|
|
|
TCP - Transmission Control ProtocolWelches übergeordnete Protokoll der Transportschicht das Datenpaket erhält, steht im 'Protokoll'-Feld eines jeden IP-Paketes. Jedes Protokoll der Transportschicht bekommt eine eindeutige Identifikationsnummer zugewiesen, anhand der die IP-Schicht entscheiden kann, wie weiter mit dem Paket zu verfahren ist. Eines der wichtigsten Protokolle der Transportschicht ist TCP.Die Aufgabe von TCP ist es, die oben geschilderten Defizite von IP zu verbergen. Für den TCP-Benutzer soll es nicht mehr sichtbar sein, daß die darunterliegenden Protokollschichten Datenpakete versenden, sondern es soll der Benutzer mit einem Byte-Strom wie bei einer normalen Datei (oder einem Terminal) arbeiten können. TCP garantiert vor allen Dingen den korrekten Transport der Daten - jedes Paket kommt nur einmal, fehlerfrei und in der richtigen Reihenfolge an. Zusätzlich können bei TCP mehrere Programme die Verbindung zwischen zwei Rechnern quasi-gleichzeitig nutzen. TCP teilt die Verbindung in viele virtuelle Kanäle ("Ports") auf, die zeitmultiplex mit Daten versorgt werden. Nur so ist es möglich, daß beispielsweise mehrere Benutzer eines Rechners zur selben Zeit das Netz in Anspruch nehmen können oder daß man mit einer einzigen Wählverbindung zum Provider gleichzeitig E-Mail empfangen und Dateien per FTP übertragen kann. Dieses Protokoll implementiert also einen verbindungsorientierten, sicheren Transportdienst als Schicht-4-Protokoll. Die Sicherheit wird durch positive Rückmeldungen (acknowledgements) und Wiederholung fehlerhafter Blöcke erreicht. Fast alle Standardanwendungen vieler Betriebssysteme nutzen TCP und das darunterliegende IP als Transportprotokoll, weshalb man die gesamte Protokollfamilie allgemein unter 'TCP/IP' zusammenfaßt. TCP läßt sich in lokalen und weltweiten Netzen einsetzen, da IP und die darunterliegenden Schichten mit den unterschiedlichsten Netzwerk- und Übertragungssystemen arbeiten können (Ethernet, Funk, serielle Leitungen, ...). Zur Realisierung der Flußkontrolle wird ein Fenstermechanismus (sliding windows) verwendet (variable Fenstergröße). TCP-Verbindungen sind vollduplex. Wie bei allen verbindungsorientierten Diensten muß zunächst eine virtuelle Verbindung aufgebaut und bei Beendigung der Kommunikation wieder abgebaut werden. "Verbindungsaufbau" bedeutet hier eine Vereinbarung beider Stationen über die Modalitäten der Übertragung (z. B. Fenstergröße, Akzeptieren eines bestimmten Dienstes, usw.). Ausgangs- und Endpunkte einer virtuellen Verbindung werden wie bei UDP durch Ports identifiziert. Allgemein verfügbare Dienste werden über 'well known' Ports (--> feste zugeordnete Portnummer) erreichbar. Andere Portnummern werden beim Verbindungsaufbau vereinbart. Damit die ständige Bestätigung jedes Datensegments den Transport nicht über Gebühr hemmt, werden zwei Tricks verwendet. Zum einen kann die Empfangsbetätigung einem Segment in Gegenrichtung mitgegeben werden - das spart ein separates Quittungssegment. Zweitens muß nicht jedes Byte sofort bestätigt werden, sondern es gibt ein sogenanntes 'Fenster'. Die Fenstergröße gibt an, wieviele Bytes gesendet werden dürfen, bis die Übertragung quittiert werden muß. Erfolgt keine Quittung, werden die Daten nochmals gesendet. Die empfangene Quittung enthält die Nummer des Bytess, das als nächstes vom Empfänger erwartet wird - womit auch alle vorhergehenden Bytes quittiert sind. Die Fenstergröße kann dynamisch mit der Quittung des Empfängers geändert werden. Werden die Ressourcen knapp, wird die Fenstergröße verringert. Beim Extremfall Null wird die Übertragung unterbrochen, bis der Empfänger erneut quittiert. Neben einem verläßlichen Datentransport ist so auch die Flußkontrolle gewährleistet.
