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(#14) Einführung Transportschicht und UDP
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 108 Zeilen
- bei der betrachtung des schichten modells und der anwendung schicht hatten wir schon einige informationen über die transport schicht der protokolle der
- transport schicht und des dienst modells transport schickt vorweggenommen das war nötig um einige aspekte der anwendung schicht besser verstehen zu koennen
- jetzt folgen die details zu transport schicht insbesondere wird in den folgenden videos auf youtube und tcp eingegangen
- dabei nur ganz kurz denn der dienst den juli anbietet ist aus der sicht eines transport protocol minimal das hauptaugenmerk wird später auf kiel
- gelegt das wesentlich komplexer ist und eine zentrale rolle für die stabilität des internets einnimmt die transport schickt bietet den
- anwendungs schick protokollen einen einfachen dienst an die datenübertragung zwischen prozessen dieser dienst kann unterschiedliche
- implementiert sein so kann er zum beispiel zuverlässig sein das heißt der dienst erkennt verloren gegangene pakete und überträgt die daten neu oder
- unzuverlässig also ohne übertragung bei paketverlust wir hatten schon gesehen dass die pi den unzuverlässigen dienst anbietet und tcp den zuverlässigen
- anwendung können dabei beliebige daten insbesondere beliebig große daten über das netzwerk übertragen das nicht selbst sendet allerdings pakete mit einer
- gewissen maximalen größe die transport schicht übernimmt dabei sender seit ich das aufteilen der daten in segmente beim empfänger werden diese segmente wieder
- zusammengesetzt und der empfangenen anwendung übergeben die transport nutzt selbst den dienst der netzwerk schicht die pakete von
- einem system zu einem anderen leitet dieser dienst ist unzuverlässig oder best effort das heißt pakete können verloren gehen es können sich bit wieder
- einschleichen oder pakete können in einer anderen reihenfolge ankommen als sie verschickt wurden juli ist damit nur eine minimale
- erweiterung dieses dienstes diese hingegen bietet einen signifikanten mehrwert gegenüber dem best effort dienst der netzwerk schicht
- die transport schicht ist dabei in der regel im betriebssystem implementiert das heißt änderungen an transportschiff protokollen ist einem einfachen
- anwendungsentwickler nicht möglich außerdem läuft die transport schicht auf den end systemen und das netzwerk selbst also router und switches benötigen wir
- da einsicht in die steuerinformationen der transport protocol noch muss zustand bezüglich der transport schicht im netz gehalten
- werden damit sind transport protokolle sogenannter ende-zu-ende protokolle bevor wir uns mit der einen zentralen
- transport schickt funktion auseinandersetzen wie jedes transport protocol implementieren muss müssen wir uns die anwendungs schnittstelle der
- netzwerk programmierung noch einmal etwas genauer betrachten diese gezocke genannt und ein zoo kid ist so etwas wie ein hendl um daten über das netzwerk zu
- transportieren sockets com mit einer eigenen programmierschnittstelle die in vielen belangen dateioperationen unix artige betriebssysteme folgen ja der
- rating ist er viel philosophie und zog jetzt tragen dem in gewisser weise rechnung und verhalten sich ähnlich wie dateien allerdings gibt es viele
- operationen insbesondere bei verbindungs orientierten protokollen wie dcp die sich nicht auf dateisystem operation abbilden lassen und daher reicht die
- socket ip von dateioperationen in vielerlei hinsicht ab die original socket ep ist in c geschrieben und der funktions prototyp und einen sockel zu
- kreieren ist ja exemplarisch dargestellt ohne auf die details der sockel tempi eingehen zu wollen gibt es ein paar wichtige eigenschaften die für die
- betrachtung des grund dienstes der transport protokolle wichtig sind insbesondere die verteilung der pakete an prozesse ist hier wichtig denn ein
