Transmission Control Protocol/Internet Protocol. TCP/IP ist eine Technologie zur Übertragung von Daten im Internet. Das TCP übernimmt die Zustellung der Datenpakete. Es entspricht der 4. Ebene des OSI-Schichtenmodells. IP ist für den  Transport der Datenpakete zuständig und entspricht der 3. Schicht des OSI-Schichtenmodells. Durch IP wird die Zustellung der Pakete an die richtige Adresse gewährleistet.                                                       

Bei dem OSI-Schichtenmodell (auch ISO Referenzmodell genannt) handelt es sich um die Normierung der Behandlung und Verwaltung der Datenübertragung in einem Netzwerk. In diesem Netzwerk werden 7 Schichten angegeben:

1. Schicht  Physikalische Schicht (Physical Layer): Unterste Schicht und dient zur Konnektierung der Hardware.

2. Schicht Sicherungsschicht (Data Link Layer) : dort finden Codierung, Adressierung und Datenübertragung statt. 

3. Schicht: Vermittlungsschicht, Netzwerkschicht (Network Layer): Transportweg - Steuerung und Nachrichtenübertragung.

4. Schicht Transportschicht (Transport Layer): korrekte Bereitstellung und Qualitätssicherung.

5. Schicht:  Kommunikationsschicht (Session Layer): Kommunikation und deren Koordinierung.

6. Schicht: Darstellungsschicht (Presentation Layer): Textformatierung und -anzeige, Codeumwandlung. 

7. Schicht: Anwendungsschicht (Application Layer): Datenübertragung von Anwendung zu Anwendung. 

Grundprinzipien:
Die oberen Schichten können nur auf Dienste der unteren Schichten zugreifen. Jede Schicht eines Computers kommuniziert mit  der jeweils gleichen Schicht eines anderen über ein Protokoll. Schicht 1 und 2 sind realisiert durch Ethernet, Token-Ring und ARCNet usw., Schicht 3 und 4 über die Protokolle IPX/SPX, NetBEUI oder TCP/IP. Schicht 5, 6 und 7 sind an  betriebssysteminterne Faktoren gebunden.                                           

Bei der Internetprotokollfamilie handelt sich um ca. 500 Netzwerkprotokolle, welche die Grundlage für die Netzwerkkommunikation im Internet bilden.  Die Protokolle sind im TCP/IP Referenzmodell in Schichten unterteilt. Dies ist übersichtlicher als das OSI-Referenzmodell und erlaubt den Zugriff von einzelnen Schichten auf beliebige  andere. Zur Netzwerkschicht gehören beispielsweise Ethernet und WLAN, zur Internetschicht IPv4, IPv6, ICMP, ARP, zur Transportschicht TCP, UDP, ICMP, zur Anwendungsschicht FTP, HTTP, SMTP,  TELNET, DNS, POP3, PING, RIP, SNMP u.v.a.m..                                                   

Anycast wird z. B. bei den Root-Servern (Root-DNS-Server) eingesetzt. Es ist eine Methode der Adressierung in Netzwerken. Bei Anycast wird eine ganze Gruppe von Rechnern angesprochen (adressiert). Derjenige Rechner, welcher am schnellsten erreichbar  ist, also über die kürzeste Route aus Sicht des Senders verfügt, antwortet. Mit Anycast kann also eine ganze Gruppe von Rechnern, wie DNS-Server oder Router, angesprochen werden und es antwortet derjenige, dessen Routing am besten ist.  Falls das Routing nicht stabil ist, können IP-Pakete zu verschiedenen Servern im Netz weitergeleitet werden. Das prädestiniert Anycast für UDP. Bei stabilem Routing kann Anycast aber auch bei TCP eingesetzt werden.  Anycast ist eine Neuerung bei IPv6.                                                   

Internet Engineering Task Force. Die IETF ist neben der Internet Research Task Force (IRTF) eine von zwei Arbeitsgruppen des Internet Architecture Board (IAB).  Die IETF ist eine offene internationale Gemeinschaft von Netzwerktechnikern, professionellen Anwendern und Herstellern, die zur Standardisierung des Internet und dessen fehlerfreien Betrieb beitragen. Sie erstellt technische Dokumente, die vor  allem Probleme der Internetprotokoll-Standards behandeln. Darunter fallen beispielsweise das Internet Protocol (IP), das Anwendungsprotokoll HTTP (HyperText Transfer Protocol) oder die  Transportprotokolle UDP (User Datagram Protocol) und TCP (Transmission Control Protocol).  Die Aufgabenbereiche des IETF unterteilen sich wie folgt: Internet-Dienste (INT), IPnG (Next Generation oder auch IPv6),  Anwendungen (APP), Betrieb (OPS), Netzwerkmanagement (NMT), Sicherheit (Security SEC), Transportdienste (TSV), Benutzerdienste (USV) und  Routing (RTG). Die IEFT wurde 1986 gegründet. Es existieren 80 Arbeitsgruppen mit 700 Mitgliedern. Im Gegensatz zur IRTF kümmert sich die IEFT mehr um die kurzfristige Entwicklung des Internets.                                             

