18-08-2024, 16:00
Wenn wir über TCP oder das Transmission Control Protocol sprechen, ist es entscheidend zu verstehen, wie es die Paketsequenzierung und -neuordnung handhabt, insbesondere wenn man im Netzwerkbereich arbeitet oder mit Mehrbenutzeranwendungen zu tun hat. Sie werden sofort feststellen, dass TCP für Zuverlässigkeit ausgelegt ist, und das ist ein großer Teil davon, warum es in verschiedenen Internetdiensten so weit verbreitet ist. Lassen Sie uns also auf eine verständliche Weise aufschlüsseln, wie das Ganze funktioniert.
Stellen Sie sich vor, Sie sind auf einer Party und sind dafür verantwortlich, Einladungen auszuhändigen. Sie haben einen Stapel von Zetteln, auf denen Sie geschrieben haben – sagen wir, jeder Zettel enthält einen Teil einer aufregenden Geschichte. Sie geben sie an Ihre Freunde weiter, aber Sie können sie nicht in der richtigen Reihenfolge aushändigen, weil Sie herumrennen und einige Leute auf der anderen Seite des Raums stehen. Was ich möchte, dass Sie sich vorstellen, ist, dass einige Freunde ihre Einladungen bekommen, bevor andere, aber Sie möchten sicherstellen, dass jeder jeden Teil der Geschichte erhält, damit sie sie verstehen können.
Genau das macht TCP mit Paketen. Wenn Daten über das Netzwerk gesendet werden, werden sie in kleinere Stücke aufgeteilt, die Segmente genannt werden, denn es wäre möglicherweise nicht effizient oder zuverlässig, eine große Datei auf einmal zu senden. Jedes dieser Segmente erhält eine Sequenznummer, ähnlich wie jeder Zettel Ihrer Geschichte eine Nummer hat, die Ihren Freunden sagt, in welcher Reihenfolge sie sie lesen sollen. Wenn sie also ein Fragment erhalten, das „3“ sagt, wissen sie, dass sie die ersten beiden noch nicht haben, aber warten werden, bevor sie das große Ganze zusammenfügen.
Jetzt kümmert sich TCP um die Sequenzierung, indem es sicherstellt, dass diese Sequenznummern zugewiesen werden, während die Daten aufgeteilt werden. Wenn Sie etwas senden, erledigt das Transmission Control Protocol die ganze schwere Arbeit, um sicherzustellen, dass diese Zahlen sequenziell und korrekt zugewiesen sind, damit es keine Verwechslungen gibt, wenn sie das Ziel erreichen.
Ich möchte, dass Sie darüber nachdenken, was passiert, wenn einige Ihrer Freunde auf der Party weiter von Ihnen entfernt stehen und ihre Zettel nicht sofort erhalten. Einige könnten ihre Zettel sogar fallen lassen, bevor sie sie lesen! Wenn ich der einzige Bote im Raum wäre, müsste ich sicherstellen, dass jeder die richtigen Teile der Geschichte erhält. Mit TCP geschieht etwas Ähnliches. Wenn Pakete gesendet werden, können sie unterschiedliche Wege durch das Netzwerk nehmen. Ein Hindernis, wie z. B. Netzwerküberlastung oder unterschiedliche Routen, die die Pakete nehmen, könnte bedeuten, dass einige Segmente später als andere ankommen oder ganz durcheinander geraten.
Hier kommt die Neuordnungsfähigkeit von TCP ins Spiel. Wenn das empfangende Gerät eine Reihe von Paketen erhält, wirft es sie nicht einfach zusammen und hofft auf das Beste. Es überprüft diese Sequenznummern und wartet, wenn es Lücken findet. Wenn es Paketnummer „2“ erhält und dann „4“ bekommt, aber „3“ noch nicht gesehen hat, weiß es, dass etwas nicht stimmt. Die Empfangsseite ist klug genug, um „4“ festzuhalten, bis sie „3“ erhält, um sicherzustellen, dass alles in Ordnung ist, bevor sie beginnt, die Informationen zu verarbeiten.
Aber was passiert, wenn ein Paket ganz verloren geht? Oder während der Übertragung beschädigt wird? Angenommen, Sie geben Ihrem Freund einen Zettel, aber er verschüttet versehentlich ein Getränk darauf, wodurch er unleserlich wird. TCP behandelt dies, indem es einen Mechanismus namens Bestätigungen implementiert. Sobald ein empfangendes Gerät ein Segment aufnimmt, sendet es eine Bestätigung (oder ACK) an den Sender zurück, die den Empfang des Pakets zusammen mit der erwarteten Sequenznummer anzeigt.
