Was sind TCP und IP? Wo ist der Unterschied? (2023)

Was sind TCP und IP?

Die Welt von heute spielt sich größtenteils online ab. Natürlich gibt es viele Dinge, die in der physischen Welt passieren, aber noch nie waren wir so sehr auf das Internet angewiesen wie heute.

In einer solchen Umgebung ist es nicht nur praktisch, sondern manchmal auch notwendig, sich mit bestimmten wichtigen Systemen auszukennen. Dies ist der Fall bei TCP/IP. Wenn Sie wissen wollen, was mit Ihrer Internetverbindung geschieht, ist das Verständnis dieser Protokolle von großem Nutzen.

Zusammenfassung

• TCP/IP ist eine Reihe von Kommunikationsprotokollen, die für das Internet unverzichtbar sind. TCP (Transmission Control Protocol) ist für die zuverlässige, geordnete Datenübertragung und die Staukontrolle zuständig, während IP (Internet Protocol) sich auf die Weiterleitung von Datenpaketen an ihr Ziel konzentriert.
• Der Hauptunterschied liegt in ihrer Rolle: IP arbeitet auf einer niedrigeren Ebene und bietet keine Garantien für die Zustellung, da jedes Paket unabhängig behandelt wird. TCP hingegen baut auf der Grundlage von IP auf, um einen robusten, fehlergeprüften und sequenzierten Datentransport zu ermöglichen und die vollständige Datenintegrität zu gewährleisten.
• Im Wesentlichen gewährleistet IP die Reise der Daten durch die Netzwerke, während TCP die erfolgreiche Ankunft der Daten in der vorgesehenen Reihenfolge und Form überprüft. Zusammen ermöglichen sie eine zuverlässige, organisierte Datenübertragung in einem dezentralen, heterogenen Netzwerk wie dem Internet.

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Was sind TCP und IP?

Wenn man von TCP/IP spricht, meint man in der Regel den gesamten Satz von Internet-Prozeduren und -Regeln. Das ist bis zu einem gewissen Punkt richtig – TCP/IP macht einen großen Teil der gesamten Internet-Protokollsuite aus, obwohl es nicht die einzigen Protokolle darin sind.

Das TCP/IP-Modell ist in jedem Computer vorhanden und wird für die Kommunikation mit anderen Geräten über ein Netzwerk verwendet. Die Protokollsuite ist standardmäßig automatisiert. Wenn Sie verstehen, wie die Suite funktioniert, wird es Ihnen leichter fallen, Netzwerkverbindungen einzurichten.

Was macht TCP/IP?

TCP/IP regelt, wie Computer Datenpakete durch ein Netzwerk übertragen. Die Protokollsuite stellt eine durchgehende Verbindung her und sagt den Geräten, wie sie die Daten in Pakete aufteilen sollen. Dann weisen die Protokolle die Geräte an, wie sie die Datenpakete adressieren, übertragen, weiterleiten und empfangen sollen, um sicherzustellen, dass die Daten dort ankommen, wo sie benötigt werden.

Die Protokolle sind von entscheidender Bedeutung, da sie die Kommunikation zwischen Computern regeln, die sich möglicherweise auf verschiedenen Kontinenten befinden und von Menschen gesteuert werden, die nicht dieselbe Sprache sprechen. Das TCP/IP-Modell überwindet diese Barrieren, indem es einen universellen Weg der Maschinenkommunikation bietet.

Wenn zwei Computer Informationen austauschen, müssen sie bestimmte Regeln befolgen.

Zunächst sollte festgelegt werden, wie die Kommunikation beginnen soll. Dann muss klar sein, wer mit dem Senden von Datenpaketen an der Reihe ist. Sobald die Pakete gesendet wurden, müssen beide Computer überprüfen, ob die Nachricht korrekt gesendet und empfangen wurde. Und schließlich muss es ein Protokoll für die Beendigung des Gesprächs geben.

Warum ist TCP/IP so wichtig?

Da es sich bei TCP/IP um eine Reihe von Kommunikationsprotokollen handelt, ist jedes Computernetzwerk auf sie angewiesen, um reibungslos zu funktionieren.

