DATENNETZE - Internet Protocol

Internet Protokoll (IP)

Grundlage der Kommunikation im Internet ist das Internet Protocol, das im OSI-Referenzmodell der Vermittlungsschicht zugeordnet werden kann. Es arbeitet verbindungslos. Deshalb werden IP-Pakete auch Datagramme genannt.

Wie kann man sich ein verbindungsloses Protokoll vorstellen? Ein einfacher Vergleich ist der Paketdienst der Deutschen Post AG. Nachdem üblicherweise die Socken für den Opa zu Weihnachten in ein Postpaket gepackt wurden, wird anschließend über einen Adressaufkleber die Ziel- und Quelladresse eingetragen. Das Postpaket wird dann vom Absender am Schalter abgegeben und von dort an weiß der Absender nicht mehr, was mit dem Postpaket wirklich passiert. Ist es per Fahrrad, Flugzeug oder Auto ausgeliefert worden? Ist es verloren gegangen? Welchen Weg hat es genommen? All diese Informationen kennen wir beim reinen Postdienst nicht. Wir vertrauen darauf dass das Postpaket ankommt. Ein vorangehender Verbindungsaufbau hat dabei nicht stattgefunden. Wollten wir kontrollieren ob sich Opa über die Socken gefreut hat, sie also angekommen sind, müssen wir uns einer übergeordneten Instanz bedienen. Im realen Beispiel wäre das dann ein Telefonat.

Die Auslieferung von IP-Paketen ist zudem relativ unzuverlässig. Das bedeutet nicht, dass IP-Pakete nachlässig behandelt werden - im Gegenteil, das Netz tut sein bestes (Best-Effort-Prinzip), um jedes IP-Paket ordentlich zuzustellen - es gibt allerdings keine Garantie, dass ein Datagramm auch ankommt. Auch eine Empfangsbestätigung (Quittung, engl. Acknowledgement) kennt das IP Protokoll nicht. Die Absicherung der Datenübertragung mittels IP muss folglich die übergeordnete Transportschicht durch geeignete Protokolles (konkret TCP) übernehmen.

Im ursprünglichen Internet-Modell war das Netzwerk unterhalb des IP-Protokolls nicht spezifiziert und aus Sicht der Internet-Welt auch egal. Vielmehr sollte IP auf allen Übertragungsnetzen arbeiten, was einen hohen Grad an „Offenheit“ mit sich brachte. Um die IP-Pakete auf die MTU (Maximum Transfer Unit) des Übertragungsnetzwerkes anzupassen, zählt die Fragmentierung mit zu seinen wichtigsten Eigenschaften. Zudem musste eine Möglichkeit geschaffen werden, die vom Administrator vergebenen Adressen, wie sie im IP verwendet werden, in die Hardware-Adressen des zugrunde liegenden Übertragungsnetzwerkes umzusetzen. Dazu dient das ARP-Protokoll.

Eine Sonderrolle spielt das ICMP-Protokoll. Es enthält verschiedene Pakettypen zur Signalisierung von Fehlerzuständen und zur Diagnose des Netzwerkes. Der bekannteste Pakettyp ist der sogenannte Echo Request, der bei fast allen Betriebssystemen mit dem Befehl "Ping" aufgerufen wird. ICMP wird gemeinhin noch der Schicht 3 zugeordnet, obwohl es ähnlich den höheren Schichten auf dem IP aufsetzt. Seine Funktionalität entspricht aber am ehesten der Vermittlungsschicht. An diesem Beispiel zeigt sich, dass das vergleichsweise "junge" OSI-Referenzmodell die Besonderheiten des sehr viel älteren TCP/IP nicht immer zufriedenstellend beschreiben kann.