BS 3

Einprägsame Erklärung:

Stell dir vor, du möchtest mit einem Freund sprechen, der in einem anderen Haus wohnt. Da ihr keinen gemeinsamen Raum habt, in dem ihr euch treffen könnt, müsst ihr euch Nachrichten schicken, um zu kommunizieren. Genauso funktioniert die Kommunikation in Netzwerkanwendungen:

1. Endsysteme (Hosts):

   • Die Endsysteme sind wie die Häuser, in denen du und dein Freund wohnt. Jedes Endsystem ist ein eigenständiger Computer, der getrennt von den anderen arbeitet.

2. Kommunikationsleitungen:

   • Die Kommunikationsleitungen (z. B. Kabel oder WLAN) sind wie die Straßen, die eure Häuser verbinden. Sie ermöglichen den Austausch von Nachrichten zwischen den Endsystemen.

3. Nachrichtenaustausch:

   • Da die Endsysteme keinen gemeinsamen Speicher haben, müssen sie Nachrichten über das Netzwerk austauschen, um zu kommunizieren. Es ist, als ob ihr euch Briefe schickt, um Informationen auszutauschen.

Prozessübergreifende Kommunikation:

• In verteilten Anwendungen (z. B. Webseiten, E-Mails oder Online-Spiele) kommunizieren Prozesse auf verschiedenen Endsystemen über Nachrichten. Diese Nachrichten werden über das Netzwerk gesendet und empfangen.

Einfache Erklärung:

• Endsysteme (Hosts): Getrennte Computer, die über Kommunikationsleitungen verbunden sind.

• Nachrichtenaustausch: Da die Endsysteme keinen gemeinsamen Speicher haben, kommunizieren sie über Nachrichten, die über das Netzwerk gesendet werden.

• Prozessübergreifende Kommunikation: In verteilten Anwendungen tauschen Prozesse auf verschiedenen Endsystemen Nachrichten aus.

Einprägsame Erklärung:

Das Internet ist wie ein riesiges Straßennetz, das aus vielen kleineren Straßen (privaten und öffentlichen Netzwerken) besteht. Zusammen bilden sie ein „logisches Netzwerk“, das wir als Internet kennen. Hier ist, wie es funktioniert:

1. Netzwerk aus Netzwerken:

   • Das Internet ist ein Verbund aus vielen Netzwerken, die miteinander verbunden sind. Es ist, als ob viele kleine Städte ihre Straßen miteinander verbinden, um ein großes Verkehrsnetz zu schaffen.

2. Paketvermittlung:

   • Das Internet ist ein paketvermitteltes Netz. Daten werden in kleine Pakete aufgeteilt und über alternative Wege (Routen) von A nach B geschickt. Es ist, als ob du einen Brief in mehrere Teile zerlegst und jeden Teil über eine andere Straße schickst.

   • Im Gegensatz dazu steht die Leitungsvermittlung, bei der eine feste Route vorgegeben ist. Das wäre, als ob du nur eine einzige Straße nutzen dürftest, um deinen Brief zu senden.

3. Vorteile der Paketvermittlung:

   • Mehrfachnutzung von Leitungen: Mehrere Pakete können gleichzeitig über dieselbe Leitung geschickt werden.

   • Alternative Wege: Wenn eine Route ausfällt, können Pakete über andere Wege umgeleitet werden. Das macht das Internet ausfallsicherer.

   • Herkunft: Dieses Konzept stammt aus dem ARPANET, dem Vorläufer des Internets.

4. Internet-Standards:

   • Die Regeln und Standards des Internets sind in den RFCs (Request for Comments) dokumentiert, die von der IETF (Internet Engineering Task Force) veröffentlicht werden. Es ist, als ob es ein Handbuch gibt, das festlegt, wie die Straßen gebaut und genutzt werden sollen.

Einfache Erklärung:

• Das Internet ist ein Netzwerk aus Netzwerken, das private und öffentliche Netzwerke verbindet.

• Es ist paketvermittelt: Daten werden in Pakete aufgeteilt und über alternative Routen gesendet.

• Vorteile: Mehrfachnutzung von Leitungen, alternative Wege, Ausfallsicherheit.

• Standards: Die Regeln des Internets sind in den RFCs der IETF festgehalten.

Einprägsame Erklärung:

• Verteilte Anwendungen: Wenn Programme auf verschiedenen Rechnern miteinander kommunizieren, spricht man von verteilten Anwendungen oder Netzwerkanwendungen.

• Beispiel: Ein E-Mail-Client auf einem PC kommuniziert mit einem E-Mail-Server im Internet.

• Zentrale vs. verteilte Datenverarbeitung:

  • Zentral: Alles passiert auf einem einzigen Rechner.

  • Verteilt: Mehrere Rechner übernehmen verschiedene Aufgaben, um Daten gemeinsam zu verarbeiten.

• Klassisches Beispiel: Flugbuchungssysteme, die Daten von verschiedenen Orten abrufen und aktualisieren.

Einfache Erklärung:

1. Programme auf verschiedenen Rechnern = verteilte Anwendungen.

2. Ein E-Mail-Client auf einem PC + E-Mail-Server im Internet = Netzwerkanwendung.

3. Zentrale Verarbeitung → Alles läuft auf einem einzigen Rechner.

4. Verteilte Verarbeitung → Mehrere Rechner teilen sich die Arbeit.

5. Beispiel: Flugbuchungssysteme greifen von verschiedenen Orten auf eine zentrale Datenbank zu.

Einprägsame Erklärung:

Ein Rechnernetz (oder Computernetzwerk) ist wie ein Team von Menschen, die zusammenarbeiten, um eine Aufgabe zu erledigen. Jeder im Team hat eine spezielle Rolle, und sie kommunizieren miteinander, um ihre Ziele zu erreichen. Hier ist, wie es funktioniert:

1. Zweck:

   • Rechnernetze dienen dazu, verteilte Anwendungen zu realisieren. Diese Anwendungen kommunizieren miteinander, indem sie Nachrichten über das Netzwerk austauschen. Es ist, als ob die Teammitglieder sich Briefe schicken, um Informationen auszutauschen.

2. Komponenten:

   • Endsysteme (Hosts): Das sind die „Hauptakteure“ im Netzwerk, z. B. Computer oder Server, auf denen die Netzwerkanwendungen laufen.

   • Transitsysteme: Dazu gehören Router, Gateways, Switches und Bridges. Sie sind wie die „Vermittler“, die sicherstellen, dass die Nachrichten den richtigen Weg finden.

   • Kommunikationsleitungen: Das sind die „Verbindungsstraßen“, z. B. Kabel oder WLAN, die die Komponenten miteinander verbinden.

3. Modell eines Netzwerks:

   • Ein Netzwerk kann als Graph dargestellt werden:

     • Knoten: Die Rechner und Peripheriegeräte (z. B. Drucker).

     • Kanten: Die Kommunikationsleitungen, die die Knoten verbinden.

4. Systemdefinition:

   • Ein System besteht aus verbundenen Komponenten mit einem erwarteten Verhalten. Es interagiert über Schnittstellen mit seiner Umgebung. Es ist, als ob das Team klare Regeln hat, wie es kommuniziert und zusammenarbeitet.

Einfache Erklärung:

• Rechnernetze ermöglichen verteilte Anwendungen, die über Nachrichtenaustausch kommunizieren.

• Komponenten:

  • Endsysteme (Hosts): Computer oder Server, auf denen Anwendungen laufen.

  • Transitsysteme: Router, Gateways, Switches, Bridges.

  • Kommunikationsleitungen: Verbinden die Komponenten.

• Modell: Ein Netzwerk ist ein Graph mit Knoten (Rechner) und Kanten (Leitungen).

• System: Verbundene Komponenten mit erwartetem Verhalten, die über Schnittstellen interagieren.

Einprägsame Erklärung:

Rechnernetze ermöglichen verschiedene Arten von Zusammenarbeit und Ressourcennutzung:

1. Datenverbund (Data Sharing) 🗄️ → Gemeinsamer Zugriff auf Dateien & Datenbanken.

2. Betriebsmittel-/Funktionsverbund (Resource Sharing) 🖨️ → Gemeinsame Nutzung von Druckern, Servern oder Cloud-Diensten.

3. Last-/Leistungs-/Wartungsverbund ⚖️ → Verteilung von Rechenleistung oder Redundanz für Ausfallsicherheit.

4. Kommunikation zwischen Menschen 💬

   • WWW 🌐 → Surfen im Internet.

   • E-Mail 📧 → Nachrichtenversand.

   • Videokonferenzen 🎥 → Online-Meetings.

   • Gruppenarbeit (CSCW) 🤝 → Gemeinsames Arbeiten an Dokumenten & Projekten.

Einfache Erklärung:

Rechnernetze helfen uns in vielen Bereichen:

• Daten teilen 📂 (z. B. gemeinsame Cloud-Dokumente).

• Geräte gemeinsam nutzen 🖨️ (z. B. Netzwerkdrucker).

• Last auf mehrere Systeme verteilen ⚖️ (z. B. Cloud-Server).

• Kommunikation 💬 (WWW, E-Mail, Videokonferenzen, Teamarbeit).

Einprägsame Erklärung:

Es gibt drei Haupttypen von Netzwerken, je nach Reichweite:

1. LAN (Local Area Network) 🏢 – Innerhalb eines Gebäudes oder Campus (bis wenige km). → Beispiel: Heimnetzwerk, Firmennetzwerk.

2. MAN (Metropolitan Area Network) 🌆 – Innerhalb einer Stadt oder Region (ca. 100 km). → Beispiel: Stadtnetzwerke von Internetanbietern.

3. WAN (Wide Area Network) 🌍 – Große Distanzen, verbindet Länder & Kontinente. → Beispiel: Das Internet.

Einfache Erklärung:

• LAN → Kurze Distanzen, z. B. WLAN zu Hause.

• MAN → Größere Stadtbereiche, z. B. Stadtnetz eines Anbieters.

• WAN → Weltweit, z. B. das Internet.

Einprägsame Erklärung:

Netzwerkanwendungen auf verschiedenen Endgeräten kommunizieren über Protokolle, die genau festlegen, wie Nachrichten ausgetauscht werden.

🔹 Ein Protokoll definiert:

• Nachrichtentypen 📨 (z. B. Anfragen, Antworten)

• Syntax 🏗️ (Datenformat, Felder)

• Semantik 🧐 (Bedeutung der Nachrichten)

• Regeln 📜 (Ablauf der Kommunikation)

📌 Protokolle sind wie Sprachen für Computer – ohne gemeinsame Regeln gibt es Chaos! 💡 Schichtenmodell: Protokolle bauen aufeinander auf, z. B.:

• TCP/UDP für zuverlässige bzw. schnelle Übertragung

• IP für die Vermittlung der Datenpakete

Einfache Erklärung:

Protokolle sind Regeln für die Kommunikation zwischen Computern im Netzwerk. Sie bestimmen, was gesendet wird, wie es aussieht und wann es ankommt. Beispiele: TCP (zuverlässig) & UDP (schnell, aber ohne Garantie).

Einprägsame Erklärung:

Die Architektur eines Systems ist wie der Bauplan eines Hauses – sie bestimmt:

1️⃣ Welche Bausteine 🧩 das System hat. 2️⃣ Wie diese angeordnet 🏗️ und miteinander verbunden sind. 3️⃣ Wie sie miteinander kommunizieren 🔄 und zusammenarbeiten.

📌 Kurz gesagt: Die Architektur legt fest, was drin ist, wo es sitzt und wie es spricht!

Einfache Erklärung:

Die Architektur beschreibt die Bestandteile eines Systems, ihre Anordnung und Kommunikation miteinander.

Einprägsame Erklärung:

🔄 Das Schichtenmodell ist wie eine gut organisierte Firma mit verschiedenen Abteilungen:

1️⃣ Jede Schicht hat eine klare Aufgabe und muss nicht wissen, wie andere Schichten arbeiten. 2️⃣ Oben nutzt, unten liefert: Eine Schicht nutzt den Service der darunterliegenden Schicht und bietet gleichzeitig einen Dienst für die darüberliegende Schicht. 3️⃣ Die eigentliche Datenübertragung passiert ganz unten in der physikalischen Schicht (z. B. Kabel, WLAN).

📌 Vergleich: So wie eine Bestellung im Online-Shop über mehrere Abteilungen läuft (Bestellung → Lager → Versand), läuft eine Nachricht über mehrere Schichten, bis sie physisch übertragen wird.

Einfache Erklärung:

Das Schichtenmodell hilft, Komplexität zu reduzieren: Jede Schicht hat eine bestimmte Aufgabe und arbeitet auf einer definierten Schnittstelle mit der nächsten Schicht zusammen. Die echte Datenübertragung passiert erst in der untersten Schicht.

Einprägsame Erklärung:

📚 Das Schichtenmodell funktioniert wie ein Briefsystem

💡 Stell dir vor, du willst einen Brief versenden. Jede Schicht hat dabei eine bestimmte Aufgabe:

1️⃣ Verpackung & Adressierung 🏷️

• Dein Brief wird in einen Umschlag gesteckt (Daten werden mit Headern & Trailern ergänzt).

• Die Adresse wird außen aufgeschrieben (die Schicht bereitet Daten für die nächste Schicht vor).

2️⃣ Zustellung über verschiedene Stationen 🚚

• Der Brief wird von der Poststelle abgeholt (Dienste werden über Schnittstellen genutzt).

• Über verschiedene Zwischenstationen gelangt er zum Ziel (jede Schicht nutzt die darunterliegende Schicht).

3️⃣ Öffnen & Lesen beim Empfänger 📬

• Beim Empfänger wird der Brief ausgepackt (die Daten werden von den Headern befreit).

• Die oberste Schicht (Anwendung) verarbeitet den Inhalt.

📌 Wichtig: ✔️ Jede Schicht arbeitet unabhängig von den anderen – solange die Schnittstellen gleich bleiben. ✔️ Die eigentliche Übertragung passiert nur in der untersten Schicht. ✔️ Protokolle sind die „Regeln“, nach denen die Schichten miteinander kommunizieren.

Einfache Erklärung:

Das Schichtenmodell ist wie ein Postsystem:

• Jede Schicht bearbeitet die Daten weiter, bevor sie zur nächsten Schicht gelangen.

• Die oberste Schicht ist die Schnittstelle zur Anwendung.

• Änderungen an einer Schicht beeinflussen die anderen nicht, solange die Schnittstellen gleich bleiben.

Einprägsame Erklärung:

📌 Dienst vs. Protokoll – Stell dir ein Restaurant vor!

🍽️ Der Dienst ist das Menü:

• Es sagt dir, was du bestellen kannst, aber nicht, wie das Essen zubereitet wird.

• Beispiel: „Bestelle eine Pizza“ – du musst nicht wissen, wie der Teig gemacht wird.

👨‍🍳 Das Protokoll ist die Rezept-Anleitung:

• Es bestimmt, wie genau die Pizza gemacht wird.

• Es legt fest, welche Zutaten nötig sind, in welcher Reihenfolge sie verarbeitet werden und wie lange sie gebacken wird.

💡 Zusammenhang: ✔️ Der Dienst (Menü) bietet abstrakte Funktionen an. ✔️ Das Protokoll (Rezept) legt die genauen Regeln für die Umsetzung fest. ✔️ Die Schnittstelle (Bestellvorgang) stellt sicher, dass der Kunde (nächste Schicht) den Dienst korrekt nutzen kann.

Einfache Erklärung:

• Ein Dienst stellt Funktionen bereit, sagt aber nicht, wie sie umgesetzt werden.

• Ein Protokoll definiert genau, wie die Kommunikation abläuft.

• Die Schnittstelle legt fest, wie auf einen Dienst zugegriffen wird.