Natürlich könnten verschiedene Rechner unterschiedliche Protokolle verwenden, und ein lokales Netzwerk könnte auf einer bestimmten Protokollsuite basieren. Wenn es jedoch um das Internet geht, würde dieser Ansatz nicht gut funktionieren.

Getrennte Computernetzwerkprotokolle würden zu nichts anderem als Chaos führen. Ohne ein gemeinsames Regelwerk würden die Datenpakete falsch ausgetauscht werden und man könnte sich nicht auf das verlassen, was übertragen wird – und das ist der beste Fall.

Im schlimmsten Fall würde die Kommunikation sofort abbrechen.

Genau aus diesem Grund wurde das TCP/IP-Modell als Standard eingeführt. Mit einem einzigen Modell können Geräte auf der ganzen Welt ohne Probleme kommunizieren. Es ist auch unabhängig vom Betriebssystem, so dass sich Geräte unabhängig von ihrem Betriebssystem auf denselben Satz von Regeln beziehen können.

Der Grund, warum TCP/IP so gut funktioniert, liegt in der hohen Effizienz seiner beiden Hauptkomponenten – TCP und IP. Um zu verstehen, wie die Protokollsuite funktioniert, müssen wir uns die beiden Protokolle genauer ansehen.

Was ist TCP?

Sie haben wahrscheinlich schon herausgefunden, wofür das “P” in TCP steht: Protocol. Der vollständige Name dieser Suite ist Transmission Control Protocol, was Ihnen bereits eine Vorstellung davon vermitteln sollte, was das Protokoll tut.

Die Aussage, dass das TCP die Übertragung kontrolliert, sagt jedoch nicht alles aus. Hier ist, was das eigentlich bedeutet.

TCP sorgt dafür, dass die Daten kontinuierlich und ohne Schluckauf übertragen werden. Insbesondere bietet dieses Protokoll eine zuverlässige Datenübertragung in einem Strom von Bytes. Außerdem werden die Daten in diesem Format sowohl gesendet als auch empfangen.

TCP ist nicht die ganze Zeit aktiv. Stattdessen wird das Protokoll nur dann aktiviert, wenn Programme auf beiden Seiten der Verbindung Informationen austauschen müssen. Aber die Datenflusskontrolle ist nicht die einzige Funktion von TCP. Das Protokoll bestimmt auch, wie die Daten aufgeteilt werden.

Beispiel für TCP in Aktion

So funktioniert das Transmission Control Protocol beim Austausch von Informationen über ein Netzwerk.

Angenommen, Sie haben die Adresse einer Website in Ihren Browser eingegeben. Sobald Sie die Website aufgerufen haben, sendet der Server eine HTML-Datei an Ihren Computer.

Dieser erste Schritt erfolgt über HTTP, ein spezielles Protokoll, das direkt mit TCP kommuniziert. Genauer gesagt, HTTP sendet Anweisungen an TCP, um die Verbindung zu aktivieren und die angeforderte Datei zu senden.

Sobald TCP die Anweisung erhält, teilt das Protokoll die Datei in Datenpakete auf, markiert jedes Paket mit einer Nummer und beginnt, es zu versenden. Allerdings sendet TCP die Daten nicht direkt an den Empfänger. Stattdessen leitet es die Daten an ein anderes wichtiges Protokoll weiter – IP.

Die Pakete durchlaufen dann verschiedene Routen, obwohl ihre Quell- und Zieladresse die gleiche ist. Sobald die Daten den Empfänger erreichen, übernimmt TCP auf dieser Seite den Prozess.

Wenn Sie Daten empfangen, wartet das Transmission Control Protocol, bis alle Pakete angekommen sind. Dann bestätigt das Protokoll die Übertragung und fordert gegebenenfalls eine erneute Übertragung an.

Dieses Beispiel ist eine gute Einführung in die andere Komponente des TCP/IP-Modells – IP.

Was ist IP?

IP ist das Protokoll im Hintergrund eines jeden Netzwerks oder einer Internetverbindung. Alle Geräte, die mit einem Netzwerk verbunden sind, haben ihre IP-Adresse. Und weil das Internet das am weitesten verbreitete und am häufigsten genutzte Netzwerk ist, wurde dieses Protokoll Internet Protocol genannt.

