Vor 40 Jahren – im September 1981 –DARPA veröffentlichte die endgültigen Spezifikationen der TCP/IP-Protokollsuite, die die grundlegenden Regeln für die Funktionsweise des Internets definiert. Obwohl TCP/IP erst 1983 weit verbreitet war, kann uns dieser Meilenstein helfen zu verstehen, warum TCP/IP so wichtig war.
Was ist TCP/IP?
TCP/IP ist eine Protokollsuite, die aus zwei Hauptprotokollen besteht, die von Vint Cerf und Bob Kahn entwickelt wurden, Transmission Control Protocol (TCP) und Internet Protocol (IP). Internet Protocol definiert Adressierung und Routing – wie Datenpakete durch das Netzwerk fließen. Das Transmission Control Protocol übernimmt das Herstellen von Verbindungen und stellt sicher, dass Datenpakete ihr richtiges Ziel erreichen. Die beiden Protokolle arbeiten zusammen, um die Grundlage des modernen Internets zu schaffen.
Warum wurde TCP/IP erstellt?
Vor dem Internet schuf das US-Verteidigungsministerium (über ARPA) ein Computernetzwerk namens ARPANET die Computer der US-Regierung und Universitäten im ganzen Land verband. ARPANET kam 1969 online. Vor TCP verwendete ARPANET ein Protokoll namens NCP (Network Control Program) zum Herstellen von Verbindungen zwischen Maschinen im Netzwerk.
Gemäß dem NCP/TCP-Übergangsplan (RFC801) im November 1981 veröffentlicht wurde, entstand der Bedarf an TCP/IP an mehreren Fronten. Experimentelle Computernetzwerke hatten zunehmend begonnen, Funk- und Satellitenverbindungen anstelle von physischen Drähten zu verwenden. Außerdem hatten Unternehmen zunehmend lokale Netzwerke untersucht – Gruppen von Maschinen, die innerhalb derselben Einrichtung miteinander kommunizieren und nicht über große Entfernungen. Die Architekten von ARPANET erkannten, dass die damals verwendeten zugrunde liegenden Protokolle „nicht ausreichend“ waren, um all diese unterschiedlichen und neuen Arten von Netzwerken zu überspannen.
Gleichzeitig hatten Unternehmen wie IBM, DEC, AT&T und Xerox in den 1970er Jahren ihre eigenen proprietären, inkompatiblen Computernetzwerke geschaffen, die den Informationsaustausch fragmentierten. Daher fiel die TCP/IP-Suite sofort auf, da sie eine nicht proprietäre, gebührenfreie Lösung mit offener Architektur darstellte, die es Computern aller Art ermöglichte, über jedes Medium zu kommunizieren, solange die TCP/IP-Software auf dem System implementiert war .
Die Entwicklung von TCP und IP begann 1973 von Vint Cerf und Bob Kahn. Nach der Entwicklung durch Cerf, Kahn und andere in den 1970er Jahren veröffentlichte DARPA Spezifikationen zu TCP und IP in RFC Unterlagen 791 und 793, vom September 1981, die die erste öffentliche Einführung des fertiggestellten TCP/IP-Frameworks darstellte.
Wie funktioniert TCP/IP?
TCP und IP sind zwei separate Technologien, die Hand in Hand zusammenarbeiten, um zuverlässige Verbindungen über ein heterogenes Computernetzwerk (viele verschiedene Arten von Computern und Verbindungen) herzustellen.
Wie bereits erwähnt, behandelt IP die Adressierung von Maschinen im Netzwerk und wie Datenblöcke (genannt „Pakete“) das richtige Ziel erreichen. TCP stellt sicher, dass die Pakete ihr Ziel fehlerfrei erreichen, ruft vorher an, um sicherzustellen, dass es einen Host gibt, der die Informationen empfängt, und überträgt die Daten, wenn die Informationen unterwegs verloren oder beschädigt sind, erneut, bis sie sicher dort ankommen.
Die Architekten von TCP/IP haben die Implementierung von TCP und IP absichtlich getrennt, um das Netzwerk flexibler und modularer zu machen. Tatsächlich kann TCP durch ein anderes Protokoll namens UDP ausgetauscht werden, das schneller ist, aber Datenverlust in Situationen ermöglicht, in denen keine 100-prozentige Übertragungsgenauigkeit erforderlich ist, z. B. bei einem Telefonanruf oder einer Videoübertragung.