• Dienste nutzen untergeordnete Protokolle, um ihre Aufgaben zu erfüllen.

Einprägsame Erklärung:

📡 Wie funktioniert die Kommunikation zwischen zwei Computern?

🔹 Quell-Host & Ziel-Host: Zwei Computer (z. B. dein Laptop und ein Server) kommunizieren miteinander. 🔹 Schichtenmodell: Jede Schicht fügt der Nachricht Informationen hinzu (Header) oder entfernt sie beim Empfang. 🔹 Protocol Data Unit (PDU):

• Jede Schicht hat eigene Nachrichtenformate:

  • Schicht 4 (Transport) → Segment

  • Schicht 3 (Vermittlung) → Datagramm

  • Schicht 2 (Sicherung) → Frame

  • Schicht 1 (Physisch) → Bitstrom

🛠 Was passiert beim Senden & Empfangen? ✅ Sender: Jede Schicht verpackt die Nachricht mit Zusatzinfos (Header). ✅ Empfänger: Die Schichten entpacken die Nachricht in umgekehrter Reihenfolge. ✅ Die Kommunikation in den oberen Schichten ist „logisch“, die physische Übertragung erfolgt auf Schicht 1.

Einfache Erklärung:

• Computer kommunizieren in Schichten, jede Schicht hat ihre eigene Datenstruktur (Segment, Datagramm, Frame).

• Sender fügt Header hinzu, Empfänger entfernt sie wieder.

• Schicht 1 überträgt die Daten physisch, höhere Schichten arbeiten logisch.

• Daten können aufgeteilt oder zusammengefügt werden – je nach Optimierung.

Einprägsame Version

Netzwerk aus Netzwerken (Internet):

• Endsysteme & Verbund:

  • In großen Netzwerken sind die Endsysteme (Hosts) nicht direkt miteinander verbunden.

  • Das Internet ist ein Verbund aus privaten und öffentlichen Netzwerken – ein „Netzwerk aus Netzwerken“, das als logisches Netzwerk agiert.

• Transitsysteme:

  • Zwischen den Endsystemen liegen weitere Netzwerke, die über Transitsysteme wie Router und Gateways verbunden sind.

• Zugangsnetzwerk:

  • Ein Endsystem erhält seinen Zugang zum Internet über den Internet-Service-Provider (ISP).

  • Lokale ISPs verbinden sich mit regionalen, nationalen und internationalen ISPs.

• Internet-Standards:

  • Die Standards des Internets werden in den RFCs (Request for Comments) festgelegt, die von der IETF (Internet Engineering Task Force) definiert werden.

• Internet-Protokoll (IP):

  • Grundlage: IP ist das grundlegende Protokoll der Vermittlungsschicht und für das gesamte Internet zentral.

  • Funktion:

    • Es spezifiziert das Format von Datagrammen (auch IP-Pakete genannt), die zwischen Routern und Endsystemen ausgetauscht werden.

    • Route/Pfad: Der Weg, den diese Datagramme von einem Endgerät über verschiedene Transitsysteme zum Ziel nehmen, wird als Route oder Pfad bezeichnet.

    • Fragmentierung: Während der Weiterleitung können Datagramme in Pakete zerlegt werden, wobei auch nicht zerlegte Datagramme als Pakete betrachtet werden.

Einfache Version

• Netzwerkaufbau:

  • Das Internet ist ein Netzwerk aus Netzwerken – Endsysteme sind nicht direkt verbunden, sondern über verschiedene Netzwerke und Router/Gateways miteinander verknüpft.

• Zugang:

  • Ein Endsystem bekommt seinen Internetzugang von einem ISP. Lokale ISPs sind mit größeren, regionalen und internationalen ISPs verbunden.

• Standards:

  • Die Regeln des Internets werden in RFCs von der IETF festgelegt.

• Internet-Protokoll (IP):

  • IP ist das Basisprotokoll für den Datenaustausch.

  • Es definiert das Format der IP-Pakete (Datagramme) und bestimmt den Weg (Route), den sie durch das Netz nehmen.

  • Datagramme können bei der Übertragung in Pakete zerlegt werden.

Diese Versionen bieten dir eine klare, strukturierte Übersicht über den Aufbau und die Funktionsweise des Internets und seiner Protokolle.

Einprägsame Version

Paketvermittlung im Internet:

• Paketvermittlung:

  • Das Internet nutzt das Prinzip der Paketvermittlung. Nachrichten werden in kleine Pakete aufgeteilt und unabhängig voneinander durch das Netzwerk geschickt.

• Ziel: Flexibilität und Resilienz:

  • Auch in gestörten Systemen sollen Nachrichten ihr Ziel erreichen. Dazu wird das Netzwerk so aufgebaut, dass jeder Router die Pakete nach bestem Wissen weiterleitet (mit best effort).

• Router und Verbindungsnetzwerke:

  • Ein Verbindungsnetzwerk besteht aus Routern (auch Transitsysteme genannt) und den Verbindungen zwischen ihnen.

• Vermittlung:

  • Die Router leiten Pakete unabhängig weiter, was bedeutet, dass keine festen Übertragungswege erforderlich sind.

  • Leitungsvermittlung (feste Übertragungswege) ist nicht nötig, sodass Pakete auch unterschiedliche Routen nehmen können, selbst wenn sie zur gleichen Nachricht oder zum gleichen Datagramm gehören.

Einfache Version

• Paketvermittlung:

  • Das Internet nutzt Paketvermittlung – Nachrichten werden in Pakete aufgeteilt und können über verschiedene Wege zum Ziel gelangen.

• Ziel:

  • Selbst wenn Teile des Systems gestört sind, können Pakete immer noch den besten Weg zum Ziel finden.

• Router und Verbindungen:

  • Das Netzwerk besteht aus Routern und den Verbindungen zwischen ihnen.

• Keine festen Wege:

  • Router leiten die Pakete nach bestem Wissen weiter, ohne feste Übertragungswege. Pakete, die zu derselben Nachricht gehören, können unterschiedliche Wege nehmen.

Diese Versionen fassen den Prozess der Paketvermittlung zusammen und verdeutlichen, wie Flexibilität und Resilienz im Netzwerk durch den Einsatz von Routern erreicht werden.

Einprägsame Version:

🔹 Wie verarbeitet ein Router Datenpakete?

1. Empfang & Prüfung: Der Router empfängt ein Paket vollständig, prüft es auf Fehler und entscheidet über die Weiterleitung. (Store-and-Forward-Prinzip)

2. Zielermittlung: Er bestimmt die optimale Route zum Ziel.

3. Paketweise Weitergabe: Daten werden nicht als Ganzes, sondern in kleinen Paketen übertragen, wodurch mehrere Router gleichzeitig Daten weiterleiten können.

4. Effizienzsteigerung:

   • Schnellere Übertragung: Die Gesamtzeit verkürzt sich, da mehrere Router parallel arbeiten.

   • Fehlertoleranz: Nur fehlerhafte Pakete müssen erneut gesendet werden.

5. Nachteil: Kleinere Pakete bedeuten mehr Verwaltungsaufwand durch zusätzliche Header-Daten.

💡 Merke: Kleine Pakete = schnellere Übertragung + Fehlerkorrektur, aber mit mehr Overhead!

Einfache Version:

📌 Warum leitet ein Router Pakete weiter?

• Er empfängt jedes Paket vollständig, prüft es und sendet es dann weiter.

• Viele kleine Pakete = schnellere Übertragung durch parallele Verarbeitung in mehreren Routern.

• Fehlerhafte Pakete können einzeln erneut gesendet werden.

• Nachteil: Mehr Verwaltungsaufwand durch zusätzliche Steuerinformationen.

Einprägsame Version:

🔹 Welche Arten paketvermittelter Netze gibt es?

1. Datagramm-Netzwerke (z. B. Internet mit IP):

   • Jedes Paket wird einzeln betrachtet.

   • Die Zieladresse im Paket bestimmt die Route.

   • Flexibel, aber möglicherweise unterschiedliche Wege pro Paket.

2. VC-Netzwerke (Virtuelle Kanäle) (z. B. ATM):

   • Es wird eine feste Verbindung („virtueller Kanal“) eingerichtet.

   • Pakete folgen immer derselben Route.

   • Stabil & vorhersehbar, aber weniger flexibel.

💡 Merke: 📌 Internet = Datagramm (jedes Paket entscheidet selbst, wo es langgeht). 📌 ATM = VC (einmal Route festgelegt, bleibt sie bestehen).

Einfache Version:

📌 Wie leiten Netze Pakete weiter?

• Datagramm-Netzwerke: Jedes Paket sucht sich selbst den besten Weg (wie Briefe mit Adresse).

• VC-Netzwerke: Eine feste Verbindung wird vorab eingerichtet (wie Telefonate).

Einprägsame Version:

🔹 Welche Verzögerungen beeinflussen die Datenübertragung?

1️⃣ Verarbeitungsverzögerung 🖥️

• Router prüft Ziel & Fehler eines Pakets.

• Fehlerhafte Pakete werden verworfen.

2️⃣ Warteschlangenverzögerung ⏳

• Wartezeit in der Router-Warteschlange.

• Hängt von Netzauslastung ab.

3️⃣ Übertragungszeit 📡

• Zeit, um alle Bits eines Pakets auf die Leitung zu schicken.

• Formel: Paketgröße / Übertragungsrate.

• Einheit: 1 Kbps = 1000 bps.

4️⃣ Ausbreitungsverzögerung 🚀

• Zeit, die das Signal für die Strecke A → B benötigt.

• Hängt von Medium & Entfernung ab.

5️⃣ Router-Gesamtverzögerung ⏲️

• Summe von 1 bis 4.

6️⃣ Ende-zu-Ende-Verzögerung 🌍

• Verzögerung über alle Router hinweg.

💡 Merke: 👉 Mehr Router = höhere Verzögerung!

Einfache Version:

📌 Was verzögert die Datenübertragung?

1. Router braucht Zeit, um Pakete zu prüfen (Verarbeitung).

2. Pakete müssen warten, wenn Router überlastet ist (Warteschlange).

3. Das Paket muss übertragen werden (abhängig von Bandbreite).

4. Das Signal braucht Zeit, um die Strecke zu durchlaufen (Distanz).

5. Alle Verzögerungen im Router zusammen.

6. Gesamte Verzögerung zwischen Sender und Empfänger.

Einprägsame Version:

🖥️ Das OSI-Modell – Die 7-Schichten-Struktur der Netzwerkkommunikation

📌 Grundprinzipien: 🔹 Dienst: Was macht eine Schicht? (z. B. Datenübertragung) 🔹 Schnittstelle: Wie greift die nächste Schicht darauf zu? 🔹 Protokoll: Wie wird der Dienst technisch umgesetzt?

📊 Warum Schichten? ✅ Klare Trennung der Aufgaben (Kapselung & Abstraktion). ✅ Änderungen einer Schicht beeinflussen andere kaum (Transparenz).

📡 Funktion der Schichten: 📍 Untere 3 Schichten: Datenübertragung zwischen Endsystemen. 📍 Obere 4 Schichten: Steuerung der Kommunikation zwischen Anwendungen.

⚠️ Wichtige Info: Das OSI-Modell ist theoretisch – echte Netzwerke nutzen stattdessen das TCP/IP-Modell!

Einfache Version:

📌 Was ist das OSI-Modell?

• Ein 7-Schichten-Modell, das erklärt, wie Computer kommunizieren.

• Es beschreibt Dienst, Schnittstelle & Protokoll für jede Schicht.

• Unten: Datenübertragung zwischen Geräten.

• Oben: Steuerung der Kommunikation zwischen Programmen.

💡 Wichtig:

• OSI wird nicht praktisch genutzt, aber hilft, Netzwerke zu verstehen.

• TCP/IP ist das echte Modell, das das Internet verwendet.

Einprägsame Version:

🖥️ Die 7 Schichten des OSI-Modells – Vom Bit zur Anwendung

🔹 Schicht 1: Bitübertragung (Physical Layer) ➡ Physische Übertragung von Bits über Kabel, Funk, Glasfaser.

🔹 Schicht 2: Sicherung (Data Link Layer) ➡ Fehlererkennung & -korrektur für eine zuverlässigere Übertragung.

🔹 Schicht 3: Vermittlung (Network Layer) ➡ Routing & Weiterleitung von Datenpaketen (z. B. IP).

🔹 Schicht 4: Transport (Transport Layer) ➡ Stellt eine Verbindung zwischen Endsystemen her (z. B. TCP/UDP).

🔹 Schicht 5: Sitzung (Session Layer) ➡ Synchronisation & Steuerung von Verbindungen zwischen Anwendungen.

🔹 Schicht 6: Darstellung (Presentation Layer) ➡ Umwandlung von Datenformaten (z. B. Zeichencodierung).

🔹 Schicht 7: Anwendung (Application Layer) ➡ Bereitstellung der eigentlichen Anwendungen (z. B. HTTP, FTP, E-Mail).

📌 Merksatz: Bitte Sichere Verbindungen Transportieren Schöne Daten Anwendungen

Einfache Version:

📌 Die 7 Schichten des OSI-Modells – Kurz & Einfach

1️⃣ Bitübertragung: Sendet & empfängt Rohdaten (Kabel, Funk, Glasfaser). 2️⃣ Sicherung: Prüft & korrigiert Übertragungsfehler. 3️⃣ Vermittlung: Leitet Datenpakete durch das Netzwerk (IP-Adressen, Routing). 4️⃣ Transport: Steuert den Datenfluss & stellt Verbindungen her (TCP/UDP). 5️⃣ Sitzung: Hält Verbindungen stabil & synchronisiert sie. 6️⃣ Darstellung: Übersetzt Datenformate (z. B. Zeichencodierung). 7️⃣ Anwendung: Stellt Dienste & Programme bereit (z. B. Webbrowser, E-Mail).

💡 Wichtig: Das OSI-Modell ist theoretisch, das Internet nutzt stattdessen TCP/IP!

Einprägsame Version:

📡 Horizontale vs. Vertikale Kommunikation im OSI-Modell

🔹 1️⃣ Horizontale Richtung (zwischen Geräten): ✅ Zwei Systeme kommunizieren über logische Übertragungskanäle. ✅ Die Kommunikation erfolgt Schicht-zu-Schicht mit Protokollen. ✅ Nur Schicht 1 (Physikalische Schicht) nutzt ein physisches Medium (z. B. Kabel).

🔹 2️⃣ Vertikale Richtung (innerhalb eines Geräts): ✅ Jede Schicht nutzt die Dienste der darunterliegenden Schicht. ✅ Zugriff auf die nächste Schicht erfolgt über eine Schnittstelle (Interface). ✅ Daten werden mit zusätzlichen Kontrollinformationen (Header) versehen.

📌 Merksatz: 📡 Horizontale Richtung: Kommunikation zwischen zwei Geräten. 🔄 Vertikale Richtung: Jede Schicht nutzt die darunterliegende Schicht.

Einfache Version:

📡 Horizontale Kommunikation: ➡ Geräte (z. B. zwei Computer) tauschen Daten auf derselben Schicht aus. ➡ Dies geschieht mit Protokollen wie IP, TCP oder HTTP. ➡ Die physische Übertragung findet nur in Schicht 1 statt.

🔄 Vertikale Kommunikation: ➡ Jede Schicht nutzt die Dienste der darunterliegenden Schicht. ➡ Daten werden dabei mit zusätzlichen Infos (Header) erweitert. ➡ Schnittstellen regeln, wie Schichten miteinander kommunizieren.

