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Was ist RTT (Round-Trip-Time)?

Zeit vom Senden von Daten bis zur Rückkehr der Antwort. Sie umfasst die Laufzeit der Signale über die Entfernung sowie Verarbeitung und Warteschlangen in Geräten unterwegs. Mit ihr berechnet man den Retransmission Timeout von TCP und schätzt, wie lange ein Verbindungsaufbau dauert (Anzahl der Umläufe × RTT); messen lässt sie sich mit ping. Licht breitet sich in Glasfasern mit etwa 200.000 km/s aus, sodass allein 1.000 km Entfernung etwa 10 ms Umlaufzeit hinzufügen.

Japanische Bezeichnung: RTT(往復遅延時間)

„RTT (Round-Trip-Time)“ kommt in 9 Übungsfragen aus 3 Themen vor, z. B. Grundlagen der Computernetzwerke, Grundlagen der Webtechnologien, Grundlagen und Anwendungen der Kryptografie.

Fachgebiet: Grundlagen der Computernetzwerke

Jetzt üben: Fragen zu RTT (Round-Trip-Time)

Ein Client baut zu einem Webserver mit einer Umlaufzeit (RTT) von 100 ms eine neue HTTPS-Verbindung auf (TLS 1.3 über TCP). Wie lange dauert es ungefähr, bis die Antwort auf die erste Anfrage einzutreffen beginnt? Die DNS-Namensauflösung ist bereits erledigt; Verarbeitungszeit des Servers und Übertragungszeit der Daten werden vernachlässigt.

  1. AEtwa 100 ms
  2. BEtwa 300 ms
  3. CEtwa 200 ms
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Antwort: B. Etwa 300 ms

Zuerst braucht der TCP-Drei-Wege-Handschlag einen Umlauf (der Client kann seine erste TLS-Nachricht zusammen mit dem letzten ACK senden). Dann braucht der Handshake von TLS 1.3 einen Umlauf und anschließend die HTTP-Anfrage mit Antwort einen weiteren, zusammen drei Umläufe: 3 × 100 = 300 ms. Mit TLS 1.2 braucht der Schlüsselaustausch zwei Umläufe, insgesamt also vier Umläufe bzw. 400 ms. Diese Wartezeit hängt von der Zahl der RTTs ab, die durch die Entfernung bestimmt sind; mehr Bandbreite verkürzt sie daher nicht. QUIC, das HTTP/3 verwendet, fasst den Transport- und den kryptografischen Handshake zu einem Umlauf zusammen und bietet bei erneuten Verbindungen außerdem die Möglichkeit, schon im ersten Umlauf Daten zu senden (0-RTT).

Eine TCP-Verbindung hat ein festes Empfangsfenster von 65536 Byte und eine RTT von 10 ms. Die Bandbreite der Leitung ist ausreichend groß, und es gibt keine Verluste. Welcher Wert liegt der Obergrenze des Durchsatzes dieser Verbindung am nächsten?

  1. AEtwa 52 Mbit/s
  2. BEtwa 6,6 Mbit/s
  3. CEtwa 524 Mbit/s
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Antwort: A. Etwa 52 Mbit/s

Bei der Fenstersteuerung kann pro Umlauf (RTT), also bis die ACKs zurückkommen, höchstens ein Fenster an Daten gesendet werden. Die Obergrenze des Durchsatzes ist daher Fenster ÷ RTT = 65536 Byte × 8 ÷ 0,01 s ≈ 52,4 Mbit/s (etwa 52 Mbit/s), und höher geht es auch auf einer 1-Gbit/s-Leitung nicht. Um eine schnelle, weit entfernte Leitung auszulasten, muss das Fenster mindestens so groß sein wie das Produkt aus Bandbreite und RTT (Bandbreite-Verzögerungs-Produkt): Bei 1 Gbit/s und einer RTT von 10 ms sind das 10^9 × 0,01 = 10^7 Bit = 1,25 MB. Das Fensterfeld im TCP-Header hat 16 Bit, maximal also 65535 Byte, lässt sich aber mit der Option Window Scale vergrößern.

