Wir alle nutzen das Internet jeden Tag für alle möglichen Dinge, ohne darüber nachzudenken, wie alles funktioniert. Sie klicken einfach auf eine Schaltfläche und die Mail wird gesendet. Innerhalb weniger Sekunden wird am anderen Ende die Mail empfangen. Es ist alles so schnell und einfach. Wir können uns alle schnell einig sein. Aber ist es wirklich so einfach? Haben Sie sich jemals gefragt, was hinter den Kulissen passiert, die das Netzwerk so reibungslos und einfach machen? Das Rückgrat des Netzwerks ist das sogenannte TCP/IP-Modell, und das wird heute unser Hauptthema sein.

In diesem Beitrag werden wir den Zweck des TCP/IP -Modells erklären und versuchen zu beschreiben, wie es funktioniert.

Was ist TCP/IP -Modell?

Netzwerke funktionieren korrekt, da alle Geräte und Software einen bestimmten Satz von Regeln befolgen und in Form von Standards und Protokollen eingehen. Das am häufigsten verwendete Netzwerkmodell ist TCP/IP. Jedes Gerät, das heute eine Verbindung zum Internet herstellt soll, bietet Unterstützung für TCP/IP.

Jeder Windows -PC unterstützt das TCP/IP -Protokoll (sowie jeden MacOS -Computer, jedes iOS -Gerät, jedes Android -Gerät ET.)

TCP/IP ist ein Modell, das zur Standardisierung des Computernetzwerks verwendet wird. Es definiert die Art und Weise, wie Computer in einem Netzwerk kommunizieren. Das TCP/IP -Modell besteht aus einigen Schichten. Jedes Stück Daten, das von einem Computer an einen anderen gesendet wird, muss alle diese Ebenen durchgeben, bevor sie gesendet und/oder empfangen werden.

Wofür steht TCP in TCP/IP?

TCP ist eine Abkürzung für das Transmissionskontrollprotokoll. Es handelt sich um einen Kommunikationsstandard, mit dem das Senden von Paketen über das Internet gesendet wird und sicherstellt, dass die Pakete am anderen Ende erfolgreich empfangen werden.

TCP definiert die Art und Weise, wie die Anwendungsdaten von einem Computer über das Internet an einen anderen Computer oder Server gesendet werden. TCP spaltet Daten in kleinere Bits auf, die als Segmente bezeichnet werden, bevor sie sie senden. Für jedes gesendete Segment erstellt das TCP -Protokoll einen Header mit einigen grundlegenden Informationen zu diesem Segment.

Der Header enthält Informationen zu den Quell- und Zielports. Die für die Kommunikation zwischen Geräten verwendete Anwendung bestimmt die Portnummer. Wenn die Anwendung beispielsweise HTTP ist (wenn Sie versuchen, eine Website zu öffnen), beträgt der Zielport 80. Wenn Sie versuchen, eine HTTPS -Website zu besuchen, ist der Zielport 443. Wenn Sie einen SMTP -E -Mail -Server verwenden, ist das Ziel Der Port wird 25 sein. Wenn Sie versuchen, Dateien von einem Server (FTP -Protokoll) zu übertragen, beträgt der Zielport im Header 20 und 21.

Unter der Annahme, dass Sie ein Client mit einer Art Server kommunizieren, werden die Quellports für Ihr Gerät vom TCP zufällig generiert. Wenn Sie eine Website besuchen, kommunizieren Sie ein Client mit dem Webserver (HTTP- oder HTTPS -Server). Wenn Sie also die Webadresse eingeben und die Eingabetaste drücken, weist TCP einem bestimmten Registerkarte Ihres Webbrowsers zufällig einen Quellport zu. Über diesen Port erhält Ihr Computer die Informationen vom Server.