💡 Merke: 🔹 Horizontal = Gerät zu Gerät 🔹 Vertikal = Schicht für Schicht innerhalb eines Geräts

Hier eine einprägsame und optisch optimierte Zusammenfassung der Top-Down-Reihenfolge des OSI-Modells:

📡 OSI-Modell – Top-Down-Betrachtung

🔹 Schicht 7: Anwendungsschicht (Application Layer) 📌 Funktion: Ermöglicht Anwendungen die Nutzung des Netzwerks. 📌 Protokolle: HTTP (Web), SMTP (E-Mail), FTP (Dateitransfer). 📌 Besonderheit: Steuert, wie Anwendungen miteinander kommunizieren.

🔹 Schicht 6: Darstellungsschicht (Presentation Layer) 📌 Funktion: Übersetzt, kodiert und komprimiert Daten. 📌 Beispiele: Verschlüsselung (TLS/SSL), Zeichencodierung (UTF-8, ASCII). 📌 Besonderheit: Sorgt für eine einheitliche Datenrepräsentation zwischen Sender und Empfänger.

🔹 Schicht 5: Sitzungsschicht (Session Layer) 📌 Funktion: Steuert Sitzungen, d. h. den Aufbau, die Verwaltung und den Abbau von Verbindungen. 📌 Beispiele: Sitzungswiederherstellung nach Unterbrechung. 📌 Besonderheit: Synchronisation und Dialogsteuerung zwischen Anwendungen.

🔹 Schicht 4: Transportschicht (Transport Layer) 📌 Funktion: Prozess-zu-Prozess-Kommunikation zwischen Endgeräten. 📌 Protokolle: ✔ TCP – zuverlässig, verbindungsorientiert (z. B. für Webbrowser, E-Mail). ✔ UDP – schnell, verbindungslos (z. B. für Videostreaming, VoIP). 📌 Besonderheit: Fehlerkontrolle mit Prüfsummen für Datenintegrität.

🔹 Schicht 3: Vermittlungsschicht (Network Layer) 📌 Funktion: Weiterleitung und Routing von Daten zwischen Netzwerken. 📌 Protokolle: IP (Internet Protocol), ICMP (Fehlermeldungen). 📌 Besonderheit: Bestimmt optimale Routen für die Datenübertragung.

🔹 Schicht 2: Sicherungsschicht (Data Link Layer) 📌 Funktion: Überträgt Datenrahmen (Frames) zwischen direkt verbundenen Geräten. 📌 Protokolle: Ethernet, WLAN (Wi-Fi), PPP (Point-to-Point Protocol). 📌 Besonderheit: Fehlererkennung auf Verbindungsebene.

🔹 Schicht 1: Bitübertragungsschicht (Physical Layer) 📌 Funktion: Überträgt einzelne Bits über physikalische Medien (Kabel, Funk, Glasfaser). 📌 Beispiele: Twisted-Pair-Kabel (Ethernet), Glasfaserkabel, WLAN-Frequenzen. 📌 Besonderheit: Definiert elektrische und mechanische Übertragungsstandards.

💡 Merksatz für die Schichten (von unten nach oben):

Bitte Sag Vater Tim, Das Pizza Ankommt! (Bitübertragung, Sicherung, Vermittlung, Transport, Darstellung, Präsentation, Anwendung)

✨ Bonus: 📡 Netzwerkschnittstellenschicht (Network Interface Layer) = Kombination aus Schicht 1 & 2 🌍 IP-Schicht (Internet Layer) = Bezeichnung für Schicht 3 im Internet-Protokollstack.

Diese Darstellung ist kompakt, gut lesbar und hilft dir, die wichtigsten Punkte schnell zu erfassen! 🚀

Hier eine optisch optimierte und leicht verständliche Zusammenfassung des Internet-Modells im Vergleich zum OSI-Modell:

🌍 Internet-Modell vs. OSI-Modell

📌 Wichtige Unterschiede:

1️⃣ Schichtenanzahl:

• OSI-Modell: 7 Schichten

• Internet-Modell: 5 (bzw. 4) Schichten

• Grund: Schicht 5-7 des OSI-Modells werden in der Internet-Architektur in einer einzigen Anwendungsschicht zusammengefasst.

2️⃣ Struktur und Praxisnähe:

• OSI-Modell: Strikte Trennung der Schichten, theoretisches Rahmenwerk für die Protokollentwicklung.

• Internet-Modell: Flexibler & praxisorientierter, um Netzwerke einfacher zu skalieren.

3️⃣ Sichtbarkeit von Daten:

• Im Internet-Modell sind Port-Nummern (Transportschicht) und IP-Adressen (Vermittlungsschicht) in der Anwendungsschicht sichtbar.

• Folge: Änderungen in Schicht 3 oder 4 können direkte Auswirkungen auf die Anwendungsschicht haben.

4️⃣ Routing-Protokolle & Flexibilität:

• Beispiel: DNS (Domain Name System) liegt im OSI-Modell auf Schicht 7, im Internet-Modell jedoch in der Vermittlungsschicht.

• Grund: Das Internet-Modell verlagert Komplexität in die Ränder des Netzwerks und in die Anwendungsschicht, um Wachstum und Anpassungsfähigkeit zu ermöglichen.

5️⃣ Flusskontrolle:

• OSI-Modell hat spezialisierte Mechanismen für Flusskontrolle in mehreren Schichten.

• Im Internet-Modell müssen Anwendungen bei der Verwendung von UDP selbst Mechanismen zur Flusskontrolle implementieren.

🛠 Vergleich der Schichten

✨ Fazit:

✅ Internet-Modell = effizienter & praxisorientierter. ✅ OSI-Modell = akademisches Idealmodell. ✅ Das Internet-Modell (TCP/IP) hat sich in der Praxis durchgesetzt.

🔹 Merke: 📌 OSI = Theorie 🧠 📌 Internet-Modell = Praxis 🌍

Diese Zusammenfassung ist leicht verständlich und hilft dir, die wichtigsten Unterschiede schnell zu erfassen! 🚀

Einprägsame Version:

🔹 Komplexitätsverlagerung in der Internet-Architektur:

• Endsysteme (Hosts):

  • Implementieren alle fünf Schichten des Internet-Modells.

  • Verantwortlich für alle Funktionen, inkl. Transportprotokolle (z. B. TCP, UDP).

• Transitsysteme (Router, Gateways, Bridges, Switches, Hubs):

  • Keine Transportprotokolle: Sie leiten Daten nur weiter.

  • Router & Gateways:

    • Implementieren Schichten 1 bis 3 (physikalisch, Sicherung und Vermittlung).

    • Erkennen IP-Adressen, routen und verbinden verschiedene Netzwerke.

  • Bridges & Switches (Paket-Switches) sowie Hubs:

    • Implementieren nur Schichten 1 und 2.

    • Arbeiten auf der Basis von MAC-Adressen (z. B. Ethernet).

• Spezielle Aufgaben:

  • Bridges: Verbinden Netze unterschiedlicher Technologie.

  • Gateways/Gateway-Router: Verbinden unterschiedliche autonome Systeme (Netzwerke mit verschiedenen Routing-Protokollen).

💡 Merke:

• Endsysteme tragen die ganze Last der Komplexität,

• Transitsysteme sind auf die reine Weiterleitung spezialisiert.

• Beide sind unverzichtbar für das Funktionieren des Internets!

Einfache Version:

📌 Wer macht was im Internet?

• Endsysteme (z. B. Computer):

  • Haben alle 5 Schichten – sie kümmern sich um alles, auch um Transportprotokolle wie TCP/UDP.

• Transitsysteme (z. B. Router, Gateways, Switches, Hubs):

  • Leiten nur Daten weiter und implementieren nicht den Transport.

  • Router & Gateways: Arbeiten mit den Schichten 1 bis 3 und kennen IP-Adressen.

  • Switches, Bridges & Hubs: Arbeiten nur mit Schicht 1 und 2 und kennen nur MAC-Adressen (wie bei Ethernet).

• Besonderheiten:

  • Bridges verbinden verschiedene Technologien.

  • Gateways verbinden unterschiedliche Netzwerke (mit verschiedenen Routing-Protokollen).

💡 Kurz gesagt:

• Computer machen alles,

• Router & Co. leiten die Daten weiter.

• Beide Arten von Systemen sind für das Internet wichtig.

Zusammenfassung der Transportschicht und ihrer Protokolle:

1. Kommunikationsdienste der Transportschicht: Die Transportschicht bietet zwei grundlegende Kommunikationsdienste auf den Endsystemen:

• UDP (User Datagram Protocol)

  • Unzuverlässig und verbindungslos.

  • Kein Garantie für den Erhalt oder die Reihenfolge der Pakete.

  • Ähnlich wie der Versand von Postkarten: Es wird einfach versendet, ohne Bestätigung oder Reihenfolge.

  • Eignet sich für: Zeitsensitive, bandbreitensensitive Anwendungen, die gewisse Verluste tolerieren können (z.B. Audio- oder Video-Streaming).

  • Broadcasts unterstützt, aber nicht routbar.

• TCP (Transmission Control Protocol)

  • Zuverlässig und verbindungsorientiert.

  • Gewährleistet, dass die Daten in der richtigen Reihenfolge und ohne Fehler übertragen werden.

  • Bietet den Eindruck eines durchgehenden Streams (ähnlich wie Telefonie): Ein stetiger, fehlerfreier Datenstrom zwischen zwei Prozessen.

  • Eignet sich für: Anwendungen, bei denen Zuverlässigkeit erforderlich ist (z.B. Web-Browsing, Dateiübertragung).

2. Kommunikation zwischen Prozessen (Sockel-Schnittstelle):

• Prozesse kommunizieren miteinander durch Sockel (über die Socket API).

• Eine Anwendung kann mehrere Kommunikations-Threads gleichzeitig haben, die durch Ports adressiert werden.

3. Multiplexen und Demultiplexen:

• Multiplexen: Sammelt Daten von verschiedenen Prozessen und verpackt sie für die Übertragung.

• Demultiplexen: Beim Empfang wird entschieden, an welchen Prozess die Daten weitergegeben werden (basierend auf Port-Nummern und ggf. IP-Adressen).

• Wichtig: Das Demultiplexen erfordert zusätzliche Informationen, z.B. Quell-IP-Adressen oder Quell-Ports, falls mehrere Prozesse denselben Zielport nutzen.

4. Prüfziffern (Checksummen):

• Sowohl UDP als auch TCP fügen eine Prüfziffer über den gesamten Header und die Payload hinzu, um sicherzustellen, dass keine Fehler in den übertragenen Daten auftreten, da IP keine Fehlerprüfung bietet.

5. Fazit:

• UDP ist schneller und flexibler, eignet sich jedoch nur für Anwendungen, die Fehler und Verluste tolerieren können.

• TCP sorgt für Zuverlässigkeit und Datenintegrität, eignet sich jedoch für Anwendungen, bei denen Fehlerfreiheit und Reihenfolge wichtig sind.

Kurze, Einprägsame Version:

🔹 Transportschicht – UDP vs. TCP:

• UDP: Unzuverlässig, verbindungslos (Postkarten), eignet sich für zeitsensitive Anwendungen (z.B. Live-Streams).

• TCP: Zuverlässig, verbindungsorientiert (Telefonie), sorgt für fehlerfreie Übertragung (z.B. beim Surfen).

🔹 Multiplexen & Demultiplexen:

• Multiplexen: Verschiedene Daten von Prozessen werden gesammelt und übertragen.

• Demultiplexen: Daten werden an den richtigen Prozess weitergeleitet, oft durch Port-Nummern.

🔹 Prüfziffern:

• UDP und TCP fügen Prüfziffern hinzu, um Fehler in den Daten zu erkennen.

💡 Merke:

• UDP: Schnell, aber keine Fehlerkontrolle.

• TCP: Sicher und zuverlässig, aber etwas langsamer.

Einprägsame Antwort:

• Kein Verbindungsaufbau: UDP benötigt keine Verbindung, bevor Daten gesendet werden.

• Einsatzgebiet: Ideal für kurze, zustandslose und kontextfreie Dienstanfragen.

• Optimiert für Echtzeit-Streaming: Perfekt für Anwendungen, bei denen kurze Verluste von Segmenten keinen großen Einfluss haben, wie beim Streaming.

• Besondere Merkmale:

  • Zeitsensitiv: Wichtig für Dienste, bei denen Geschwindigkeit zählt.

  • Bandbreitensensitiv: Geeignet für Anwendungen, die geringe Bandbreite benötigen.

  • Verlusttolerant: Auch bei Paketverlust funktioniert die Kommunikation noch zuverlässig.

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• UDP ist schnell und einfach, ohne Verbindungsaufbau.

• Gut für kurze Anfragen und Echtzeit-Streaming, wo Daten auch mal verloren gehen dürfen.

• Es funktioniert gut bei zeitsensitiven, bandbreitensensitiven und verlusttoleranten Anwendungen.

Einprägsame Antwort:

• Segment: Die PDU der Transportschicht, die von UDP und TCP verwendet wird.

• Besteht aus:

  • Header: Enthält wichtige Informationen wie Quell- und Ziel-Port-Nummern.

  • Nutzdaten: Die eigentlichen Daten.

• Wofür wird es genutzt?

  • Multiplexen beim Senden und Demultiplexen beim Empfang: Zuordnung von Segmenten zu Prozessen (oder deren Sockeln).

• Wichtige Details:

  • Bei mehreren Verbindungen (z.B. Server mit vielen Clients): Es wird zusätzlich die Quell-Host-IP-Adresse und Quell-Port-Nummer benötigt, um den richtigen Client zu identifizieren.

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• Ein Segment besteht aus Header und Nutzdaten.

• Der Header enthält Quell- und Ziel-Ports, um Daten den richtigen Prozessen zuzuordnen.

• Bei mehreren Verbindungen wird zusätzlich die Quell-IP und der Quell-Port benötigt, um den Client genau zu identifizieren.

Einprägsame Antwort:

• Vermittlungsschicht (Schicht 3):

  • Bietet Endpunkt-zu-Endpunkt-Kommunikation zwischen Hosts.

  • Verwendet IP-Adressen zur Adressierung der Hosts.

• Wichtige Aufgaben:

  • Host-IP-Adressierung: Identifizierung der Hosts im Netzwerk.

  • Paketübertragung: Transport von IP-Datagrammen.

  • Pfadermittlung: Bestimmt, welche Pfade die Pakete zwischen Quelle und Ziel nehmen (durch Routing-Protokolle).

• Dienstmerkmale:

  • Unzuverlässiger, verbindungsloser Dienst:

    • Pakete können verloren gehen.

    • Pakete können in einer anderen Reihenfolge ankommen.

  • IP ist das grundlegende Transferprotokoll im Internet.

• Komponenten der Vermittlungsschicht:

  • IP (anwenderseitig) und Routing-Protokolle (für die Pfadermittlung).

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• Die Vermittlungsschicht transportiert Pakete zwischen Hosts mit IP-Adressen.

• Sie stellt sicher, dass Pakete an das Ziel gelangen, aber sie garantiert nicht, dass sie ohne Fehler ankommen oder in der richtigen Reihenfolge eintreffen.

• Routing-Protokolle bestimmen den besten Pfad für die Pakete.

Einprägsame Antwort:

• Internet-Protokoll (IP):

  • Spezifiziert das Datagramm-Format, das für den Transfer von Daten im Internet zwischen Routern und Endsystemen verwendet wird.

  • Zuständig für Host-zu-Host-Übertragung von Informationen.

• Wichtige Details:

  • IP-Datagramm besteht aus einer Payload und einem Header.

  • Die Payload kann bis zu 64k Byte minus 20 Header-Bytes betragen.

  • Routen/Pfade: Der Weg, den Daten von einem Endgerät zum anderen über das Netzwerk nehmen, nennt man Route oder Pfad.

• Zusammenhang mit TCP/UDP:

  • IP transportiert die Daten zwischen den Endsystemen.

  • TCP und UDP sorgen für den Transport zwischen den Prozessen der Endsysteme (Netzanwendungen).