IPv4 ist das gegenwärtig verwendete IP-Protokoll im Internet. Es hat einen 32-Bit Adressraum und kann damit ca. 4,295 Milliarden Rechner adressieren. Die IP-Adressen werden dezimal in 4 Blöcken notiert: jeder Block umfasst 8-Bit und damit einen  Wertebereich von 0 bis 255, z. B. 80.237.132.122. 

IP-Adressen und Protokolle
Die IP-Adresse eines Rechners in einem Netzwerk muss eindeutig sein. IPv4 ist ein geroutetes Protokoll und ist anzusiedeln auf der Internetschicht (Schicht 2) des TCP/IP Referenzmodells bzw. der  Vermittlungsschicht (Network, Schicht 3) des ISO-OSI Schichtenmodells. Auf IPv4 setzen weitere Protokolle auf, wie z. B. TCP, UDP oder ICMP. 

IP-Adressraum
IPv4 ist in 5 Klassen unterteilt (A-Netz, B-Netz, C-Netz, D-Netz, E-Netz) die sich hauptsächlich in der  Aufteilung der IPv4 Adressen unterscheiden. Eine IPv4 Adresse wird aufgeteilt in eine Netz-ID und eine Host-ID. Je grösser die Netz-ID, desto mehr Netze können adressiert werden (und desto weniger  Rechner innerhalb eines Netzes). Je grösser die Host-ID, desto mehr Rechner können innerhalb eines Netzes adressiert werden (und desto geringer ist die Anzahl der  konfigurierbaren Netze). Die Aufteilung in Klassen entspricht also den unterschiedlichen Bedürfnissen der Netzteilnehmer. Das Klasse A Netz verfügt über eine Netz-ID von 7 Bit und eine Host-ID von 24 Bit.  Das erste Bit ist eine Null zur Identifikation eines Klasse A Netzes. Die Adressen reichen von 0.0.0.0 bis 127.255.255.255. Die maximale Anzahl adressierbarer Rechner ist 2 ^ 24 - 2.  Zwei Adressen fallen weg, da die erste Adresse für die Identifikation des Netzes selber gebraucht wird und die letzte Adresse für einen Broadcast reserviert ist (damit können alle Netzteilnehmer auf einmal adressiert werden). Das Class A Netz verfügt  über 128 konfigurierbare Netze die ihrerseits jeweils 16.777.214 Rechner ansteuern können. Klasse A Netze sind grossen Organisationen (meist aus den USA) und Ländern vorbehalten. Ein Klasse B Netz hat eine Netz-ID von 14 Bit (Klasse C 21 Bit) und eine  Host ID von 16 Bit (Klasse C 8 Bit). Die Anzahl der Netze bei Klasse B (Adressbereich: 128.0.0.0 - 191.255.255.255) beträgt 16348 (Klasse C (Adressbereich: 192.0.0.0 bis 223.255.255.255) 2.097.152), die Anzahl  der Hosts pro Netz 65.534 (Klasse C 254). Das Klasse D Netz (224.0.0.0/4 bis 239.255.255.255) ist für Multicast-Gruppen reserviert und das Klasse E-Netz für zukünftige Anwendungen. 

Classless-Inter-Domain-Routing
Mit Einführung des Classless Inter-Domain Routing  (CIDR) 1996 ist das Klassenkonzept eigentlich überholt, da CIDR die Anzahl der Routingtabellen drastisch verringert und den 32 Bit Adressraum besser einsetzt. Das CIDR verwendet nur noch eine Netzmaske zur Aufteilung der 32 Bit Adresse in Netz- und  Host-ID (Subnetting und Supernetting entfällt) und führt bei der Notation Suffixe ein: der Suffix gibt die Anzahl der 1 Bit Anteile der Netzmaske an, z. B.: 192.168.2.7/24 entspricht der Notation 192.168.2.7 mit der Netzmaske 255.255.255.0.  In dualer Notation der Netzmaske 11111111.11111111.11111111.00000000 gibt es 3 x 8 = 24 1-Bit-Stellen. Bei IPv4 gibt es Sonderadressen: 10.0.0.0/8 ist ein privates Netzwerk der Klasse A, 14.0.0.0/8 ist ein öffentliches Datennetzwerk,  127.0.0.0/8: Localhost bzw. lokaler Computer, 192.168.0.0/16: privates Netzwerk der Klasse C (z. B. Heimnetzwerk oder internes Firmennetzwerk hinter einem Router für kleinere Firmen) oder 255.255.255.255 ist für Broadcast reserviert. 