Wenn Ihre Anfrage den Webserver erreicht, sendet der Server die Daten an Sie. Die Daten haben auch den TCP -Header mit Quell- und Zielports. In diesem Fall beträgt der Quellport 80 (HTTP -Website) oder 443 (HTTPS -Website), und der Zielport ist diese zufällig generierte Portnummer von der TCP auf Ihrem Computer. Infolgedessen sehen Sie den Inhalt der Website in Ihrem Browser.

Neben den Quell- und Zielports enthält der TCP -Header viele andere Informationen.

Zum Beispiel weist TCP jedem Datensegment auch eine Sequenznummer zu, so dass der Empfänger weiß, ob alle Segmente das Ziel erreicht haben und wie alle Segmente wieder zusammengesetzt werden.

Darüber hinaus werden jedem Segment Bestätigungsnummern zugewiesen, sodass der Empfänger dem Absender mitteilen kann, welches Paket als nächstes empfangen wird.

Die Prüfsumme ist eine weitere Informationen im TCP -Header. Diese Informationen werden zur Fehlererkennung verwendet. Für jedes Datensegment berechnet der TCP vor dem Senden die Prüfsumme für dieses Segment. Wenn dieses Segment den Empfänger erreicht, berechnet die Empfangsmaschine auch die Prüfsumme. Wenn die Werte übereinstimmen, werden die Daten empfangen. Wenn die Prüfsummen nicht übereinstimmen, wird der Empfänger die Daten fallen.

Der TCP -Header enthält ein paar weitere Informationen, aber wir können die Dinge nicht zu sehr komplizieren. Dies wird mehr als genug sein, um zu erklären, wie das TCP/IP -Modell funktioniert. Wenn Sie mehr über den TCP -Header erfahren möchten, sehen Sie sich das Video unten an.

TCP -Header erklärte

Der Punkt all dieser Informationen im TCP -Header besteht darin, einen sicheren und zuverlässigen Datenfluss vom Absender an den Empfänger zu gewährleisten.

TCP ist nicht das einzige Protokoll, das für die Datenübertragung verwendet wird. Das andere gemeinsame Protokoll wird als UDP- oder User Datagram -Protokoll bezeichnet. Es ähnelt TCP, aber viel einfacher. Jedes mit UDP gesendete Datensegment hat ebenfalls einen Header, aber der Header ist viel kleiner. Es enthält nur Quell- und Zielports, Länge und Kontrollumme. UDP ist nicht so zuverlässig und je nach Verbindungsqualität können Sie viele Datenpakete verlieren. TCP hingegen verhindern solche Ereignisse und sendet jedes verlorene Datenpaket wieder. Warum verwenden wir UDP, wenn es so unzuverlässig ist?

Nun, die Wahrheit ist - einige Anwendungen setzen Geschwindigkeit und Kommunikation mit geringer Latenz über die Zuverlässigkeit. Solche Anwendungen sind Sprach- und Videoanrufe sowie Online -Spiele . Für solche Anwendungen verwendet Ihr Computer immer UDP -Protokoll anstelle von TCP. Anwendungen, die keine geringe Latenz erfordern, werden immer TCP verwenden. Wenn Sie beispielsweise versuchen, eine Datei von einem Server hochzuladen oder herunterzuladen, verwendet Ihr Computer das TCP -Protokoll, da es zuverlässiger ist und die Integrität Ihrer Daten schützt.

TCP vs. UDP

Wofür steht IP in TCP/IP?

IP steht für Internet Protocol. Es handelt sich um eine Reihe von Regeln, die die Kommunikation von Geräten in einem Netzwerk ermöglichen, indem einzigartige Adressen (IP -Adressen) jedem Gerät zugewiesen werden . Therere zwei IP -Protokolle - IPv4 und IPv6. IPv4 wird derzeit verwendet, während IPv6 noch nicht vollständig implementiert ist.

IPv4 definiert eine IP -Adresse als eindeutige Sequenz von 32 Bit. Jedes Gerät in einem Netzwerk muss eine eindeutige Adresse haben. Andernfalls wird es nicht in der Lage sein, mit anderen zu kommunizieren .

