Sockets: Unterschied zwischen den Versionen

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*Ein Socket ist ein vom Betriebssystem bereitgestelltes Objekt, das als Kommunikationsendpunkt dient.
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* Ein Socket ist ein vom Betriebssystem bereitgestelltes Objekt, das als Kommunikationsendpunkt dient.
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*Ein Programm verwendet Sockets, um Daten mit anderen Programmen auszutauschen.
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* Ein Programm verwendet Sockets, um Daten mit anderen Programmen auszutauschen.
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*Das andere Programm kann sich dabei auf demselben Computer (Interprozesskommunikation) befinden  
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* Das andere Programm kann sich dabei auf demselben Computer (Interprozesskommunikation) befinden oder auf einem anderen, über das Netzwerk erreichbaren Computer.
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*Oder einem anderen, via Netzwerk erreichbaren Computer befinden.
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* Die Kommunikation über Sockets erfolgt in der Regel bidirektional (Senden und Empfangen).
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*Die Kommunikation über Sockets erfolgt in der Regel bidirektional,
 
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*Daten können über das Socket können Daten sowohl empfangen als auch gesendet werden.
 
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=Funktionsprinzip=
 
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*Sockets bilden eine plattformunabhängige standardisierte Schnittstelle zwischen der Netzwerkprotokoll-Implementierung des Betriebssystems und der eigentlichen Anwendungssoftware.
 
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*Ein Computerprogramm fordert einen Socket vom Betriebssystem an.
 
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*Das Betriebssystem hat die Aufgabe, alle benutzten Sockets sowie die zugehörigen Verbindungsinformationen zu verwalten.
 
  
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=Internet-Sockets=
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= Funktionsprinzip =
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*Internet-Sockets ermöglichen die Kommunikation mittels bestimmter Kommunikationsprotokolle.
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* Sockets bilden eine plattformunabhängige Schnittstelle zwischen der Netzwerkprotokoll-Implementierung des Betriebssystems und der Anwendungssoftware.
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*Generell kann man unterscheiden zwischen Stream Sockets und Datagram Sockets
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* Ein Computerprogramm fordert einen Socket vom Betriebssystem an; dieses verwaltet alle benutzten Sockets und Verbindungsinformationen.
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*Stream Sockets kommunizieren über einen Zeichen-Datenstrom
 
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*Datagramm Sockets über einzelne Nachrichten.
 
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*In der Netzwerkkommunikation verwenden Stream Sockets meist TCP
 
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*Datagramm Sockets üblicherweise UDP.
 
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*Ein Socket ist normalerweise die Verbindungsstelle zu einem bestimmten entfernten Programm, repräsentiert durch dessen Adressinformation (z. B. IP-Adresse und Portnummer).  
 
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*Dem Socket selbst ist natürlich auch die eigene Adressinformation zugeordnet.
 
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=Server=
 
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*Ein Server wartet auf Anfragen auf einer oder mehrere Adresse warten
 
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*Wenn der Server eine Anfrage von einem Client erhält, wird praktisch die Verbinung geklont so das der Server weitere Anfragen bedienen kann.
 
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*Der ursprüngliche Server-Socket bleibt erhalten und wartet weiterhin auf neue Verbindungen,
 
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*Der geclonte Prozesse wird nur für die Kommunikation mit diesem einen Client verwendet
 
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*Er bleibt solange bestehen, bis die Verbindung zum Client von einer der beiden Seiten beendet wird.  
 
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*Unter Unix heisst diese Vorgehensweise Forking
 
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=Status=
 
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Es gibt nun 2 verschiende Zustände
 
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==listening==
 
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*Ein Server der auf eingehende Verbindungen wartet.
 
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*Er ist konkret nicht verbunden.
 
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*Dieser stellt nur die grundsätzlich Möglichkeit einer Verbindung bereit
 
  
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==connected==
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==== Multiplexing und das 5-Tupel ====
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*Eine konkrete Instanz einer Verbindungsanfrage
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* Ein einzelner Server-Port kann tausende Verbindungen gleichzeitig bedienen.
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*Der Server Prozesss wurde geforkt
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* Das Betriebssystem unterscheidet die Pakete anhand des 5-Tupels: {Quell-IP, Quell-Port, Ziel-IP, Ziel-Port, Protokoll}.
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*Ein konkreter Client wird bedient.
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* Solange ein Wert abweicht, wird das Paket einer eindeutigen Verbindung zugeordnet.
  
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=Es gibt 3 Arten von Sockets=
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= Internet-Sockets =
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;Allgemein
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* Man unterscheidet Stream-Sockets (kontinuierlicher Datenstrom, meist TCP) und Datagram-Sockets (geschlossene Nachrichten, meist UDP).
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*[[TCP Sockets]]
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* Ein Socket repräsentiert die Verbindungsstelle durch Adressinformationen (IP und Port) sowohl der lokalen als auch der entfernten Seite.
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*[[UDP Sockets]]
 