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• Das Internet-Protokoll (IP) sorgt dafür, dass Daten als IP-Datagramme zwischen Endgeräten und Routern über das Netzwerk übertragen werden.

• Es definiert das Format der Daten und ermöglicht Host-zu-Host-Übertragungen.

• TCP und UDP verwenden IP, um Daten zwischen Prozessen der Endsysteme zu übertragen.

Einprägsame Antwort:

• Zweck von Rechnernetzen:

  • Sie ermöglichen die Realisierung verteilter Anwendungen, die über den Austausch von Nachrichten miteinander kommunizieren.

• Anwendungsschicht:

  • Die Protokolle auf der Anwendungsschicht definieren:

    • Das Format und die Reihenfolge der ausgetauschten Nachrichten.

    • Die Aktionen, die nach dem Empfang oder der Übertragung einer Nachricht durchgeführt werden.

• Unterscheidung Netzwerkanwendung vs. Anwendungsprotokolle:

  • Netzwerkanwendungen benötigen Anwendungsprotokolle zum Kommunizieren:

    • WWW: Web Browser & Web-Server → HTTP

    • E-Mail: Clients → SMTP/IMAP

    • File Transfer: FTP

    • Remote Login: Telnet/SSH

    • Internet-Telephonie: SIP

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• Rechnernetze ermöglichen es verteilten Anwendungen, über Nachrichten zu kommunizieren.

• Anwendungsprotokolle legen fest, wie diese Nachrichten aussehen und welche Aktionen folgen.

• Beispiele für Anwendungen und ihre Protokolle:

  • HTTP für das Web, SMTP/IMAP für E-Mail, FTP für Dateitransfer, Telnet/SSH für Remote Login, SIP für Internet-Telefonie.

Einprägsame Antwort:

• Anwendungsschicht (Verarbeitungsschicht):

  • Sie stellt Netzwerkanwendungen bereit und ermöglicht es Programmen, mit dem Benutzer zu interagieren.

• Benutzer-Interaktion:

  • Der Benutzer verwendet eine Anwendung, um einen Dienst zu erhalten.

• Kommunikation zwischen Anwendungen:

  • Zwei Anwendungen kommunizieren auf der Anwendungsschicht miteinander.

• Protokolle der Anwendungsschicht:

  • Jedes spezifische Anwendungsprotokoll ist mit einer Port-Nummer verbunden.

  • Über die Port-Nummer wird der Dienst identifiziert.

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• Die Anwendungsschicht stellt Netzwerkanwendungen bereit, die Benutzern helfen, Dienste zu nutzen.

• Anwendungen kommunizieren über spezifische Protokolle, die mit Port-Nummern verbunden sind.

• Diese Port-Nummern identifizieren den jeweiligen Dienst.

Einprägsame Antwort:

• Client-Server-Modell:

  • Client: Nutzt einen Dienst, sendet eine Anfrage an den Server.

  • Server: Bietet den Dienst an, antwortet auf die Anfrage des Clients.

  • Der Server agiert nie initiativ oder aktiv – nur als Antwortgeber.

• Peer-to-Peer-Modell (P2P):

  • Zwei Peers (Gleichgestellte) tauschen direkt Daten aus, ohne einen Server zu benötigen.

  • Jeder Peer kann sowohl Dienst anbieten als auch nutzen (keine feste Client-Server-Rolle).

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• Client-Server-Modell: Der Client fragt den Server, der antwortet.

• Peer-to-Peer-Modell: Peers tauschen direkt Daten aus, ohne Server. Jeder kann Anbieter und Nutzer sein.

Einprägsame Erklärung:

Stell dir vor, du möchtest mit einem Freund in einem großen Gebäude (dem Internet) kommunizieren. Jeder Raum im Gebäude hat eine eindeutige Adresse (IP-Adresse) und eine Türnummer (Portnummer). Hier ist, wie die Kommunikation funktioniert:

1. Portnummer:

   • Jede Server-Netzanwendung wird durch eine eindeutige Portnummer (16 Bit breit) identifiziert. Es ist, als ob jede Tür im Gebäude eine Nummer hat, die den Dienst dahinter beschreibt (z. B. „Zimmer 80“ für Webseiten).

   • Allerdings reicht die Portnummer allein nicht aus, um einen spezifischen Dienstprozess zu identifizieren, da ein Server mehrere Threads oder Sockel gleichzeitig bedienen kann.

2. 4-Tupel:

   • Eine eindeutige Kommunikation zwischen zwei Anwendungen wird durch ein 4-Tupel definiert:

     • IP-Adresse des Server-Hosts: Das Gebäude, in dem der Dienst angeboten wird.

     • IP-Adresse des Client-Hosts: Das Gebäude, von dem die Anfrage kommt.

     • Port-Nummer des Servers: Die Tür, hinter der der Dienst läuft.

     • Port-Nummer des Clients: Die Tür, von der die Anfrage kommt.

   • Dieses 4-Tupel identifiziert eine Ende-zu-Ende-Kommunikation im Internet.

3. TCP vs. UDP:

   • Bei TCP (zustandsbehaftet) ist das 4-Tupel notwendig, um mehrere gleichzeitige Verbindungen zu unterscheiden.

   • Bei UDP (zustandslos) könnte theoretisch die IP-Adresse und Portnummer des Servers ausreichen, aber in der Praxis muss der Server auch die Client-IP und den Client-Port kennen, um Antworten zurücksenden zu können.

4. Client-Server vs. Peer-to-Peer:

   • Die Ende-zu-Ende-Kommunikation ist unabhängig davon, ob es sich um ein Client-Server- oder Peer-to-Peer-Modell handelt. Es geht nur darum, dass zwei Anwendungen miteinander kommunizieren.

Einfache Erklärung:

• Portnummer: Identifiziert eine Server-Netzanwendung auf einem Host.

• 4-Tupel: Eindeutige Identifikation einer Kommunikation durch:

  • Server-IP, Client-IP, Server-Port, Client-Port.

• TCP: Zustandsbehaftet, benötigt das 4-Tupel für mehrere Verbindungen.

• UDP: Zustandslos, aber der Server benötigt Client-IP und -Port für Antworten.

• Ende-zu-Ende-Kommunikation: Unabhängig von Client-Server oder Peer-to-Peer.

Einprägsame Antwort:

• Push-Protokoll:

  • Der Client sendet eigeninitiativ Daten an den Server, auch wenn der Client eigentlich als Server fungiert.

  • Beispiel: SMTP – Der Mail-Server schiebt unaufgefordert die E-Mails zum empfangenden Server.

• Pull-Protokoll:

  • Der Client fragt beim Server nach Daten.

  • Beispiel: HTTP – Der Web-Client fragt den Web-Server nach einer Webseite.

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• Push-Protokoll: Der Client schickt Daten unaufgefordert an den Server (z.B. SMTP).

• Pull-Protokoll: Der Client fragt nach Daten beim Server (z.B. HTTP).

Einprägsame Antwort:

• Prozess-ID:

  • Gültigkeit: Nur innerhalb eines Host-Rechners.

  • Charakter: Temporär und eindeutig.

• Port-Nummer:

  • Länge: 16 Bit.

  • Eigenschaft: Eindeutig im Format.

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• Prozess-ID: Nur auf einem Host gültig und temporär.

• Port-Nummer: 16 Bit lang und eindeutig.

Einprägsame Antwort:

• URL (Uniform Resource Locator) ist eine spezielle Art von URI (Uniform Resource Identifier), die Ressourcen in verteilten Netzanwendungen eindeutig identifiziert und lokalisiert.

• Teile einer URL:

  1. Protokollname: Wie auf die Ressource zugegriffen wird (z.B. http, https).

  2. Servername: Der Server, auf dem die Ressource liegt (Domain-Name oder IP-Adresse).

  3. Lokaler Name der Ressource: Der Pfad zur Ressource (Dateiname auf dem Server).

• Beispiel: http://<IP-Adresse>/<lokaler Pfad>

• Port-Nummer:

  • Wird durch das Protokoll in der URL angegeben oder explizit durch "Doppelpunkt" hinzugefügt (z.B. www.google.de:443).

  • Web-Browser verbinden automatisch den richtigen Port mit dem Protokoll.

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• Eine URL besteht aus:

  1. Protokoll: Wie wird zugegriffen.

  2. Servername: Wo ist die Ressource.

  3. Pfad der Ressource: Wie heißt sie.

• Der Port ist in der URL enthalten oder automatisch zugeordnet.

Einprägsame Antwort:

• DNS (Domain Name System) übersetzt symbolische Host-Namen (wie www.google.com) in IP-Adressen, die von Routern verwendet werden.

  • Warum? Router können nur mit IP-Adressen arbeiten, nicht mit Namen.

• DNS-Auflösung:

  1. Symbolische Namen → IP-Adressen.

  2. Ein Name kann mehrere IP-Adressen haben (z.B. www.google.com hat mehrere Adressen).

  3. Eine IP-Adresse kann mehrere Namen haben.

• DNS-Hierarchie:

  1. Lokale Name-Server: Versuchen, DNS-Anfragen schnell zu beantworten. Sie erhalten ihre Antworten ggf. von einem autoritativem Name-Server.

  2. Top-Level-Name-Server: Beantworten Anfragen zu Domains wie .de.

  3. Root-Name-Server: Ganz oben in der Hierarchie; kennen alle Top-Level-Name-Server.

• Cache:

  • Name-Server speichern Antworten, um wiederholte Anfragen zu beschleunigen.

• Namensauflösung:

  • Rekursive Auflösung: Lokale Server erledigen die ganze Anfrage und liefern die Antwort zurück.

  • Iterative Auflösung: Höhere Server geben nur Hinweise auf den nächsten Server weiter.

• Länge eines Host-Namens: Maximal 255 Bytes.

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• DNS übersetzt Host-Namen (wie www.google.com) in IP-Adressen.

• DNS funktioniert hierarchisch: Lokale Server holen Antworten von höheren Servern.

• Namensauflösung kann rekursiv oder iterativ erfolgen.

• Host-Namen dürfen max. 255 Bytes lang sein.

Einprägsame Antwort:

• Socket-API ist die Schnittstelle zwischen Anwendungsschicht und Transportschicht. Sie ermöglicht Anwendungen, mit Netzwerkprotokollen wie TCP und UDP zu kommunizieren.

• Häufige Sockeloperationen:

  1. Erzeugen eines Sockels: newSocket() (erzeugt einen neuen Socket).

  2. TCP-Verbindungsanfrage (Client): connect() (Client stellt Verbindung her).

  3. Verbindungsannahme (Server): listen(), accept() (Server akzeptiert Anfrage).

  4. Lesen aus einem Socket: getInputStream(), recv(), recvfrom() (empfangen von Daten).

  5. Schreiben in einen Socket: getOutputStream(), send(), sendto() (Senden von Daten).

  6. Schließen eines Sockets: close() (verbindet den Socket).

• Socket-Handle: Jeder Socket erhält beim Erzeugen eine eindeutige Identifikation (Handle).

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• Socket-API verbindet Anwendungsschicht und Transportschicht.

• Wichtige Operationen: Erzeugen von Sockets, Verbinden, Akzeptieren von Verbindungen, Senden und Empfangen von Daten, Schließen eines Sockets.

• Ein Socket wird durch einen Handle identifiziert.

Einprägsame Antwort:

• WWW ≠ Internet: Das World Wide Web ist nur eine Anwendung im Internet, ähnlich wie E-Mail. Es kann auch in anderen Netzwerken betrieben werden.

• Komponenten des WWW:

  1. Web-Browser: Benutzeroberfläche, mit der Nutzer auf das WWW zugreifen.

  2. Web-Server: Bereitstellung von Web-Dokumenten.

  3. Protokolle: Z.B. HTTP (HyperText Transfer Protocol) zur Kommunikation zwischen Browser und Server.

  4. Standards: Z.B. HTML (HyperText Markup Language) für das Format von Web-Dokumenten.

• HTTP sorgt dafür, dass Browser und Server weltweit miteinander kommunizieren können.

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• Das World Wide Web ist eine Anwendung im Internet, die aus Browsern, Servern und Protokollen wie HTTP und HTML besteht.

• HTTP ermöglicht die Kommunikation zwischen Browsern und Servern weltweit.

Einprägsame Antwort:

• FTP (File Transfer Protocol) ist zustandsbehaftet:

  • Der Server muss benutzerspezifische Verzeichnisse und deren Status verwalten.

• Datenübertragung:

  • Die Datei-Daten werden in eigenen Verbindungen übertragen, getrennt von den Steuerinformationen. Das wird als "out-of-band" bezeichnet.

• Unterschied zu HTTP:

  • Bei HTTP werden die Steuerinformationen zusammen mit den Nutzdaten in der gleichen Verbindung gesendet (in-band).

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• FTP verwaltet Benutzerstatus und verwendet separate Verbindungen für Datenübertragung (out-of-band).

• HTTP sendet Steuerinformationen zusammen mit den Daten in einer Verbindung (in-band).

Einprägsame Antwort:

• HTTP (HyperText Transfer Protocol) ist ein zustandsloses Client-Server-Protokoll, das auf ASCII-Anfragen basiert.

• Anfrage vom Client:

  • Eine typische Anfrage (z.B. GET) enthält eine WWW-Objekt-Referenz für das angeforderte Objekt (z.B. eine HTML- oder Grafik-Datei).

• Antwort des Servers:

  • Der Web-Server liefert das angeforderte Objekt im MIME-Format.

• Persistente Verbindungen (ab HTTP 1.1):

  • Mehrere Objekte können nacheinander von demselben Server geladen werden, ohne jedes Mal eine neue Verbindung aufbauen zu müssen.

  • Pipelining: Der Client kann Anfragen senden, ohne auf die vorherige Antwort zu warten.

• Web-Cache (Proxy-Server):

  • Ein Cache agiert als Server nach innen und als Client nach außen, um die Reaktionszeit zu erhöhen, die Bandbreite zu reduzieren und den internen Client zu anonymisieren.

• Nicht persistente Verbindung (mit connection: close):

  • Eine explizite Anfrage des Clients, die Verbindung nach der Antwort zu schließen.

• Beispiel einer Serverantwort:

  • Statuszeile: HTTP-Version, Statuscode (200 für Erfolg), Phrase ("OK").

  • Header-Zeilen: Details zur Lieferung (Datum, Server-Informationen, Objektbeschreibung).

  • Entity Body: Enthält die eigentlichen Daten.

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• HTTP ist ein zustandsloses Protokoll, bei dem der Client Objekte vom Server anfragt und dieser sie im MIME-Format liefert.

• Persistente Verbindungen (ab HTTP 1.1) ermöglichen das Laden mehrerer Objekte ohne neue Verbindungen.

• Pipelining beschleunigt Anfragen, indem der Client parallel senden kann.

• Web-Cache speichert Antworten, um die Reaktionszeit zu verkürzen und Bandbreite zu sparen.

Einprägsame Antwort:

• Anwendungen:

  • Mail User Agent (MUA): Das E-Mail-Programm des Benutzers für das Verfassen, Lesen und Bearbeiten von E-Mails.

  • Message Transfer Agent (MTA): Die Server-Anwendung, die E-Mails empfängt und zustellt.

• Protokolle:

  • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Wird zum Senden und Übertragen von E-Mails verwendet.

  • POP3 (Post Office Protocol 3): Holt E-Mails vom Server (Prinzip: Download and Delete oder Keep).

  • IMAP (Internet Message Access Protocol): Synchronisiert E-Mails zwischen Server und Client und lässt die E-Mails auf dem Server gespeichert.

• Kodierung:

  • Alle MUA müssen den MIME-Standard unterstützen, der E-Mails mit 7-Bit-ASCII-Zeichen kodiert, um Texte und Grafiken verlustfrei zu übertragen.

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• MUA: Benutzer-E-Mail-Programm zum Verfassen und Lesen.

