TCP/IP
Grundlegender Protokoll-Stack für die Internetkommunikation, der Adressierung, Paketvermittlung und zuverlässigen Datentransport regelt.
Klassifikation
- KomplexitätHoch
- AuswirkungTechnisch
- EntscheidungstypArchitektur
- OrganisationsreifeReif
Technischer Kontext
Prinzipien & Ziele
Use Cases & Szenarien
Kompromisse
- Unsachgemäße Konfiguration kann zu Sicherheitslücken führen
- MTU- oder Fragmentierungsfehler verursachen stille Paketverluste
- Abhängigkeit von Legacy-Protokollen erschwert Modernisierung
- IPv6-Strategie frühzeitig einplanen
- Monitoring für Latenz, Durchsatz und Paketverlust einrichten
- Sicherheitsrichtlinien (Firewalls, Segmentierung) konsequent umsetzen
I/O & Ressourcen
- Netzwerktopologie und Adresspläne
- Spezifikationen für Durchsatz, Latenz und Verfügbarkeit
- Kompatibilitätsanforderungen mit vorhandenen Systemen
- Definierte IP-Subnetze und Routing-Tabellen
- Konfigurationsrichtlinien für Transportprotokolle
- Monitoring- und Testmetriken zur Betriebsüberwachung
Beschreibung
TCP/IP ist das grundlegende Protokoll-Stack der Internetkommunikation und definiert Regeln für Adressierung, Fragmentierung und zuverlässigen Datentransport. Es umfasst Schichten wie IP und TCP/UDP, ermöglicht Routing über heterogene Netzwerke und bildet die technische Basis für Web-, E‑Mail- und Anwendungsdienste. Netzwerkingenieure, Systemarchitekten und Entwickler verwenden TCP/IP als Referenzmodell für Design, Fehlersuche und Leistungsoptimierung.
✔Vorteile
- Breite Interoperabilität zwischen Herstellern und Plattformen
- Skalierbarkeit über heterogene Netzwerke und Router
- Gut dokumentierte Standards und zahlreiche Implementierungen
✖Limitationen
- Komplexität bei Fehlersuche in überlagerten Protokollen
- IPv4-Adressknappheit erfordert zusätzliche Lösungen (NAT, IPv6)
- Nicht alle Anwendungen benötigen zuverlässigen Transport; Anpassung nötig
Trade-offs
Metriken
- Durchsatz
Menge an übertragenen Daten pro Zeiteinheit, wichtig für Leistungsmessung.
- Latenz
Zeit zwischen Senden und Empfangen eines Pakets; kritisch für interaktive Dienste.
- Paketverlust
Anteil verlorener Pakete, beeinflusst Qualität und Wiederholungsbedarf.
Beispiele & Implementierungen
World Wide Web
HTTP-Dienste laufen über TCP/IP und nutzen IP-Adressen für Routing und Erreichbarkeit.
E-Mail (SMTP über TCP)
E-Mail-Übertragung verwendet TCP auf Anwendungsebene für zuverlässige Zustellung.
VoIP/Streaming (UDP/IP)
Echtzeit-Audio/Video nutzt oft UDP über IP für geringere Latenz trotz möglicher Paketverluste.
Implementierungsschritte
Anforderungen und Topologie definieren
Adressierung und Subnetzplanung durchführen
Geräte konfigurieren, testen und überwachen
⚠️ Technische Schulden & Engpässe
Tech Debt
- Legacy-NAT-Lösungen statt IPv6-Migration
- Veraltete Firmware oder nicht gepatchte Netzwerkgeräte
- Unzureichende Automatisierung der Netzwerk-Konfiguration
Bekannte Engpässe
Beispiele für Missbrauch
- Verwendung von TCP für zeitkritische Streams ohne QoS
- Ignorieren von MTU-Einstellungen und Fragmentierung
- Offene, unpolicierte Endpunkte im Produktionsnetz
Typische Fallen
- Schwerfällige Fehlersuche bei Schichtübergreifenden Problemen
- Versteckte Performance-Einbußen durch kleine Konfigurationsfehler
- Fehlende Dokumentation von Adress- und Routingänderungen
Erforderliche Fähigkeiten
Drivers (Architectural Drivers)
Constraints
- • Physikalische Mediumgrenzen (z. B. WLAN, Kupfer)
- • Kompatibilität mit Legacy-Hardware und -Protokollen
- • Regulatorische und Sicherheitsanforderungen in Netzen