TCP/IP Voor newbies 

Preface 

De meesten die deze guide lezen, kennen TCP/IP waarschijnlijk al vanuit hun broekzak, maar ja!
Deze text is dan ook bedoeld voor alle newbies die de TCP/IP-basisprincipes niet beheersen.
Niet iedereen is geboren met een UNIX-manual in zijn hand en een Internet-aansluiting binnenin
zijn wieg. Nee, zelfs Condor (Kevin Mitnick) is ergens moeten beginnen. Zolang er technologie
bestaat, zullen er newbies zijn. En iedereen, jep *iedereen*, kan altijd iets bijleren! Niemand 
weet ooit alles... Deze text is echt een simpele -en zeer beknopte- inleiding tot TCP/IP. 

--[ Eerst en vooral: TCP/IP 

Eigenlijk is TCP/IP gewoon een set van protocollen, ontwikkeld voor WAN's, die steunen op een
vierlagenmodel: Network Interface, Internet, Transport en Application. TCP/IP wordt trouwens 
ook veel gebruikt bij LAN's. 

--[ En dan nu: het vierlagenmodel 

De onderstaande figuur geeft een ietwat duidelijker beeld van dit model. 

De onderste laag is de Network Interface laag. Die is verantwoordelijk voor zowel het zetten van 
frames op de kabel, als het afhalen van frames van de kabel. 

Dan de volgende laag, de internet laag, houdt zich voornamelijk bezig met de adressering en 
routing functies. Die werkt volgens drie protocollen: o Het Address Resolution Protocol of ARP 
dat gebruikt wordt om fysieke adressen te verkrijgen van hosts die zich bevinden op hetzelfde 
netwerk. o Het Internet Protocol of IP dat grotendeels verantwoordelijk is voor de adressering 
en de routing van packets tussen hosts en netwerken. o En het Internet Control Message Protocol 
of ICMP dat berichten stuurt en fouten rapporteert in verband met de levering van een packet. 

Dan de transport laag. Die is verantwoordelijk voor de communicatie tussen twee hosts. Deze werkt 
ook volgens twee protocollen: o Het Transmission Control Protocol of TCP die een 
verbindingsgerichte en betrouwbare verbinding biedt wanneer grote hoeveelheden van data op 
hetzelfde moment verzonden moeten worden. Een ACK, een acknowledgement of een 
ontvangstbevestiging, wordt per ontvangen segment teruggestuurt. o Het User Datagram Protocol of 
UDP die verbindingsloze services biedt en niet garandeert dat de packets zullen aankomen. UDP 
wordt meestal gebruikt wanneer kleine hoeveelheden data tegelijkertijd moeten worden verzonden. 
Betrouwbare verzending is dus de verantwoordelijkheid van het gebruikte prog. 

En dan is er nog de bovenste laag, de application laag. Dat is de laag waar progs toegang krijgen 
tot het netwerk. 

--[ Ten eerste: de network interface laag 

Zoals ik reeds heb gezegd, is deze verantwoordelijk voor het zetten van frames op de kabel en 
het afhalen van frames van de kabel. De gebruikte methode verandert ook naargelang het type 
netwerk. 

Wanneer de network interface laag een packet ontvangt van de bovenliggende laag, de internet 
laag, wordt er een preamble en een CRC aan toegevoegd. De preamble is gewoon een reeks bytes die 
het begin van een frame aanduiden. De CRC of cyclic redundancy check is een wiskundige berekening 
die toegevoegd wordt om er zeker van te zijn dat het pakket geen fouten bevat. Nu wordt het frame 
op de kabel gezet. Als dit frame aankomt bij de eindbestemming (de ontvangende host), dan wordt 
de preamble verwijderd en de wiskundige berekening opnieuw uitgevoerd. Komt de berekende waarde
overeen met de originele CRC, dan wordt er naar het fysieke eindadres gekeken binnenin de frame. 
Is het een broadcast adres, of komt het overeen met de network interface, dan wordt dit frame 
doorgegeven aan het juiste protocol in de bovenliggende laag. Komen de berekende waarde en de 
originele CRC niet overeen, wordt het frame gewoon verwijderd. 

