Was ist das Internet-Protokoll (IP)?
Das Internet-Protokoll (IP) ist ein Protokoll oder eine Reihe von Regeln für das Routing und die Adressierung von Datenpaketen, so dass sie über Netzwerke reisen können und am richtigen Ziel ankommen. Daten, die das Internet durchqueren, werden in kleinere Teile, so genannte Pakete, aufgeteilt. An jedes Paket sind IP-Informationen angehängt, und diese Informationen helfen den Routern, die Pakete an die richtige Stelle zu senden. Jedem Gerät oder jeder Domain, die mit dem Internet verbunden ist, wird eine IP-Adresse zugewiesen, und da die Pakete an die ihnen zugewiesene IP-Adresse weitergeleitet werden, kommen die Daten dort an, wo sie benötigt werden.
Sind die Pakete an ihrem Ziel angekommen, werden sie unterschiedlich behandelt, je nachdem, welches Transportprotokoll in Kombination mit IP verwendet wird. Die gebräuchlichsten Transportprotokolle sind TCP und UDP.
Was ist ein Netzwerkprotokoll?
In Netzwerken ist ein Protokoll eine standardisierte Art und Weise, bestimmte Aktionen auszuführen und Daten so zu formatieren, dass zwei oder mehr Geräte miteinander kommunizieren und sich gegenseitig verstehen können.
Um zu verstehen, warum Protokolle notwendig sind, betrachten Sie den Prozess des Versendens eines Briefes. Auf dem Umschlag werden die Adressen in der folgenden Reihenfolge geschrieben: Name, Straße, Stadt, Bundesland und Postleitzahl. Wenn ein Umschlag in einen Briefkasten eingeworfen wird, auf dem zuerst die Postleitzahl, dann die Straße, dann das Bundesland usw. steht, wird er von der Post nicht zugestellt. Es gibt ein vereinbartes Protokoll für das Schreiben von Adressen, damit das Postsystem funktioniert. Auf die gleiche Weise müssen alle IP-Datenpakete bestimmte Informationen in einer bestimmten Reihenfolge darstellen, und alle IP-Adressen folgen einem standardisierten Format.
Was ist eine IP-Adresse? Wie funktioniert die IP-Adressierung?
Eine IP-Adresse ist eine eindeutige Kennung, die einem Gerät oder einer Domain zugewiesen wird, die eine Verbindung zum Internet herstellt. Jede IP-Adresse besteht aus einer Reihe von Zeichen, wie z. B. „192.168.1.1“. Über DNS-Resolver, die für Menschen lesbare Domain-Namen in IP-Adressen übersetzen, können Benutzer auf Websites zugreifen, ohne sich diese komplexe Zeichenfolge merken zu müssen. Jedes IP-Paket enthält sowohl die IP-Adresse des Geräts oder der Domain, das/die das Paket sendet, als auch die IP-Adresse des beabsichtigten Empfängers, ähnlich wie auf einem Brief sowohl die Zieladresse als auch die Absenderadresse angegeben sind.
IPv4 vs. IPv6
Die vierte Version von IP (kurz IPv4) wurde 1983 eingeführt. Doch so wie es für Autokennzeichen nur eine begrenzte Anzahl möglicher Permutationen gibt und sie regelmäßig neu formatiert werden müssen, ist der Vorrat an verfügbaren IPv4-Adressen mittlerweile erschöpft. IPv6-Adressen haben viel mehr Zeichen und damit mehr Permutationen; allerdings ist IPv6 noch nicht vollständig eingeführt, und die meisten Domänen und Geräte haben noch IPv4-Adressen. Mehr zu IPv4 und IPv6 finden Sie unter Was ist meine IP-Adresse?
Was ist ein IP-Paket?