 Das Prinzip des Fenstermechanismus ist eigentlich ganz einfach. Wenn man das Bild betrachtet, ergibt sich folgende Sachverhalt:
Das TCP-Paket wird oft auch als 'Segment' bezeichnet. Jedem TCP-Block ist ein Header vorangestellt, der aber wesentlich umfangreicher als die bisherigen ist:
Ablauf einer TCP-SessionIm Gegensatz zu IP ist TCP verbindungsorientiert. Das muß so sein, denn TCP-Verbindungen sollen ja für den Benutzer prinzipiell wie Dateien zu handhaben sein. Das bedeutet, eine TCP-Verbindung wird wie eine Datei geöffnet und geschlossen, und man kann ihre Position innerhalb des Datenstroms bestimmen, genau wie man bei einer Datei die Position der Lese- oder Schreibposition angeben kann. TCP sendet die Daten auch in größeren Einheiten, um den Verwaltungsaufwand durch Header- und Kontrollinformationen klein zu halten. Im Gegensatz zu den IP-Paketen bezeichnet man die Einheiten der Transportschicht als "Segmente". Jedes gesendete TCP-Segment hat eine eindeutige Folgenummer, welche die Position seines ersten Bytes im Byte-Strom der Verbindung angibt. Anhand dieser Nummer kann die Reihenfolge der Segmente korrigiert und doppelt angekommene Segmente können aussortiert werden. Da die Länge des Segments aus dem IP-Header bekannt ist, können auch Lücken im Datenstrom entdeckt werden, und der Empfänger kann verlorengegangene Segmente neu anfordern.
Beim Öffnen einer TCP-Verbindung tauschen beide Kommunikationspartner
Kontrollinformationen aus, die sicherstellen, daß der jeweilige Partner
existiert und Daten annehmen kann. Dazu schickt die Station A ein Segment mit der
Aufforderung, die Folgenummern zu synchronisieren.
 Die Station B weiß jetzt, daß der Sender eine Verbindung öffnen möchte und an welcher Position im Datenstrom der Sender anfangen wird zu zählen. Sie bestätigt den Empfang der Nachricht und legt ihrerseits eine Folgenummer für Übertragungen in Gegenrichtung fest.
 Station A bestätigt nun den Empfang der Folgenummer von B und beginnt dann mit der Übertragung von Daten.
 Diese Art des Austausches von Kontrollinformationen, bei der jede Seite die Aktionen der Gegenseite bestätigen muß, ehe sie wirksam werden können, heißt "Dreiwege-Handshake". Auch beim Abbau einer Verbindung wird auf diese Weise sichergestellt, daß beide Seiten alle Daten korrekt und vollständig empfangen haben. Im zeitlichen Zusammenhang stellt sich eine TCP/IP-Verbindung folgendermaßen dar:
 Das folgende Beispiel zeigt die Arbeitsweise des TCP/IP - Protokolls. Es wird eine Nachricht von einem Rechner im grünen Netz zu einem Rechner im orangen Netz gesendet.
TCP-ZustandsübergangsdiagrammDen gesamte Lebenszyklus einer TCP-Verbindung beschreibt die folgende Grafik in einer relativ groben Darstellung.
 Erklärung der Zustände:
Die Hauptmerkmale von TCP
Normalerweise stützen sich Programme auf Anwendungseben auf mehrere der Protokolle (ICMP, UDP, TCP).
Ports für jeden DienstServer-Prozesse lauschen bei UDP und TCP auf bestimmten Portnummern. Per Übereinkunft werden dazu Ports niedriger Nummern verwendet. Für die Standarddienste sind diese Portnummern in den RFCs festgeschrieben. Ein Port im "listen"-Modus ist gewissermaßen eine halboffene Verbindung. Nur Quell-IP und Quellport sind bekannt. Der Serverprozeß kann vom Betriebssystem dupliziert werden, so daß weitere Anfragen auf diesem Port behandelt werden können.
 Die "well known" Portnummern (0 bis 1023), die weltweit eindeutig adressiert werden müssen, werden durch die IANA (Internet Assigned Numbers Authority) vergeben. Einige Beispiele für TCP-Ports (UDP verwendet eine andere Zuordnung):
Eine vollständige Portliste erhält man bei http://www.isi.edu/in-notes/iana/assignments/port-numbers. IP-Adresse und Portnummer definieren einen Kommunikationsendpunkt, der in der TCP/IP-Welt "Socket" genannt wird. Die Grenze zwischen der Anwendungsschicht und der Transportschicht ist in den meisten Implementierungen zugleich die Grenze zwischen dem Betriebssystem und den Anwendungsprogrammen. Im OSI-Modell ist diese Grenze in etwa die Grenze zwischen den Schichten 4 und 5. Daher ordnet man IP meist ungefähr in die Ebene 3 und TCP ungefähr in Ebene 4 des OSI-Modells ein. Da TCP/IP jedoch älter und einfacher als das OSI-Modell ist, kann diese Einordnung nicht genau passen.
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Partner: Template OK - HTMLopen - SITEopen - PCopen Schweiz - HTMLopen Schweiz - VirtualUniversity.ch - WEB-SET.com - YesMMS - Job und Karriere |