Da IP eine gemeinsame Sprache für alle Geräte innerhalb eines Netzwerks darstellt, erfüllt es eine entscheidende Funktion für die Konnektivität und den Datenaustausch. Während TCP die Datenpakete verwaltet und dafür sorgt, dass sie in einem gleichmäßigen Strom ausgehen und ankommen, kümmert sich das Internet Protocol um die richtige Adressierung und das Routing.

Das bedeutet, dass IP die Daten auf ihrem Weg zum Empfänger durch verschiedene Router leitet.

Wie das Internetprotokoll funktioniert

Das Internetprotokoll verwaltet, wohin die Daten gehen, indem es den Geräten in einem Netzwerk IP-Adressen zuweist. In diesem Fall handelt es sich bei den Geräten nicht nur um Computer, sondern vor allem um die Router.

Zusammen mit den Daten erhalten die Router auch die Ziel-IP-Adressen. Dies ermöglicht es den Geräten, die Pakete sofort weiterzuleiten. Ohne eine IP-Adresse wüsste das Netzwerk nicht, wohin die Daten gehen sollen.

Was sind IP-Adressen?

Eine IP-Adresse unterscheidet sich nicht wesentlich von einer Hausadresse. Aber während unsere Adressen den Straßennamen und die Hausnummer enthalten, besteht jede IP-Adresse aus einer Reihe von Zahlen.

Insbesondere gibt es vier dreistellige Zahlen, die jeweils durch einen Punkt voneinander getrennt sind. Eine IP-Adresse könnte zum Beispiel so aussehen: 123.234.156.247.

Wie Sie feststellen konnten, haben wir in diesem Beispiel nicht alle Zahlen der Reihe nach verwendet, d.h. die Adresse lautet nicht 123.456.789.012 oder so ähnlich. Das liegt daran, dass jede der vier Zahlen in einer IP-Adresse zwischen 000 und 255 liegen muss. Jede Zahl steht eigentlich für acht Bits im Binärcode, und der größte Ausdruck dieser acht Bits ist in diesem Fall 256. Da die Zählung bei 000 statt bei 001 beginnt, ist der höchste Wert nicht 256, sondern 255.

Das Interessante an IP ist, dass die Nummern nicht zufällig zugewiesen werden, auch wenn sie zufällig erscheinen mögen.

Tatsächlich wird jede Adresse, die eine IP erhält, durch einen mathematischen Prozess erzeugt. Anschließend wird die Adresse von einer internationalen Einrichtung zugewiesen – der Internet Assigned Numbers Authority (IANA).

IP-Adressen-Typen

Eine mathematisch erzeugte IP-Adresse kann einen bestimmten Zweck haben. Je nach Verwendungszweck werden unterschiedliche Adressen zugewiesen.

Erstens werden die Adressen danach kategorisiert, ob sie Verbrauchern oder Websites zugewiesen sind.

Adressen für Verbraucher

Die meisten Netzwerkgeräte, die wir täglich benutzen, haben Verbraucheradressen. Wenn Sie einen Vertrag mit einem ISP haben, ist das die Art von Adresse, die Ihr Gerät hat.

Verbraucheradressen werden weiter in Unterkategorien unterteilt, je nachdem, ob sie innerhalb oder außerhalb eines Netzwerks funktionieren:

• Eine öffentliche IP-Adresse funktioniert außerhalb Ihres Netzwerks.
• Eine private IP-Adresse ist nur für Ihr Netzwerk relevant.

Diese Klassifizierung erfordert etwas mehr Erklärung.

Wenn wir von “Ihrem Netzwerk” sprechen, beziehen wir uns auf unabhängige Netzwerke, die nicht das Internet beinhalten. Mit anderen Worten: Sie könnten ein lokales Netzwerk einrichten, das nicht online sein muss, um zu funktionieren. Das kann zum Beispiel bei Wi-Fi-gesteuerten Smart Home-Geräten der Fall sein.

Sobald Sie sich mit Ihrem ISP verbinden, erhält Ihr privates Netzwerk eine öffentliche Adresse und eine Subnetzmaske. Das bedeutet, dass das Internet Ihren gesamten Datenverkehr als über eine einzige Adresse laufend betrachtet, unabhängig davon, wie viele Geräte sich in Ihrem Heimnetzwerk befinden. Anders ausgedrückt: So wird Ihr Datenverkehr öffentlich identifiziert. Das ist vergleichbar mit einer Telefonnummer, die Sie Ihrem Haus zugewiesen haben und die jeder in der Familie nutzen kann.