Wenn der Sender dieses ACK innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens nicht erhält, geht er davon aus, dass das Paket verloren ist, und sendet es erneut. Genauso würde ich nach meinem Freund sehen, um zu erfahren, ob er die Geschichte erhalten hat, und sie erneut senden, wenn er sie nicht erhalten hat, macht TCP dasselbe mit den Paketen. Deshalb kann es sich manchmal etwas langsamer anfühlen – all diese Überprüfungen und Bestätigungen sind notwendig für eine garantierte Zustellung.
Lassen Sie uns auch darüber sprechen, was passieren könnte, wenn die Pakete in der falschen Reihenfolge ankommen. Sie fragen sich vielleicht, warum das ein Problem darstellt, da wir bereits herausgefunden haben, dass sie Sequenznummern haben. TCP gewährleistet die Zuverlässigkeit, indem es einen Puffer für eingehende Pakete führt. Wenn diese Pakete ankommen, werden sie basierend auf ihrer Sequenznummer im Empfangspuffer platziert. Wenn alles in der richtigen Reihenfolge ankommt, großartig – es wird als ein vollständiger und geordneter Datenstrom an die Anwendung weitergeleitet.
Aber wenn Pakete zufällig ankommen, ist das auch in Ordnung. Der Puffer kann sie einfach halten, bis alles an seinem Platz ist. Man könnte es mit einem Puzzle vergleichen – wenn Ihnen Teile fehlen, würden Sie warten, bis Sie die fehlenden gefunden haben, bevor Sie es zusammensetzen, oder? Sobald alle Teile in der richtigen Reihenfolge ankommen, werden sie zur vollständigen Nachricht zusammengefügt, und die Daten können an die Anwendungsschicht zur Verarbeitung übergeben werden.
Ich denke, es ist auch erwähnenswert, wie dieser gesamte Prozess zu einem kleinen Dingen namens „TCPs Flusskontrolle“ führen kann. Wenn Pakete ankommen, muss TCP sicherstellen, dass der Empfänger nicht überwältigt wird. Wenn Sie auf dieser Party sind, wo viel zu viele Freunde nach Zetteln fragen, müssen Sie möglicherweise langsamer werden und sicherstellen, dass jeder seine Kopie erhält, bevor Sie mehr senden. Dies wird in der TCP-Terminologie „Fenstergröße“ genannt. Der Sender weiß, wie viele Daten er senden kann, basierend auf dem Feedback des Empfängers darüber, wie viele Pakete er gleichzeitig verarbeiten kann. Diese Dynamik kann die Gesamteffizienz des Netzwerks erheblich steigern und für Stabilität sorgen.
Wir müssen auch an die Auswirkungen der Netzwerkbedingungen denken. Wie wir alle wissen, können unsere Netzwerke manchmal unzuverlässig sein. Es könnte Zeiten geben, in denen Sie Ihren Freund anrufen, und er kann Sie aufgrund einer schlechten Verbindung nicht richtig hören. Dies ist vergleichbar mit Paketverlust in TCP, der aus verschiedenen Gründen wie Überlastung, Übertragungsproblemen oder Routerausfällen auftreten kann. TCP geht clever mit diesen wahrscheinlichen Szenarien um, indem es kontinuierlich anpasst, wie viele Daten es sendet, aus den erhaltenen Bestätigungen lernt und die gemessene Round-Trip-Zeit berücksichtigt. Diese Anpassungsfähigkeit ist eine der entscheidenden Stärken von TCP, die dazu beiträgt, eine stabile Verbindung aufrechtzuerhalten, selbst wenn es holprig wird.
Es ist ziemlich beeindruckend, wie TCP in dieser Welt voller Bytes und Pakete als zuverlässiger Vermittler fungiert, der sicherstellt, dass die Kommunikation reibungslos, fortlaufend und verbunden bleibt. Denken Sie also das nächste Mal daran, wenn jemand TCP erwähnt, es als Ihren treuen Freund zu sehen, der sicherstellt, dass die Verbindungen, die Sie haben – sei es beim Streamen von Videos, Herunterladen von Dateien oder Video-Chatten – trotz des ganzen Chaos des Netzwerks einwandfrei funktionieren. Sie können sich sicher fühlen, denn all diese Datenpakete sind nicht einfach verstreute Zettel auf einer Party; sie sind sequenziert, bestätigt und neu geordnet, um eine vollständige und kohärente Geschichte zu schaffen. Es ist faszinierend, wie die zugrunde liegende Technologie alles nahtlos am Laufen hält, nicht wahr?