• MTA: Server-Anwendung, die E-Mails empfängt und zustellt.

• SMTP: Protokoll zum Senden von E-Mails.

• POP3: Lädt E-Mails vom Server (und löscht sie optional).

• IMAP: Synchronisiert E-Mails zwischen Server und Client und speichert sie auf dem Server.

• MIME: Kodierungsstandard für E-Mails.

Einprägsame Antwort:

• E-Mail-Adresse: Besteht aus einer Mailbox (z.B. alice.schmidt) und einer Domain (z.B. studium.fernuni-hagen.de). Format: mailbox@Domain-Name

• Beispiel: alice.schmidt@studium.fernuni-hagen.de

• E-Mail-Anwendungen (MUA): Programme wie Thunderbird oder Outlook, die den Benutzern ermöglichen, E-Mails zu verfassen, zu lesen und zu verwalten.

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• E-Mail-Adresse: mailbox@Domain-Name

• Beispiel: alice.schmidt@studium.fernuni-hagen.de

• E-Mail-Anwendungen: Thunderbird, Outlook.

Einprägsame Antwort:

• Anwenderprotokolle: Diese Protokolle können relativ langsam sein, da sie eine zuverlässige, aber elastische Kommunikation ermöglichen.

• Beispiel: E-Mail-Protokolle wie SMTP, POP3 und IMAP.

• SSL-Verschlüsselung: Häufig wird SSL (Secure Sockets Layer) verwendet, um eine sichere Verbindung zwischen Client und Server zu gewährleisten.

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• Anwenderprotokolle: Langsam aber zuverlässig und elastisch.

• Nutzen oft SSL-Verschlüsselung für Sicherheit.

 Einprägsame Antwort:

1. Verteilte Anwendungen (Schicht 5):

   • Anwendungen entscheiden sich für TCP (verbindungsorientiert) oder UDP (paketorientiert).

   • Daten werden über Sockel-Schnittstellen an die Transportschicht (Schicht 4) übergeben.

2. Transportschicht (Schicht 4):

   • Ende-zu-Ende-Kommunikation: Zwei Prozesse (nicht direkt Anwendungen) kommunizieren über Ports und IP-Adressen.

   • Demultiplexen: Weiterleitung von Daten an den richtigen Prozess.

   • Aufteilung von Daten in kleinere Segmente.

3. Vermittlungsschicht (Schicht 3):

   • Verbindungsloser, unzuverlässiger Best-Effort-Dienst: Datagramm-Transport zwischen Hosts via IP.

   • Routing: Bestimmung von Pfaden und Erstellung von Routing-Tabellen.

   • Adressierung der Hosts über Host-IP-Adressen.

4. Zusammenwirken der Schichten:

   • Vermittlungsschicht (Schicht 3) transportiert Daten zwischen Hosts.

   • Transportschicht (Schicht 4) sorgt für die Kommunikation zwischen Prozessen auf diesen Hosts.

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• Schicht 5 (Verteilte Anwendungen) nutzt TCP oder UDP für die Kommunikation.

• Schicht 4 (Transport) sorgt für die Ende-zu-Ende-Kommunikation zwischen Prozessen.

• Schicht 3 (Vermittlung) kümmert sich um den Transport zwischen Hosts und das Routing der Daten.

• TCP/UDP arbeiten auf der Transportschicht und verwenden IP auf der Vermittlungsschicht.

Einprägsame Erklärung:

Ein Rechnernetz (oder Computernetzwerk) ist wie ein Team von Menschen, die zusammenarbeiten, um eine Aufgabe zu erledigen. Jeder im Team hat eine spezielle Rolle, und sie kommunizieren miteinander, um ihre Ziele zu erreichen. Hier ist, wie es funktioniert:

1. Zweck:

   • Rechnernetze dienen dazu, verteilte Anwendungen zu realisieren. Diese Anwendungen kommunizieren miteinander, indem sie Nachrichten über das Netzwerk austauschen. Es ist, als ob die Teammitglieder sich Briefe schicken, um Informationen auszutauschen.

2. Komponenten:

   • Endsysteme (Hosts): Das sind die „Hauptakteure“ im Netzwerk, z. B. Computer oder Server, auf denen die Netzwerkanwendungen laufen.

   • Transitsysteme: Dazu gehören Router, Gateways, Switches und Bridges. Sie sind wie die „Vermittler“, die sicherstellen, dass die Nachrichten den richtigen Weg finden.

   • Kommunikationsleitungen: Das sind die „Verbindungsstraßen“, z. B. Kabel oder WLAN, die die Komponenten miteinander verbinden.

3. Modell eines Netzwerks:

   • Ein Netzwerk kann als Graph dargestellt werden:

     • Knoten: Die Rechner und Peripheriegeräte (z. B. Drucker).

     • Kanten: Die Kommunikationsleitungen, die die Knoten verbinden.

4. Systemdefinition:

   • Ein System besteht aus verbundenen Komponenten mit einem erwarteten Verhalten. Es interagiert über Schnittstellen mit seiner Umgebung. Es ist, als ob das Team klare Regeln hat, wie es kommuniziert und zusammenarbeitet.

Einfache Erklärung:

• Rechnernetze ermöglichen verteilte Anwendungen, die über Nachrichtenaustausch kommunizieren.

• Komponenten:

  • Endsysteme (Hosts): Computer oder Server, auf denen Anwendungen laufen.

  • Transitsysteme: Router, Gateways, Switches, Bridges.

  • Kommunikationsleitungen: Verbinden die Komponenten.

• Modell: Ein Netzwerk ist ein Graph mit Knoten (Rechner) und Kanten (Leitungen).

• System: Verbundene Komponenten mit erwartetem Verhalten, die über Schnittstellen interagieren.

Die erste Erklärung ist anschaulich und einprägsam, während die zweite kurz und präzise ist. 😊

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Einprägsame Antwort:

1. Anwendung vs. Prozess:

   • Der Begriff "Anwendung" kann je nach Kontext unterschiedlich gemeint sein:

     • Typ der Anwendung (z. B. Web-Browser wie Firefox).

     • Konkreter Server-Anwendungsprozess, der über mehrere Sockel-Schnittstellen mit verschiedenen Clients kommuniziert.

   • In Schicht 4 wird zwischen Verbindungen (TCP) und Kommunikationen (UDP) unterschieden, nicht zwischen Anwendungen.

2. Schicht 4 (Transport) - Prozesse und Sockel:

   • Sockel: Technische Schnittstellen, die von Prozessen genutzt werden, um mit anderen Prozessen zu kommunizieren.

   • Prozess-Adressierung: Identität in Schicht 4 bezieht sich auf Sockel (nicht direkt auf die Anwendung). Mehrere Instanzen der gleichen Anwendung können mehrere Sockel gleichzeitig verwenden.

3. Schicht 4 (Port-Nummern und Demultiplexing):

   • Die Port-Nummer identifiziert den Dienst auf Schicht 5 (Anwendungsprozess).

   • Eindeutige Identifikation einer Verbindung erfolgt durch das 4-Tupel:

     • IP-Adresse des Servers,

     • IP-Adresse des Clients,

     • Port-Nummer des Servers,

     • Port-Nummer des Clients.

4. Schicht 4 - Transparenz:

   • In Schicht 4 wird keine anwendungsspezifische Information verarbeitet oder verändert (z. B. keine Inhalte der 5-PDU Nachrichten).

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• Anwendung bezeichnet entweder den Anwendungstyp oder den konkreten Anwendungsprozess, der über mehrere Sockel kommunizieren kann.

• Schicht 4 (Transport) adressiert nicht direkt Anwendungen, sondern Prozesse und deren Sockel, die über Ports und IP-Adressen identifiziert werden.

• Demultiplexing ermöglicht eine eindeutige Zuordnung der Verbindung über das 4-Tupel (IP-Adressen und Port-Nummern).

• In Schicht 4 werden keine anwendungsspezifischen Daten verarbeitet.

Einprägsame Antwort:

1. UDP-Server:

   • Ein UDP-Server empfängt eine Anfrage nach der anderen vom an den UDP-Dienst-Port gebundenen Sockel.

   • Zustandslos: Der Server merkt sich keine Zustände zwischen Anfragen.

2. TCP-Server:

   • Ein TCP-Server hält einen Horch-Sockel (welcomeSocket) auf dem TCP-Dienst-Port aktiv, um Verbindungen zu akzeptieren.

   • Für jede Verbindung wird ein eigener Daten-Transfer-Sockel geöffnet, der den Zustand und Kontext der Verbindung kennt.

   • Der Server kann mehrere Verbindungen gleichzeitig verwalten.

   • Verbindungsadressierung: Die Ziel-Port-Nummer alleine reicht nicht aus, um den richtigen Verbindungssockel zu identifizieren. Es müssen auch Quell-IP-Adressen und Quell-Ports der Clients berücksichtigt werden.

Zusammenfassung (einfache Antwort):

• UDP-Server: Empfangt Anfragen nacheinander, ohne den Zustand zwischen den Anfragen zu speichern.

• TCP-Server: Hält für jede Verbindung einen eigenen Daten-Transfer-Sockel, der den Zustand der Verbindung kennt. Mehrere Verbindungen zu verschiedenen Clients können gleichzeitig bestehen.

Das ist korrekt! Hier sind die wichtigen Punkte:

1. Server muss aktiv sein:

   • Ein Server muss bereits laufen und auf eingehende Verbindungen warten, bevor der erste Client eine Anfrage stellt.

   • Dies gilt sowohl für TCP- als auch für UDP-Server, allerdings auf unterschiedliche Weise.

2. TCP-Server:

   • Bei TCP muss der Server einen Horch-Sockel (welcomeSocket) öffnen, der auf einem bestimmten Dienst-Port auf Verbindungen wartet.

   • Der Server kann dann verbindungsorientierte Kommunikation mit dem Client aufbauen, indem er für jede Anfrage einen neuen Verbindungssockel öffnet.

3. UDP-Server:

   • Bei UDP kann der Server sofort Daten von Clients empfangen, ohne vorher eine explizite Verbindung aufzubauen.

   • Der Server wartet auf Anfragen an einem UDP-Port und antwortet direkt auf die Anfragen, ohne eine Verbindung zu speichern.

Zusammengefasst:

• Beide Servertypen müssen laufen, bevor Anfragen eintreffen, aber der TCP-Server muss spezifische Verbindungen verwalten, während der UDP-Server zustandslos arbeitet.

Einprägsame Antwort:

• Transport- und Vermittlungsschicht im Zusammenspiel:

  • Aufgabe der Transportschicht (Schicht 4):

    • Erweitert die logische Host-zu-Host-Kommunikation der Vermittlungsschicht, sodass mehrere Prozesse auf einem Host adressiert werden können.

    • Multiplexing:

      • Beim Senden:

        • Fügt dem Segment (4-PDU) den Source-Port (zur Identifikation des sendenden Prozesses) und den Destination-Port (zur Identifikation des empfangenden Prozesses) hinzu.

      • Diese Port-Informationen ermöglichen, dass trotz gemeinsamer Host-IP verschiedene Prozesse (bzw. deren Sockel) eindeutig unterschieden werden.

  • Aufgabe der Vermittlungsschicht (Schicht 3):

    • Sorgt für den logischen Datagrammtransport zwischen Hosts.

    • Multiplexing auf Schicht 3:

      • Fügt dem Segment einen Header hinzu, der die Source-Host-IP und Destination-Host-IP enthält.

• Demultiplexing in der Transportschicht:

  • Empfang eines Segments:

    • Die Transportschicht wertet den Destination-Port aus, um den richtigen Empfangs-Sockel zu identifizieren.

    • Bei TCP kann es zusätzlich nötig sein, auch die Source-IP und den Source-Port zu berücksichtigen – z.B. bei mehreren parallelen Verbindungen vom selben Client.

  • Beispiel-Szenarien:

    • Szenario 1: Zwei Clients von verschiedenen Hosts verwenden zufällig denselben Source-Port → Unterscheidung erfolgt durch die Source-Host-IP.

    • Szenario 2: Zwei Verbindungen desselben Clients (gleiches Quell-Host) werden anhand ihrer unterschiedlichen Source-Ports unterschieden.

  • UDP:

    • Hier reicht oft der Destination-Port, da üblicherweise nur ein Sockel pro Ziel-Port existiert.

• Kurzfassung:

  • Da die Vermittlungsschicht nur die Kommunikation zwischen Hosts (IP-Adressen) unterstützt, muss die Transportschicht Multiplexing betreiben, um den Nachrichtenstrom den korrekten Prozessen (über ihre Sockel) zuzuordnen – das ist das Demultiplexing.

  • Multiplexing: Fügt kontrollierende Port-Informationen in den 4-PDU-Header ein, bevor die Daten an die Vermittlungsschicht übergeben werden.

  • Demultiplexing: Bei Empfang wird anhand der Port-Nummern (und ggf. IP-Adressen) das Segment dem richtigen Prozess zugeordnet.

Einfache Antwort:

• Die Transportschicht verwendet Ports, um Daten an den richtigen Prozess zu senden, weil auf Schicht 3 nur ganze Hosts angesprochen werden.

• Multiplexing: Beim Senden fügt die Transportschicht jedem Segment Quell- und Ziel-Port hinzu.

• Demultiplexing: Beim Empfangen nutzt die Transportschicht diese Ports (und bei Bedarf auch IP-Adressen), um das Segment an den korrekten Prozess (Sockel) weiterzuleiten.

• So wird sichergestellt, dass, auch wenn viele Prozesse auf einem Host laufen, jede Nachricht den richtigen Empfänger erreicht.

1. Zuverlässigkeit vs. Verlusttoleranz:

• Zuverlässigkeit:

  • Ziel: Sicherstellen, dass alle Daten zuverlässig übertragen werden, ohne Verluste, Fehler oder Reihenfolgeprobleme.

  • Merkmale:

    • Keine Datenverluste: Alle übertragenen Daten müssen beim Empfänger ankommen.

    • Datenintegrität: Die Daten dürfen nicht verändert werden.

    • Reihenfolge: Daten müssen in der richtigen Reihenfolge ankommen (wichtig für viele Anwendungen wie File-Transfer oder Web-Anfragen).

  • Protokolle: TCP ist ein Beispiel für ein zuverlässiges Protokoll, das diese Eigenschaften garantiert.

• Verlusttoleranz:

  • Ziel: Die Anwendung ist so gestaltet, dass sie auch bei Datenverlusten oder Fehlern weiter funktioniert. Sie erträgt gewisse Unvollständigkeiten in der Datenübertragung.

  • Merkmale:

    • Fehler können toleriert werden: Verlust oder fehlerhafte Daten haben geringe Auswirkungen auf die Anwendung.

    • Fehlertolerante Mechanismen: Einige Protokolle (z. B. UDP) sind verlusttolerant, da sie keine Bestätigung der gesendeten Daten verlangen.

  • Protokolle: UDP, welches keine Garantie für Lieferung oder Reihenfolge bietet, ist für verlusttolerante Anwendungen geeignet.

2. Bandbreiten-sensitive vs. elastische Anwendungen:

• Bandbreiten-sensitive Anwendungen:

  • Ziel: Diese Anwendungen benötigen eine konstante und ausreichende Bandbreite für eine korrekte Funktion.

  • Merkmale:

    • Konstante Übertragungsrate: Diese Anwendungen müssen Daten in einem bestimmten Zeitrahmen ohne Verzögerungen oder Schwankungen empfangen.

    • Beispiele: Video-Streaming, VoIP (Sprachanrufe), Online-Gaming.

    • Probleme bei Bandbreitenmangel: Es können Verzögerungen, Pufferungen oder sogar Ausfälle auftreten.

• Elastische Anwendungen:

  • Ziel: Diese Anwendungen sind weniger empfindlich gegenüber Schwankungen in der Bandbreite und können sich an diese anpassen.

