TCP

TCP (Transmission Control Protocol) ist ein Netzwerkprotokoll zur Übertragung von Daten zwischen zwei Computern. Bei der Datenübertragung mittels TCP wird durch verschiedene Mechanismen sichergestellt, dass die Daten vollständig und in der korrekten Reihenfolge beim Empfänger ankommen.

Segmentierung

Bei größeren Datenmengen werden die übertragenen Daten in so genannte Segmente zerlegt, in Einzelteilen übertragen und beim Empfänger wieder zusammengesetzt. Ein TCP-Segment darf maximal 1500 Byte groß sein, weswegen schon kleine Dateien wie Bilder in mehrere Hundert Segmente zerlegt werden müssen.

ACKs

Für jedes TCP-Segment muss der Empfang quittiert werden. Dies geschieht mit einem so genannten ACK, welches der Empfänger an den Sender zurückschickt. Wenn der Sender nach einer definierten Zeit kein ACK erhalten hat, sendet er das betroffene Segment nochmals. Solange nicht alle Segmente geACKt sind, wird der Sender auch den Kommunikationsvorgang nicht beenden (s.u.)

Sequenznummern

Damit die Segmente beim Empfänger in der korrekten Reihenfolge zusammengesetzt werden können, trägt jedes Segment eine Sequenznummer. Die gesendeten Segmente werden aufsteigend, aber nicht zwingend fortlaufend durchnummeriert.

Drei-Wege-Handschlag

Beim Aufbau einer TCP-Verbindung teilen sich beide Kommunikationspartner die Sequenznummern mit, mit denen sie beginnen werden, ihre Datensegmente durchzunummerieren, und bestätigen einander den Empfang. Da die beiden Kommunikationsteilnehmer hier ihre Sequenznummern synchronisieren, wird das Schlüsselwort SYN verwendet.

sequenceDiagram participant Alice participant Bob Alice->>Bob: SYN SEQ 666 note over Alice, Bob: Alice möchte eine TCP-Verbindung<br>mit Bob aufbauen<br>und wird ihre Daten-Segmente<br>von 666 an durchnummerieren. Bob->>Alice: ACK 667, SYN SEQ 420 note over Alice, Bob: Bob bestätigt die Sequenznummer<br>666 und schickt seinerseits seine<br>Sequenznummer 420 Alice->>Bob: ACK 421 note over Alice, Bob: Alice bestätigt Bobs Sequenznummern<br>420, die TCP-Verbindung steht

Dieses Verfahren wird Drei-Wege-Handschlag genannt (engl. Three-way handshake), weil hier drei Nachrichten ausgetauscht werden.

Am Ende des Kommunikationsvorgangs versichern sich die beiden Kommunikationsteilnehmer noch einmal, dass der Vorgang abgeschlossen ist, wieder durch drei Nachrichten, die hin- und hergehen. Zur Finalisierung der Kommunikation wird das Schlüsselwort FIN verwendet.

sequenceDiagram participant Alice participant Bob Alice->>Bob: FIN SEQ 123 note over Alice, Bob: Alice möchte die Verbindung<br>mit Bob beenden. Bob->>Alice: ACK 124, FIN SEQ 911 note over Alice, Bob: Bob bestätigt den Empfang des FIN<br>666 und schickt ebenfalls ein FIN. Alice->>Bob: ACK 912 note over Alice, Bob: Alice bestätigt Bobs FIN,<br>die Verbindung ist beendet.

Das Ende der Kommunikation muss von beiden Kommunikationspartnern bestätigt werden, damit der Vorgang nicht auf halber Strecke mit einer unfertigen Übertragung beendet werden kann.

Schlüsselwörter

Schlüsselwörter in TCP

Schlüsselwort	Bedeutung
SYN	Synchronisiere die Sequenznummern der beiden Kommunikationspartner beim 3-Wege-Handschlag
SEQ	Die folgende Zahl ist die aktuelle Sequenznummer
ACK	Bestätige den Empfang der Nachricht, die die angegebene Sequenznummer trug
FIN	Schließe die Verbindung
RST	Verweigere einen Verbindungsaufbau, weil z. B. eine Firewall blockiert

Netzwerkprotokolle

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