Stellen Sie sich vor, Sie sind auf einer Party und sind dafür verantwortlich, Einladungen auszuhändigen. Sie haben einen Stapel von Zetteln, auf denen Sie geschrieben haben – sagen wir, jeder Zettel enthält einen Teil einer aufregenden Geschichte. Sie geben sie an Ihre Freunde weiter, aber Sie können sie nicht in der richtigen Reihenfolge aushändigen, weil Sie herumrennen und einige Leute auf der anderen Seite des Raums stehen. Was ich möchte, dass Sie sich vorstellen, ist, dass einige Freunde ihre Einladungen bekommen, bevor andere, aber Sie möchten sicherstellen, dass jeder jeden Teil der Geschichte erhält, damit sie sie verstehen können.
Genau das macht TCP mit Paketen. Wenn Daten über das Netzwerk gesendet werden, werden sie in kleinere Stücke aufgeteilt, die Segmente genannt werden, denn es wäre möglicherweise nicht effizient oder zuverlässig, eine große Datei auf einmal zu senden. Jedes dieser Segmente erhält eine Sequenznummer, ähnlich wie jeder Zettel Ihrer Geschichte eine Nummer hat, die Ihren Freunden sagt, in welcher Reihenfolge sie sie lesen sollen. Wenn sie also ein Fragment erhalten, das „3“ sagt, wissen sie, dass sie die ersten beiden noch nicht haben, aber warten werden, bevor sie das große Ganze zusammenfügen.
Jetzt kümmert sich TCP um die Sequenzierung, indem es sicherstellt, dass diese Sequenznummern zugewiesen werden, während die Daten aufgeteilt werden. Wenn Sie etwas senden, erledigt das Transmission Control Protocol die ganze schwere Arbeit, um sicherzustellen, dass diese Zahlen sequenziell und korrekt zugewiesen sind, damit es keine Verwechslungen gibt, wenn sie das Ziel erreichen.
Ich möchte, dass Sie darüber nachdenken, was passiert, wenn einige Ihrer Freunde auf der Party weiter von Ihnen entfernt stehen und ihre Zettel nicht sofort erhalten. Einige könnten ihre Zettel sogar fallen lassen, bevor sie sie lesen! Wenn ich der einzige Bote im Raum wäre, müsste ich sicherstellen, dass jeder die richtigen Teile der Geschichte erhält. Mit TCP geschieht etwas Ähnliches. Wenn Pakete gesendet werden, können sie unterschiedliche Wege durch das Netzwerk nehmen. Ein Hindernis, wie z. B. Netzwerküberlastung oder unterschiedliche Routen, die die Pakete nehmen, könnte bedeuten, dass einige Segmente später als andere ankommen oder ganz durcheinander geraten.
Hier kommt die Neuordnungsfähigkeit von TCP ins Spiel. Wenn das empfangende Gerät eine Reihe von Paketen erhält, wirft es sie nicht einfach zusammen und hofft auf das Beste. Es überprüft diese Sequenznummern und wartet, wenn es Lücken findet. Wenn es Paketnummer „2“ erhält und dann „4“ bekommt, aber „3“ noch nicht gesehen hat, weiß es, dass etwas nicht stimmt. Die Empfangsseite ist klug genug, um „4“ festzuhalten, bis sie „3“ erhält, um sicherzustellen, dass alles in Ordnung ist, bevor sie beginnt, die Informationen zu verarbeiten.
Aber was passiert, wenn ein Paket ganz verloren geht? Oder während der Übertragung beschädigt wird? Angenommen, Sie geben Ihrem Freund einen Zettel, aber er verschüttet versehentlich ein Getränk darauf, wodurch er unleserlich wird. TCP behandelt dies, indem es einen Mechanismus namens Bestätigungen implementiert. Sobald ein empfangendes Gerät ein Segment aufnimmt, sendet es eine Bestätigung (oder ACK) an den Sender zurück, die den Empfang des Pakets zusammen mit der erwarteten Sequenznummer anzeigt.