Subnetzmasken
Um grössere Netzwerke  besser zu administrieren, den Datendurchsatz zu verbessern oder heterogene Netzwerktopologien besser zu verbinden hat man Subnetzmasken eingeführt: die Host-ID der IPv4 Adresse wird in 2 Teile unterteilt: die Host-ID und die Subnet-ID. 

Supernetting 
Das Gegenteil ist das Supernetting: um eine grössere Anzahl von Hosts in einem Netz zu adressieren wird die Netz-ID verkleinert und die Host-ID vergrössert. 

IPv4 und IPv6 - Koexistenz
IPv4 koexistiert noch lange Zeit mit IPv6 (bis ca. 2025). Da die IPv4 Adressen nicht mehr ausreichen werden, um alle Rechner mit IP-Adressen zu versorgen, wird es zu einer baldigen Umstellung auf IPv6 im Internet kommen  (vgl IPv6 Tag am 8 Juni 2011). Viele Jahre lang werden IPv4 und IPv6 nebeneinander und auch gleichzeitig zur Verfügung stehen, z.B. im Dual-Stack Betrieb bzw. in Form einer hybriden Implementierung.  Die heutige Form von IPv4 ist übrigens nur aus historischen Gründen im 32-Bit Adressraum angesiedelt um den in den 60er und 70er Jahren, während der Entstehungsphase des IPv4 Protokoll knappen Speicherplatz entgegen zu kommen. Laut Vinton Cerf hatte  man schon in den 70ern einen 64- bzw. 128-Bit Adressraum anvisiert, der jedoch aus den besagten Gründen nicht für IPv4 verwirklicht wurde.  Techniken um IPv6 Adressen in einem IPv4 Netzwerk zu transportieren sind Tunneling und IPv4-to-IPv6 Mapping.  Bei der Tunnelung von IPv6 Paketen in IPv4 -Netzwerken wird 6to4 (STF, Six to Four) als Protokoll eingesetzt.  Eine weitere Möglichkeit, um IPV6-Pakete zuTunneln, ist das Kommunikationsprotokoll Teredo. 

Ein Protokoll besteht aus einer Reihe von Regeln und Vereinbarungen über das Übertragen von Informationen in einem Netzwerk. Durch diese Regeln werden der Inhalt, das Format, die Wiederholungsrate,  die Reihenfolge und die Fehlerkontrolle der im Netzwerk ausgetauschten Nachrichten und Daten festgelegt.  Protokolle regeln durch Syntax, Semantik und Synchronisation die Kommunikationen in Netzwerken (Netzwerkprotokoll) und in der Hardware und Software.  In Protokollen wird die physische Verbindung geregelt, die Art und Weise der Verbindung, die Datenflusskontrolle (Handshaking), das Fehlerkorrekturverfahren, die Fehleridentifizierung und Fehlerprotokollierung (Logging und Fehlerausgabe)  sowie die Formatierung des Inhaltes einer Übertragung. Weiterhin werden Verhaltensweisen bei Auftreten einer Unterbrechung der Konnektion festgelegt. 

Internetprotokolle, Protokollstapel und Referenzmodell
Der Erfolg des Internet hängt wesentlich von den zugrundeliegenden Protokollen ab. Die Grundlegensten sind TCP (Transmission Control Protocol) und IP (Internet Protocol).  Protokolle treten häufig als Protokollstapel (Kombination von Protokollen) und in Schichten als Referenzmodell auf (z.B. OSI-Schichtenmodell). Ein Referenzmodell ist eine Softwarearchitektur anhand der sich auch die Prinzipien einer solchen ablesen  lassen wie Datenkapselung, Modularität und Geheimnisprinzip. Die saubere Definition der Schnittstellen, der Handshake und die Daten- und Kommunikationskontrolle sind dabei wesentlich.  Protokolle kommen auch als Protokollfamilie (Internetprotokollfamilie), als Softwarschnittstelle oder API oder als Konvention (z.B. Aufrufkonvention, Calling Convention) vor.  Bekannte Protokolle neben den bereits erwähnten sind: UDP, NNTP, SNTP, IMAP, POP, SMTP, L2TP, SSH, FTP, Telnet, HTTP, UDS oder DHCP.