TCP und UDP im Überblick

Auf der Transportschicht übertragen zwei Protokolle den größten Teil des Internetverkehrs: TCP (Transmission Control Protocol) und UDP (User Datagram Protocol).

Beide übertragen Daten zwischen Anwendungen, gehen jedoch sehr unterschiedliche Kompromisse zwischen Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit ein. Zu wissen, wann welches Protokoll eingesetzt wird, gehört zu den Grundlagenkenntnissen für Network+.

TCP ist verbindungsorientiert: Vor der Datenübertragung baut es eine Verbindung auf und stellt sicher, dass beide Seiten bereit sind. Es garantiert, dass die Daten vollständig und in der richtigen Reihenfolge ankommen.

Wenn ein Segment verloren geht, erkennt TCP die Lücke und überträgt es erneut. Diese Zuverlässigkeit macht TCP zur ersten Wahl für Webseiten, E-Mail und Dateiübertragungen, bei denen jedes Byte zählt.

TCP beginnt eine Verbindung mit einem Drei-Wege-Handshake: SYN, SYN-ACK, ACK. Der Client sendet SYN, der Server antwortet mit SYN-ACK, und der Client bestätigt mit ACK.

Erst nach diesem Austausch fließen Daten. Der Handshake synchronisiert beide Seiten und ist ein klassisches Prüfungsthema – merken Sie sich die drei Schritte in dieser Reihenfolge.

UDP ist verbindungslos: Es sendet Daten sofort, ohne Handshake und ohne Garantie für Zustellung oder Reihenfolge. Es schickt einfach Pakete, sogenannte Datagramme, an das Ziel.

Dadurch ist UDP schnell und schlank. Wenn der Anwendung verlorene oder ungeordnet eingetroffene Daten wichtig sind, muss sie diese jedoch selbst verarbeiten.

Der grundlegende Kompromiss ist klar: TCP erhöht durch Bestätigungen und erneute Übertragungen die Zuverlässigkeit, was Zeit und zusätzlichen Aufwand kostet. UDP verzichtet darauf zugunsten der reinen Geschwindigkeit.

• TCP: zuverlässig, geordnet, langsamer.
• UDP: schnell, schlank, ohne Zustellgarantie.

Wählen Sie je nachdem, ob Genauigkeit oder Geschwindigkeit wichtiger ist.

Verwenden Sie TCP, wenn jedes Byte korrekt ankommen muss. Webzugriffe (HTTP/HTTPS), E-Mail (SMTP) und Dateiübertragungen (FTP) basieren alle auf TCP.

Ein fehlender Teil einer Webseite oder Datei würde diese beschädigen. Daher ist der Aufwand für die Zuverlässigkeit von TCP den Nutzen wert. Gemessen am Volumen besteht der größte Teil des Internetverkehrs aus TCP.

Verwenden Sie UDP, wenn Geschwindigkeit und geringe Latenz wichtiger sind als eine perfekte Zustellung. Live-Sprach- und Videoanrufe, Online-Spiele und Streaming verwenden häufig UDP.

Bei einem Videoanruf ist ein leicht verzögertes oder verlorenes Einzelbild besser, als für dessen erneute Übertragung die Wiedergabe anzuhalten. Auch DNS-Abfragen verwenden für ihre schnellen, kleinen Anfragen UDP.

TCP verfügt über eine Flusskontrolle, damit der Empfänger nicht überlastet wird. Dazu verwendet es ein gleitendes Fenster, das anpasst, wie viele Daten vor einer Bestätigung gleichzeitig unterwegs sein dürfen.

Außerdem führt TCP eine Überlastungskontrolle durch und wird langsamer, wenn das Netzwerk ausgelastet ist. UDP besitzt keine dieser Funktionen; die Anwendung muss die Übertragungsrate vollständig selbst steuern.

Der TCP-Header ist mit mindestens 20 Byte größer, da er Sequenznummern, Bestätigungen und Flags enthält. Der UDP-Header ist nur 8 Byte groß und enthält lediglich Quell- und Zielports sowie die Länge.

Der kleinere UDP-Header bedeutet weniger zusätzlichen Aufwand pro Paket und trägt bei umfangreichem Echtzeitverkehr zum Geschwindigkeitsvorteil von UDP bei.

Stellen Sie sich zur Entscheidung folgende Frage: Benötigt die Anwendung eine garantierte Zustellung in der richtigen Reihenfolge? Wenn ja, verwenden Sie TCP. Wenn Geschwindigkeit wichtiger ist und ein gewisser Datenverlust toleriert werden kann, verwenden Sie UDP.

Viele Protokolle treffen diese Wahl bewusst: DNS verwendet für schnelle Abfragen UDP, wechselt bei großen Übertragungen jedoch zu TCP. Das Verständnis dieses Kompromisses erklärt solche Designentscheidungen.

Beide Protokolle verwenden Portnummern, um Datenverkehr an die richtige Anwendung weiterzuleiten – darum geht es in der nächsten Lektion. Sie verwenden dasselbe Adressierungsschema, unterscheiden sich aber hinsichtlich der Zustellgarantien.

Das Verständnis der Unterschiede zwischen TCP und UDP bildet die Grundlage für die spezifischen Protokolle und Ports, die im weiteren Verlauf dieses Kurses behandelt werden.

Ordnen Sie das Protokoll dem jeweiligen Bedarf zu.

Sie haben TCP und UDP verglichen.

• TCP: verbindungsorientiert, zuverlässig und geordnet; verwendet den SYN/SYN-ACK/ACK-Handshake.
• UDP: verbindungslos, schnell und nach dem Best-Effort-Prinzip, ohne Handshake.
• TCP eignet sich für Web, E-Mail und Dateiübertragungen; UDP für Sprache, Video, Gaming und DNS-Abfragen.
• TCP bietet Fluss- und Überlastungssteuerung; bei UDP muss sich die Anwendung darum kümmern.
• Beide verwenden Portnummern, um Anwendungen zu erreichen.