Eine private IP-Adresse hingegen wird von Ihrem Router zugewiesen. Jedes an Ihr Netzwerk angeschlossene Gerät erhält eine Adresse, die es dem Router ermöglicht, die Geräte zu unterscheiden.

Die Subnetzmaske teilt dem Router auch mit, wo das öffentliche Netz endet und die Hostnummern beginnen, so dass er mit der entsprechenden Adresszuweisung beginnen kann.

Wenn Sie ein Smart Home-System haben, das über ein Heimnetzwerk funktioniert, hat jedes Gerät eine private Adresse. Und wenn dieses System auch mit dem Internet verbunden ist, erhält es insgesamt eine öffentliche Adresse. Dieses Prinzip ist sehr weit verbreitet – Sie finden es zum Beispiel in öffentlichen Wi-Fi-Netzwerken.

Dies ist jedoch nicht das Ende der Klassifizierung.

Eine öffentliche IP-Adresse kann dynamisch oder statisch sein. Dynamische Adressen ändern sich automatisch und regelmäßig. ISPs verwenden automatisierte Systeme, um verschiedene verfügbare Adressen zu wechseln. Das bedeutet, dass Ihre Verbindung nicht jedes Mal, wenn Sie online gehen, die gleiche IP-Nummer hat.

Statische Adressen sind das Gegenteil, denn sie bleiben gleich. Solange sich ein Gerät im selben Netzwerk befindet, ändert sich seine Adresse nicht. Dieser Typ ist seltener als dynamische Adressen und wird vor allem von Unternehmen verwendet, die ihre eigenen Server haben möchten.

Website-Adressen

Website-Besitzer verfügen in der Regel nicht über eigene dedizierte Server. Stattdessen verlassen sie sich beim Hosting auf ISPs und können entweder eine gemeinsame oder eine dedizierte Adresse erhalten.

Gemeinsame Adressen werden mehreren Websites zugewiesen, die auf einem einzigen Server gehostet werden. Dies ist eine gängige Lösung für Websites, die nicht übermäßig viel Traffic haben oder zu viele Seiten enthalten. Wenn der Datenverkehr überschaubar ist, gibt es keine Probleme mit der gemeinsamen Nutzung eines Servers.

Dedizierte Adressen sind, wie der Name schon sagt, für eine einzelne Website bestimmt. Dieser Adresstyp ist besonders nützlich für Websites mit hohem Datenverkehr. Mit einer dedizierten Adresse ist es auch einfacher, ein SSL-Zertifikat zu erhalten, und sie bietet eine Reihe weiterer Vorteile, wenn auch zu einem höheren Preis.

Beispiel für die Verwendung einer IP-Adresse

Eine IP-Adresse wird nicht einem bestimmten Gerät zugewiesen. Stattdessen erhält das Gerät jedes Mal, wenn es mit einem Netzwerk verbunden wird, eine neue Adresse über die Internet Protocol Suite.

Wenn Sie zum Beispiel mit Ihrem Computer online gehen, haben Sie keinen direkten Zugang zum Internet. Vielmehr stellt Ihr Gerät eine Verbindung zu einem Netzwerk her, das mit dem Internet verbunden ist. Dies ist in der Regel Ihr Internet Service Provider (ISP) oder, wenn Sie bei der Arbeit sind, das Netzwerk Ihres Unternehmens, das ebenfalls einen ISP nutzt.

Der ISP oder ein anderes zwischengeschaltetes Netzwerk weist Ihrem Computer die IP-Adresse zu. Über diese Adresse kann der Dienstanbieter Daten zu und von Ihrem Gerät leiten. Da der gesamte Datenverkehr über einen Router läuft, ändert sich die Adresse, wenn Sie das Gerät neu starten.

Es ist erwähnenswert, dass sich Ihre IP-Adresse nur dann ändert, wenn Sie den Router zurücksetzen, wenn es sich um eine dynamische IP handelt. Die meisten modernen Provider haben diese Art von IP. Wenn die IP-Adresse jedoch statisch ist, bleibt sie auch nach dem Zurücksetzen unverändert.

