TCP (Transmission Control Protocol) beginnt mit einem Prozess namens TCP-Handshake. Dieser Handshake initialisiert und verhandelt Parameter zwischen zwei Geräten (normalerweise einem Client und einem Server), bevor die Datenübertragung beginnt. Der TCP-Handshake umfasst drei Schritte: SYN, SYN-ACK und ACK. Zunächst sendet der Client ein SYN-Paket (Synchronisierungspaket) an den Server, um eine Verbindungsanfrage zu initiieren. Der Server antwortet mit einem SYN-ACK-Paket (Synchronisierungsbestätigung), das angibt, dass er das SYN erhalten hat und bereit ist, eine Verbindung herzustellen. Schließlich sendet der Client ein ACK-Paket (Bestätigung) zurück an den Server und bestätigt den Empfang des SYN-ACK. Sobald dieser Handshake abgeschlossen ist, haben sich beide Seiten auf anfängliche Sequenznummern, Fenstergrößen und andere Parameter geeinigt, die für eine zuverlässige Datenübertragung erforderlich sind.
TCP wird gebildet, indem Daten zur Übertragung über ein Netzwerk in Segmente gekapselt werden. Wenn eine Anwendung Daten sendet, unterteilt TCP diese in kleinere Einheiten, die als Segmente bezeichnet werden. Jedes Segment enthält einen TCP-Header mit Steuerinformationen wie Sequenznummern, Bestätigungsnummern, Fenstergrößen und Prüfsummen zur Fehlererkennung. Diese Segmente werden dann zur Weiterleitung und Übermittlung über das Netzwerk an die IP-Ebene weitergeleitet. Nach dem Empfang fügt TCP auf der Empfängerseite die Segmente wieder zum ursprünglichen Datenstrom zusammen und gewährleistet so eine zuverlässige und geordnete Zustellung der Daten, selbst wenn Pakete in der falschen Reihenfolge ankommen oder verloren gehen.
Die drei grundlegenden Schritte von TCP sind:
- Verbindungsaufbau: Dabei handelt es sich um den zuvor beschriebenen TCP-Handshake-Prozess, bei dem ein Client und ein Server SYN-, SYN-ACK- und ACK-Pakete austauschen, um eine zuverlässige Verbindung aufzubauen, bevor die Datenübertragung beginnt.
- Datenübertragung: Sobald eine Verbindung hergestellt ist, verwaltet TCP die Übertragung der Daten in Segmenten. Datensegmente werden vom Sender zum Empfänger gesendet, und TCP stellt sicher, dass sie in der richtigen Reihenfolge und ohne Fehler ankommen, indem es Sequenznummern für die Reihenfolge und Bestätigungen für die Zuverlässigkeit verwendet.
- Verbindungsbeendigung: Wenn die Datenübertragung abgeschlossen ist, initiiert TCP einen Verbindungsbeendigungsprozess, um die Verbindung ordnungsgemäß zu schließen. Dabei handelt es sich um einen Handshake, bei dem beide Seiten FIN-Pakete (Finish) austauschen, um die Verbindung koordiniert zu schließen. Sobald beide Parteien die FIN-Pakete bestätigen, wird die Verbindung vollständig geschlossen und die der Verbindung zugewiesenen Ressourcen werden freigegeben.
TCP funktioniert durch den Aufbau eines verbindungsorientierten Kommunikationskanals zwischen zwei Hosts über ein Netzwerk. Es gewährleistet eine zuverlässige Datenübermittlung durch Mechanismen wie Sequenznummern, Bestätigungen und Flusskontrolle. Wenn ein Absender Daten überträgt, unterteilt TCP diese in Segmente, fügt Header mit Steuerinformationen hinzu und sendet sie an den Empfänger. Der Empfänger bestätigt den Empfang jedes Segments und fordert die erneute Übertragung aller verlorenen oder beschädigten Segmente an. TCP verwaltet auch die Flusskontrolle, um zu verhindern, dass der Empfänger mit Daten überlastet wird, und passt die Übertragungsraten an die Netzwerkbedingungen an. Diese Kombination von Funktionen ermöglicht TCP eine fehlerfreie, geordnete und zuverlässige Datenübertragung über verschiedene Netzwerke hinweg und eignet sich daher für Anwendungen, die eine garantierte Zustellung und eine präzise Kontrolle der Datenübertragung erfordern.