- prozess kann viele zocker zu öffnen und an end systemen kann viele ip adressen besitzen und ein socket kann eventuell nur auf pakete reagieren die an
- bestimmte ip adressen geschickt wurden daher wird ein socket durch ip adressen und brot nummern identifiziert bei verbindungs losen protokollen wie judith
- i das heißt transport protocol die keine verbindung aufbauen müssen bevor pakete ausgetauscht werden wird das zweit opel aus empfänger ip-adresse und empfänger
- port nummer 1 gesetzt um pakete an ein zocker auszuliefern das heißt pakete von verschiedenen sendern an das gleiche zwei doppel gehen
- an den gleichen zocke bei judith ein dns-server zb der youtube nutzt benötigt nur einen socket um alle dns-anfragen behandeln zu können
- bei diese bier hingegen wie das viert opel aus den beiden ip-adressen und den beiden port nummern vom sender und empfänger benutzt um den zocke zu
- adressieren das heißt die pakete von zwei verschiedenen sendern die die gleichen empfänger informationen beinhalten gehen
- an verschiedene circles der grund ist dass beim erstellen einer verbindung ein neuer socket erzeugt wird und dieser ist an das vierte gebunden
- das heißt ein http server zum beispiel erzeugt für jede dcp verbindung von einem client einen neuen socket das ist wichtig um die grundfunktionen der
- transport protokolle zu verstehen dass multiplexing bzw das dem multiplex in dem multiplexing ist eine empfänger seitige operation
- dabei werden eingehende pakete von der netzwerk schicht entgegengenommen und an den richtigen prozess weitergeleitet wie wir gerade gesehen haben spielt es keine
- rolle ob es sich um einen verbindungsoffizier das protokoll handelt oder nicht denn entweder wird das zwei doppel zur identifizierung des
- opfers oder das viert ubl genutzt multiplexing ist die dazugehörige sender seitige operation hier werden pakete von den prozessen
- eingesammelt und mit steuerinformationen versehen die für das dem multiplex in benötigt werden die transportpflicht fügt zum dem multiplexing 16 bit große
- pop nummern als steuerinformationen dem segment hin zu pop nummern werden dabei in drei verschiedene bereiche eingeteilt der erste bereich sind port nummern
- kleiner als 1000 24 diese werden als system port oder well known port bezeichnet viele betriebssysteme erlauben nur zugriff auf die supports
- von privilegierten prozessen dann gibt es den bereich zwischen 1024 und 49.000 151 dieser bereich wird als user ports oder roger sports bezeichnet
- wie bei den wellen und porz wird dieser bereich von der iena zugewiesen und man muss die nutzung der ports bei der registrierung begründen
- der letzte bereich ist frei verfügbar und die meisten kleinen programme bedienen sich aus diesem bereich denn dynamic ports auch privat oder fmo
- reports genannt also flüchtige ports denn diese werden meist nur kurz vom kleinen genutzt wobei die anderen port bereiche für server dienste gedacht sind
- es wird zeit das erste konkrete transport protocol zu betrachten dass user data protocol kurz judith das multiplexing dem multiplexing als
- minimalanforderung an einen transport protocol wird von judith implementiert es fügt die port nummern des endenden sockets und des empfänger
- das dem paket hinzu pakete können bei der übertragung verloren gehen in der falschen reihenfolge ankommen und mit fehler enthalten
- gdp reagiert auf diese vorgänge selbst nicht mit fehler können wir sehen werden von jp erkannt werden allerdings für das paket bei erkanntem fehler einfach
- verworfen und ist aus anwendungs sicht somit nicht von paketverlust unterscheidbar juli ist verbindungs los das heißt eine anwendung kann ohne eine
- verbindung mit dem empfänger aufbauen zu müssen daten senden dieser umstand ist auch einer der dasein als gründe für die pea dann erstellt
- sich ja schon die frage warum gdp gewählt werden sollte wenn es den viel höherwertigeren dienst von dcp gibt mit dem wegfallen des verbindungsaufbau ist