--[ Ten tweede: de internet laag 

Hierop worden de packets geadresseerd voor routing. IP biedt verbindingsloze services waarmee 
bedoelt wordt dat er geen sessie gemaakt moet worden met een andere host vooraleer een pakket 
kan verzonden worden. Hierdoor is IP dan ook onbetrouwbaar. Packets kunnen bijvoorbeeld tijdens 
het verzenden zoekraken, niet in de juiste volgorde toekomen of zelfs twee keer voorkomen, 
waardoor de betrouwbaarheid de taak wordt van de bovenliggende protocollen. 

Wordt een packet van de transport laag doorgegeven aan de internet laag, dan voegt IP er een 
eigen header aan toe. Deze header bevat onder andere het bronadres, het bestemmingsadres, het 
gebruikte protocol, een checksum value en een TTL. De checksum value is een simpele wiskundige 
berekening om te controleren of het pakket wel degelijk foutloos is toegekomen. TTL, de Time To 
Live of gewoon de levensduur, bepaalt het aantal seconden dat een packet mag doorbrengen op de 
kabel. Dit voorkomt dat een packet eindeloos blijft ronddwalen op het netwerk. Wordt het 
bestemmingsadres herkent als een lokaal adres, dan verzendt IP het packet direct naar die host. 
Anders, dus als het een extern adres is, dan controleert IP de routingtabel voor een eventuele 
route naar die host. Wordt er een route gevonden, dan zendt IP het packet gewoon volgens die 
route. Wordt er geen route gevonden, dan wordt het packet naar de standaardgateway, ook een 
router, van de bronhost gestuurd. Als het pakket door de router ontvangen wordt, wordt het 
doorgegeven aan IP dat er het volgende mee doet: o het vermindert de TTL met één bij elke 
router, of meer als het pakket wat blijft steken door overbelasting aan de router. Is de 
levensduur nul, dan wordt het pakket verwijderd. o Dan berekent IP opnieuw de cheksum value. 
o IP vraagt het fysieke adres op van de volgende router. o IP stuurt uiteindelijk het pakket 
door. Dit proces wordt dus telkens herhaald per router dat het packet tegenkomt totdat het zijn 
eindbestemming bereikt heeft. 

Ontvangt de router een pakket dat te groot is voor het onderliggende netwerk, dan breekt IP het 
packet op in kleinere stukken. Enkel en alleen als de stukken op de eindbestemming aankomen, 
voegt IP de stukken terug bij elkaar tot het originele pakket terug gevormd wordt, wat 
fragmentatie wordt genoemd. Per stuk wordt er ook een nieuwe header aangemaakt die bestaat uit: 
o een vlag om aan te duiden dat er nog fragmenten volgen. o Een fragment-ID om aan te duiden 
welke fragmenten nu juist bij elkaar horen. o En een fragment-offset om aan te duiden in welke 
volgorde IP de stukken terug moet samenvoegen. Uiteindelijk wordt het samengestelde pakket door 
de stack doorgegeven aan ofwel TCP, ofwel UDP. 

Als IP packets moet routen, dan moet IP sowieso het fysieke eindadres kunnen verkrijgen. 
IP gebruikt hiervoor het ARP protocol bij broadcast- gebaseerde netwerken. De werking hiervan: 
ARP wordt aangesproken door IP en raadpleegt eerst en vooral de ARP cache om te zoeken achter 
het fysieke adres dat overeenkomt met de eindbestemming. Vindt ARP dit niet, dan creëert ARP 
een ARP request frame voor het fysieke eindadres, waarbij zowel het IP-adres als het fysieke 
bronadres mee in wordt opgenomen. Vervolgens wordt het frame op de kabel gezet en gestuurd naar 
het gehele lokale netwerk. Alle hosts ontvangen dit request frame en sturen het door naar hun 
ARP protocol. Komt het IP-adres van de ontvangende host overeen met het gevraagde eindadres, 
dan wordt er in deze host een ARP reply gemaakt dewelke zijn fysieke eindadres bevat en wordt 
deze reply direct gestuurd naar de bronhost. Als deze reply ontvangen wordt, dan worden zowel 
het IP-adres als het fysieke adres ervan opgeslagen in de lokale ARP cache. En dus nu pas kan 
het packet verzonden worden. 

