TCP

• Schnittstelle zwischen Betriebssystem und Applikationen

Kapselung

• Transport Protocol Packet mit Transport-Header dann IP-Header

  • User Datagramm bei UDP
  • Segment bei TCP

Demultiplexen

• Verteilen der Daten auf Applikationen

  • Basiert auf Dest Port des Transport-Headers
  • Logiescher I/O-Kanal

UDP

• Verbindungslos, unzuverlässig
• Dient dem De/Multiplexen der Datagramme

Header

• UDP Src/Dest Port (16B): Für De/Multiplexing
• UDP Message Lenght: Packet Länge in Byte. Header + Daten, min. 8
• Checksum: Prüfsumme über Pseudo-, UDP-Header + Daten oder null

Ports

• Ports 0-1023: System / Well Known Ports, neue Zuordnung durch IANA/IETF

  • 0:reserved,7:echo,9:discard,13:daytime,22:ssh,37:time,53:domain,69:tftp,80:www-http,110:pop3,123:ntp,161:snmp,177:xdmcp,220:imap3,513:who,525:timed
• Ports 1024-49151: User Ports, neue Nummern auf Antrag
• Ports 49152-65535: Dynamic Ports zur freien Verfügung

TCP

• Zuverlässig: garantiert ohne Datenverlust und richtige Reihenfolge

  • Acknowledgment: Antwort auf fehlerfreies Segment
  • Retransmission: Neu senden nach Ablauf des Timers oder bie Fehlern
  • Retransmission Time-Out: Wartezeit bis zur Neuübertragung
  • Round-Trip Time/Delay: Umlaufverzögerung
  • Adaptive Wartezeit: RTO wird zur Laufzeit angepasst
• Verbindungsorientiert: aktive Verbindung, virtuelle P2P Verbindung zwischen Software
• Vollduplex: Gleichzeitig senden und empfangen
• Stream-Schnittstelle: sendet/empfängt fortlaufende, unstrukturierte Bytefolge
• Zuverlässiger Verbindungsaufbau: 3-Way-Handshake
• Eleganter Verbindungsabbau: Zustellung der Daten vor Abbau

TODO: TCP RTO/RTT Formeln in Katex

Flow Control

• Datenüberlauf bei unterschiedlich schnellen Hosts
• Flow Control zum Verhindern von Datenverlust
• Stop-and-Wait-Verfahren: Wartet auf eine Quittung für jedes Packet

• Sliding Window: Übertragungsfenster mit max. Datenmenge vor Bestätigung

  • Sender überträgt ganze Datenmenge und behät kopie
  • Empfänger hat Buffer für ganze Datenmenge
  • Sender verwirft kopie nach Bestätigung
  • Window Advertisement: Empfänger sendet restliches Window mit Bestätigung
  • Zero Window: Falls der Empfänger Buffer sich füllt sendet er null, der Sender wartet dann bis er unaufgegordert ein positives Window erhält

Verbindung

• Datenstruktur: Transmission Control Block TCB

• Verbindungsaufbau 3-Way-Handshake Client/Serveri

  • SYN a, SYN b/ACK a+1, ACK b+1
  • LISTEN: Wartet auf Verbindunganfrage SYN
  • SYN-SENT: Client SYN, wartet auf SYN-ACK
  • SYN-RECEIVED: Server wartet auf ACK
  • ESTABLISHED: Verbindung besteht

• Verbindungsabbau Aktiv/Passiv

  • FIN a+n(mit ACK b+m), ACK a+n+1, FIN b+m, ACK b+m+1
  • FIN-WAIT-1: Aktiv FIN, wartet auf ACK
  • FIN-WAIT-2: ACK erhalten, wartet auf FIN
  • CLOSE-WAIT: Passiv erhält FIN, sendet ACK
  • LAST-ACK: Passiv FIN, wartet auf ACK
  • CLOSING: Passiv erhält last ACK
  • TIME-WAIT: Last ACK gesendet, wartet im Falle einer Retrasmission 2x MSL
  • CLOSED: Keine Verbindung existiert

TODO: Replace with state transition diagram

Überwachung

• Congestion Control: Kontrolle von Last durch Neuübertragung bei Fehlern
• Congestion Window: Überlastungsfenster lokal beim Sender
• Slow Start: Min. Bytes von Sliding/Congestion Window wird verwendet

Header

• Src/Dest Port: Host, Src ist Sender
• Sequence Number: SeqNr der Ausgangsdaten im Segment. Empfänger ordnet danach und berechnet AckNr.
• Acknowledgment Number: Definiert SeqNr der zu empfangenden Eingangsdaten.
• Data Offset: Header Grösse in 32-Bit. Gibt an wo Daten beginnen.

• Control Bits: Flags zur Steuerung

  • 10:URG - Urgent-Pointer-Feld gültig
  • 11:ACK - Ack-Feld gültig
  • 12:PSH - Pusht Daten direkt an App
  • 13:RST - Verbindung Reset
  • 14:SYN - Verbindung aufbauen/synch
  • 15:FIN - Sender hat keine weiteren Daten
• Window: freier Bufferspeicher in Bytes
• Checksum: Einerkomplement der Summer aller Einerkompl aller 16-Bit-Wörter (Pseudo-/TCP-Header, Daten)
• Urgent Pointer: URG-Bit gibt Feld mit Daten mit hoher Priorität an
• Options: z.B max Segmentlänge (MSS), Multiplikationsfaktor für Window-Size, Selevtive Ack (SACK)