen, Schalten usw.), Funkkommunikationsnetze (Funk, drahtlose Telefonie, Satellit…). )

Ein weiterer Ansatz des TCP / IP-Modells besteht darin, ein 2-Schicht-Modell vorzuschlagen. In der Tat ignoriert IP das physische Netzwerk. Und es ist keine Anwendungsschicht, die auf einer Transportschicht (dargestellt durch TCP oder UDP) beruht, sondern Anwendungen. Wir hätten also:

Anwendungen
2 Transport
1 IP (Internet)
Netzwerkzugang

Diese Darstellung entspricht eher den Konzepten des geistigen Eigentums. Denken Sie daran, dass dieses „Modell“ älter als das OSI-Modell ist und der Versuch, es abzugleichen, irreführend sein kann. In der Tat führt TCP einen Sitzungsbegriff ein, oder TCP befindet sich auf der TRANSPORT-Ebene eines auf dem OSI kopierten Modells. Diese Anteriorität zum OSI-Modell erklärt auch bestimmte Inkonsistenzen wie die Implementierung eines Routing-Protokolls über UDP ( RIP wird auf UDP implementiert, während OSPF , das nach dem OSI-Modell angekommen ist und der Wunsch, die Themen nach Ebenen aufteilen zu wollen, direkt davon abhängt IP). DHCP wird auch auf UDP-Ebene "Anwendungen" implementiert, während es die Rolle der Netzwerkschicht ist, eine Konfiguration der Ebene 3 bereitzustellen.

Physikalische Schicht

Die physikalische Schicht beschreibt die physikalischen Eigenschaften der Kommunikation, wie z. B. Konventionen über die Art der für die Kommunikation verwendeten Medien (Kabel, Glasfaserverbindungen oder Funk ) und alle zugehörigen Details wie Anschlüsse, Codierungs- oder Modulationstypen, Signalpegel , Wellenlängen, Synchronisation und maximale Entfernungen.

Datenübertragungsebene

Die Datenverbindungsschicht gibt an, wie Pakete über die physikalische Schicht und insbesondere das Framing transportiert werden (dh die bestimmten Bitsequenzen, die den Anfang und das Ende von Paketen markieren). Ethernet- Frame-Header enthalten beispielsweise Felder, die angeben, für welche Computer im Netzwerk ein Paket bestimmt ist. Beispiele für Datenverbindungsschichtprotokolle: Ethernet , Wireless Ethernet , SLIP , Token Ring und ATM .

PPP ( Point-to-Point-Protokoll ) ist etwas komplexer, da es ursprünglich für die Arbeit mit einem anderen Datenverbindungsprotokoll angegeben wurde

Diese Schicht wird vom IEEE in LLC und MAC unterteilt .

Netzwerkschicht

In ihrer ursprünglichen Definition löst die Netzwerkschicht das Problem des Weiterleitens von Paketen durch ein einzelnes Netzwerk. Beispiele für solche Protokolle: X.25 und das Initial Connection Protocol von ARPANET .

Wenn zwei Terminals über dieses Protokoll miteinander kommunizieren, wird im Voraus kein Pfad für die Datenübertragung festgelegt: Das Protokoll wird als "verbindungsunorientiert" bezeichnet. Im Gegensatz dazu wird bei einem System wie dem vermittelten Telefonnetz zu Beginn der Verbindung der Pfad festgelegt, über den die Sprache (oder die Daten) geleitet werden: Das Protokoll ist „verbindungsorientiert“.

Mit dem Aufkommen des Konzepts der Netzwerkverbindung wurden dieser Schicht zusätzliche Funktionen hinzugefügt, insbesondere das Weiterleiten von Daten von einem Quellnetzwerk zu einem Zielnetzwerk. Dies umfasst normalerweise das Weiterleiten von Paketen über ein Netzwerk von Netzwerken, das als Internet bezeichnet wird .

In der Internetprotokollsuite stellt IP das Routing von Paketen von einer Quelle zu einem Ziel sicher und unterstützt auch andere Protokolle wie ICMP (zum Übertragen von Diagnosemeldungen im Zusammenhang mit IP-Übertragungen) und IGMP (zum Verwalten von Multicast- Daten ).

ICMP und IGMP befinden sich über IP, führen jedoch Funktionen der Netzwerkschicht aus, was die Inkompatibilität zwischen dem Internet und den OSI-Modellen veranschaulicht.

Die IP-Netzwerkschicht kann Daten für viele übergeordnete Protokolle übertragen. Diese Protokolle werden durch eine eindeutige IP-Protokollnummer ( IP ) identifiziert . ICMP und IGMP sind die Protokolle 1 bzw. 2.

Transportschicht

Transportschicht Protokolle können Probleme wie ein zuverlässige Kommunikation lösen ( „die Daten an seinem Bestimmungsort angekommen?“) Und stellen Sie sicher , dass die Daten in der richtigen Reihenfolge ankommen. In der TCP / IP- Protokollsuite bestimmen die Transportprotokolle auch, an welche Anwendung jedes Datenpaket zugestellt werden soll.

Dynamische Routing-Protokolle, die sich tatsächlich in dieser TCP / IP-Schicht befinden (da sie über IP arbeiten), werden im Allgemeinen als Teil der Netzwerkschicht betrachtet. Beispiel: OSPF (IP-Protokollnummer 89).