Wenn der Sender dieses ACK innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens nicht erhält, geht er davon aus, dass das Paket verloren ist, und sendet es erneut. Genauso würde ich nach meinem Freund sehen, um zu erfahren, ob er die Geschichte erhalten hat, und sie erneut senden, wenn er sie nicht erhalten hat, macht TCP dasselbe mit den Paketen. Deshalb kann es sich manchmal etwas langsamer anfühlen – all diese Überprüfungen und Bestätigungen sind notwendig für eine garantierte Zustellung.
Lassen Sie uns auch darüber sprechen, was passieren könnte, wenn die Pakete in der falschen Reihenfolge ankommen. Sie fragen sich vielleicht, warum das ein Problem darstellt, da wir bereits herausgefunden haben, dass sie Sequenznummern haben. TCP gewährleistet die Zuverlässigkeit, indem es einen Puffer für eingehende Pakete führt. Wenn diese Pakete ankommen, werden sie basierend auf ihrer Sequenznummer im Empfangspuffer platziert. Wenn alles in der richtigen Reihenfolge ankommt, großartig – es wird als ein vollständiger und geordneter Datenstrom an die Anwendung weitergeleitet.
Aber wenn Pakete zufällig ankommen, ist das auch in Ordnung. Der Puffer kann sie einfach halten, bis alles an seinem Platz ist. Man könnte es mit einem Puzzle vergleichen – wenn Ihnen Teile fehlen, würden Sie warten, bis Sie die fehlenden gefunden haben, bevor Sie es zusammensetzen, oder? Sobald alle Teile in der richtigen Reihenfolge ankommen, werden sie zur vollständigen Nachricht zusammengefügt, und die Daten können an die Anwendungsschicht zur Verarbeitung übergeben werden.
Ich denke, es ist auch erwähnenswert, wie dieser gesamte Prozess zu einem kleinen Dingen namens „TCPs Flusskontrolle“ führen kann. Wenn Pakete ankommen, muss TCP sicherstellen, dass der Empfänger nicht überwältigt wird. Wenn Sie auf dieser Party sind, wo viel zu viele Freunde nach Zetteln fragen, müssen Sie möglicherweise langsamer werden und sicherstellen, dass jeder seine Kopie erhält, bevor Sie mehr senden. Dies wird in der TCP-Terminologie „Fenstergröße“ genannt. Der Sender weiß, wie viele Daten er senden kann, basierend auf dem Feedback des Empfängers darüber, wie viele Pakete er gleichzeitig verarbeiten kann. Diese Dynamik kann die Gesamteffizienz des Netzwerks erheblich steigern und für Stabilität sorgen.
Wir müssen auch an die Auswirkungen der Netzwerkbedingungen denken. Wie wir alle wissen, können unsere Netzwerke manchmal unzuverlässig sein. Es könnte Zeiten geben, in denen Sie Ihren Freund anrufen, und er kann Sie aufgrund einer schlechten Verbindung nicht richtig hören. Dies ist vergleichbar mit Paketverlust in TCP, der aus verschiedenen Gründen wie Überlastung, Übertragungsproblemen oder Routerausfällen auftreten kann. TCP geht clever mit diesen wahrscheinlichen Szenarien um, indem es kontinuierlich anpasst, wie viele Daten es sendet, aus den erhaltenen Bestätigungen lernt und die gemessene Round-Trip-Zeit berücksichtigt. Diese Anpassungsfähigkeit ist eine der entscheidenden Stärken von TCP, die dazu beiträgt, eine stabile Verbindung aufrechtzuerhalten, selbst wenn es holprig wird.
Es ist ziemlich beeindruckend, wie TCP in dieser Welt voller Bytes und Pakete als zuverlässiger Vermittler fungiert, der sicherstellt, dass die Kommunikation reibungslos, fortlaufend und verbunden bleibt. Denken Sie also das nächste Mal daran, wenn jemand TCP erwähnt, es als Ihren treuen Freund zu sehen, der sicherstellt, dass die Verbindungen, die Sie haben – sei es beim Streamen von Videos, Herunterladen von Dateien oder Video-Chatten – trotz des ganzen Chaos des Netzwerks einwandfrei funktionieren. Sie können sich sicher fühlen, denn all diese Datenpakete sind nicht einfach verstreute Zettel auf einer Party; sie sind sequenziert, bestätigt und neu geordnet, um eine vollständige und kohärente Geschichte zu schaffen. Es ist faszinierend, wie die zugrunde liegende Technologie alles nahtlos am Laufen hält, nicht wahr?