IP-Pakete werden erstellt, indem jedem Datenpaket ein IP-Header hinzugefügt wird, bevor es auf den Weg geschickt wird. Ein IP-Header ist nur eine Reihe von Bits (Einsen und Nullen) und zeichnet mehrere Informationen über das Paket auf, einschließlich der sendenden und empfangenden IP-Adresse. IP-Header melden auch:
- Header-Länge
- Paketlänge
- Time To Live (TTL), oder die Anzahl der Netzwerksprünge, die ein Paket machen kann, bevor es verworfen wird
- Welches Transportprotokoll verwendet wird (TCP, UDP, etc.)
Insgesamt gibt es 14 Felder für Informationen in IPv4-Headern, wobei eines davon optional ist.
Wie funktioniert IP-Routing?
Das Internet besteht aus miteinander verbundenen großen Netzwerken, die jeweils für bestimmte Blöcke von IP-Adressen zuständig sind; diese großen Netzwerke sind als autonome Systeme (AS) bekannt. Eine Reihe von Routing-Protokollen, darunter BGP, helfen dabei, Pakete auf der Grundlage ihrer Ziel-IP-Adressen über AS zu routen. Router verfügen über Routing-Tabellen, die angeben, welche AS die Pakete durchlaufen sollen, um das gewünschte Ziel so schnell wie möglich zu erreichen. Die Pakete wandern von AS zu AS, bis sie ein AS erreichen, das die Zuständigkeit für die gewünschte IP-Adresse beansprucht. Diese AS leitet die Pakete dann intern an das Ziel weiter.
Protokolle fügen Paket-Header auf verschiedenen Schichten des OSI-Modells an:
Pakete können bei Bedarf verschiedene Routen zum selben Ort nehmen, so wie eine Gruppe von Leuten, die zu einem vereinbarten Ziel fahren, verschiedene Straßen nehmen kann, um dorthin zu gelangen.
Was ist TCP/IP?
Das Transmission Control Protocol (TCP) ist ein Transportprotokoll, d.h. es legt fest, wie Daten gesendet und empfangen werden. Ein TCP-Header ist im Datenteil eines jeden Pakets enthalten, das TCP/IP verwendet. Vor der Übertragung von Daten öffnet TCP eine Verbindung mit dem Empfänger. TCP stellt sicher, dass alle Pakete in der richtigen Reihenfolge ankommen, sobald die Übertragung beginnt. Über TCP wird der Empfänger den Empfang jedes ankommenden Pakets bestätigen. Fehlende Pakete werden erneut gesendet, wenn der Empfang nicht quittiert wird.
TCP ist auf Zuverlässigkeit ausgelegt, nicht auf Geschwindigkeit. Da TCP sicherstellen muss, dass alle Pakete in der richtigen Reihenfolge ankommen, kann das Laden von Daten über TCP/IP länger dauern, wenn einige Pakete fehlen.
TCP und IP wurden ursprünglich für den gemeinsamen Einsatz entwickelt und werden oft als TCP/IP-Suite bezeichnet. Es können jedoch auch andere Transportprotokolle mit IP verwendet werden.
Was ist UDP/IP?
Das User Datagram Protocol, oder UDP, ist ein weiteres weit verbreitetes Transportprotokoll. Es ist schneller als TCP, aber es ist auch weniger zuverlässig. UDP stellt nicht sicher, dass alle Pakete in der richtigen Reihenfolge zugestellt werden, und es baut keine Verbindung auf, bevor es Übertragungen beginnt oder empfängt.
UDP/IP wird in der Regel für Audio- oder Videostreaming verwendet, da dies Anwendungsfälle sind, bei denen das Risiko fallengelassener Pakete (d. h. fehlender Daten) durch die Notwendigkeit, die Übertragung in Echtzeit durchzuführen, aufgewogen wird. Wenn Benutzer zum Beispiel ein Video online ansehen, muss nicht jedes Pixel für jedes Bild des Videos vorhanden sein. Die Benutzer möchten lieber, dass das Video mit normaler Geschwindigkeit abgespielt wird, als darauf zu warten, dass jedes Bit der Daten geliefert wird.