Die Internet-Architektur wird häufig auch nach ihren bekanntesten Protokollen als TCP/IP-Architektur bezeichnet. TCP/IP-Protokolle sind die in Netzen am weitesten verbreiteten Kommunikationsprotokolle.
Die Internet-Architektur hat im Transportsystem ebenso wie die OSI-Architektur eine ausgeprägte Schichtenstruktur, die Anwendungsschicht hingegen ist eher funktions- bzw. dienstorientiert.
Mit IPv6 wird die TCP/IP-Architektur weiterentwickelt als Grundlage für eine performante, sichere, leicht administrierbare und skalierbare Kommunikation in den nächsten Jahrzehnten.
Auf der Basis der Erfahrungen mit IPv4 wurden Schwachpunkte eliminiert und zusätzliche Features verwirklicht. Neben der Erweiterung des Adressraumes wurde auch das Paketformat vereinfacht.
Außerdem werden der Aufbau und die Administration von IPv6-Netzwerken erleichtert.
Besonderer Wert wurde auch auf eine gleitende Übergangsstrategie von IPv4-Netzen zu IPv6-Netzen gelegt.
Die im Folgenden aufgeführten RFCs, die Grundlage der IPv6-Funktionalität sind, können Sie unter http://www.rfc-editor.org/ beziehen.
Thomson, S., T. Narten, T. Jinmei, IPv6 Stateless Address Autoconfiguration, RFC 4862, September 2007.
Nichols, K., S. Blake, F. Baker, and D. Black, Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers, RFC 2474, December 1998.
Ramakrishnan, K., S. Floyd, and D. Black, The Addition of Explicit Congestion Notification (ECN) to IP, RFC 3168, September 2001.
Conta, A., S. Deering M. Gupta, Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification, RFC 4443, March 2006.
Hinden, R., S. Deering, Internet Protocol, Version 6 Addressing Architecture, RFC 4291, February 2006.
Hinden, R., S. Deering, Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification, RFC 2460, December 1998.
Narten, T., Nordmark, E., and W. Simpson, H. Soliman, Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6), RFC 4861, September 2007.
McCann, J., S. Deering, and J. Mogul, Path MTU Discovery for IPv6, RFC 1981, August 1996.
Abley. J, Savola, P. Neville-Neil, G. Deprecation of Type 0 Routing Headers in IPv6, RFC 5095, December 2007
OSI-Schichten | Funktion | Internet-Protokolle |
Schicht 5 - 7 | Anwendungsschicht | TELNET, FTP, SMTP |
Schicht 4 | Transportschicht | TCP, UDP |
Schicht 3 | Netzwerkschicht | IP, ARP *, ICMP * |
Schicht 2 | Subnetzwerkschicht | SNAP, LLC1/2 |
Schicht 1 |
Protokolle der Internet-Architektur
Die mit * gekennzeichneten Protokolle sind Administrationsprotokolle
Subnetzwerkschicht
In der Subnetzwerkschicht wird z.B. im Ethernet nach CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection) verfahren. Hierbei sind alle Stationen an einem gemeinsamen Bus angeschlossen und haben gleiche Zugriffsrechte auf die Leitung. Vor dem Senden überprüft die Station, ob das LAN frei ist. Wird das Netz als frei erkannt, beginnt die Station zu senden. Sollten mehrere Stationen gleichzeitig zu senden beginnen, kommt es zu Kollisionen. In diesem Fall beginnen die Stationen, erneut zu unterschiedlichen Zeiten zu senden. Der Sendezeitpunkt der einzelnen Station wird per Zufallsgenerator bestimmt. Innerhalb des Subnetzwerks wird mit der 48 bit langen Ethernet-Adresse adressiert.
Netzwerkschicht
Wichtigstes Protokoll der Netzwerkschicht ist IP (Internet Protocol). Hauptaufgabe von IP ist die Adressierung von Rechnern. IP bietet eine ungesicherte, verbindungslose Datagrammübertragung zwischen zwei Rechnern. Die Adressierung erfolgt dabei über die weltweit eindeutige, 32 bit lange Internet-Adresse. Detaillierte Erläuterungen zur Adressierung finden Sie im Abschnitt „IPv4-Adresse".