TCP (IP-Protokoll Nummer 6) ist ein "zuverlässiges", verbindungsorientiertes Transportprotokoll, das einen zuverlässigen Strom von Bytes bereitstellt, der das Eintreffen von Daten ohne Änderung und in Ordnung gewährleistet und bei Verlust erneut entsorgt und entsorgt wird. Doppelte Daten. Es verwaltet auch "dringende" Daten, die nicht in der richtigen Reihenfolge verarbeitet werden müssen (auch wenn sie technisch nicht außerhalb des Bandes gesendet werden ).

TCP versucht, alle Daten korrekt und nacheinander zu liefern - dies ist sein Zweck und sein Hauptvorteil gegenüber UDP, obwohl dies ein Nachteil für Echtzeit-Übertragungs- oder Flow-Routing-Anwendungen mit hohen Datenraten und hohen Verlusten auf der Netzwerkebene sein kann.

UDP (IP Protocol Number 17 ) ist ein einfaches, verbindungsloses, "unzuverlässiges" Protokoll. Dies bedeutet, dass es nicht überprüft, ob Pakete an ihrem Ziel angekommen sind, und nicht garantiert, dass sie in der richtigen Reihenfolge ankommen. Wenn eine Anwendung diese Garantien benötigt, muss sie diese selbst bereitstellen oder TCP verwenden . UDP wird normalerweise von Medien-Streaming-Anwendungen (Audio und Video usw.) verwendet, bei denen die von TCP für die Abwicklung von Neuübertragungen und Paketplanung erforderliche Zeit nicht verfügbar ist, oder für Anwendungen, die auf einfachen Mechanismen basieren, Fragen / Antworten wie DNS- Anforderungen , für die die Zusätzliche Kosten für den Aufbau einer zuverlässigen Verbindung wären unverhältnismäßig.

Sowohl TCP als auch UDP werden von vielen Anwendungen verwendet. Anwendungen, die sich an einer beliebigen Netzwerkadresse befinden, werden durch ihre TCP- oder UDP- Portnummer unterschieden . Konventionell sind bekannte Ports bestimmten spezifischen Anwendungen zugeordnet.

RTP ( Real Time Protocol ) ist ein Protokoll, das mit UDP oder TCP zusammenarbeitet und auf den Transport von Daten mit Echtzeitbeschränkungen spezialisiert ist. In der Regel werden damit Videos transportiert, sodass die Wiedergabe von Bildern und Ton direkt synchronisiert werden kann, ohne sie zuvor zu speichern.

SCTP ( Stream Control Transmission Protocol ) wurde im Jahr 2000 in RFC  4960 definiert, und der Einführungstext ist in RFC  3286 enthalten. Es bietet ähnliche Dienste wie TCP und gewährleistet Zuverlässigkeit, Sequenzierung und Sequenzierung. Überlastungskontrolle. Während TCP byteorientiert ist , verwaltet SCTP "Frames" (kurze Sequenzen). Ein wesentlicher Fortschritt bei SCTP ist die Möglichkeit der Kommunikation mit mehreren Zielen, bei der ein Ende der Verbindung aus mehreren IP-Adressen besteht.

Anwendungsschicht

Die meisten Netzwerkprogramme befinden sich in der Anwendungsschicht .

Diese Programme und die von ihnen verwendeten Protokolle umfassen HTTP ( World Wide Web ), FTP (Dateiübertragung), SMTP (Mail), SSH (Secure Remote Connection), DNS ( Suche nach einer Übereinstimmung zwischen Namen und IP-Adressen) und viele andere.

Anwendungen werden normalerweise auf TCP oder UDP ausgeführt und sind häufig einem bekannten Port zugeordnet . Beispiele:

Diese Ports wurden von der Internet Assigned Numbers Authority (IANA) zugewiesen .

Unter UNIX gibt es eine Textdatei, die dem Portprotokoll / etc / services entspricht.
Unter Windows befindet es sich in % SystemRoot% \ System32 \ drivers \ etc. Es heißt Dienste, es kann mit Notepad gelesen werden .

Auth , BOOTP , BOOTPS , DHCP , Echo , Finger , FTP , Gopher , HTTPS , IRC , IMAP , IMAPS , Kerberos , QOTD , Netbios , NNTP , NFS , POP , POPS , RTSP , NTP , SFTP , SMTP , SNMP , SSH , Telnet , TFTP , WAIS , Webster , Whois , XDMCP , Zwillinge .

Anmerkungen und Referenzen

Anmerkungen

  1. In der RFC 1122- Spezifikation, die TCP / IP definiert, wird die genaue Anzahl der Schichten nicht festgelegt, und es gibt unterschiedliche Meinungen hinsichtlich der Berücksichtigung der physischen Schicht

Verweise

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  5. (in) [PDF] Standardgruppen-MAC-Adressen: Ein Tutorial-Handbuch , ieee.org, abgerufen am 19. Juni 2019
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  7. (in) "  Eine Einführung in die Stream Control Transmission Protocol (SCTP)  " Antrag auf Kommentare n o  3286,Mai 2002.

Siehe auch

Zum Thema passende Artikel

Externe Links