Die Protokollfamilie TCP/IP besteht aus mehreren "Familienmitgliedern", die in einer mehrschichtigen Struktur organisiert sind. Diese Schichten werden oft als Layer bezeichnet.
Die Abbildung stellt die vier Layer der TCP/IP-Familie und den Ablauf einer FTP-Anfrage dar. Auf unterster Ebene (Layer 1) geht es um die reine Kommunikation auf Hardwareebene. Die Netzwerkkarten sowie die im Betriebssystem enthaltenen Treiber fallen in dieses Layer (im Englischen heißt es auch link layer, data link layer oder network interface layer). Die Ebene darüber wird als Netzwerk-Layer bezeichnet. Hier wird das "Herumschicken" von Daten im Netzwerk geregelt. Der Datenverkehr ins Internet wird auch auf dieser Ebene abgewickelt (geroutet).
Die wichtigen Protokolle:
Im dritten Layer finden sich die eigentlichen "Transporteure", die für den Datenfluß zwischen zwei Rechnern und den entsprechenden Applikationen sorgen. Die beiden wichtigen Kandidaten auf dieser Ebene:
Die vierte Layer ist schließlich die Anwendungs- oder Applikationsebene. Einige der wichtigen TCP/IP-Applikationen seien hier kurz vorgestellt. Diese Anwendungen beziehen auf Anwendungen, die unter Linux üblich sind. Unter anderen Betriebssystemen gibt ähnliche Anwendungen.
Wie läuft nun eine FTP-Anfrage ab, die auf der Abbildung dargestellt ist?
Ganz grob unterteilt sich die Abbildung in Client- und Serverseite. Für jedes Protokoll in den einzelnen Layers auf Clientseite existiert auf Serverseite das entsprechende Gegenstück (engl. peer ). Sendet der Client eine FTP-Anfrage, reicht die Applikation "FTP-Client" diese Anfrage an die Transportebene weiter. Hier wird das Datenpacket um eine weitere Informationseinheit erweitert, den TCP Header, in dem wichtige Informationen(Absender, Empfänger, Quelle-/Zielport, etc) zur Weiterleitung der Anfrage bzw. für den Datentransport enthalten sind.
Das um den TCP Header erweiterte Datenpaket wird für das Routing an das IP-Layer weitergereicht und wieder um einen Header mit wichtigen Informationen zum Routing, dem IP-Header, versehen. Schlußendlich wird das Datenpaket an die Netzwerkschicht (damit dann endlich an die Hardware) weitergereicht und mit konkreten Netzwerkinformationen (Ethernet-Header und Ethernet-Trailer) versehen. So kann das Datenpaket auf dem Zielrechner über Netzwerk-, IP-, TCP- und Applikationslayer korrekt übermittelt werden. Auf die einzelnen Schichten bezogen sieht es für die beiden "peers" so aus, als würden sie beide miteinander direkt über ihr eigenes Protokoll kommunizieren. Eigentlich ist aber hierbei ein Durchwandern der jeweils darunter liegenden Layer gemeint.
Zusammenspiel der Schichten
Das Zusammenspiel der einzelnen Schichten lässt sich am
besten im Vergleich mit der herkömlichen Briefpost zeigen. Viele
der dortigen Mechanismen ähneln nämlich dem Datentransport
innerhalb von Netzwerken. Wer einen Brief verschickt, dem ist es
gleichgültig, auf welchen Wegen dieser den Adressanten erreicht.
Die Adresse, die auf dem Brief steht, bestimmt den Zielort des
Empfängers (Anwendungsschicht). Der Brief wird entweder an den
Postboten übergeben oder in den Briefkasten eingeworfen
(Transportschicht). Die Post sammelt die Sendungen aus dem Briefkasten
ein, sortiert diese und übergibt sie einem geeigneten
Verkehrsmittel wie der Bahn (Internetschicht). Die Bahn transportiert
das Schreiben mit vielen anderen Sendungen an seinen Bestimmungsort
(Netzwerkschicht). Am Zielort holt die Post alle Sendungen von dem
jeweiligen Transportmittel ab, und ein Mitarbeiter sortiert sie dem
Zusteller in das Fach (Internetschicht). Der Bote bringt den Brief zum
Adressanten (Transportschicht). Der Empfänger liest den Brief und
antwortet eventuell darauf (Anwendungsschicht).