  
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;Unix spezifisch
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==== Privilegierte Ports unter Unix/Linux ====
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*[[UNIX Sockets]]
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* Ports von 0 bis 1023 sind privilegiert; nur Prozesse mit Root-Rechten dürfen diese binden.
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* Dies verhindert, dass unbefugte Benutzer Standard-Dienste (wie SSH oder HTTP) fälschen.
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= Server-Logik =
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* Ein Server wartet auf Anfragen; bei Erfolg wird die Verbindung oft geklont (Forking), damit der Haupt-Socket weiter auf neue Anfragen warten kann.
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* Der geklonte Prozess bedient nur diesen einen Client, bis die Verbindung beendet wird.
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==== Ephemeral Ports und TIME_WAIT ====
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* Clients nutzen zufällige, kurzlebige Ports (Ephemeral Ports) für ausgehende Verbindungen.
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* Nach dem Schließen verbleibt ein Socket oft kurz im Zustand TIME_WAIT, um verspätete Pakete der alten Verbindung abzufangen.
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= TCP Status =
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* '''listening:''' Der Server wartet auf eingehende Anfragen; der Socket ist noch nicht fest verbunden.
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* '''connected:''' Eine konkrete Instanz einer Verbindung; ein Client wird aktiv bedient.
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= Die drei Arten von Sockets =
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== TCP Sockets ==
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* Kombination aus IP-Adresse und Port, einem Service fest zugewiesen.
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* Nutzt eine etablierte Verbindung (Aufbau/Abbau).
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{{#drawio:tcp-sockets}}
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* '''Beispiel:''' tcp 192.168.4.1:80 LISTEN httpd
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== UDP Sockets ==
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* Kombination aus IP-Adresse und Port, verbindungslos.
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{{#drawio:udp-sockets}}
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* '''Beispiel:''' udp 0.0.0.0:5353 avahi-daemon (0.0.0.0 bedeutet Bindung an alle lokalen IPs).
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== UNIX Sockets ==
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* Kommunikation lokaler Prozesse über eine spezielle Datei im Dateisystem.
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* Unterstützt sowohl "stream" als auch "datagram".
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{{#drawio:unix-socket}}
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* '''Beispiel:''' unix LISTENING /run/snapd.socket
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* '''Dateityp prüfen:''' ls -l /run/snapd.socket (Kennung 's' am Anfang: srw-rw-rw-).

Aktuelle Version vom 29. März 2026, 11:16 Uhr

Allgemein

  • Ein Socket ist ein vom Betriebssystem bereitgestelltes Objekt, das als Kommunikationsendpunkt dient.
  • Ein Programm verwendet Sockets, um Daten mit anderen Programmen auszutauschen.
  • Das andere Programm kann sich dabei auf demselben Computer (Interprozesskommunikation) befinden oder auf einem anderen, über das Netzwerk erreichbaren Computer.
  • Die Kommunikation über Sockets erfolgt in der Regel bidirektional (Senden und Empfangen).

Funktionsprinzip

  • Sockets bilden eine plattformunabhängige Schnittstelle zwischen der Netzwerkprotokoll-Implementierung des Betriebssystems und der Anwendungssoftware.
  • Ein Computerprogramm fordert einen Socket vom Betriebssystem an; dieses verwaltet alle benutzten Sockets und Verbindungsinformationen.

Multiplexing und das 5-Tupel

  • Ein einzelner Server-Port kann tausende Verbindungen gleichzeitig bedienen.
  • Das Betriebssystem unterscheidet die Pakete anhand des 5-Tupels: {Quell-IP, Quell-Port, Ziel-IP, Ziel-Port, Protokoll}.
  • Solange ein Wert abweicht, wird das Paket einer eindeutigen Verbindung zugeordnet.

Internet-Sockets

  • Man unterscheidet Stream-Sockets (kontinuierlicher Datenstrom, meist TCP) und Datagram-Sockets (geschlossene Nachrichten, meist UDP).
  • Ein Socket repräsentiert die Verbindungsstelle durch Adressinformationen (IP und Port) sowohl der lokalen als auch der entfernten Seite.

Privilegierte Ports unter Unix/Linux

  • Ports von 0 bis 1023 sind privilegiert; nur Prozesse mit Root-Rechten dürfen diese binden.
  • Dies verhindert, dass unbefugte Benutzer Standard-Dienste (wie SSH oder HTTP) fälschen.

Server-Logik

  • Ein Server wartet auf Anfragen; bei Erfolg wird die Verbindung oft geklont (Forking), damit der Haupt-Socket weiter auf neue Anfragen warten kann.
  • Der geklonte Prozess bedient nur diesen einen Client, bis die Verbindung beendet wird.

Ephemeral Ports und TIME_WAIT

  • Clients nutzen zufällige, kurzlebige Ports (Ephemeral Ports) für ausgehende Verbindungen.
  • Nach dem Schließen verbleibt ein Socket oft kurz im Zustand TIME_WAIT, um verspätete Pakete der alten Verbindung abzufangen.

TCP Status

  • listening: Der Server wartet auf eingehende Anfragen; der Socket ist noch nicht fest verbunden.
  • connected: Eine konkrete Instanz einer Verbindung; ein Client wird aktiv bedient.

Die drei Arten von Sockets

TCP Sockets

  • Kombination aus IP-Adresse und Port, einem Service fest zugewiesen.
  • Nutzt eine etablierte Verbindung (Aufbau/Abbau).
  • Beispiel: tcp 192.168.4.1:80 LISTEN httpd

UDP Sockets

  • Kombination aus IP-Adresse und Port, verbindungslos.
  • Beispiel: udp 0.0.0.0:5353 avahi-daemon (0.0.0.0 bedeutet Bindung an alle lokalen IPs).

UNIX Sockets

  • Kommunikation lokaler Prozesse über eine spezielle Datei im Dateisystem.
  • Unterstützt sowohl "stream" als auch "datagram".
  • Beispiel: unix LISTENING /run/snapd.socket
  • Dateityp prüfen: ls -l /run/snapd.socket (Kennung 's' am Anfang: srw-rw-rw-).
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