Daten zuverlässig übertragen: Transportschicht
Abschnittsübersicht
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Unsere aktueller Arbeitsstand zum "Nachbau" des Internets scheint schon sehr vollständig zu sein. Uns fehlen aber auf jeden Fall noch die Anwendungen für die Nutzung des Internets, wie beispielsweise der Web-Dienst WWW.
Wenn ein Webclient mithilfe des Protokolls HTTP (hypertext transfer protocol) die Standardseite des Webservers abfragt, ergibt sich folgendes Sequenzdiagramm.
Sind Bilder enthalten, so werden diese nach dem gleichen Schema übermittelt: Anfrage → Antwort.
Doch damit ergeben sich neue Probleme.
- Problem 1: Wie ist mit Daten umzugehen, die größer sind, als die erlaubte Paketgröße?
- Problem 2: Was passiert, wenn IP-Datenpakete verloren gehen oder aufgrund abgelaufener Lebenszeit (time to live - TTL) gelöscht werden?
- Problem 3: Was passiert, wenn die IP-Datenpakete in der falschen Reihenfolge oder mehrfach ankommen?
- Problem 4: Wie erfolgt die Zuordnung des Pakets zum Dienst, wenn auf einem Server mehrere Dienste angeboten werden?
Lösung: Wir benötigen zwischen der Anwendungs- und der Internetschicht eine weitere Ebene, mit
- garantierter Datenübertragung
- Einhaltung der korrekten Reihenfolge der Daten
- Unterstützung beliebig großer Datenübertragungen
- einer Zuordnung Paket - Dienst
Diese Ebene wird in der Transportschicht realisiert. Die zwei Protokolle TCP und UDP stehen uns darin zur Verfügung.
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TCP - transmission control protocol
TCP garantiert, dass Segmente vollständig ankommen, in der korrekten Reihenfolge zusammengebaut und an die Anwendung gereicht werden (zuverlässig). Verlorene oder unbestätigte TCP-Segmente sendet der Sender erneut. Eine TCP-Verbindung wird mithilfe des TCP-Handshakes geöffnet und geschlossen (verbindungsorientiert). Der TCP-Header gibt neben dem Port auch die Sequenznummer des aktuellen Segments (SEQ - Sequence) und die Sequenznummer des nächsten erwarteten Segments (ACK - Acknowledgement).
Zu große Datenpakete werden durch TCP in kleiner Pakete zerlegt. Dabei bekommt jedes Paket eine Sequenznummer und die Bestätigung enthält als ACK die um die Byteanzahl vermehrte Sequenznummer. Dadurch wird die Reihenfolge der Teilpakete gekonnt bestimmt.
Beispiel für das Abrufen der Standard-Website auf einem Server in Filius
Protokollmitschnitt
Sequenzdiagramm
