Grundlagen der Rechnernetze
Transportschicht
Übersicht
• Einfacher Demultiplexer (UDP)
• Transmission Control Protocol (TCP)
• TCP‐Überlastkontrolle
• TCP‐Überlastvermeidung
• TCP‐Varianten
Einfacher Demultiplexer (UDP)
Demultiplexing aber sonst keine weitere Funktionalität über IP
UDP
Prozess 1 Prozess 2 Prozess 3
Ankommende Pakete
Queues
Demultiplexing mittels
Portnummern Prozess
IP‐Paket
Quelle: 192.100.120.40 Ziel: 192.200.133.100 Daten: UDP‐Paket
Data
SrcPort DstPort Length Checksum
Sender‐Host Empfänger‐Host
Port‐Nummern sind 16 Bits lang.
Damit gibt es 216 = 65536 unterschiedliche Ports.
Global eindeutige
Adresse eines Prozesses:
<Port,Host>
Woher erfährt der Sender die Port‐Nummer des Empfängers?
Möglichkeit 1: vorab festgelegte Port‐Nummern.
•
Zum Beispiel Port 53 für DNS, Port 25 für Mail‐Server oder Port 517 für Unix‐
Talk‐Programm
•
Festgelegte Portnummern werden in einem RFC periodisch aktualisiert
•
Unter vielen Unix‐Systemen findet man die festen Portnummern auch unter /etc/services
Möglichkeit 2: Port‐Mapper
•
Nur ein festgelegter Port über den man den Port‐Mapper anspricht
•
Client fragt erst den Port‐Mapper nach dem richtigen Port für einen bestimmten Dienst
•
Der rückgegebene Port wird dann für die Kontaktierung des eigentlichen Services verwendet
Bemerkung: häufig werden nach dem ersten Kontakt zwischen Client und Server ein privater Port für deren Session ausgemacht.
Client Port‐Mapper
Server
Host 1 Host 2
Transmission Control Protocol (TCP)
Übersicht
Anwendungsprozess A
TCP Sende‐
puffer
Anwendungsprozess B
TCP Empfangs‐
puffer
…
schreibe Bytes
lese
Bytes …
Segment Segment
… lese
Bytes
schreibe Bytes
Empfangs‐
puffer
Sende‐
puffer
IP IP
Segment Segment Segment Segment
Übersicht
Anwendungsprozess A
TCP Sende‐
puffer
Anwendungsprozess B
TCP Empfangs‐
puffer
…
schreibe Bytes
lese
Bytes …
Segment Segment
… lese
Bytes
schreibe Bytes
Empfangs‐
puffer
Sende‐
puffer
IP IP
Segment Segment Segment Segment
Grundfunktion
• Zuverlässige Auslieferung
• eines Full‐Duplex
• Byte‐Streams in
• korrekter Reihenfolge Darüber hinaus:
• Flusskontrolle (vermeidet, dass Sender den Empfänger
überlastet)
• Lastkontrolle (vermeidet, dass Sender zu viel Last im Netz erzeugt)
Wie auch bei UDP:
• Port‐Mechanismus
Segmentnummerierung und ACKs
Initiale Sequenznummer: 1999 Byte‐Stream
…
Segment 1 Bytes:
0…1023 Sequenz‐
nummer:
2000
Segment 2 Bytes:
1024…2047 Sequenz‐
nummer:
3024
Segment 3 Bytes:
2048…5000 Sequenz‐
nummer:
4028
Sender Empfänger Daten (SequenceNum)
Acknowledgment (SequenceNum+1) Bestätigt wird immer das
nächste erwartete Byte
Sliding‐Window
Sendende Anwendung
TCP
LastByteAcked
LastByteWritten
LastByteSent
… …
Sendepuffer
Empfangende Anwendung
TCP
NextByteExpected
LastByteRead
LastByteRcvd
… …
Empfangspuffer
MaxSendBuffer = Größe des Sendepuffers MaxRcvBuffer = Größe des Empfangspuffers TCP‐Acknowledgements sind kummulativ (Kummulative ACKs) – bestätigt wird die Nummer des ersten noch fehlenden Bytes. Alle vorigen Bytes wurden schon vollständig empfangen.
Flusskontrolle
Sender
TCP
v=LastByteAcked
l=LastByteWritten
w=LastByteSent
… …
Empfänger
TCP
NextByteExpected
x=LastByteRead
y=LastByteRcvd
… …
MSB = MaxSendBuffer MRB=MaxRcvBuffer
Zur Vermeidung eines Empfangs‐
pufferüberlaufes muss gelten:
Hierzu wird dem Sender das folgende
„AdvertisedWindow“ a mitgeteilt:
Auf Senderseite muss stets gelten:
Damit ist das Maximum an Daten, welches der Sender versenden darf (genannt „EffectiveWindow“ e):
Anwendung, die z Bytes schreibt wird blockiert, wenn:
Protokollablauf
Verbindungsaufbau
Datenübertragungsphase
Verbindungsabbau