Alle IPv4 -Adressen sind in 5 Klassen (a bis e) unterteilt, basierend auf der Größe der Netzwerke, in denen sie verwendet werden. Darüber hinaus sind sie in zwei Gruppen unterteilt - privat und öffentlich. Öffentliche Adressen werden für die Kommunikation im Internet verwendet, während private Adressen für die Kommunikation mit anderen mit einem LAN -Netzwerk verbundenen Geräten verwendet werden.

Alle Geräte in Ihrem Haus haben private IP -Adressen. In Ihrem gesamten Heimnetzwerk (alle Geräte in Ihrem Haus) werden nur eine öffentliche Adresse von Ihrem ISP zugewiesen. Alle Geräte in Ihrem Zuhause verwenden diese eine öffentliche IP -Adresse, um online zu gehen. Sie verwenden jedoch private Adressen, wenn sie mit anderen Geräten in Ihrem Heimnetzwerk kommunizieren.

Schließlich können alle IPv4 -Adressen entweder statisch oder dynamisch sein. Statische Adressen bleiben bei einem Gerät (Server, Computer, Drucker, Spielen) und ändern sich im Laufe der Zeit nicht - ein Gerät hat immer die gleiche Adresse. Dynamische Adressen ändern sich im Laufe der Zeit.

Der Zweck von IP -Adressen im TCP/IP -Modell ist ziemlich offensichtlich. Ohne sie konnten unsere Geräte keine Daten empfangen oder senden, da Daten nicht wissen würden, wohin sie gehen sollen.

TCP/IP -Schichten

Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei dem TCP/IP -Modell um eine Reihe von Regeln und Protokollen, die definieren, wie Daten von einem Computer zum anderen wandert. TCP und IP sind die Rückgrat dieses Modells, aber es gibt ein bisschen mehr.

Das heute verwendete TCP/IP -Modell besteht aus 5 Ebenen - Anwendung, Transport, Netzwerk, Datenverbindung und physische Schicht.

Jede Informationen müssen alle diese Schichten durchlaufen, bevor sie gesendet werden. Es muss auch alle Schichten am Empfangsende bestehen, bevor es empfangen wird.

Das ursprüngliche Modell bestand aus vier Schichtanwendungen, Transport, Internet und Link. Das neue, aktualisierte TCP/IP -Modell wurde in Internet Layer in Netzwerkschicht umbenannt, während die Linkschicht in zwei - Datenverbindungen und physische Ebenen unterteilt ist. Anstelle von 4 Originalschichten haben wir jetzt 5 Schichten.

In jeder Schicht haben wir unterschiedliche Protokolle und Geräte. Jede Schicht fügt ihre eigenen Informationen hinzu. Der gesamte Prozess wird als Kapselung bezeichnet. Sobald die Daten die physische Schicht erreicht haben, werden die Daten an das Empfangsgerät übertragen (ob über dem Internet oder innerhalb eines viel kleineren LAN -Netzwerks). Das Empfangsgerät beginnt dann, jedes Datenpaket zu dekapulieren und sie neu zu ordnen.

Wie funktioniert TCP/IP?

Wie bereits erwähnt, müssen die Daten jede Schicht vor dem Senden (Kapselung) durchlaufen und dann jede Schicht am Empfangsende durchgehen, bevor sie empfangen werden (Dekapulation). Lassen Sie uns diese beiden Prozesse diskutieren.