Nachdem wir nun die einzelnen Komponenten besprochen haben, ist es an der Zeit, das TCP/IP-Modell als Ganzes zu betrachten.

Was ist das TCP/IP-Modell?

Wenn Sie uns bis hierher gefolgt sind, kennen Sie die Grundidee hinter TCP und IP. Das eine zerlegt die Daten in Pakete und verwaltet deren Transport. Gleichzeitig weist das andere die Adressen zu und sorgt dafür, dass die Pakete die richtigen Stellen passieren und ihr Ziel erreichen.

Das TCP/IP-Modell funktioniert nach dem Client-Server-Prinzip. Die Benutzerseite der Verbindung wird als Client bezeichnet (d.h. Sie), während der Serverteil keiner weiteren Erklärung bedarf. Auf Anfrage des Clients sendet der Server bestimmte Datenpakete über das Netzwerk.

Allerdings ist die Datenübertragung im TCP/IP-Modell nicht ganz so einfach, wie es klingt. Die Verbindung funktioniert nicht als eine Einheit. Stattdessen gibt es für jede wichtige Funktion eine andere Netzwerkschicht, und die Protokollsuite muss jede Schicht ansprechen.

TCP/IP-Schichten erklärt

Das TCP/IP-Modell unterteilt Informationen in vier Schichten, die jeweils einen bestimmten Zweck erfüllen. Diese sind:

• Datenverbindungsschicht oder Netzzugangsschicht
• Internetschicht
• Transportschicht
• Anwendungsschicht

Die vier Schichten sind dazu da, die Netzwerkkommunikation zu standardisieren. Da jede Schicht eine bestimmte Aufgabe übernimmt, kann jedes Computernetzwerk nahtlos mit anderen kommunizieren. Noch besser: Wenn ein Aspekt des TCP/IP-Modells aktualisiert werden muss, kann die Aktualisierung auf der entsprechenden Schicht erfolgen, ohne das gesamte Protokoll zu beeinträchtigen.

Die Datenverbindungsschicht – Netzwerkzugangsschicht

Sie können sich diese TCP/IP-Komponente als die physikalische Schicht vorstellen. Sie wird im Allgemeinen auch als Verbindungsschicht oder Netzwerkschnittstellenschicht bezeichnet.

Wie der Name schon sagt, kümmert sich die Verbindungsschicht um die eigentlichen physischen Verbindungen, die die Netzwerkverbindung zu einem Gerät herstellen. Das erklärt auch, warum sie als physische Schicht bezeichnet wird. Zu den Verbindungen können Netzwerkgerätetreiber, die Netzwerkkarte, das Ethernet-Kabel und das drahtlose Netzwerk gehören.

Ein wichtiges Segment der Netzwerkzugangsschicht ist die Umwandlung zwischen physischen und virtuellen Adressen. Einem Gerät wird zwar eine IP-Adresse zugewiesen, aber es hat auch eine integrierte MAC-Adresse (Media Access Control). Geräte der unteren Schicht wie Router und Switches verwenden die MAC-Adressierung und führen eine aktuelle Liste der MAC-Adressen und der entsprechenden IP-Adressen der Geräte, mit denen sie verbunden sind.

Die Internetschicht

Die Internetschicht, die auch als Netzwerkschicht bezeichnet wird, ist für die Datenübertragung entscheidend. Sie steuert, wie Daten über ein Netzwerk, in der Regel das Internet, übertragen werden – daher der Name “Internetschicht”. In dieser Schicht finden Sie Routing-Protokolle.

Die Transportschicht

Die Beschreibung der Transportschicht wird Ihnen wahrscheinlich bekannt vorkommen. Sie sorgt für eine zuverlässige Datenverbindung und nutzt diese, um Informationen in Paketen zu versenden. Die Transportschicht ist auch für den Empfang von Paketen und deren Bestätigung zuständig.

Mit anderen Worten, die Transportschicht tut so ziemlich das Gleiche wie TCP.

Die Anwendungsschicht

Die Anwendungsschicht enthält, wie nicht anders zu erwarten, Anwendungen, die auf Netzwerkkommunikation angewiesen sind. Sie wird zu den oberen Schichten gezählt, da sie auf der Oberfläche des gesamten Systems zu sehen ist.

