Datenkommunikation - FET

Aufbau von TCP-Segmenten
Über eine TCP-Verbindung werden die Daten in Form von festgelegten Datenblöcken oder TCP-Segmente ausgetauscht.
Aufgabe von TCP ist es, die zu übertragenden Daten im Quellrechner in nummerierte Segmente zu zerlegen, was man als
Segmentierung bezeichnet. Jedes Datensegment erhält einen TCP-Header. Vor Beginn einer Übertragung wird zwischen den
TCP-Instanzen im Quell- und im Zielrechner die maximale Segmentgröße vereinbart. Die TCP-Segmente werden dann vom
IP-Protokoll als zusammenhanglose IP-Pakete (Datagramme) übertragen. Die TCP-Instanz des Zielrechners setzt die empfangenen
IP-Pakete in der richtigen Reihenfolge in die ursprünglichen Daten (Nachricht) zurück. Kommt das IP-Paket nicht
beim Zielrechner an, wird die Wiederholung der Übertragung eines entsprechenden Datensegments von TCP veranlasst.
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source port destination port
data
offset
sequence number
acknowledgement number
U A P R S F
reserved R C S S Y I
G K H T N N
checksum urgent pointer
options padding
URG Urgent pointer field significant
ACK Acknowledge field significant
PSH Push function
data [bytes]
Bild: TCP Header
window
RST Reset the connection
SYN Synchronize the sequence numbers
FIN Finalize, no more data from sender
Die Kontrollinformationen im TCP-Header
sind wie folgt:
• Source Port: Der Quell-Port enthält die
Portnummer des Anwenderprozesses im
Quellrechner, der die Daten sendet.
• Destination Port: Der Ziel-Port enthält
die Portnummer des Anwenderprozesses
im Zielrechner, an den die Daten adressiert
sind.
• Sequence Number: Die Sequenznummer gilt in der Senderichtung und dient zur Nummerierung der gesendeten Datensegmenten.
Beim Aufbau einer virtuellen Ende-zu-Ende-Verbindung generiert jedes TCP-Modul eine Anfangs-
Sequenznummer. Diese Nummern werden ausgetauscht und gegenseitig bestätigt. Im Quellrechner wird die Sequenznummer
immer jeweils um die Anzahl bereits gesendeter Bytes erhöht.
• Acknowledgement Number: Die Quittungsnummer gilt in der Empfangsrichtung und dient der Bestätigung von empfangenen
Datensegmenten. Diese Nummer wird vom Zielrechner gesetzt, um dem Quellrechner mitzuteilen, bis zu welchem
Byte die Daten korrekt empfangen wurden.
• Data Offset: Das vier Bit große Feld mit der Bezeichnung Datenabstand gibt die Länge des TCP-Headers in 32-Bit-
Worten an und damit die Stelle, ab der die Daten beginnen.
• Control Flags: Die Kontroll-Flags legen fest, welche Felder im Header gültig sind, und steuern somit die Verbindung. Es
gibt 6 Bits, und wenn das entsprechende Bit gesetzt ist, gelten die folgenden Bedingungen:
- URG: Der Urgent Pointer (Zeiger im Urgent-Feld) ist gültig.
- ACK: Die Quittungsnummer ist gültig.
- PSH (Push): Die Daten sollen sofort an die nächsthöhere Schicht weitergegeben werden.
- RST (Reset): Die Verbindung soll zurückgesetzt werden.
- SYN: Verbindungsaufbauwunsch, der quittiert werden muss.
- FIN: Einseitiger Verbindungsabbau und Ende des Datenstroms aus dieser Richtung. Auch hier muss quittiert werden.
• Window: Mit der Fenstergröße zur Flusskontrolle nach dem Fenster-Mechanismus steuert der Zielrechner den an ihn
gerichteten Datenstrom im Quellrechner. Das Feld gibt an, wie viele Bytes (beginnend ab der Quittungsnummer) der Zielrechner
in seinem Aufnahme-Puffer noch aufnehmen kann. Empfängt der Quellrechner ein TCP-Segment mit der Fenstergröße
gleich 0, muss der Sendevorgang gestoppt werden. Die Fenstergröße kann die Effizienz der Übermittlung beeinflussen
(Senderblockade). Die Ermittlung einer optimalen Fenstergröße gehört zu den wichtigsten Aufgaben bei der
TCP/IP-Implementierung.
• Checksum (Prüfsumme): Diese Prüfsumme erlaubt es, den TCP-Header, die Daten und einen Auszug aus dem IP-
Header (Pseudo Header), der an das TCP-Protokollmodul zusammen mit den Daten übergeben wird, auf das Vorhandensein
von Fehlern (Bitfehler, Datenverlust) zu überprüfen. Bei Berechnung der Prüfsumme wird dieses Feld selbst als null
angenommen.
• Urgent Pointer (Urgent-Zeiger): Das Protokoll TCP ermöglicht es, wichtige (dringliche) und meist kurze Nachrichten
(z.B. Interrupts) den gesendeten normalen Daten hinzuzufügen und an Kommunikationspartner direkt zu übertragen. Damit
können außergewöhnliche Zustände signalisiert werden. Derartige Daten werden hierbei als Urgent-Daten bezeichnet.
Institut für Kommunikationsnetze - TU Wien o. Univ. Prof. Dr. Harmen R. van As Vorlesung Datenkommunikation Teil 3.3 9