Datenverkapselung

Die oberste Ebene wird als Anwendungsschicht bezeichnet. Programme (wie Ihr Browser, Skype oder Ihre Online -Spiele) interagieren direkt mit dieser Ebene. Alles beginnt mit den in dieser Ebene erstellten Anwendungsdaten. Die Daten könnten jede Datei sein, die von Ihrem Computer an einen anderen Computer gesendet wird. Es könnte auch Ihre Anfrage sein, eine Website oder einen Befehl in einem Videospiel zu öffnen. Diese Schicht besteht aus Anwendungsprotokollen wie HTTP (unsicheren Websites), HTTPS (Secure Websites), SMTP (E -Mail -Protokoll), FTP (Dateitransferprotokoll), Telnet, SSH usw.

Die unten stehende Schicht ist die Transportschicht - dort lebt der TCP zusammen mit UDP. Hier werden die Daten in kleine Daten, die als Segmente bezeichnet werden. Durch die Segmentierung der Daten ermöglicht TCP eine viel schnellere Übertragung und ermöglicht jedem Paket die schnellste Route. Sie kommen möglicherweise nicht in derselben Reihenfolge am Ziel, aber deshalb haben wir TCP -Header. Jedes Segment erhält einen TCP -Header, wie oben erläutert. Basierend auf der Anwendung in der vorherigen Ebene definiert TCP Quell- und Zielports. Um sicherzustellen, dass jede Daten sein Ziel erreicht und dass alle Daten korrekt empfangen werden, fügt der TCP auch alle anderen Informationen hinzu, über die wir gesprochen haben.

Literatur-Empfehlungen:

Nach der Transportschicht bewegt sich die Daten auf die Netzwerkschicht, wo die Adressierung stattfindet. Dort lebt das Internetprotokoll. In der Netzwerkebene empfängt jedes Paket den sogenannten IP-Header, der Informationen zur Quelle und der Ziel-IP-Adresse enthält. Auf diese Weise weiß das Paket, wohin es geht und woher es kommt. Wenn das Segment aus der Transportschicht die Netzwerkschicht erreicht und seinen IP -Header empfängt, wird es zu einem Paket. Router arbeiten auch in der Netzwerkschicht, da sie für die IP -Adressierung in LAN -Netzwerken verantwortlich sind

Schließlich erreicht die Daten die Datenverbindungsschicht. Hier erhält jedes Paket nicht nur einen Kopfball, sondern auch einen Anhänger. Der Header enthält die Quell- und Ziel -MAC -Adressen, während der Trailer Fehlerprüfinformationen enthält, mit denen das Empfangsgerät überprüft wird, ob die Daten korrekt empfangen wurden. Die Datenverbindungsschicht enthält Ethernet. Ethernet -Switches arbeiten auch in dieser Ebene. Nach dem Übergeben der Datenverbindungsschicht wird das Paket zum Rahmen.

Schließlich gibt es eine physische Schicht, die alles enthält, was Sie tatsächlich berühren können (ausgenommen Router und Schalter). Kabel und Netzwerkkarten gehören zu dieser Ebene. Wenn die Daten die physische Schicht erreichen, wird sie physisch an das Empfangsende übertragen.

Datenkapselung

Die Daten werden physisch an das Ziel übertragen, und dort beginnt der Dekapulationsprozess. In der Datenverbindungsschicht überprüft der Zielgerät jeden Frame. Es überprüft die Quell- und Ziel -MAC -Adresse. Wenn die Ziel -MAC -Adresse mit dem Zielgerät übereinstimmt, wird die Datenverbindungsschicht auf die Netzwerkebene weiter nach oben übertragen.

Hier überprüft der Empfangsgerät die Ziel -IP -Adresse. Wenn das Paket für diesen spezifischen Computer bestimmt ist, wird es weiter bis zur Transportschicht verläuft. Der TCP -Header wird überprüft, und wenn alles korrekt ist, werden die Daten an die Anwendungsschicht gesendet, wo sie schließlich empfangen wird.

Abschließende Gedanken

Hier hast du es. Hoffentlich verstehen Sie jetzt, was ein TCP/IP -Modell ist, wofür es verwendet wird und wie es funktioniert. Seien Sie gespannt auf interessantere Artikel über Networking!