Sockets & Ports

Was ist ein Socket und welche Funktion erfüllt er?

Ein Socket ist die logische Zusammenfassung der Netzwerk-Schichten 1 bis 4 zu einer universellen Übertragungsmaschine zwischen Adressen des Internet Protocols. Er dient als Abstraktion (ähnlich einer „Steckdose“), die es Netzanwendungen ermöglicht, Daten über das Netz zu übertragen, ohne die technischen Details der unteren Schichten kennen zu müssen.

Welche Metapher wird oft verwendet, um die Arbeitsweise von Sockets zu beschreiben?

Die zentrale Metapher lautet: „Das Netzwerk ist eine Datei“. Sockets abstrahieren den Netzwerkzugriff so, dass Prozesse Daten (Byte-weise) in das Netz schreiben oder vom Netz lesen können, genau wie bei einer lokalen Datei.

Welche zwei Hauptarten von Sockets werden unterschieden?

Es wird zwischen Stream-Sockets, die das Transmission Control Protocol nutzen und bidirektional sowie verbindungsorientiert arbeiten, und Datagram-Sockets, die auf dem User Datagram Protocol basieren und verbindungslos sowie quittungslos arbeiten, unterschieden. Stream-Sockets sind dabei quittungsbasiert, während Datagram-Sockets pro Socket nur unidirektional nutzbar sind.

Was versteht man unter „Ports“ im Kontext der Internet-Kommunikation?

Ports stellen die Zugangs-Identifikation der Datendienste auf den jeweiligen Sockets dar. Technisch gesehen werden sie über ein 16-Bit-Feld im Header des Transmission Control Protocols oder des User Datagram Protocols definiert, wodurch theoretisch maximal 65.536 verschiedene Portnummern vergeben werden können.

Wie unterteilt die Internet Assigned Numbers Authority die verfügbaren Ports?

Die Internet Assigned Numbers Authority unterteilt Ports in drei Kategorien: Well Known Ports (Nummern 0 bis 1023) für Systemprozesse, Registered Ports (Nummern 1024 bis 49151) für registrierte Nutzeranwendungen und Dynamic oder Private Ports (Nummern 49152 bis 65535) für die dynamische Zuweisung.

Welche drei definierten Zustände kann ein Socket im Hinblick auf das Netzwerk annehmen?

Ein Socket kann die Zustände open_passive (der Dienst wartet auf Anfragen, auch „listen“ genannt), open_active (der Dienst baut aktiv eine Verbindung auf oder nutzt sie, auch „connect“ oder „established“ genannt) sowie closed (geschlossen) annehmen.

Welche grundlegenden Befehle der Application Programming Interface (Programmierschnittstelle) werden zur Vorbereitung eines Sockets genutzt?

Mit dem Befehl SOCKET wird ein neuer Kommunikationsendpunkt erzeugt. Der Befehl BIND hängt eine lokale Adresse an einen Socket an, und LISTEN kündigt die Bereitschaft zur Annahme von Verbindungen an.

Welche Befehle steuern den eigentlichen Datenaustausch über einen Socket?

Der Befehl CONNECT versucht aktiv, eine Verbindung aufzubauen, während SEND Daten über eine Verbindung verschickt („write“) und RECEIVE Daten empfängt („read“). Mit CLOSE wird eine bestehende Verbindung schließlich wieder gelöst.

Können mehrere Prozesse denselben Port nutzen oder ein Prozess mehrere Ports?

Ein Netzwerkdienst kann sich aus mehreren gleichzeitigen Prozessen zusammensetzen, die über mehrere Sockets das Netzwerk parallel nutzen, wie zum Beispiel beim File Transfer Protocol über die Ports 20 und 21. Umgekehrt kann ein Prozess mittels Multi-Threading (Nebenläufigkeit) viele Socket-Verbindungen gleichzeitig auf einem einzigen Port halten, was typisch für einen Webserver auf Port 443 (Hypertext Transfer Protocol Secure) ist.

Was charakterisiert sogenannte Websockets?

Websockets sind entweder Stream- oder Datagram-Sockets, die von Skripten der Programmiersprache Javascript geöffnet werden. Sie werden anschließend mit Methoden des Hypertext Transfer Protocols genutzt, um eine Kommunikation im Browser zu ermöglichen.