  • Merkmale:

    • Anpassungsfähigkeit: Sie können ihre Anforderungen an die Bandbreite je nach Verfügbarkeit anpassen, ohne die Funktionalität zu beeinträchtigen.

    • Beispiele: Dateiübertragungen (z. B. FTP), E-Mail, Web-Browsing.

    • Flexibilität: Diese Anwendungen können längere Ladezeiten oder Verzögerungen tolerieren.

3. Zeitsensitive Anwendungen:

• Ziel: Diese Anwendungen müssen Daten innerhalb eines engen Zeitrahmens erhalten und verarbeiten, um ihre Funktion zu erfüllen.

• Merkmale:

  • Echtzeit: Zeitsensitive Anwendungen benötigen Echtzeit-Kommunikation und können Verzögerungen nicht tolerieren.

  • Beispiele:

    • VoIP (Sprachanrufe), bei denen eine geringe Verzögerung (Latenz) entscheidend ist.

    • Video-Konferenzen, bei denen Latenz und Pufferung das Erlebnis stark beeinträchtigen würden.

    • Industrieautomatisierung, bei der Systeme sofort auf Messdaten reagieren müssen.

  • Probleme bei Verzögerung: Eine zu hohe Verzögerung führt zu Kommunikationsproblemen und beeinträchtigt die Benutzererfahrung.

Der UDP-Header (User Datagram Protocol) ist relativ einfach strukturiert und besteht aus folgenden vier 16-Bit-Feldern:

1. Quell-Port (Source Port):

   • Größe: 16 Bit

   • Funktion: Gibt den Port des sendenden Prozesses auf dem Quell-Host an.

2. Ziel-Port (Destination Port):

   • Größe: 16 Bit

   • Funktion: Gibt den Port des Zielprozesses auf dem Ziel-Host an.

3. Länge (Length):

   • Größe: 16 Bit

   • Funktion: Enthält die Länge des gesamten UDP-Pakets, einschließlich des UDP-Headers und der Anwendungsdaten (Payload).

     • Minimalwert: 8 Bytes (d.h., der Header alleine).

     • Maximalwert: 65535 Bytes, abzüglich der 8 Bytes für den Header und der 20 Bytes für den IPv4-Header.

4. Prüfziffer (Checksum):

   • Größe: 16 Bit

   • Funktion: Wird verwendet, um die Integrität der Daten zu überprüfen. Sie wird über den gesamten UDP-Header und die Anwendungsdaten berechnet.

   • Berechnung:

     • Die Prüfziffer wird über einen Pseudo-Header berechnet, der auch Teile des IP-Headers (wie Quell- und Ziel-IP-Adressen und Protokolltyp) enthält.

     • Einer-Komplement-Summe: Der Pseudo-Header und die Anwendungsdaten (Payload) werden in 16-Bit-Wörter aufgeteilt und die Einer-Komplement-Summe wird berechnet.

     • Behandlung ungerader Datenlängen: Falls die Anwendungsdaten eine ungerade Anzahl an Bytes haben, wird eine virtuelle Null hinzugefügt, um die Datenlänge auf eine gerade Zahl zu bringen.

Maximale Payload-Größe:

• Die maximale Größe der Anwendungsdaten (Payload) berechnet sich folgendermaßen: 65535−8 (UDP-Header)−20 (IPv4-Header)=65507 Bytes65535 - 8 \, (\text{UDP-Header}) - 20 \, (\text{IPv4-Header}) = 65507 \, \text{Bytes} Das bedeutet, dass die Anwendungsdaten eines UDP-Pakets bis zu 65507 Bytes umfassen können.

Zusammenfassung des UDP-Headers:

Die Prüfziffer stellt sicher, dass keine Fehler bei der Datenübertragung auftreten, indem sie eine Integritätsprüfung auf der Empfängerseite durchführt.

UDP (User Datagram Protocol) ist aufgrund seiner einfachen Struktur und seines fehlenden Zustandsmanagements eine bevorzugte Wahl für viele Anwendungen, bei denen Geschwindigkeit und geringe Latenz wichtiger sind als die vollständige Gewährleistung von Zuverlässigkeit. Hier ist eine detaillierte Betrachtung der Anwendungen von UDP:

1. Einmalige, zustandslose und kurze Anfragen

• Beispiel: DNS-Anfragen (Domain Name System)

  • Typische Anwendung: DNS ist ein Protokoll, das IP-Adressen für Domain-Namen auflöst. Diese Anfragen sind in der Regel klein (passen in ein UDP-Segment) und werden ohne weitere Zustandsbehandlung abgewickelt.

  • Funktionsweise: Ein DNS-Client sendet eine Anfrage an den DNS-Server und erwartet sofort eine Antwort. Nach der Beantwortung der Anfrage vergisst der Server die Anfrage und speichert keine Zustände. Dies ist ein Paradebeispiel für die Zustandslosigkeit von UDP, bei der keine komplexen Verbindungen oder Wiederholungsversuche erforderlich sind.

  • Vorteil: Schnelligkeit, da keine Verbindungsaufbau- und Abbauprozeduren wie bei TCP notwendig sind.

2. Schnelligkeit wichtiger als Zuverlässigkeit

• Beispiel: Audio- und Video-Streaming

  • Typische Anwendung: Dienste wie Video-Streaming (z.B. YouTube, Netflix) oder Audio-Streaming (z.B. Spotify) nutzen häufig UDP, weil die Anwendungslogik darauf ausgelegt ist, Daten mit minimaler Verzögerung zu empfangen und wiederzugeben. Hier wird auf Flusskontrolle, Fehlerkorrektur und Überlaufkontrolle verzichtet, um die Geschwindigkeit der Übertragung zu maximieren.

  • Funktionsweise: Bei Streaming-Anwendungen werden kontinuierlich Datenpakete gesendet, und wenn ein Paket verloren geht oder fehlerhaft ist, kann dies ignoriert werden, solange die Wiedergabe nicht beeinträchtigt wird. Das bedeutet, dass ein Verlust von Datenpaketen keine wesentlichen Auswirkungen auf das Benutzererlebnis hat.

  • Vorteil: Minimierung der Latenz und Vermeidung der Verzögerung durch zusätzliche Fehlerkorrekturen oder Handshake-Prozesse. UDP ermöglicht eine nahezu sofortige Datenübertragung ohne die Notwendigkeit eines Verbindungsaufbaus.

Zusammengefasst:

UDP eignet sich besonders für:

• Zustandslose Anwendungen, die keine Verbindungsverwaltung benötigen.

• Echtzeitanwendungen, bei denen die Geschwindigkeit der Übertragung wichtiger ist als die perfekte Übertragung von allen Daten.

• Anwendungen mit geringer Latenz, wie z.B. DNS oder Streaming-Dienste, bei denen die Daten in Echtzeit verarbeitet und wiedergegeben werden müssen.

Vorteile von UDP:

• Geringe Latenz: Kein Verbindungsaufbau, keine Flusskontrolle oder Fehlerkorrektur.

• Effizient: Die einfache Struktur und das Fehlen von Handshakes ermöglichen schnelle Übertragungen.

Nachteile von UDP:

• Keine Fehlerkorrektur: Es wird keine Garantie für die Zustellung der Daten oder deren Reihenfolge gegeben.

• Zustandslosigkeit: Der Server muss bei jeder Anfrage einen neuen Prozess starten, da keine Zustandsinformationen gespeichert werden.

Klar! Ich werde die Antwort einmal umformulieren, um sie so einprägsam wie möglich zu machen, und dann eine vereinfachte Version darunter bereitstellen. Dabei achte ich auf klare Struktur und Übersichtlichkeit.

Antwort (einprägsam umgeschrieben):

Anwendungen von UDP

• Zustandslose Kommunikation

  • Beispiel: DNS-Anfragen

    • Was passiert?: Der Client schickt eine Anfrage, der Server antwortet sofort und vergisst die Anfrage danach.

    • Wieso UDP?: Keine Verbindungsverwaltung, einfach und schnell.

• Schnelligkeit über Zuverlässigkeit

  • Beispiel: Audio- & Video-Streaming

    • Was passiert?: Daten werden schnell übertragen, verlorene Pakete sind nicht kritisch, weil die Wiedergabe einfach fortgesetzt wird.

    • Wieso UDP?: Minimale Verzögerung, keine Fehlerkorrektur oder Überprüfungen.

Zusammenfassung:

• UDP ist ideal für schnelle, einfache Kommunikation, bei der Verlust toleriert wird, z.B. bei DNS oder Streaming.

• Vorteile von UDP: Schnelligkeit und geringe Latenz durch fehlende Verbindungsaufbau- oder Kontrollmechanismen.

• Nachteile von UDP: Keine Garantie für Zustellung oder Reihenfolge der Daten.

Antwort (vereinfacht):

Anwendungen von UDP

• DNS-Anfragen: Der Client fragt, der Server antwortet sofort und vergisst es.

• Streaming: Daten werden schnell übertragen, ohne nach verlorenen Paketen zu suchen.

Zusammenfassung:

• UDP wird verwendet, wenn Geschwindigkeit wichtiger ist als Zuverlässigkeit.

• Vorteile: Schnelligkeit, wenig Verzögerung.

• Nachteile: Keine Garantie für Daten oder Reihenfolge.

Antwort (einprägsam umgeschrieben):

Verlässlichkeit durch Sequenznummern

• Ziel: Datenverlust verhindern und Reihenfolge sichern

  • Wie?: Durch Durchnummerierung der Pakete bzw. Nachrichten auf Anwendungsebene (Schicht 5).

  • Vorteil: Der Empfänger kann die Nachrichten in der richtigen Reihenfolge wieder zusammensetzen und verloren gegangene Pakete erkennen.

• Beispiel:

  • Wenn ein Paket verloren geht, kann der Empfänger anhand der Sequenznummer wissen, welches Paket fehlt und eine Wiederholung anfordern.

Zusammenfassung:

• Sequenznummern auf Anwendungsebene stellen sicher, dass Pakete in der richtigen Reihenfolge ankommen und dass verlorene Pakete wieder angefordert werden können.

Antwort (vereinfacht):

Verlässlichkeit durch Sequenznummern

• Wie funktioniert’s?: Pakete werden mit Sequenznummern versehen, um die Reihenfolge zu sichern.

• Ziel: Der Empfänger erkennt fehlende oder falsch angeordnete Pakete und kann nachfordern.

Zusammenfassung:

• Sequenznummern sorgen für Reihenfolge und erkennen verlorene Pakete.

Antwort (einprägsam umgeschrieben):

IP & UDP – Unzuverlässige Dienste

• IP-Protokoll:

  • Unzuverlässig: IP garantiert keine Fehlerkorrektur oder Reihenfolge der Pakete.

  • Warum geht etwas verloren?:

    • Fehlerhafte Pakete, die durch Checksummen in Routern erkannt werden, werden verworfen.

    • Überlastung von Routern kann dazu führen, dass Pakete im Empfangspuffer verloren gehen.

• UDP:

  • Unzuverlässig: UDP garantiert nicht die Ankunft oder Reihenfolge von Paketen.

  • Was passiert bei Verlust?: Bei Pufferüberlauf oder Verlust sendet UDP das Paket nicht automatisch erneut.

• Wichtige Punkte:

  • IP sorgt für die Reihenfolge innerhalb der Pakete, aber nicht für deren Integrität.

  • UDP garantiert weder Zuverlässigkeit noch Reihenfolge der Übertragung.

Zusammenfassung:

• IP & UDP sind unzuverlässig. Sie garantieren keine Fehlerkorrektur oder Reihenfolge. Bei Verlust von Paketen gibt es keine automatische Wiederholung.

Antwort (vereinfacht):

IP & UDP – Unzuverlässigkeit

• IP:

  • Kann Pakete verlieren, z.B. durch Fehler oder Überlastung in Routern.

• UDP:

  • Garantiert nicht die Ankunft oder Reihenfolge von Paketen und wiederholt verlorene Pakete nicht.

Zusammenfassung:

• IP und UDP sind unzuverlässig und es gibt keine automatische Wiederholung von verlorenen Paketen.

Antwort (einprägsam umgeschrieben):

Zuverlässigkeit der Datenübertragung – Anforderungen

1. Datenintegrität:

   • Die Daten müssen ohne Bitfehler beim Empfänger ankommen.

2. Vollständige Lieferung:

   • Alle Daten müssen komplett und ohne Verlust beim Empfängerprozess ankommen.

3. Reihenfolge der Daten:

   • Die Daten müssen in der richtigen Reihenfolge beim Empfänger ankommen, ohne dass Pakete überholt werden.

4. Vermeidung von Überflutung:

   • Der Empfänger darf nicht durch zu viele Daten gleichzeitig überlastet werden.

Techniken zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit:

• Kontrollinformationen wie:

  • Prüfziffern, Prüfzummen, ACK/NACK, Quittierungen und Sequenznummern.

  • Timeouts und Hop-Count zur Fehlererkennung.

  • Flusskontrolle (um Überflutung zu vermeiden) und Netzüberlastkontrolle (Congestion Control).

Zusammenfassung:

• Zuverlässigkeit wird durch Kontrollmechanismen wie Prüfzummen, Bestätigungen und Flusskontrollen gewährleistet, um Bitfehler, Nachrichtenverluste und Reihenfolgenprobleme zu verhindern.

Antwort (vereinfacht):

Zuverlässigkeit der Datenübertragung

1. Datenintegrität: Keine Bitfehler.

2. Vollständige Lieferung: Keine Datenverluste.

3. Reihenfolge: Daten in der richtigen Reihenfolge.

4. Überflutung vermeiden: Der Empfänger darf nicht überlastet werden.

Techniken:

• Prüfziffern, ACK/NACK, Sequenznummern, Timeouts.

• Flusskontrolle und Netzüberlastkontrolle.

Zusammenfassung:

• Zuverlässigkeit wird durch Kontrollmechanismen wie Bestätigungen und Flusskontrollen sichergestellt.

Antwort (einprägsam umgeschrieben):

Zuverlässiger Datentransfer

1. Übertragung durch unzuverlässiges Netzwerk:

   • Das zuverlässige Datentransferprotokoll nutzt das darunter liegende, unzuverlässige Netzwerkprotokoll (z.B. IP) für die Datenübertragung.

2. Bilaterale Kommunikation:

   • Zusätzliche Kommunikation zwischen Sender und Empfänger ist notwendig, um sicherzustellen, dass Daten korrekt ankommen und eventuelle Fehler behoben werden.

3. Fehlerbehebung:

   • Die Fehlerbehebung erfolgt durch den Austausch von Daten und Kontrollinformationen, z.B. durch Bestätigungen (ACKs) oder Wiederholungsanforderungen (NACKs).

4. Zustandsautomat:

   • Das zuverlässige Datentransferprotokoll kann als Zustandsautomat modelliert werden, der zwischen verschiedenen Zuständen wechselt, abhängig von den empfangenen Bestätigungen oder Fehlern.

• rdt = Reliable Data Transfer (Zuverlässige Datenübertragung)

• udt = Unreliable Data Transfer (Unzuverlässige Datenübertragung)

Zusammenfassung:

• Das zuverlässige Datentransferprotokoll nutzt das unzuverlässige Netzwerk, benötigt jedoch zusätzliche Kommunikation zur Fehlerbehebung und kann als Zustandsautomat dargestellt werden.

Antwort (vereinfacht):

Zuverlässiger Datentransfer

1. Übertragung durch unzuverlässiges Netzwerk:

   • Das zuverlässige Protokoll verwendet das unzuverlässige Netzwerk für die Übertragung.

2. Kommunikation:

   • Es gibt eine zusätzliche Kommunikation zwischen Sender und Empfänger, um Fehler zu beheben.

