Was ist das Transmission Control Protocol (TCP)?

von Jim Donnelly | 18.2.2022

Das Übertragungssteuerungsprotokoll (TCP) gehört zu den Dingen, die so ziemlich jeder kennen sollte - aber nur sehr wenige tun es tatsächlich.

Die Menschen sollten mehr darüber wissen, denn das Transmission Control Protocol ist im Wesentlichen das Rückgrat des modernen Internets.

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Was ist das Transmission Control Protocol?

TCP, auch bekannt als TCP/IP (Internet Protocol) oder Internet Protocol Suite, ist ein weit verbreitetes Protokoll, das regelt, wie Computer beim Datenaustausch miteinander kommunizieren. Wie auch immer, Die schiere Allgegenwart von TCP bedeutet nicht, dass es das einzige Datenübertragungsprotokoll auf dem Markt ist.

Andere Standards - wie das User Datagram Protocol (UDP) oder Open Systems Interconnection (OSI) - werden ebenfalls unter verschiedenen Umständen verwendet.   

Aber wie funktioniert TCP? Und wofür wird es verwendet?

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Wie funktioniert das Transmission Control Protocol?

Als eines der wichtigsten Datenübertragungsprotokolle im Internet ist die Aufgabe von TCP relativ einfach:

Es soll sicherstellen, dass alle Daten, die von einem Computer an einen anderen gesendet werden, erfolgreich, ohne Fehler oder Störungen und in der richtigen Reihenfolge empfangen werden.

Das bedeutet, dass Sie sich bei TCP bedanken können, wenn Sie eine Webseite aufrufen, auf der alle Informationen richtig herum stehen, oder wenn Sie eine E-Mail erhalten, die kein völliges Kauderwelsch ist.

Andererseits ist die Art und Weise, wie es diese Aufgabe bewältigt, nicht ganz so rudimentär. Da es sich um ein verbindungsorientiertes Protokoll handelt, muss TCP zunächst die Existenz einer Sitzung zwischen den beiden Computern bestätigen, bevor es kommunizieren kann.

So stellt TCP eine Verbindung zwischen zwei Computern her (ein Vorgang, der als "Drei-Wege-Handshake" bezeichnet wird ????):

1. Ein Computer (der Absender) sendet eine erste Nachricht an den empfangenden Computer, um formell den Aufbau einer Verbindung anzufordern. Dies wird als SYN-Nachricht (kurz für "synchronize") bezeichnet.

2. Der empfangende Computer muss dann eine Bestätigung des SYN senden (eine so genannte SYN ACK-Nachricht). 

3. Schließlich muss der Absender die Quittung bestätigen (als ACK RECEIVED-Nachricht).

Nachdem diese drei Schritte erfolgreich abgeschlossen wurden, kann die Datenübertragung beginnen. 

Wenn Sie denken, dass das eine Menge Schritte sind, nur um einen Kommunikationskanal aufzubauen, dann haben Sie recht. Das ist ein Grund, warum TCP-Verbindungen im Allgemeinen langsamer sind als UDP-basierte Verbindungen. Sie müssen einfach mehr Schritte durchlaufen, bevor sie kommunizieren können.

TCP kann auch mit anderen Protokollen kombiniert werden, z. B. mit dem Server Message Block von Microsoft (SMB) für Verbindungen zu entfernten Servern

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Die vier Schichten von TCP

TCP setzt sich aus vier verschiedenen Schichten zusammen: Anwendung, Transport, Internet und Netzzugang. Gehen wir sie durch:

1. Anwendungsschicht. Dies ist die TCP-Schicht, mit der Anwendungen wie Webbrowser interagieren (die Anwendungsschicht umfasst weitere Protokolle wie HTTPS und SMTP).

2. Transportschicht. Nachdem die Anwendung die Daten z. B. von einem Webbrowser erhalten hat, spricht sie über einen Port mit der Transportschicht. Im Fall eines Webbrowsers wäre dies Port 80.

Die Transportschicht zerlegt dann die empfangenen Daten in einzelne Pakete, die jeweils den schnellsten Weg zum Ziel nehmen. Jedes Paket enthält außerdem einen Header mit Anweisungen, wie die Nutzlast des Pakets (d. h. die gesendeten Daten) zu übermitteln ist.

3. Internetschicht. Die Pakete werden dann an diese Schicht weitergeleitet, die das Internetprotokoll verwendet, um jedes Paket mit einer Ursprungs- und einer Ziel-IP-Adresse zu versehen.

4. Netzwerkschicht. Endlich! Dies ist die Schicht, in der die eigentlichen Daten in elektrische Impulse umgewandelt und in die Welt hinausgeschickt werden. Die Netzwerkschicht verwaltet Informationen wie die Medienzugriffskontrolle (MAC) Adressen, wodurch sichergestellt wird, dass jedes Paket an den richtigen Computer geht.

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Warum wird TCP verwendet?

Es ist wahrscheinlich inzwischen offensichtlich, dass TCP in Fällen verwendet wird, in denen alle übertragenen Daten unbedingt (und fehlerfrei) ankommen müssen. Der eigentliche Wert von TCP besteht darin, dass es die Integrität aller übertragenen Daten garantiert. Wenn ein Fehler auftritt, sendet TCP die Daten erneut.

Das ist der Grund, warum andere High-Level-Protokolle, die Perfektion erfordern - wie Secure Shell (SSH), Dateiübertragungsprotokoll (FTP)Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), Internet Message Access Protocol (IMAP) und HTTP - alle verwenden TCP.

Einige Lösungen zur Übertragung großer Dateien, wie z. B. MASVAußerdem verwenden wir die beschleunigte TCP-basierte Technologie, weil sie alle Daten in der richtigen Reihenfolge liefert und keine Änderungen an der Firewall erfordert.

TCP vs. UDP

Ein Problem bei TCP ist die Latenz, insbesondere im öffentlichen Internet. Dies ist größtenteils auf all die oben erwähnten Schritte zurückzuführen, einschließlich der erneuten Übertragung von Daten und der Neuordnung von Paketen.

Aus diesem Grund gibt es ein anderes Protokoll, UDP. Es wird häufig für Online-Spiele in Echtzeit, Streaming, Voice-over-IP (VoIP) und andere Anwendungen verwendet, die hohe Geschwindigkeiten erfordern, aber auch damit leben können, dass einige Daten unvollständig sind oder fehlen.

UDP ist jedoch nicht ein verbindungsorientiertes Protokoll. Im Gegensatz zu TCP baut es keine Sitzung zwischen Computern auf und garantiert nicht die Integrität der übermittelten Daten. Daher kann es häufig vorkommen, dass Pakete verloren gehen. Jedes über UDP gesendete Datenpaket enthält weniger Header-Informationen, und wenn Pakete bei der Übertragung verloren gehen, sind sie für immer verloren.

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Warum MASV TCP-basiert und nicht UDP-basiert ist

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Obwohl einige beliebte Dateiübertragungslösungen wie Aspera, Signifikantund Datei Katalysator sind UDP-basiert (entweder Punkt-zu-Punkt mit Server vor Ort oder über die Cloud), verwenden viele die TCP-Technologie.

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