Sockets: Unterschied zwischen den Versionen

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* Ein Socket ist ein vom Betriebssystem bereitgestelltes Objekt, das als Kommunikationsendpunkt dient.
 
* Ein Socket ist ein vom Betriebssystem bereitgestelltes Objekt, das als Kommunikationsendpunkt dient.
 
* Ein Programm verwendet Sockets, um Daten mit anderen Programmen auszutauschen.
 
* 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 auf einem anderen, über das Netzwerk erreichbaren Computer.
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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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* Über ein Socket können Daten sowohl empfangen als auch gesendet werden.
 
  
 
= Funktionsprinzip =
 
= Funktionsprinzip =
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* Sockets bilden eine plattformunabhängige, standardisierte Schnittstelle zwischen der Netzwerkprotokoll-Implementierung des Betriebssystems und der Anwendungssoftware.
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* Sockets bilden eine plattformunabhängige Schnittstelle zwischen der Netzwerkprotokoll-Implementierung des Betriebssystems und der Anwendungssoftware.
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* Ein Computerprogramm fordert einen Socket vom Betriebssystem an.
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* Ein Computerprogramm fordert einen Socket vom Betriebssystem an; dieses verwaltet alle benutzten Sockets und Verbindungsinformationen.
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* Das Betriebssystem verwaltet alle benutzten Sockets sowie die zugehörigen Verbindungsinformationen.
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==== Multiplexing und das 5-Tupel ====
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* Ein einzelner Server-Port kann tausende Verbindungen gleichzeitig bedienen.
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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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* Solange ein Wert abweicht, wird das Paket einer eindeutigen Verbindung zugeordnet.
  
 
= Internet-Sockets =
 
= Internet-Sockets =
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* Internet-Sockets ermöglichen die Kommunikation über bestimmte Netzwerkprotokolle.
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* Man unterscheidet Stream-Sockets (kontinuierlicher Datenstrom, meist TCP) und Datagram-Sockets (geschlossene Nachrichten, meist UDP).
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* Man unterscheidet zwischen Stream-Sockets und Datagram-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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* Stream-Sockets kommunizieren über einen kontinuierlichen Datenstrom.
 
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* Datagram-Sockets über einzelne, in sich geschlossene Nachrichten.
 
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* In der Netzwerkkommunikation verwenden Stream-Sockets meist TCP.
 
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* Datagram-Sockets üblicherweise UDP.
 
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* Ein Socket ist die Verbindungsstelle zu einem bestimmten entfernten Programm, repräsentiert durch dessen Adressinformation (z. B. IP-Adresse und Portnummer).
 
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* Jedem Socket ist auch die eigene Adressinformation (lokale IP-Adresse und Portnummer) zugeordnet.
 
  
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= Server =
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==== Privilegierte Ports unter Unix/Linux ====
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* Ein Server wartet auf Anfragen auf einer oder mehreren Adressen.
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* Ports von 0 bis 1023 sind privilegiert; nur Prozesse mit Root-Rechten dürfen diese binden.
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* Wenn der Server eine Anfrage von einem Client erhält, wird die Verbindung geklont, sodass der Server weitere Anfragen bedienen kann.
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* Dies verhindert, dass unbefugte Benutzer Standard-Dienste (wie SSH oder HTTP) fälschen.
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* Unter Unix heißt diese Vorgehensweise [[Prozesse Eltern und Kinder|Forking]].
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* Der ursprüngliche Server-Socket bleibt erhalten und wartet weiterhin auf neue Verbindungen.
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= Server-Logik =
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* Der geklonte Prozess wird nur für die Kommunikation mit diesem einen Client verwendet.
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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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* Er bleibt bestehen, bis die Verbindung zum Client von einer der beiden Seiten beendet wird.
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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.
  
 
= TCP Status =
 
= TCP Status =
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Es gibt zwei verschiedene Zustände:
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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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== listening ==
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= Die drei Arten von Sockets =
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* Ein Server, der auf eingehende Verbindungen wartet.
 
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* Er ist noch nicht verbunden.
 
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* Dieser Socket stellt nur die grundsätzliche Möglichkeit einer Verbindung bereit.
 
  
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== connected ==
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== TCP Sockets ==
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* Eine konkrete Instanz einer Verbindungsanfrage.
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* Kombination aus IP-Adresse und Port, einem Service fest zugewiesen.
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* Der Server-Prozess wurde geforkt.
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* Nutzt eine etablierte Verbindung (Aufbau/Abbau).
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* Ein konkreter Client wird bedient.
 
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= Es gibt drei Arten von Sockets =
 
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==TCP Sockets==
 
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===Eigenschaften===
 
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*Socket besteht aus einer Kombination von IP Adresse und Port
 
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*Der Socket ist einem Service zu gewiesen
 
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*Es wird eine Verbindung genutzt die etabliert wird
 
−
*Diese Verbindung wird auch wieder abgebaut
 
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===Schaubild===
 
 
{{#drawio:tcp-sockets}}
 
{{#drawio:tcp-sockets}}
−
===Beispiel===
+
* '''Beispiel:''' tcp 192.168.4.1:80 LISTEN httpd
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Der Socket mit der IP Adresse 192.168.4.1 und dem Port 80 ist dem Service named zugewiesen.
 
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;<nowiki>tcp 192.168.4.1:80 LISTEN httpd</nowiki>
 
−
 
 
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===UDP Sockets===
 
  
−
* [[UDP Sockets]]
+
== 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).
  
−
; Unix-spezifisch
+
== UNIX Sockets ==
−
===UNIX Sockets===
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* Kommunikation lokaler Prozesse über eine spezielle Datei im Dateisystem.
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* [[UNIX Sockets]]
+
* Unterstützt sowohl "stream" als auch "datagram".
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{{#drawio:unix-socket}}
 +
* '''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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