Grundlagen der Transportschicht: TCP und UDP
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Ziel der Transportschicht
Die Transportschicht ermöglicht die Segmentierung von Daten und bietet die erforderliche Kontrolle, um die Teile in verschiedene Kommunikationsströme wieder zusammenzusetzen. Die wichtigsten Aufgaben sind:
- Verfolgung der individuellen Kommunikation zwischen Anwendungen auf Quell- und Ziel-Hosts.
- Datensegmentierung und -verwaltung der einzelnen Segmente in Anwendungsdatenströmen.
- Identifizierung der verschiedenen Anwendungen.
Datensegmentierung und Kapselung
Die Protokolle der Transportschicht beschreiben die Dienste, die Daten der Anwendungsschicht segmentieren. Dies beinhaltet die erforderliche Kapselung von Daten in jedem Abschnitt. Jedem Abschnitt der Applikationsdaten müssen Header-Informationen der Transportschicht hinzugefügt werden, um die zugehörige Mitteilung anzugeben.
Segmentierung und Wiederzusammensetzung
Die meisten Netzwerke haben eine Begrenzung der Datenmenge, die in einer einzigen PDU (Protocol Data Unit) enthalten sein kann. Die Transportschicht ist für die Segmentierung und spätere Wiederzusammensetzung zuständig.
Multiplexing von Gesprächen
Multiplexing von Gesprächen ermöglicht Anwendungen oder Diensten auf jedem Netzwerk-Rechner, gleichzeitig zu kommunizieren. Jeder dieser Anwendungen oder Dienste wird eine bekannte Port-Adresse zugewiesen, sodass die Transportschicht bestimmen kann, welche Anwendung oder welcher Dienst die Daten identifiziert.
Port-Nummern und ihre Bereiche
Port-Nummern werden verwendet, um Anwendungen und Dienste eindeutig zu identifizieren. Sie sind in verschiedene Bereiche unterteilt:
Well-Known Ports (0 bis 1023)
Diese Zahlen sind für Dienste und Anwendungen reserviert. Sie werden in der Regel von Anwendungen wie HTTP (Webserver), POP3/SMTP (E-Mail-Server) und Telnet verwendet.
Registrierte Ports (1024 bis 49151)
Diese Port-Nummern sind Benutzerprozessen oder Anwendungen zugeordnet, die nicht zu den Well-Known Ports gehören.
Dynamische oder Private Ports (49152 bis 65535)
Auch bekannt als temporäre Ports, werden diese in der Regel dynamisch Client-Anwendungen zugewiesen, wenn eine Verbindung eingerichtet wird.
Verwendung von TCP und UDP
Einige Anwendungen können sowohl TCP als auch UDP verwenden. Zum Beispiel ermöglichen die niedrigen Kosten von UDP für DNS die schnelle Bearbeitung mehrerer Client-Anfragen. Manchmal erfordert das Senden der angeforderten Informationen jedoch die Zuverlässigkeit von TCP. In diesem Fall wird die bekannte Port-Nummer 53 von beiden Protokollen für diesen Dienst verwendet.
TCP-Server-Host-Prozesse
Jeder Anwendungsprozess, der auf dem Server läuft, ist so konfiguriert, dass er eine Port-Nummer verwendet, entweder standardmäßig oder manuell durch den Administrator zugewiesen. Ein einziger Server kann nicht zwei Dienste auf derselben Port-Nummer innerhalb derselben Transportschicht-Dienste betreiben.
UDP-Server-Prozesse und -Anwendungen
Wie TCP-basierte Anwendungen basieren Server-Anwendungen auf gut bekannten oder registrierten UDP-Port-Nummern. Bei der Ausführung dieser Anwendungen oder Prozesse wird angenommen, dass die Daten der zugewiesenen Port-Nummer entsprechen.
UDP-Client-Prozesse
Der UDP-Client-Prozess wählt zufällig eine Port-Nummer aus dem dynamischen Bereich der Port-Nummern und verwendet diese als Quellport für die Kommunikation. Der Zielport ist in der Regel die bekannte oder registrierte Port-Nummer, die dem Serverprozess zugewiesen ist.