TCP/IP explained

Summary

Dieses Skript erklärt das Kommunikationsverfahren zwischen Geräten. Daten werden in sogenannten Frames übertragen, die über verschiedene Verbindungsarten wie Ethernet, WLAN oder Mobilfunk gesendet werden. Frames werden durch die Netzwerkhardware empfangen, von Treibern gelesen und dann durch die Netzwerktreiber- und Netzwerkstapelsoftware verarbeitet. Die Frames enthalten verschiedene Header, die von der Netzwerkstapelsoftware entfernt werden, um die Nutzdaten an die Netzwerkbibliotheksschicht zu übergeben. Diese liest und analysiert Anfragen, wie z.B. HTTP-Anfragen, und leitet die Antwort an die Anwendungsschicht weiter. Die Antwort wird dann über die Netzwerkbibliothek und die Netzwerkstapelsoftware zurück zur Netzwerkhardware gesendet.

Takeaways

• 🔌 Geräte tauschen Daten in sogenannten Frames aus, die über verschiedene Kanäle wie Ethernet-Kabel, WLAN oder Mobilfunk vermittelt werden.
• 💻 Ein Frame wird von der Netzwerkhardware, wie Ethernet, WLAN oder Mobilfunk, empfangen und dann vom Netzwerktreiber-Layer gelesen.
• 📚 Der Netzwerktreiber-Layer ist am unteren Ende der Software-Stapel und ist für das Empfangen und Weiterleiten von Frames an die nächste Ebene verantwortlich.
• 📡 Frames bestehen aus einer Sequenz von Protokoll-Headern, gefolgt optional von Benutzerdaten.
• 🖥 Der MAC-Header ist der erste Header in einem Frame und enthält die Quell- und Zielhardware-Adressen.
• 🌐 Der IP-Header folgt dem MAC-Header und beinhaltet die Quell- und Ziel-IP-Adressen.
• 🔄 UDP oder TCP-Header enthalten die Quell- und Ziel-Portnummern.
• 📚 Der Netzwerkstapel-Layer entfernt die Header von einem Frame und leitet die Benutzerdaten an die nächste Ebene weiter - die Netzwerkbibliotheks-Ebene.
• 🌐 Die häufigste API zwischen diesen Ebenen ist die sogenannte BSD-Socket-API, und die Funktion, die Benutzerdaten liest, heißt recv().
• 📝 Wenn Benutzerdaten eine HTTP-Anforderung enthalten, liest die Netzwerkbibliothek diese Anforderung, analysiert sie und leitet sie an die Anwendungsschicht weiter.
• 🔙 Die Anwendungslogik entscheidet, wie geantwortet wird, beispielsweise mit einer einfachen 'hello'-Nachricht.
• 🔄 Die Antwort wird über die Netzwerkbibliotheks-API-Funktion nach unten weitergeleitet, die sie entsprechend dem HTTP-Protokoll formatiert und mit der Netzwerkstapel-API-Funktion send() weitergibt.
• 📦 Der Netzwerkstapel fügt alle notwendigen Protokoll-Header hinzu, um den Frame für die Übertragung durch den Netzwerktreiber vorzubereiten.
• 🚀 Schließlich informiert der Netzwerkstapel den Netzwerktreiber, den Frame zu bekommen und zu übertragen.

Q & A

Was sind Frames und wie werden sie übertragen?

Frames sind kleine Datenpakete, die bei der Kommunikation zwischen Geräten ausgetauscht werden. Sie können über Ethernet-Kabel, WLAN oder Mobilfunk übertragen werden.

Wie wird ein Frame auf einem Gerät verarbeitet?

Ein Frame wird von den verschiedenen Software-Ebenen auf einem Gerät verarbeitet. Zunächst trifft er auf das Netzwerkhardware, dann wird er von dem Netzwerktreiber gelesen und an die nächste Ebene weitergegeben.

Was ist die Aufgabe des Netzwerktreibers?

Der Netzwerktreiber ist für das Lesen von Frames aus der Hardware und das Weiterleiten an die nächste Software-Ebene verantwortlich.

Wie funktioniert die Kommunikation zwischen den verschiedenen Software-Ebenen?

Die Kommunikation zwischen den Ebenen erfolgt über Funktionsaufrufe, die die API dieser Ebene bilden.

Was ist die Funktion der Netzwerkstapel-Ebene?

Die Netzwerkstapel-Ebene empfängt Frames vom Netzwerktreiber, analysiert sie und extrahiert die enthaltenen Protokoll-Header sowie die Benutzerdaten.

Was enthält ein Frame und in welcher Reihenfolge?

Ein Frame enthält zuerst einen MAC-Header mit Quell- und Ziel-Hardware-Adressen, dann einen IP-Header mit Quell- und Ziel-IP-Adressen und schließlich einen UDP oder TCP-Header mit Quell- und Ziel-Portnummern, gefolgt von Benutzerdaten.

Wie wird die Benutzerdaten von der Netzwerkbibliothek-Ebene verarbeitet?

Die Netzwerkbibliothek-Ebene liest die Benutzerdaten aus, analysiert sie und leitet sie an die Anwendungsschicht weiter, wo die Anwendungslogik entscheidet, wie geantwortet wird.

Was ist die häufigste API zwischen den Netzwerkstapel- und der Netzwerkbibliothek-Ebene?

Die häufigste API zwischen diesen Ebenen ist die sogenannte BSD-Socket-API, und die Funktion, die Benutzerdaten liest, heißt recv().

Wie wird eine Antwort von der Anwendungsschicht an die Netzwerkbibliothek übergeben?

Die Antwort wird über die Netzwerkbibliothek-API-Funktion zurück an die Netzwerkbibliothek gesendet, die sie entsprechend dem HTTP-Protokoll formatiert und mit der Netzwerkstapel-API-Funktion send() weiterleitet.

Was passiert mit dem Frame, nachdem der Netzwerkstapel die Antwort verarbeitet hat?

Der Netzwerkstapel fügt alle notwendigen Protokoll-Header hinzu, bereitet den Frame für die Übertragung durch den Netzwerktreiber vor und weist den Netzwerktreiber an, den Frame zu übertragen.

Wie wird die Kommunikation zwischen den Geräten durch die verschiedenen Netzwerk-Ebenen koordiniert?

Die Kommunikation wird durch die Koordination der verschiedenen Netzwerk-Ebenen, wie Hardware, Netzwerktreiber, Netzwerkstapel und Netzwerkbibliothek, koordiniert, die jeweils ihre spezifischen Aufgaben erfüllen und Daten zwischen ihnen austauschen.