Transmission Control Protocol/Verbindungsaufbau

Verbindungsaufbau

• Verbindungswunsch

Bestätigung durch beide Seiten

• TCP-Verbindungsaufbau Beispiel

Verbindungsaufbau

1. Der Client sendet dem Server ein SYN-Paket mit einer Sequenznummer x
   • Die Sequenznummern sind für die Sicherstellung einer vollständigen Übertragung in der richtigen Reihenfolge und ohne Duplikate wichtig
   • Ein Paket, dessen SYN-Bit im Header gesetzt ist
   • Die Start-Sequenznummer ist eine beliebige zufällige Zahl, abhängig von der TCP-Implementierung
2. Der Server empfängt das Paket und antwortet
   • Port geschlossen, antwortet er mit einem TCP-RST, ein Signal, dass keine Verbindung aufgebaut werden kann
   • Port geöffnet, bestätigt er den Erhalt des ersten SYN-Pakets und stimmt dem Verbindungsaufbau zu, indem er ein SYN/ACK-Paket zurückschickt
     • Ein Paket, mit ACK-Flag im TCP-Header, welche die Sequenznummer x+1 des SYN-Pakets im Header enthält
     • Der Server sendet im Gegenzug seine Start-Sequenznummer y, diese ist unabhängig von der Start-Sequenznummer des Clients
3. Der Client bestätigt den Erhalt des SYN/ACK-Pakets durch ein eigenes ACK-Pakets mit der Sequenznummer x+1
   • Wird auch als „Forward Acknowledgement“ bezeichnet
   • Aus Sicherheitsgründen sendet der Client die Sequenznummer des Servers + 1 im ACK-Segment zurück
4. Die Verbindung ist damit aufgebaut

Verbindungsaufbau Beispiel

1.	SYN-SENT	→	<SEQ=100><CTL=SYN>	→	SYN-RECEIVED
2.	SYN/ACK-RECEIVED	←	<SEQ=300><ACK=101><CTL=SYN,ACK>	←	SYN/ACK-SENT
3.	ACK-SENT	→	<SEQ=101><ACK=301><CTL=ACK>	→	ESTABLISHED

• Nach Aufbau ist die Verbindung für beide Kommunikationspartner gleichberechtigt
• Man kann einer bestehenden Verbindung auf TCP-Ebene nicht ansehen, wer der Server und wer der Client ist
• Eine Unterscheidung dieser beiden Rollen in der weiteren Betrachtung keine Bedeutung mehr

Verbindungsaufbau

Abb. 3: TCP-Handshake

Der Client, der eine Verbindung aufbauen will, sendet dem Server ein SYN-Paket (von ) mit einer Sequenznummer x

• Die Sequenznummern sind dabei für die Sicherstellung einer vollständigen Übertragung in der richtigen Reihenfolge und ohne Duplikate wichtig
• Es handelt sich also um ein Paket, dessen SYN-Bit im Paketkopf gesetzt ist (siehe TCP-Header)
• Die Start-Sequenznummer (auch Initial Sequence Number (ISN) genannt) ist eine beliebige Zahl, deren Generierung von der jeweiligen TCP-Implementierung abhängig ist
• Sie sollte jedoch möglichst zufällig sein, um Sicherheitsrisiken zu vermeiden

Der Server (siehe Skizze) empfängt das Paket

• Ist der Port geschlossen, antwortet er mit einem TCP-RST, um zu signalisieren, dass keine Verbindung aufgebaut werden kann
• Ist der Port geöffnet, bestätigt er den Erhalt des ersten SYN-Pakets und stimmt dem Verbindungsaufbau zu, indem er ein SYN/ACK-Paket zurückschickt (ACK von engl. acknowledgement ‚Bestätigung‘)
• Das gesetzte ACK-Flag im TCP-Header kennzeichnet diese Pakete, welche die Sequenznummer x+1 des SYN-Pakets im Header enthalten
• Zusätzlich sendet er im Gegenzug seine Start-Sequenznummer y, die ebenfalls beliebig und unabhängig von der Start-Sequenznummer des Clients ist

Der Client bestätigt zuletzt den Erhalt des SYN/ACK-Pakets durch das Senden eines eigenen ACK-Pakets mit der Sequenznummer x+1

• Dieser Vorgang wird auch als „Forward Acknowledgement“ bezeichnet
• Aus Sicherheitsgründen sendet der Client den Wert y+1 (die Sequenznummer des Servers + 1) im ACK-Segment zurück
• Die Verbindung ist damit aufgebaut
• Im folgenden Beispiel wird der Vorgang abstrakt dargestellt:

1.	SYN-SENT	→	<SEQ=100><CTL=SYN>	→	SYN-RECEIVED
2.	SYN/ACK-RECEIVED	←	<SEQ=300><ACK=101><CTL=SYN,ACK>	←	SYN/ACK-SENT
3.	ACK-SENT	→	<SEQ=101><ACK=301><CTL=ACK>	→	ESTABLISHED

Einmal aufgebaut, ist die Verbindung für beide Kommunikationspartner gleichberechtigt, man kann einer bestehenden Verbindung auf TCP-Ebene nicht ansehen, wer der Server und wer der Client ist

• Daher hat eine Unterscheidung dieser beiden Rollen in der weiteren Betrachtung keine Bedeutung mehr