Im Gegensatz zu den anderen vier Schichten werden die Benutzer häufig mit der Anwendungsschicht in Kontakt kommen. Wann immer Sie eine Messaging- oder E-Mail-App verwenden, haben Sie es mit der Anwendungsschicht zu tun. Eines der bekanntesten Anwendungsprotokolle ist das Simple Mail Transfer Protocol oder SMTP, das routinemäßig für die Verarbeitung von E-Mails verwendet wird.

Natürlich beherrscht das TCP/IP-Modell alle vier Schichten. Seine Hauptstärke liegt jedoch in der Transportschicht und der Art und Weise, wie die transportierten Daten behandelt werden.

Der Unterschied zwischen TCP und IP

Es sollte inzwischen klar sein, dass TCP und IP nicht dasselbe sind. Die beiden Protokolle erstellen und unterhalten eine Datenverbindung zwischen verschiedenen Betriebssystemen in einem Netzwerk. Außerdem schaffen sie Kanäle für die Zustellung von Paketen und den gesamten Internetverkehr.

Für jedes Protokoll gibt es jedoch einen bestimmten Platz im TCP/IP-Modell.

IP gilt als ein Protokoll der unteren Ebene. Es kann kleinere Pakete liefern, die aus einem Routing-Header, d.h. dem vorgesehenen Ziel für die Daten, und der Nutzlast bestehen. Diese Nutzlast kann aus maximal 24 Bytes bestehen, was für eine einzelne Nachricht nicht ausreicht. Daher muss IP größere Daten in viele Pakete aufteilen, bevor es sie verschickt.

TCP ist ein Protokoll auf einer höheren Ebene als IP. Obwohl das Protokoll auf Internetprotokollen basiert, kann es viel mehr als nur jedes Datenpaket einzeln senden.

Anstatt mit Paketen arbeitet TCP mit ganzen Datenströmen. Dieses Protokoll kann Netzwerkgeräte miteinander verbinden, indem es mit einzelnen Computern und Anwendungen sowie mit Webservern und Seiten interagiert.

Gibt es eine Alternative zum TCP/IP-Modell?

Es gibt noch eine andere Art, Netzwerkverbindungen und Datenübertragungen zu organisieren. Sie wird OSI-Modell genannt. In der Praxis werden Sie diesem Modell jedoch wahrscheinlich nicht begegnen.

Das OSI-Modell war der erste Standard für die Netzwerkkommunikation. Es wurde in den 1980er Jahren verwendet und bestand nicht aus vier, sondern aus sieben Schichten:

• Physikalische Schicht
• Datenübertragungsschicht
• Netzwerkschicht
• Transportschicht
• Sitzungsebene
• Präsentationsschicht
• Anwendungsschicht

Das OSI-System ist komplexer als das TCP/IP-Modell, was einer der Gründe dafür ist, dass TCP/IP es im allgemeinen Gebrauch ersetzt hat.

Neben dem OSI-Modell wäre das verbindungslose Protokoll eine weitere Alternative zum TCP/IP-Modell. Dieser Protokolltyp verlässt sich nicht auf den klassischen Netzwerkaufbau, um Daten zu übertragen.

Welche anderen Protokolle gibt es im TCP/IP-Modell?

Wie bereits erwähnt, stellt das TCP/IP-Modell eine Reihe von Protokollen dar, die über die beiden titelgebenden hinausgehen.

Zu den Protokollen des TCP/IP-Modells gehören folgende:

• Protokoll zur Adressauflösung
• Internetprotokoll
• Internet Control Message Protocol
• Protokoll zur Übertragungskontrolle
• Benutzer-Datagramm-Protokoll
• Dateiübertragungsprotokoll
• Telekommunikationsnetz
• System der Domänennamen
• Hypertext-Übertragungsprotokoll

Natürlich spielen die Übertragungskontroll- und Internetprotokolle eine wichtige Rolle in dem gesamten System. Das bedeutet aber nicht, dass andere Komponenten des TCP/IP-Modells irrelevant sind. Jedes Protokoll definiert bestimmte Netzwerkgrenzen sowie Netzwerkpfade für verschiedene Arten von Informationen.

Wie Sie online sicher bleiben:

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