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Zusammenwirken der Schichten 1-4
Zusammenwirken der Schichten 1-4

In diesem Kapitel soll betrachtet werden, wie ein TCP-Paket seinen Weg ins Netz findet.

Angenommen, das Paket werde von einem Rechner mit der IP-Adresse 10.1.1.1 gesendet und soll an die IP-Adresse 144.144.144.1 übertragen werden. Der Weg dorthin führt über den Router 10.1.1.2.

Das Anwendungsprogramm, das diese Kommunikation durchführt, muss dazu zunächst über einen Betriebssystemaufruf einen Socket öffnen, womit die eigene Portnummer festgelegt ist. Nun wird über einen weiteren Betriebssystemaufruf ein Verbindungsaufbau initiiert, wobei die IP-Adresse und der Port der Gegenstelle anzugeben ist. Nun wird das TCP-Protokoll den 3-Way-Handshake durchführen. Anschließend liefert der Betriebssystemaufruf einen Handle ähnlich dem Filehandle beim Öffnen einer Datei. Über diesen kann das Programm dann Daten über das Netz senden und empfangen.

Angenommen, die Verbindung steht und nun soll der Text "Hello World" gesendet werden. Das Anwendundsprogramm schreibt den Text über einen Betriebssystemaufruf in den Sendepuffer der TCP-Verbindung. Nun wird daraus ein TCP-Paket erzeugt, das folgendermaßen aussieht:


Dieses Paket wird nun von Schicht 4 an Schicht 3 übergeben, mit der Aufforderung, es an die Adresse 144.144.144.1 zu senden. In Schicht drei wird zunächst untersucht, ob die Adresse im eigenen Netzwerk zu finden ist. Das ist nicht der Fall. Nun wird die Adresse mit der Routingtabelle abgeglichen, um den Router herauszufinden, über den das Paket zuzustellen ist. Hier wird die Adresse 10.1.1.2 herausgefunden. Mit einem Blick in den ARP-Cache ist dann mit etwas Glück auch die Hardwareadresse bekannt. Ansonsten muss sie per ARP-Request ermittelt werden. Jetzt kann das Paket erstellt werden:


Im IP-Header ist die IP-Adresse des Zielrechners eingetragen, nicht die des Routers. Das Paket wird aber an diesen übermittelt, indem seine Hardwareadresse bei der Übergabe des Pakets an Schicht 2 angegeben wird.

In Schicht 2 wird das TCP/IP-Paket in einen Ethernet-Frame eingebaut, der dann an Schicht 1 zur physikalischen Übertragung übergeben wird. Das gesamte Paket sieht nun so aus:


Die Übermittlung von 12 Byte Nutzdaten benötigt letztenendes also ein Datenpaket von 78 Byte Länge - der Nutzdatenanteil beträgt damit etwa 15%. Das Verhältnis wird natürlich besser, wenn die MTU-Größe von Ethernet voll ausgeschöpft wird. Dann ist das Paket 1526 Bytes lang und darin sind 1460 Byte Nutzdaten enthalten. Das sind immerhin 95% Nutzdatenanteil.