3. Fehlerbehebung:

   • Fehler werden durch Bestätigungen (ACK) und Wiederholungsanforderungen (NACK) behoben.

4. Zustandsautomat:

   • Das Protokoll wird als Zustandsautomat modelliert.

• rdt = zuverlässige Datenübertragung

• udt = unzuverlässige Datenübertragung

Zusammenfassung:

• Das zuverlässige Protokoll arbeitet mit einem unzuverlässigen Netzwerk, benötigt aber zusätzliche Kommunikation zur Fehlerbehebung und kann als Zustandsautomat beschrieben werden.

Antwort (einprägsam umgeschrieben):

Erstes Fehler-Modell: Verlustfreier Übertragungskanal mit garantierter Reihenfolge, aber mit Bitfehlern

1. Möglichkeit der zuverlässigen Datenübertragung:

• Bitfehlerbehebung durch Redundanz: Ein zusätzliches Fehlererkennungsverfahren, wie z.B. Prüfziffern oder Prüfzummenschwellen, ermöglicht die Erkennung und Behebung von Bitfehlern.

2. Möglichkeit: Stop-and-Wait-Protokoll:

• Funktionsweise: Der Sender wartet auf eine Bestätigung (ACK) des Empfängers, bevor das nächste Paket gesendet wird.

• Fehlerproblem: Falls die Bestätigung (ACK) fehlerhaft ist (z.B. NACK wird als ACK erkannt), wird das nächste Paket fälschlicherweise gesendet.

Abhilfe: Stop-and-Wait mit Sequenznummern:

• Ziel: Der Empfänger soll zwischen wiederholten und neuen Paketen unterscheiden können.

• Wie: Jedes Paket enthält eine Sequenznummer, sodass der Empfänger weiß, ob es sich um eine Wiederholung handelt oder um das aktuelle Paket. Auch Bestätigungsnachrichten (ACKs oder NACKs) enthalten diese Sequenznummer, um eine fehlerhafte Bestätigung zu erkennen.

ARQ-Protokolle:

• ARQ steht für „Automatic Repeat reQuest“.

• Drei wesentliche Fähigkeiten:

  1. Fehlererkennung: Durch Redundanz (z.B. Prüfziffern).

  2. Rückmeldung (ACK/NACK): Vom Empfänger für jedes Paket.

  3. Wiederholung: Bei einem NACK wird das Paket erneut gesendet.

Zusammenfassung:

• Fehlerbehandlung: Bitfehler durch Prüfziffern, ACK/NACK Rückmeldungen und Wiederholung bei Fehlern.

• Sequenznummern: Helfen, zwischen Wiederholungen und neuen Paketen zu unterscheiden.

• ARQ-Protokoll: Grundlage für zuverlässige Datenübertragung unter Berücksichtigung von Bitfehlern.

Antwort (vereinfacht):

Fehler-Modell: Verlustfreier Kanal mit garantierter Reihenfolge, aber Bitfehler

1. Bitfehlerbehebung durch Redundanz:

• Fehler werden durch zusätzliche Informationen erkannt und korrigiert.

2. Stop-and-Wait-Protokoll:

• Der Sender wartet auf eine Bestätigung (ACK), bevor er das nächste Paket sendet.

• Problem: Bei einer fehlerhaften Bestätigung wird das nächste Paket fälschlicherweise gesendet.

Abhilfe: Stop-and-Wait mit Sequenznummern:

• Jedes Paket hat eine Sequenznummer, die hilft, Wiederholungen zu erkennen.

ARQ-Protokoll:

• ARQ steht für „Automatische Wiederholung“.

• Drei Schlüsselmethoden:

  1. Fehlererkennung durch Redundanz.

  2. Bestätigung (ACK/NACK) vom Empfänger.

  3. Wiederholung bei Fehlern.

Zusammenfassung:

• Fehlerbehebung durch Prüfziffern und Sequenznummern.

• ARQ-Protokoll sorgt für eine zuverlässige Datenübertragung.

Antwort (einprägsam umgeschrieben):

Zweites Fehler-Modell: Übertragungskanal mit garantierter Reihenfolge, aber Verlust und Bitfehler - Alternating-Bit-Protokoll

1. Behandlung von Paketverlusten:

• Techniken: Prüfziffern, Sequenznummern und Bestätigungen (ACKs) helfen dabei, Paketverluste zu erkennen und zu behandeln.

• Wiederholungen: Falls ein Paket verloren geht, wird es erneut gesendet.

2. Erkennung von Paketverlusten:

• Senderseitig:

  • Countdown-Timer: Beim Senden eines Pakets wird ein Timer gestartet.

  • ACK: Wenn der Sender eine Bestätigung erhält, wird der Timer gestoppt.

  • Timeout: Wenn kein ACK kommt (also der Timer abläuft), wird das Paket erneut gesendet.

  • Fehlerhafte Pakete: Wenn das empfangene Paket fehlerhaft ist, wird es nicht wiederholt.

Problem bei zu kurzem Timeout-Intervall:

• Falsche Annahme von Paketverlust: Ein zu knapp bemessenes Timeout oder verspätete Telegramme können dazu führen, dass Pakete unnötigerweise erneut gesendet werden.

• Veraltete ACKs: Der Sender darf nicht aufgrund eines veralteten ACKs eine erneute Übertragung starten, da sonst weitere Bestätigungen fälschlicherweise empfangen und verarbeitet werden.

Zusammenfassung:

• Behandlung von Paketverlusten: Durch Prüfziffern, Sequenznummern, ACKs und ggf. Wiederholungen.

• Erkennung von Paketverlusten: Der Sender nutzt einen Timer, um auf Bestätigungen zu warten und bei Timeout Pakete erneut zu senden.

• Problem mit Timeout: Ein zu kurzes Timeout kann zu unnötigen Wiederholungen führen.

Antwort (vereinfacht):

Fehler-Modell: Übertragungskanal mit garantierter Reihenfolge, aber mit Verlusten und Bitfehlern

1. Behandlung von Paketverlusten:

• Paketverluste werden mit Prüfziffern, Sequenznummern und Bestätigungen behandelt.

2. Erkennung von Paketverlusten:

• Countdown-Timer beim Sender: Timer startet beim Senden, wird bei Empfang eines ACKs gestoppt. Bei Timeout wird das Paket erneut gesendet.

• Fehlerhafte Pakete: Nicht erneut senden.

Problem mit zu kurzem Timeout:

• Ein zu kurzes Timeout kann dazu führen, dass Pakete unnötig wiederholt werden, was zu falschen Bestätigungen führt.

Zusammenfassung:

• Paketverlustbehandlung durch Prüfziffern, Sequenznummern und ACKs.

• Sender verwendet einen Timer, um auf Bestätigungen zu warten und bei Timeout erneut zu senden.

Antwort (einprägsam umgeschrieben):

Alternating-Bit-Protokoll (Stop-and-Wait-Protokoll)

1. Grundprinzip:

• Stop-and-Wait: Die nächste Nachricht wird erst nach der Bestätigung (ACK) der vorherigen Nachricht gesendet.

• Sequenznummern: Nachrichten erhalten abwechselnd die Sequenznummern 0 und 1, um zwischen den gesendeten Paketen unterschieden zu können.

2. Empfänger:

• Der Empfänger hat einen begrenzten Einfluss auf den Ablauf. Er empfängt und bestätigt die Nachrichten, aber trifft keine Entscheidungen darüber, welche Nachricht als nächstes gesendet wird.

3. Zeitdiagramme:

• Sender sendet Nachricht A (mit Sequenznummer 0).

• Empfänger sendet ACK 0.

• Sender wartet auf ACK, bevor er die nächste Nachricht (mit Sequenznummer 1) sendet.

Antwort (vereinfacht):

Alternating-Bit-Protokoll

• Stop-and-Wait: Jede Nachricht wird erst nach Bestätigung gesendet.

• Sequenznummern: Nachrichten alternieren zwischen 0 und 1.

• Empfänger: Hat wenig Einfluss, er bestätigt nur.

Antwort (einprägsam umgeschrieben):

Fenster-Protokoll

1. Mehrere Pakete senden:

   • Der Sender kann eine Folge von Paketen senden, ohne auf jede Bestätigung zu warten.

   • Die Fenstergröße bestimmt, wie viele Pakete ohne Rückmeldung gleichzeitig gesendet werden dürfen.

2. Pufferung und Bestätigung:

   • Der Sender hat einen Puffer (Sendefenster), um Pakete zu speichern, die noch nicht bestätigt oder noch nicht gesendet wurden.

   • Der Empfänger bestätigt nicht jedes Paket einzeln, sondern die kumulative Bestätigung der letzten empfangenen Pakets.

3. Zeitüberwachung:

   • Der Sender überwacht den Zeitpunkt für jedes Paket oder nur für das „anfänglich“ gesendete Paket.

4. Empfängerseitige Eingriffe:

   • Zwei Mechanismen zur Fehlerbehebung:

     • Go-back-n: Der Sender muss den Block von n Paketen erneut senden.

     • Selective Reject/Repeat: Nur das fehlerhafte Paket wird erneut angefordert.

5. Alternating-Bit-Protokoll als Sonderfall:

   • Das Alternating-Bit-Protokoll ist ein Fenster-Protokoll mit einer Fenstergröße von 1.

Antwort (vereinfacht):

Fenster-Protokoll

• Sender kann mehrere Pakete senden, ohne auf jede Bestätigung zu warten.

• Fenstergröße: Bestimmt, wie viele Pakete ohne Bestätigung gesendet werden dürfen.

• Puffer speichert Pakete, die noch nicht bestätigt wurden.

• Empfänger gibt eine kumulative Bestätigung für die letzte empfangene Nachricht.

• Fehlerbehebung:

  • Go-back-n: Sender schickt Block von n Paketen erneut.

  • Selective Reject: Nur das fehlerhafte Paket wird erneut gesendet.

• Alternating-Bit-Protokoll ist ein Fenster-Protokoll mit Fenstergröße 1.

Antwort (einprägsam umgeschrieben):

Stop-and-Wait vs. Sliding-Window Protokoll

1. Stop-and-Wait-Protokoll:

   • Paket bestätigen, bevor das nächste Paket gesendet wird.

   • Langsame Übertragung: Der Sender wartet auf die Bestätigung, bevor er weitermacht.

   • Nicht fehlerresistent: Das Protokoll ist nicht tolerant gegenüber Paketverlusten.

2. Sliding-Window-Protokoll (Schiebefenster):

   • Mehrere Pakete senden bevor eine Bestätigung kommt.

   • Effizienter als Stop-and-Wait, da es gleichzeitig mehrere Pakete im "Fenster" senden kann.

Fazit: Das Sliding-Window-Protokoll ist schneller und toleranter gegenüber Paketverlusten als das Stop-and-Wait-Protokoll.

Antwort (vereinfacht):

Stop-and-Wait vs. Sliding-Window

• Stop-and-Wait: Bestätigungen müssen abgewartet werden, bevor das nächste Paket gesendet wird.

• Sliding-Window: Mehrere Pakete können gleichzeitig gesendet werden, bevor eine Bestätigung kommt.

• Schiebefenster ist schneller und robuster als Stop-and-Wait.

Antwort (einprägsam umgeschrieben):

Verluste und Flusskontrolle in der Netzwerkkommunikation

1. Verlustfreier Endpunkt-zu-Endpunkt-Dienst:

   • Durch Flusskontrolle lässt sich eine verbindungsorientierte und verlustfreie Kommunikation auf der Transportschicht aufbauen.

2. Techniken zur Fehlerbehebung:

   • Prüfzummen, Sequenznummern, Bestätigungen (ACK) und Wiederholung von Paketen sorgen für zuverlässige Datenübertragung.

3. Erkennung von Paketverlusten:

   • Timer-Intervalle helfen, Paketverluste zu erkennen.

4. Wiederherstellung der Reihenfolge:

   • Sequenznummern garantieren die richtige Reihenfolge der Pakete, auch bei Übertragungsverzögerungen.

5. Vermeidung von Überlastung:

   • Congestion Control sorgt dafür, dass das Netzwerk nicht überlastet wird.

Antwort (vereinfacht):

Flusskontrolle und Fehlerbehandlung

• Verluste beheben: Mit Prüfzummen, Sequenznummern, ACKs und Wiederholungen wird die Kommunikation zuverlässig.

• Paketverluste erkennen: Durch Timer-Intervalle.

• Reihenfolge sichern: Mit Sequenznummern.

• Überlastung vermeiden: Mit Congestion Control.

Antwort (einprägsam umgeschrieben):

Eigenschaften von UDP:

1. Kein Verbindungsaufbau:

   • UDP benötigt keinen vorherigen Verbindungsaufbau wie TCP. Kommunikation ist direkt und unbestätigt.

2. Zustandslos und Nachrichtenorientiert:

   • Einzelne Nachrichten werden verschickt, nicht als kontinuierlicher Byte-Strom (wie bei TCP).

   • Keine Nummerierung der Segmente auf Transportebene (außer ggf. auf der Applikationsebene).

3. Unabhängige Pakete:

   • Segmente werden unabhängig voneinander gesendet und sind zustandslos.

4. Paketverlust und Reihenfolge:

   • Pakete können verloren gehen und in falscher Reihenfolge beim Empfänger ankommen.

5. Keine Fluss- oder Staukontrolle:

   • Keine Rückmeldung an den Sender, ob die Daten erfolgreich empfangen wurden.

Antwort (vereinfacht):

Eigenschaften von UDP:

• Kein Verbindungsaufbau: Keine vorherige Verbindung notwendig.

• Nachrichten, nicht Byte-Strom: Einzelne Nachrichten ohne fortlaufende Nummerierung.

• Zustandslos: Segmente werden unabhängig und ohne Kontrolle gesendet.

• Paketverlust/Reihenfolge: Pakete können verloren gehen und in falscher Reihenfolge ankommen.

• Keine Rückmeldung: Keine Bestätigung, ob Daten empfangen wurden.

Antwort (einprägsam umgeschrieben):

Eigenschaften von TCP:

1. Verbindungsorientiert:

   • TCP stellt eine logische Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen Sender und Empfänger her. Vollduplex-Kommunikation ermöglicht gleichzeitiges Senden und Empfangen von Daten.

2. Zuverlässige Datenübertragung:

   • Korrekte Datenübertragung, keine Fehler (Bitfehler).

   • Vollständige Datenübertragung (keine Paketverluste).

   • Richtige Reihenfolge der Daten, wie sie gesendet wurden.

3. Flusskontrolle:

   • Der Sender wird durch die Flusskontrolle daran gehindert, den Empfängerpuffer zu überfluten.

   • Dynamische Fenstergrößen helfen dabei, die Geschwindigkeit zu regulieren.

4. Überlastkontrolle:

   • Congestion Control reduziert die Sendegeschwindigkeit bei Netzwerküberlastung, um Staus zu vermeiden.

5. Bytestrom-Dienst:

   • TCP ist ein Bytestrom-Protokoll: Daten werden byteweise in beide Richtungen gesendet. Nachrichten können im Strom einkodiert werden.

Antwort (vereinfacht):

Eigenschaften von TCP:

• Verbindung: Logische, zuverlässige Punkt-zu-Punkt-Verbindung.

• Zuverlässigkeit: Korrekte, vollständige und in der richtigen Reihenfolge ankommende Daten.

• Flusskontrolle: Verhindert Überflutung des Empfängers.

• Überlastkontrolle: Reduziert die Sendegeschwindigkeit bei Netzwerküberlastung.

• Bytestrom: Daten werden byteweise gesendet.

TCP Drei-Wege-Handschlag (Connection Establishment):

1. Client sendet SYN:

   • SYN-Bit wird auf 1 gesetzt.

   • Der Sequenznummer-Feld enthält die initiale Sequenznummer des Clients (client_isn).