„RTT (Round-Trip-Time)“ in den Erläuterungen

Fragen mit „RTT (Round-Trip-Time)“ (9)

  1. Ein Client baut zu einem Webserver mit einer Umlaufzeit (RTT) von 100 ms eine neue HTTPS-Verbindung auf (TLS 1.3 über TCP). Wie lange dauert es ungefähr, bis die Antwort auf die erste Anfrage einzutreffen beginnt? Die DNS-Namensauflösung ist bereits erledigt; Verarbeitungszeit des Servers und Übertragungszeit der Daten werden vernachlässigt.
  2. Eine TCP-Verbindung hat ein festes Empfangsfenster von 65536 Byte und eine RTT von 10 ms. Die Bandbreite der Leitung ist ausreichend groß, und es gibt keine Verluste. Welcher Wert liegt der Obergrenze des Durchsatzes dieser Verbindung am nächsten?
  3. Über eine Leitung mit einer RTT von 50 ms und einer Bandbreite von 100 Mbit/s wird eine Anfrage, die eine Antwort von 10 KB liefert, 100-mal wiederholt, wobei die nächste Anfrage jeweils erst nach vollständigem Empfang der vorherigen Antwort gesendet wird. Welcher Wert liegt der Gesamtdauer am nächsten? Die Zeit pro Anfrage ist die RTT plus die Übertragungszeit der Antwort (Datenmenge ÷ Bandbreite), 1 KB = 1000 Byte, die Verarbeitungszeit des Servers wird vernachlässigt.
  4. Von einem Webserver mit einer Umlaufzeit (RTT) von 40 ms werden eine HTML-Datei und die vier darin referenzierten Bilder nacheinander einzeln abgerufen. Der Aufbau einer TCP-Verbindung dauert einen Umlauf, jede Anfrage mit Antwort ebenfalls einen Umlauf; Übertragungszeit der Daten, Verarbeitungszeit des Servers, TLS und Verbindungsabbau werden nicht berücksichtigt. Wie groß ist der Zeitunterschied zwischen einer neuen TCP-Verbindung für jedes Objekt und der Wiederverwendung einer einzigen TCP-Verbindung (persistente Verbindung)?
  5. 1,5 MB Textdaten werden mit gzip auf ein Drittel der Größe komprimiert und gesendet. Die Bandbreite beträgt 10 Mbit/s und die RTT 100 ms; bevor das Senden der Daten beginnt, brauchen TCP-Verbindungsaufbau, TLS-Handshake und HTTP-Anfrage zusammen drei Umläufe. Es gilt 1 MB = 10^6 Byte; die Zeit für Komprimierung und Dekomprimierung, Header sowie Wartezeiten durch die Überlastkontrolle von TCP werden vernachlässigt. Welcher Wert liegt der Zeit bis zum vollständigen Empfang der Daten am nächsten?
  6. Worauf ist bei 0-RTT in TLS 1.3 zu achten, einem Verfahren, bei dem mit einem aus einer früheren Verbindung gewonnenen Pre-Shared Key „Early Data“ zusammen mit der ersten Nachricht gesendet werden?
  7. In welcher Reihenfolge werden beim Drei-Wege-Handschlag, der eine TCP-Verbindung aufbaut, die Pakete ausgetauscht?
  8. Was veranlasst einen TCP-Sender, ein Segment als verloren anzusehen und erneut zu senden?
  9. Was hat sich in TLS 1.3 (RFC 8446) gegenüber TLS 1.2 geändert?

Verwandte Begriffe

TCP (Transmission Control Protocol) TLS (Transport Layer Security) HTTP (Hypertext Transfer Protocol) Drei-Wege-Handschlag (Three-Way Handshake) Forward Secrecy Paket (Datenpaket) HTTPS DNS (Domain Name System) QUIC Überlastkontrolle (Congestion Control)

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