- entfällt auch die initiale verzögerung beim senden von daten wenn es sich zum beispiel nur um ein paket handelt dann kann der verbindungsaufbau einen nicht
- unerheblichen anteil an der gesamt verzögerung einnehmen hinzu kommt dass gp nur wenig steuerinformationen den paketen hinzufügt dh der overhead von
- judiths gering auch die implementierung von judith ist aufgrund der geringen komplexität des protokolls vergleichsweise einfach und
- benötigt kaum zustand in den end systemen zu guter letzt kann das fehlen einer überlast kontrolle positiv sein überlasst kontrolle ist ein mechanismus
- der versucht das der genutzte paten nicht in anhaltenden stau getrieben wird ein solcher mechanismus sorgt in der regel dafür dass die erlaubte sender
- rate schwankt was bei einigen anwendungen nicht wünschenswert ist aber und dies ist ein ziemlich großes aber über die pi verkehr mit einer hohen
- sender rate kann damit auch anhaltenden stau erzeugen und damit zu gesteigertem paketverlust da er ist hier vorsicht geboten
- werfen wir einen blick auf den juli hat judith fügt einem paket insgesamt acht weithin zu jeweils zwei byd für die beiden port nummern 1 2 bei großes
- längenfeld dass die länge des headers plus der daten in bayern gibt und damit mindestens einen wert von 8 aufweisen muss
- zu guter letzt gibt es noch eine prüfsumme die zur bit fehlererkennung eingesetzt wird dazu aber gleich mehr die einsatzgebiete von judy wiesen
- vielfältig live multimedia wie weiß nutzte gp aber auch dns wie wir gesehen hatten paketverlust wird dabei durch einen timer im dns klein
- abgefangen denn ein der nasri quest ist typischerweise nur ein paket groß und wenn innerhalb einer gewissen zeitspanne keine antwort erfolgt wie der ricoh ist
- einfach nur übertragen das ist schneller als erst eine dvv verbindung aufbauen zu müssen ein gewisser trend ist heute auch neue
- transport protokolle direkt über judith zu implementieren das hört sich zunächst widersinnig an denn man könnte ja auch einfach neue
- transport protokolle spezifizieren das ist mit protokollen wie scp und die ccp er auch passiert allerdings hat sich in der realität als schwierig erwiesen
- diese im internet einzusetzen auch ist es nur wenigen firmen und organisationen möglich dies zu tun den betriebssystem entwickeln
- daher gab es in der vergangenheit bestrebungen den minimalen unity dienst in der anwendung schicht so zu erweitern dass effektiv ein neues transport
- protocol entsteht das meist von tcp in entscheidender weise abweicht bei krieg zum beispiel oder die grundeigenschaft von tcp übernommen wie zum beispiel das
- tau kontroll verhalten aber es wurden sicherheitsmechanismen hinzugefügt und eine reihe von performance verbesserungen bei maico tichy von
- betont hingegen wurde ein neuer stau kontrollmechanismus namens lepad implementiert der weniger aggressiv ist im vergleich zu dem von tcp und damit
- für hintergrund dateitransfers besonders geeignet ist schauen wir uns die prüfsumme von jp etwas genauer an
- streng genommen wird diese punkt summe nicht nur von judith genutzt nun auch von anderen protokollen wie zb tcb die herausragenden eigenschaften dieser pool
- summe sind unter anderem dass sie einfach und damit schnell zu berechnen ist sie hat darüber hinaus diverse andere
- positive mathematische eigenschaften wie der schnelle bilden der negation die prüfsumme wird wie schon erwähnt zur erkennung von bildfehlern eingesetzt das
- heißt wenn während der übertragung aus 0 1 einzel werden oder umgekehrt der eingesetzte algorithmus ist dabei denkbar einfach ein paket mit dabei als
- eine folge von 16 bit werten betrachtet sollte das paket eine ungerade anzahl an besitzen wird ein petting weit bestehend aus nullen angehängt das prüf umfeld
- wird ebenfalls für die berechnung auf null gesetzt die prüfsumme wird als einer komplett summe dieser 16 bit werte berechnet und