   • Das Segment enthält keine Anwendungsdaten.

2. Server sendet SYN-ACK:

   • SYN-Bit bleibt auf 1.

   • Acknowledgement-Feld zeigt die inkrementierte Sequenznummer des Clients (client_isn + 1).

   • Sequenznummer-Feld enthält die initiale Sequenznummer des Servers (server_isn).

   • Das Segment enthält auch keine Anwendungsdaten.

3. Client sendet ACK:

   • Der Client bestätigt den Empfang des SYN-ACK-Segments.

   • Die Sequenznummer des Clients wird um 1 erhöht.

   • Damit ist die Verbindung hergestellt.

Warum wird eine Drei-Wege-Handschlag verwendet?

• Ein Zwei-Wege-Handschlag könnte Duplikate der Client-Nachricht zu mehrfachen Verbindungsaufbauten führen, was zu fehlerhaften Verbindungen und ungewollten Datenübertragungen führen könnte (z.B. doppelte Banküberweisung).

• Die zufällige Wahl der initialen Sequenznummern hilft, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass verzögerte Segmente von vorherigen Verbindungen fälschlicherweise der aktuellen Verbindung zugeordnet werden.

TCP Verbindungsabbau:

1. FIN vom Sender:

   • Das erste FIN-Segment wird vom Sender gesendet, um die Verbindung zu schließen.

2. ACK vom Empfänger:

   • Das Empfängergerät bestätigt den Empfang des FIN-Segments mit einem ACK.

3. FIN vom Empfänger:

   • Der Empfänger sendet ein eigenes FIN-Segment, um die Verbindung vollständig zu schließen.

4. ACK vom Sender:

   • Der Sender bestätigt den Empfang des FIN-Segments und der Verbindungsabbau ist abgeschlossen.

Zusammengefasst:

• Drei-Wege-Handschlag für eine sichere Verbindung mit zufälligen initialen Sequenznummern zur Vermeidung von Duplikaten und Verwechslungen.

• Verbindungsabbau erfolgt über FIN-Segmente und die Bestätigung jedes Schrittes durch ACKs.

Struktur eines TCP-Segments

Ein TCP-Segment besteht aus:

1. TCP-Header (mindestens 20 Byte):

   • Enthält grundlegende Steuerinformationen wie Sequenznummern, Bestätigungsnummern, Fenstergrößen und Flags.

   • Sequenznummer und Bestätigungsnummer sind jeweils 32 Bit.

   • Fenstergröße (16 Bit) zeigt die Größe des Empfangspuffers an, der beim Empfänger verfügbar ist.

2. Optionen (optional):

   • Zusätzliche Steuerinformationen, wie z.B. „Maximum Segment Size“ (MSS), „Window Scaling“ oder „Timestamps“.

3. Anwendungsdaten:

   • Die eigentlichen Nutzdaten des Segments, deren Größe durch die MSS und die MTU der darunterliegenden Schichten begrenzt wird.

TCP-Header Felder:

• ACK-Bit: Zeigt an, dass die Bestätigungsnummer gültig ist.

• SYN-Bit: Signalisiert den Beginn eines Verbindungsaufbaus.

• FIN-Bit: Zeigt an, dass der Sender keine weiteren Daten mehr senden wird.

Maximale Segmentgröße (MSS) und Fragmentierung:

• MSS (Maximum Segment Size): Die maximal zulässige Größe des TCP-Segments, abhängig von der MTU der darunterliegenden Schicht.

  • Beispiel: Bei Ethernet mit einer MTU von 1500 Byte würde das TCP-Segment eine maximale Größe von 1460 Byte haben (1500 Byte - 20 Byte IPv4-Header - 20 Byte TCP-Header).

• Fragmentierung: Wenn ein TCP-Segment durch mehrere Netzwerke mit unterschiedlichen MTU-Größen geht, kann es von Routern in kleinere Fragmente aufgeteilt werden. Dies kann die Effizienz der TCP-Verbindung beeinträchtigen und zu Problemen bei der Reihenfolge der Segmente führen.

  • Eine Fragmentierung im IP-Protokoll ist unerwünscht, da sie die Reihenfolge und Integrität der TCP-Segmente beeinträchtigen kann.

Wichtige Faktoren für die Segmentgröße:

1. Maximale Segmentgröße für IPv4:

   • 65.535 Byte für das IP-Datenfeld.

2. MTU:

   • Die Maximum Transfer Unit (MTU) ist die maximale Größe eines Pakets, das über ein Netzwerk übertragen werden kann (z.B. 1500 Byte bei Ethernet).

3. MSS Limitierung:

   • Die Größe des TCP-Segments ist durch die MTU und den IPv4-Header begrenzt. Ein Segment kann also maximal so groß sein wie die MTU minus der Größe des TCP-Headers (20 Byte) und des IPv4-Headers (20 Byte).

   • Beispiel für Ethernet: MSS = 1500 Byte - 20 Byte (TCP) - 20 Byte (IPv4) = 1460 Byte.

Zusammenfassung:

• Die Größe eines TCP-Segments ist durch die MSS und die MTU der Netzwerke begrenzt.

• Fragmentierung von TCP-Segmenten im Netzwerk wird vermieden, um die Reihenfolge der Daten und die Effizienz der Verbindung zu gewährleisten.

• Die Sequenznummern, Bestätigungsnummern, Flags (wie SYN, ACK, FIN) und die Fenstergröße steuern den Fluss und die Zuverlässigkeit der Datenübertragung in TCP.

TCP und die Byte-Stromnummerierung

• Datenstrom und Byte-Stromnummer:

  • TCP realisiert einen Datenstrom von Bytes zwischen Sender und Empfänger. Jedes Byte dieses Stroms wird mit einer Byte-Stromnummer versehen.

  • Die Sequenznummer eines Segments ist die Byte-Stromnummer des ersten Bytes dieses Segments.

Beispiel: Dateiübertragung (10000 Byte)

1. Dateigröße und Segmentierung:

   • Ein Anwendungsprozess möchte eine Datei von 10.000 Byte an den Empfänger verschicken.

   • Die Maximum Segment Size (MSS) ist auf 1000 Byte Anwendungsdaten pro Segment festgelegt.

   • Der Anwendungsprozess schreibt diese 10.000 Byte in den Socket. TCP teilt die Datei in 10 Segmente, wobei jedes Segment 1000 Byte Anwendungsdaten enthält.

2. Sequenznummern:

   • Das erste Byte des ersten Segments wird mit i nummeriert (wobei i = client_isn + 1 die Initial Sequence Number des Clients ist).

   • Segment 1 enthält die Bytes i bis i + 999, die Sequenznummer ist i.

   • Segment 2 enthält die Bytes i + 1000 bis i + 1999, die Sequenznummer ist i + 1000.

   • So werden alle 10 Segmente fortlaufend nummeriert.

Bestätigungen und Bestätigungsnummern (ACKs)

• Bestätigungsnummern (ACKs):

  • Die Bestätigungsnummer gibt an, welches Byte als nächstes erwartet wird.

  • Wenn das Server-TCP die ersten beiden Segmente korrekt empfangen hat, aber das dritte Segment noch nicht, dann gibt das Server-TCP als Bestätigungsnummer die Byte-Stromnummer i + 2000 an, um zu signalisieren, dass das nächste erwartete Byte i + 2000 ist.

Kumulative Bestätigung

• Kumulative Bestätigung:

  • TCP verwendet eine kumulative Bestätigung, das heißt, dass immer die nächste fehlende Byte-Nummer bestätigt wird.

  • Falls ein Segment verloren geht oder später ankommt, gibt das Server-TCP weiterhin nur die Nummer des nächsten erwarteten Bytes als Bestätigungsnummer an.

Handling von verspäteten oder verlorenen Segmenten

• Verhalten bei verspäteten oder verlorenen Segmenten:

  • Wenn das Server-TCP Segmente empfängt, die später im Datenstrom liegen (z.B. wenn ein Segment verloren gegangen ist), gibt es immer noch nur die Bestätigungsnummer für das nächste erwartete Byte an, auch wenn es Segmente mit späteren Byte-Stromnummern gibt.

  • Implementierungsabhängige Handhabung:

    • Das Server-TCP kann diese verspäteten Segmente puffern und darauf warten, dass die fehlenden Daten ankommen. Sobald alle Daten bis zu einem bestimmten Punkt empfangen wurden, gibt das Server-TCP eine Bestätigung für die nächste fehlende Byte-Stromnummer aus.

    • Alternativ kann das Server-TCP die verspäteten Daten verwerfen und das Client-TCP zur Wiederholung auffordern.

Zusammenfassung:

• Byte-Stromnummern und Sequenznummern helfen dabei, den Datenstrom zwischen Sender und Empfänger in TCP zu ordnen.

• Bestätigungsnummern erlauben es, den aktuellen Fortschritt der Datenübertragung zu verfolgen und festzulegen, welche Daten als nächstes erwartet werden.

• Kumulative Bestätigung stellt sicher, dass auch bei verloren gegangenen oder verspäteten Segmenten keine fehlerhaften Bestätigungen versendet werden.

• Implementierungsabhängig kann der Empfänger verspätete Segmente puffern oder diese verwerfen, wenn sie nicht in der richtigen Reihenfolge empfangen werden.

Sequenznummer und Bestätigungsnummer in TCP

1. Sequenznummer:

   • Die Sequenznummer eines TCP-Segments entspricht der Byte-Stromnummer des ersten Anwendungsdaten-Bytes in diesem Segment.

   • Die initiale Sequenznummer (ISN) wird zu Beginn der Verbindung festgelegt. Im Beispiel wird die initiale Sequenznummer als 0 angenommen.

   • Die Sequenznummer eines Segments ist die Sequenznummer des vorherigen Segments plus die Anzahl der Datenbytes, die das vorherige Segment enthalten hat.

   Beispiel für drei Segmente:

   • Segment 1:

     • Sequenznummer = 0

     • Enthält z.B. 500 Bytes Anwendungsdaten.

   • Segment 2:

     • Sequenznummer = 500 (500 ist die Anzahl der Bytes im vorherigen Segment)

     • Enthält ebenfalls 500 Bytes Anwendungsdaten.

   • Segment 3:

     • Sequenznummer = 1000 (500 + 500)

     • Enthält 500 Bytes Anwendungsdaten.

2. Bestätigungsnummer:

   • Die Bestätigungsnummer gibt die Byte-Stromnummer des nächsten zu erwartenden Bytes an.

   • Sie zeigt also das nächste Byte, das der Empfänger vom Sender erwartet.

   • Die Bestätigungsnummer entspricht der Sequenznummer des nächsten Segments, das der Empfänger noch nicht empfangen hat. Das bedeutet, sie gibt an, bis zu welchem Punkt im Datenstrom der Empfänger bereits empfangen hat.

   Beispiel:

   • Wenn das Server-TCP Segment 1 (mit Sequenznummer 0) und Segment 2 (mit Sequenznummer 500) korrekt erhalten hat, aber Segment 3 noch nicht, dann erwartet der Empfänger das nächste Byte mit Sequenznummer 1000.

   • Daher wird im ACK-Segment des Empfängers die Bestätigungsnummer 1000 gesendet, was bedeutet, dass der Empfänger bis Byte 999 korrekt empfangen hat und jetzt auf Byte 1000 wartet.

Zusammenhang zwischen Bestätigungsnummer und Segmentanforderung:

• Bestätigung eines Segments = Anforderung eines neuen Segments:

  • Wenn der Empfänger eine Bestätigungsnummer sendet, bedeutet dies, dass er die Daten bis zu dieser Byte-Stromnummer erhalten hat und das nächste Segment erwartet.

  • Der Empfänger fordert damit effektiv das nächste Segment an.

Zusammenfassung:

• Sequenznummer: Die Nummer des ersten Anwendungsdaten-Bytes im Segment, basierend auf der vorherigen Sequenznummer und der Anzahl der Datenbytes.

• Bestätigungsnummer: Die Byte-Stromnummer des nächsten Bytes, das der Empfänger erwartet.

• Bestätigung eines Segments durch den Empfänger ist gleichzeitig eine Aufforderung an den Sender, das nächste Segment zu senden.

Verspätete Pakete und Verbindungsaufbau in TCP

1. Verzögerte Datenpakete:

   • Verspätete Pakete, die während einer bestehenden Verbindung eintreffen, aber nicht mehr zu der aktuellen Sitzung gehören, werden verworfen.

   • Das liegt daran, dass sie keiner bestehenden Verbindung zugeordnet werden können.

   • Ein Paket könnte nur dann in eine Verbindung aufgenommen werden, wenn es zu einer neueren Verbindung mit denselben IP-Adressen und Port-Nummern passt und die Bestätigungsnummer im aktuellen Fenster liegt. Das ist jedoch extrem unwahrscheinlich.

2. Verspätete Verbindungsanforderung:

   • Wenn eine verspätete Verbindungsanforderung (z.B. ein SYN-Paket) mit einer initialen Sequenznummer beim Empfänger eintrifft, wird sie in der Regel wie folgt behandelt:

     • Der Empfänger bestätigt zunächst das Paket mit der gleichen initialen Sequenznummer des Absenders.

     • Zusätzlich gibt er seine eigene initiale Sequenznummer für den Rückweg zurück.

     • Diese scheinbare Verbindung wird jedoch nicht zustande kommen, weil sie in der Regel nicht zu einem aktiven Verbindungsversuch auf der Absenderseite gehört.

3. Extrem unwahrscheinlicher Fall:

   • In sehr seltenen Fällen kann es passieren, dass eine neue Verbindung mit denselben IP-Adressen, Port-Nummern und der selben initialen Sequenznummer wie der vorherige Verbindungsversuch gleichzeitig aufgebaut wird.

   • In diesem Fall könnte das ACK-Paket die alte Verbindungsanforderung noch bestätigen, was jedoch eine extrem unwahrscheinliche Situation darstellt.

Zusammenfassung:

• Verspätete Pakete ohne Bezug zu einer bestehenden Verbindung werden verworfen, es sei denn, sie passen zufällig zu einer neuen Verbindung mit denselben Parametern.

• Verspätete Verbindungsanforderungen werden vom Empfänger mit der initialen Sequenznummer bestätigt, ohne dass eine echte Verbindung zustande kommt, da diese normalerweise keinem Verbindungsversuch zugeordnet werden können.

• Ein extrem unwahrscheinlicher Fall tritt auf, wenn ein erneuter Verbindungsaufbau mit denselben Parametern stattfindet und die Bestätigung noch aussteht.

Klar, ich werde die Antwort in zwei Varianten umschreiben:

1. Einprägsamere Variante (mit optischen Hilfsmitteln):

Fehlerbehandlung und Wiederholung in TCP

• Datenübertragung und Timer:

  • Der Sender verpackt Daten und überträgt sie in Segmente an die Vermittlungsschicht.

  • Wenn alle Segmente bestätigt sind, Timer starten.

• Timerablauf und Wiederholung:

  • Timer läuft ab?: Segment, das noch nicht bestätigt wurde, wird wiederholt.

• ACK und Bestätigung:

  • Empfangene Segmente werden mit einer Bestätigungsnummer zurückgemeldet.

  • Bestätigungsnummer gibt die nächste erwartete Sequenznummer an.

• Verhalten des Senders bei ACKs:

  • Wenn N > sendbase:

    • Neue Bestätigung: Sender schiebt sendbase weiter, setzt Timer neu.

  • Wenn N ≤ sendbase:

    • N < sendbase: Duplicate ACK → Sender ignoriert.

    • N = sendbase: Segment vermutlich verloren → Fast Retransmit.

• Fast Retransmit:

  • Nach 3 Duplicate ACKs wird das verloren gegangene Segment sofort wieder gesendet.

  • Zähler für Duplicate ACKs wird auf 0 gesetzt.