-- RFC 791 - Internet Protocol (IP) -- RFC 826 - Address Resolution Protocol (ARP) 

Treden er fouten op tijdens het routen, dan stuurt ICMP een foutmelding met enkele gegevens 
over de fout naar de bronhost. ICMP kan bijvoorbeeld een source quench bericht sturen als een 
router niet meer kan volgen doordat hij overbelast wordt. Deze source quench laat weten dat de 
host zijn transmissiesnelheid moet verlagen. Of ICMP kan een redirect bericht sturen wanneer een 
gewenste route aangevraagd wordt, als bijvoorbeeld een bepaalde router overbelast is en dus een 
andere route gebruikt moet worden. Of een 'destination unreachable' bericht wanneer er geen 
route mogelijk is. Dit ICMP bericht wordt samengesteld tot een IP datagram en wordt gerouted 
naar de bron host. 

-- RFC 792 - Internet Control Message Protocol (ICMP) 

--[ Ten derde: de transport laag 

Deze laag voorziet de eindpunten tussen de twee hosts waartussen de communicatie zal 
plaatsvinden. Bij zowal UDP als TCP worden dit ports genoemd. 

UDP wordt meestal gebruikt wanneer kleine hoeveelheden data tegelijkertijd moeten worden 
verzonden. UDP heeft twee belangrijke eigenschappen: o Het is verbindingsloos waarmee bedoelt 
wordt dat er geen verbinding dient gemaakt te worden tussen de twee hosts vooraleer data kan 
worden verzonden. UDP berichten kunnen ook gebroadcast worden zodat veel hosts het bericht 
ontvangen. o En het garandeert ook geen foutloze verzending. Packets kunnen in een foute 
volgorde of zelfs dubbel aankomen. Betrouwbare verzending is dus de verantwoordelijkheid van 
het gebruikte prog. 

Als een prog data wil verzenden, dan creëert UDP een header dat een bronport, een eindport 
(waar uiteindelijk de data naartoe zal worden verzonden) en een checksum value (voor zowel de 
data als deze header te controleren) bevat. Wordt het packet bij de eindhost ontvangen, dan 
wordt dit doorgestuurd naar UDP die het op zijn beurt aflevert aan de eindport. 

-- RFC 768 - User Datagram Protocol (UDP) 

TCP wordt meestal gebruikt bij progs die grote hoeveelheden aan data moeten verzenden. TCP heeft 
drie belangrijke eigenschappen: o Het is verbindingsgericht waarmee dus bedoelt wordt dat TCP 
eerst een verbinding zal maken tussen de twee hosts vooraleer data kan worden verzonden. o Het 
is enorm betrouwbaar doordat TCP gebruik maakt van een nummering en ACK's (acknowledgment of 
ontvangstbevestiging). De nummering laat TCP toe de segmenten op te splitsen in verschillende 
packets op de bronhost zodat op de eindhost de packets gemakkelijk bij elkaar kunnen worden 
gebracht. o En de communicatie van TCP is bytegeoriënteerd waardoor gegevens worden behandeld 
als een opeenvolging van bytes. 

-- RFC 793 - Transmission Control Protocol (TCP) 

--[ Ten vierde: de application laag 

Dit is de laag waar progs toegang krijgen tot het netwerk. Micro$oft TCP/IP ondersteunt 
Windoze Sockets en NetBIOS interfaces tussen progs en de transport laag. 

Windoze Sockets voorzien een standaard API onder Windows voor transport protocollen met 
verschillende adresseringsmethoden. 

NetBIOS voorziet een standaard interface voor protocollen zoals TCP/IP en NetBEUI die de 
NetBIOS naming conventions ondersteunen met betrekking tot de adressering. 

--[ RFC's 

De verschillende protocollen die bij de vier lagen horen, worden elk behandeld in hun eigen RFC. 
RFC's of Request For Comments zijn artikelen waarin alle mogelijke protocollen en afspraken in 
verband met het Internet en netwerken genoteerd staan. Het zijn er tot nu toe ettelijke 
duizenden, en het aantal blijft gestadig toenemen per nieuwe afspraak er gemaakt wordt... RFC's 
kunnen gedownload worden op : http://www.cis.ohio-state.edu/hypertext/information/rfc.html 

Zym0t1c