- dann invertiert das heißt in der summe werden alle bits umgedreht aus einer einst mit einer null und umgekehrt dieser letzte schritt entspricht der
- negation in einer kompliment arithmetik und dieser wert wird letztendlich in das prüf umfeld geschrieben beim empfänger kann nun die gleiche
- berechnung angestellt werden allerdings muss dank der negation die prüfsumme das prüf umfeld nicht auf null gesetzt werden
- diese berechnung muss - 0 in der einer komplement addition ergeben das heißt alle bits müssen gesetzt sein dann ist die polsumer korrekt
- andernfalls gab es mit fehler und das paket muss verworfen werden schauen wir uns ein beispiel dazu an hier im beispiel werden exemplarisch 2
- 16 bit werte addiert bei der einer kompliment addition ist zu beachten dass der übertrag sollte einer existieren nach der addition noch zur finalen summe
- hinzu addiert werden muss diese summe wird daraufhin negiert in dem alle bits investiert werden dies ergibt dann die finale prüfsumme
- die güte dieser prüfsumme ist rein mathematisch gesehen nicht sonderlich hoch weil es triviale fehler gibt die nicht garantiert erkannt werden können
- genauer gesagt können eine gerade anzahl an mit wlan an der gleichen stelle in den 16 bit werten nicht erkannt werden nehmen wir als einfaches beispiel hier
- das in den beiden nicht die abgebildeten 16 bit werten die jeweils ganz rechte stelle verändert wird das heißt aus der 0 im ersten wert mit einer 1 und aus der
- einst im zweiten wert wird eine null das ergebnis in der summe bleibt damit gleich und der fehler wird nicht erkannt eine ungerade anzahl an fehlern wird
- aber garantiert erkannt auch gibt es natürlich gerade an zahlen an mit fehlern die erkannt werden aber eben nicht alle möglichen bit fehler
- kombination garantiert wir werden aber noch bessere prüfsummen kennenlernen jetzt wird die prüfsumme aber nicht über dem gdp header und die folgenden daten
- allein berechnet sondern juli bildet noch einen sogenannten pseudo- hätte den es dem gdp header und den darauf folgenden daten voranstellt er wird bis
- heute härter genannt da dieser in dieser form nicht existiert sondern nur zum zwecke der prüfsummen bildung erzeugt wird der pseudo header beinhaltet unter
- anderem die ip adressen des pakets und ein weiteres element aus dem ip da dass wir noch keine lernen werden damit schützt die
- prüfsumme auch felder aus anderen protokollen das hört sich zunächst interessant an hat aber entscheidende nachteile denn
- rein architektur l verletzte pseudo hätte das schichtmodell denn in der transport schicht muss nun steuerinformationen aus der netzwerk
- schicht bekannt sein des weiteren muss die transportschiff prüfsumme neu gebildet werden sollte sich ip-adresse informationen ändern
- das ist im heutigen internet nicht unüblich wie wir noch lernen werden zusammenfassend transport protokolle sind sogenannte ende-zu-ende protokolle
- die funktionalität nur auf den end systeme implementieren ohne dazu unterstützung vom netz selbst zu benötigen
- der fundamentale minimal dienst eines transport protokolls ist dabei der datenaustausch zwischen prozessen wozu die port nummer benötigt wird denn diese
- werden für das dem multiplexing beim empfänger benötigt der existieren dpa dazu die socket mpi benutzt aber noch
- zusätzlich die empfänger ip adresse bei verbindungs losen protokollen wie youtube oder sogar das volle vier doppel bei gcp juli erweitert den
- unzuverlässigen dienst der netzwerk schicht nur minimal um port nummern für die prozess- adressierung und um eine prüfsumme die das erkennen von
- bildfehlern erlaubt die prüfsumme die utopie und verschiedene andere protokolle einsätzen hat dabei keine sonderlich starken mathematischen
- garantien ist aber sehr leicht zu implementieren und schnell zu berechnen und deckt eine große menge möglicher fehler fälle ab auch wenn triviale
- fehler unter umständen unbemerkt bleiben
Zum Nachlesen
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