Bei der Weiterentwicklung IPv6 erfolgt die Adressierung über eine weltweit eindeutige, 128 bit lange IPv6-Adresse. Detaillierte Erläuterungen zur Adressierung finden Sie im Abschnitt „IPv6-Adresse".
ARP (Address Resolution Protocol) dient zur dynamischen Abbildung einer Internet-Adresse auf eine Ethernet-Adresse. Diese Funktionalität kann nur für Rechner, die sich im selben physikalischen Subnetz befinden, geboten werden. Für den Übergang in die Netzschicht bietet RARP (Reverse Address Resolution Protocol) die umgekehrte Funktionalität. RARP ist allerdings in der Praxis inzwischen bedeutungslos.
ICMP (Internet Control Message Protocol) sendet Fehler- und Steuermeldungen an andere Rechner und regelt die Kommunikation der Internet-Software zwischen Netzrechnern.
ICMPv6 (Internet Control Message Protocol) beinhaltet zusätzlich Mechanismen zur Erkennung von Endsystemen und Routern, zur Ausfallerkennung von Endsystemen und Routern („Neighbor Discovery“) und zur automatischen Erzeugung von eigenen IPv6-Adressen („Autokonfiguration“).
IP Security
Wenn Sie optional IPSec V1.n und CRYPT V1.n nutzen, können Sie die Sicherheitserweiterungen des IP-Protokolls verwenden, die für jede Anwendung nutzbar sind.
Authentication Header (AH) bietet den Zugang zu Funktionen zum Schutz vor Nachrichtenverfälschung (Authentizität).
Encapsulated Security Payload (ESP) bietet den Zugang
zu Funktionen zum Schutz vor Nachrichtenverfälschung (Integrität) sowie zu
Mechanismen zur Datenverschlüsselung (Vertraulichkeit).
Transportschicht
TCP ist das verbindungsorientierte Protokoll der Transportschicht. Es gewährt Datensicherheit und Mechanismen zur Flusskontrolle.
Zusätzlich unterstützt BCAM die ECN-Protokollfunktionen (Explicit Congestion Notification) gemäß RFC 3168.
Mit diesen kompatiblen Protokollerweiterungen in TCP und IP können Router Endsystemen frühzeitig anzeigen, wenn sie in Stau-Situationen geraten. Dadurch können Segmentverluste verhindert und erhebliche Performancegewinne erreicht werden.
Die ECN-Unterstützung ist in BCAM (wie in RFC 3168 gefordert) per Default eingeschaltet. Die Verwendung der Funktion wird beim TCP-Verbindungsaufbau zwischen den Partnersystemen ausgehandelt.
Bei Bedarf ist eine routenspezifische bzw. globale Abschaltung mit dem Kommando MODIFY-ROUTE-ATTRIBUTES möglich.
UDP ist das verbindungslose Protokoll der Transportschicht. Datenverluste und Übertragungsfehler werden von diesem Protokoll nicht erkannt und gemeldet.
Die Adressierung erfolgt bei TCP und UDP über eindeutige Portnummern.
Thomson, S., T. Narten, T. Jinmei, IPv6 Stateless Address Autoconfiguration, RFC 4862, September 2007.
Nichols, K., S. Blake, F. Baker, and D. Black, Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers, RFC 2474, December 1998.
Ramakrishnan, K., S. Floyd, and D. Black, The Addition of Explicit Congestion Notification (ECN) to IP, RFC 3168, September 2001.
Conta, A., S. Deering M. Gupta, Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification, RFC 4443, March 2006.
Hinden, R., S. Deering, Internet Protocol, Version 6 Addressing Architecture, RFC 4291, February 2006.
Hinden, R., S. Deering, Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification, RFC 2460, December 1998.
Narten, T., Nordmark, E., and W. Simpson, H. Soliman, Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6), RFC 4861, September 2007.
McCann, J., S. Deering, and J. Mogul, Path MTU Discovery for IPv6, RFC 1981, August 1996.
Abley. J, Savola, P. Neville-Neil, G. Deprecation of Type 0 Routing Headers in IPv6, RFC 5095, December 2007