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Wenn du eine Webseite öffnest oder eine Datei herunterlädst, sollen alle Teile vollständig bei dir ankommen. Ein fehlendes Stück einer Nachricht wäre ärgerlich. TCP hilft Geräten dabei, Daten ordentlich auszutauschen.
Was TCP für dich erledigt
TCP ist die Abkürzung für Transmission Control Protocol. Es ist ein Netzwerkprotokoll, also ein festes Regelwerk dafür, wie Geräte Daten austauschen.
TCP sorgt dafür, dass eine Datenmenge vollständig und in der richtigen Reihenfolge ankommt. Dafür überwacht es den Austausch zwischen zwei Geräten.
Du lädst ein Arbeitsblatt herunter. Die Datei wird unterwegs in mehrere Teile zerlegt. TCP hilft dabei, dass dein Gerät am Ende wieder die vollständige Datei erhält.
TCP ist besonders nützlich, wenn kein Teil einer Nachricht fehlen darf.
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Zwei Geräte nehmen Kontakt auf
Bevor TCP Daten austauscht, baut es eine Verbindung auf. Eine Verbindung ist ein vereinbarter Kommunikationsweg zwischen zwei Geräten.
Oft spricht ein Client, zum Beispiel dein Browser, mit einem Server. Ein Server ist ein Computer oder Programm, das Daten oder Dienste bereitstellt. Dein Browser fragt eine Webseite an, der Server liefert die passenden Daten.
Für den Start nutzt TCP den Drei-Wege-Handshake. Das ist ein Austausch aus drei Nachrichten: anfragen, zustimmen, bestätigen. So wissen beide Seiten, dass sie bereit sind.
Du öffnest eine Webseite. Dein Browser meldet sich beim Server. Der Server antwortet, dass er bereit ist. Dein Browser bestätigt diese Antwort. Danach kann der eigentliche Datenaustausch beginnen.
Eine TCP-Verbindung kann Daten in beide Richtungen übertragen. Browser und Server können also senden und empfangen.
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Daten reisen als Segmente
Eine lange Nachricht wird für den Transport in kleinere Teile geteilt. Ein TCP-Segment ist ein Abschnitt eines Datenstroms, den TCP mit Steuerinformationen versendet.
Jedes Segment erhält eine Sequenznummer. Das ist eine Nummer, die zeigt, an welcher Stelle die enthaltenen Daten gehören. Segmente können auf verschiedenen Wegen reisen und deshalb in einer anderen Reihenfolge eintreffen.
Ein Text wird in die Teile 1, 2 und 3 zerlegt. Beim Empfänger treffen sie in der Reihenfolge 2, 1, 3 ein. Mithilfe der Sequenznummern setzt TCP sie wieder als 1, 2, 3 zusammen.
Die Reihenfolge der Ankunft muss nicht die Reihenfolge der Nachricht sein.
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TCP prüft und wiederholt
Der Empfänger schickt nach erhaltenen Daten eine Bestätigung zurück. Sie zeigt dem Sender, bis zu welcher Stelle Daten angekommen sind.
Kommt eine erwartete Bestätigung nicht rechtzeitig, läuft ein Timeout ab. Ein Timeout ist eine festgelegte Wartezeit. Der Sender kann dann die fehlenden Daten erneut senden.
TCP prüft außerdem, ob Daten unterwegs beschädigt wurden. Dafür nutzt es eine Prüfsumme. Eine Prüfsumme ist ein berechneter Kontrollwert, der Übertragungsfehler erkennen kann.
Ein Server sendet ein Segment, aber es geht unterwegs verloren. Weil die passende Bestätigung ausbleibt, wartet der Server bis zum Timeout und sendet die Daten noch einmal.
Bei einem Segment verändert sich unterwegs ein Bit. Die Prüfsumme passt dann nicht mehr. Der Empfänger erkennt den Fehler und behandelt das Segment nicht als korrekt angekommen.
TCP verlangt keine perfekte Verbindung. Es erkennt Probleme und kann Daten erneut senden.
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TCP und IP arbeiten zusammen
IP bedeutet Internet Protocol. Es ist ein Netzwerkprotokoll, das Daten mithilfe von Adressen durch Netzwerke in Richtung Ziel weiterleitet.
Ein IP-Paket ist die Transporteinheit von IP. Ein TCP-Segment wird für den Weg durch das Internet in einem IP-Paket transportiert. Deshalb haben TCP und IP unterschiedliche Aufgaben: IP kümmert sich um den Weg, TCP um die zuverlässige Reihenfolge und Vollständigkeit des Datenstroms.
Du schickst mehrere nummerierte Umschläge. Die Adresse auf jedem Umschlag entspricht der Aufgabe von IP. Deine Liste, welche Umschläge angekommen sind und in welche Reihenfolge sie gehören, entspricht der Aufgabe von TCP.
IP bringt Daten in Richtung Ziel. TCP kontrolliert, ob die vollständige Nachricht richtig zusammengesetzt werden kann.
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TCP oder UDP?
UDP ist die Abkürzung für User Datagram Protocol. Es ist ebenfalls ein Netzwerkprotokoll für Datenübertragungen. UDP wartet normalerweise nicht auf Bestätigungen und wiederholt fehlende Daten nicht automatisch.
Dadurch hat UDP weniger Kontrollaufwand. Es kann sinnvoll sein, wenn aktuelle Daten wichtiger sind als jedes einzelne Datenteil. Bei einem Live-Gespräch ist ein kurzer Aussetzer oft besser als ein Ton, der viel zu spät ankommt.
Beim Herunterladen einer Hausarbeit passt TCP gut: Das Dokument soll vollständig sein. Bei einem schnellen Online-Spiel kann UDP sinnvoll sein: Eine alte, verspätete Positionsmeldung hilft dort oft nicht mehr.
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Zusammenfassung
TCP ist ein Netzwerkprotokoll für zuverlässige Datenübertragungen. Es baut zuerst eine Verbindung auf, teilt Daten in nummerierte Segmente und setzt sie beim Empfänger wieder zusammen. Bestätigungen, Timeouts und Prüfsummen helfen dabei, verlorene oder beschädigte Daten zu erkennen. IP leitet die Daten durch Netzwerke, während TCP auf eine vollständige und geordnete Übertragung achtet.