Netzwerkingenieure nennen diesen modularen Aufbau ein „Protokollstack“ und ermöglicht die unabhängige Handhabung einiger der unteren Schichten im Stapel, die für die lokale Maschinenarchitektur am besten geeignet ist. Dann können die oberen Schichten darüber arbeiten, um miteinander zu kommunizieren. Im Fall des Internets besteht dieser Stack typischerweise aus vier Schichten:
- Verbindungsschicht – Low-Level-Protokolle, die mit einem physikalischen Medium (wie Ethernet) arbeiten
- Internetschicht – Leitet Pakete (zum Beispiel IP) weiter
- Transportschicht – Herstellen und Unterbrechen von Verbindungen (z. B. TCP)
- Anwendungsebene – Wie Menschen das Netzwerk nutzen (Web, FTP und andere)
Die Protokolle, die das Web verarbeiten (wie das HyperText Transfer Protocol oder HTTP) befinden sich auf der Anwendungsschicht und arbeiten auf TCP und IP. Dank dieses Modells muss HTTP nicht wissen, wie Verbindungen auf niedriger Ebene hergestellt oder unterbrochen werden – all dies wird von den Protokollen weiter unten im Stapel verarbeitet. Es macht ein sehr flexibles System und ist der Grund, warum TCP/IP so erfolgreich war und auch heute noch als Rückgrat des Internets dient.
Wann kam TCP/IP zum Einsatz?
Während der Entwicklung wurde TCP/IP bereits 1973 experimentell eingesetzt. Als seine Schöpfer die Protokolle weiter verfeinerten, ging das Internet Protocol (IP) bis 1981 von Version 1 auf Version 4 über, die immer noch die immer noch weit verbreitete Version von IP ist heute.
Obwohl DARPA im September 1981 die erste fertige Version der TCP- und IP-Protokolle (Version 4) einführte, verwendeten einige ARPANET-Computer noch eine Zeitlang die früheren ARPANET-Protokolle (wie NCP). Wie bei jeder etablierten Technologie kann der Wandel Zeit in Anspruch nehmen, und die Architekten des Plans entwarfen Übergangsphase zwischen NCP und TCP, die am 1. Januar 1983 enden würde.
Der 1. Januar 1983“Flagge Tag“ (ein Tag, an dem ein dramatischer Wandel in der Informatik stattfindet) markierte den Beginn der weit verbreiteten Verwendung von TCP/IP und die Geburt des modernen Internets. Auch damals blieben andere Netzwerkprotokolle weit verbreitet, und erst Mitte der 1990er Jahre wurde TCP/IP zum klaren „Gewinner“ bei dem, was manche als die Protokollkriege.
Die Zukunft von TCP/IP
Derzeit läuft der größte Teil des Internets auf Internet Protocol Version 4, allgemein als „IPv4“ bezeichnet. Aber es gibt eine neuere Version namens „IPv6“, die 1998 eingeführt wurde und im Laufe der Zeit langsam (sehr langsam) eingeführt wird. Zu den wichtigsten Funktionen von IPv6 gehört die Unterstützung von 128-Bit-Adressen, wodurch 340 Billionen Billionen Billionen Geräte mit eindeutigen IP-Adressen im Netzwerk.
Im Gegensatz dazu unterstützt IPv4 die 32-Bit-Adressierung und ermöglicht über 4,2 Milliarden IP-Adressen. Während 4,2 Milliarden nach viel klingen, haben wir es bereits das Limit der zugewiesenen IPv4-Adressen erreicht einige Zeit in den 2010er Jahren, je nachdem, wie Sie es messen möchten.
Glücklicherweise sind IPv4 und IPv6 interoperabel, sodass Computerhersteller, Internet-Hosts und zuweisende Behörden etwas Luft haben, während sie im Laufe der Zeit auf IPv6 umsteigen. Trotz all seiner Verbesserungen führt IPv6 seine Architektur auf dieselbe Forschung zurück, die 1973 von Cerf und Evans begonnen und 1981 abgeschlossen wurde. Das ist ein ziemliches Erbe. Alles Gute zum Geburtstag, TCP/IP!
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