Transmission Control Protocol

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Transmission Control Protocol (TCP) is een connectie-georiënteerd protocol dat veel gebruikt wordt op het internet.

TCP werkt bovenop het IP en is connectie-georiënteerd. Dit in tegenstelling tot verbindingsloze protocollen zoals UDP en GRE. TCP heeft als kenmerken dat het gegevens in een datastroom kan versturen, waarbij de garantie wordt geleverd dat de gegevens aankomen zoals ze verstuurd werden, en eventuele communicatiefouten, zowel in de gegevens zelf als in de volgorde van de gegevens kunnen worden opgevangen. Hierdoor hoeft een clientapplicatie die TCP als transmissieprotocol gebruikt geen rekening te houden met de onderliggende netwerkarchitectuur en eventuele fouten in de communicatie.

TCP wordt beschreven in het RFC (Request For Comment) 793.

TCP versus UDP[bewerken]

TCP gebruikt men dus primair als de overdracht zeker en compleet moet zijn (o.a. bij bestandsoverdracht); UDP gebruikt men als de overdracht vooral snel moet zijn (telefoon, video).

Structuur[bewerken]

De volgende headers zijn nodig voor een TCP-pakket (IPv4). (Later werd een nieuwe standaard, IPv6, gedefinieerd.) De hoeveelheid ruimte die voor ieder onderdeel gereserveerd is, is tussen haakjes opgegeven.

  • Bronpoort (16 bits)
  • Bestemmingspoort (16 bits)
  • Sequentienummer(32 bits). Een getal dat door een partij bij het maken van de verbinding vrijwel willekeurig gegenereerd wordt, waarna het door die partij de rest van de sessie gebruikt wordt om aan te geven dat het om diezelfde sessie gaat.
  • Bevestigingsnummer (32 bits). Een getal dat aangeeft welk segment van het laatste ontvangen pakket ontvangen is.
  • Headerlengte (4 bits). De lengte van de headers om verlies te controleren en om aan te geven waar de data precies begint. De headerlengte heeft een minimum lengte van 5 en maximum lengte van 15. Dit bepaalt het aantal 32-bit woorden. (Een woord = een rij). Aangezien de opties 0 kan zijn, is het minimum 5 en het maximum kan 15 zijn.
  • Gereserveerd (4 bits). Dit veld is gereserveerd voor eventuele uitbreidingen in de toekomst.
  • Vlaggen (8 bits van links naar rechts in een byte):
    • CWR: Congestion Window Reduced parameter Speelt een rol bij Explicit Congestion Notification
    • ECN: Explicit Congestion Notification Echo. Speelt ook een rol bij ECN. Zie RFC 3168 voor meer informatie hierover.
    • URG: URGent. Dit pakket heeft haast
    • ACK: ACKnowledge receipt: Bevestiging. Er is al eerder een pakket verstuurd en dit is onderdeel van een sessie
    • PSH: PuSH. "Duw" de eventuele buffer meteen door naar de ontvanger.
    • RST: ReSeT. Verbinding opnieuw opstarten (fout opgetreden).
    • SYN: SYNchroniseer sequentienummers, oftewel: nieuwe verbinding.
    • FIN: FINished: Einde verbinding.
  • Window-grootte (16 bits): De grootte van het leesvenster dat over de verbinding "schuift", dit dient voor de Flow control. De ontvanger kan aangeven hoeveel bytes hij wil ontvangen. Dit dient om overbelasting te voorkomen.
  • Controlesom (16 bits): Een getal dat afhangt van het hele pakket, om de inhoud van het hele pakket te kunnen controleren.
  • Extra opties (variabel aantal bytes, daarom is bekendmaking van de headerlengte nodig): Allerlei aanvullende opties, zoals timestamping.
  • Data (variabel): de daadwerkelijke gegevens (ingecapsuleerde applicatie protocol data).
TCP Header
Bit offset  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
0 Bronpoort Bestemmingspoort
32 Sequentienummer
64 Bevestigingsnummer
96 Headerlengte Gereserveerd C
W
R
E
C
E
U
R
G
A
C
K
P
S
H
R
S
T
S
Y
N
F
I
N
Window-grootte
128 Controlesom Verwijzing naar urgente gegevens
160
...
Opties (if Headerlengte > 5)
...
TCP pseudoheader (IPv4)
Bit offset Bits 0–3 4–7 8–15 16–31
0 Bronadres
32 Doeladres
64 Nullen Protocol TCP-lengte
96 Bronpoort Doelpoort
128 Volgnummer
160 Bevestigingsnummer
192 Data start Gereserveerd Indicators Window
224 Controlesom Urgentie
256 Opties (optioneel)
256/288+  
Data
 
TCP pseudoheader (IPv6)
Bit offset Bits 0 - 7 8–15 16–23 24–31
0 Bronadres
32
64
96
128 Doeladres
160
192
224
256 TCP-lengte
288 Nullen Volgende header
320 Bronpoort Doelpoort
352 Volgnummer
384 Bevestigingsnumber
416 Data start Gereserveerd Vlaggen Window
448 Controlesum Urgentie
480 Opties (optioneel)
480/512+  
Data
 

Basisprincipe[bewerken]

Tcp-handshake.svg

Om een TCP-verbinding op te bouwen stuurt de client een TCP-pakket naar de server met de zogenaamde SYN-vlag. Als de server de verbinding accepteert, wordt een pakket teruggestuurd met zowel een SYN- als ACK-vlag. Als de client vervolgens de server accepteert, stuurt deze een pakketje met de ACK-vlag naar de server. Hierna kunnen pakketjes met de juiste identificatienummers vrij uitgewisseld worden tussen client en server. Iedere keer wordt de checksum van zo'n pakketje gecontroleerd en het pakketje wordt opnieuw opgevraagd indien er een fout in zit. Als er een heel pakket verdwijnt, is dit te merken aan het ack-nummer. Zodra de verbinding gesloten wordt, stuurt de server of client een pakket met de FIN-vlag, waarna de andere kant antwoordt met een ACK-vlag en dit vervolgens in de omgekeerde richting gebeurt, zodat beide partijen op de hoogte zijn dat de connectie werd opgeheven.

Poorten[bewerken]

De poortnummers worden toegewezen door het IANA en onderverdeeld in well-known (poorten 0 tot 1023), registered (poorten 1024 tot 49151) en dynamic/private (poorten 49152-65535). De toewijzing is een richtlijn en geen regel.

Diagram van het verloop van een TCP-verbinding

Een aantal vaak gebruikte poortnummers en hun toepassingsprotocol zijn:

Bronnen, noten en/of referenties
  • (en) RFC 793: Transmission Control Protocol
  • (en) RFC 3168: Explicit Congestion Notification