Wat is de transportlaag?

Het Open Systems Interconnection-model, of OSI-model, is een conceptueel model dat wordt gebruikt om de onderdelen te beschrijven waaruit een computernetwerk bestaat. Het is in de eerste plaats bedoeld om een ​​alledaags begrip te creëren voor het ontwikkelen van netwerkstandaarden en -protocollen. Het model is erg handig om de basisprincipes van computernetwerken te helpen begrijpen.

Het is echter zeer de moeite waard om in gedachten te houden dat de real-world implementatie van protocollen enigszins verschilt. Er zijn tal van layer-crossing-protocollen. Moderne netwerkconcepten passen ook niet noodzakelijkerwijs goed in het OSI-model. Toch is het handig om de basis te begrijpen.

Het OSI-model heeft zeven lagen, waarbij de lagere cijfers dichter bij de kale metalen kabels komen die gegevens verzenden. De transportlaag is laag vier. De transportlaag is verantwoordelijk voor het leveren van end-to-end communicatiediensten tussen communicerende apparaten. Transportlaagprotocollen kunnen verbindingsgericht zijn. Ze kunnen echter ook verbindingsloos zijn.

TCP, wat staat voor Transmission Control Protocol, is het bekendste en meest gebruikte transportlaagprotocol. Het is verbindingsgericht en vormt bidirectionele communicatie, en beschikt over foutdetectie en hertransmissiefunctionaliteit. UDP, het meest populaire transportlaagprotocol, staat voor Universal Datagram Protocol. Het is verbindingsloos en de afzender weet nooit of de ontvanger ooit een transmissie heeft ontvangen. Samen vormen deze twee protocollen het grootste deel van het netwerkverkeer op internet. Het zijn ook de enige twee protocollen die op alle belangrijke besturingssystemen zijn geïmplementeerd.

TLS, of Transport Layer Security, is een versleutelingsprotocol dat onder andere wordt gebruikt in HTTPS. Ondanks het feit dat TLS de woorden "Transportlaag" in zijn naam heeft opgenomen, werkt het op laag 6 van het OSI-model, de presentatielaag, en versleutelt het gegevens voordat het de daadwerkelijke transportlaagprotocollen bereikt.

Kenmerken van transportlaagprotocollen

Transportlaagprotocollen kunnen verbindingsgericht zijn. Dit is doorgaans gemakkelijker te beheren voor een toepassing, aangezien er een enkele gegevensstroom is in plaats van een mogelijk onvolledige reeks datagrammen. De volgorde van gegevens is over het algemeen ook belangrijk. Hoewel netwerken er doorgaans toe leiden dat de pakketten worden afgeleverd in de volgorde waarin ze zijn verzonden, kan hier niet noodzakelijkerwijs op worden vertrouwd. Segmenten kunnen worden genummerd zodat ze opnieuw kunnen worden gerangschikt als ze in de verkeerde volgorde worden weergegeven.

Foutdetectie kan worden geïmplementeerd met behulp van foutdetectiecodes zoals een checksum. Er kan een ontvangstbericht worden verzonden ter bevestiging van een succesvolle ontvangst met een ACK en een foutbericht met een NACK. Na ontvangst van een NACK of een time-out kan de afzender de verzending automatisch herhalen. Flow control kan ervoor zorgen dat de zender niet zo snel zendt dat de ontvanger het niet meer bij kan houden.

Congestie vermijden helpt om optimale netwerkprestaties te garanderen, zelfs onder zware belasting. Trage start dwingt sommige verbindingen bijvoorbeeld om langzaam te starten en de snelheid op te voeren, zodat ze het netwerk niet kunnen overweldigen. Dit is vooral belangrijk met betrekking tot heruitzendingen, aangezien netwerkcongestie de oorzaak van het eerste probleem zou kunnen zijn, en opnieuw opnieuw verzenden verergert het probleem. Multiplexing maakt de definitie van poortnummers mogelijk, zodat meerdere transmissies tegelijkertijd op dezelfde machine kunnen plaatsvinden en allemaal bij de juiste toepassing terechtkomen zonder elkaar te storen.

Geen van deze functies is verplicht voor transportlaagprotocollen. TCP ondersteunt bijvoorbeeld alle bovenstaande functies. UDP ondersteunt echter alleen multiplexing.

Verbindingsgericht versus verbindingsloos

De meeste netwerkcommunicatie is doorgaans bidirectioneel en volgt een verzoek-antwoordpatroon. Webverkeer is daar een uitstekend voorbeeld van. Voor use-cases van verzoek en antwoord is TCP ideaal. Het biedt een betrouwbare verbinding tussen beide partijen. Als een segment niet goed wordt ontvangen, kan dit ertoe leiden dat een webpagina niet correct wordt weergegeven. Automatische foutcontrole en opnieuw afspelen helpen deze fouten echter zo snel mogelijk op te sporen en te corrigeren. De extra transporttijd is minder een probleem dan kapotte inhoud.

Dit is echter niet altijd het geval. De zendtijd kan nodig zijn bij het bekijken van een live videostream, het streamen van audio of het spelen van een online videogame. Het is zeker niet ideaal om een ​​datagram kwijt te raken, maar wachten tot het opnieuw wordt verzonden verdient de voorkeur, omdat de inhoud dan al verder is gegaan. Als zodanig gebruiken real-time en streaming-inhoud meestal UDP. Het is lichter en sneller omdat het geen succesvolle transmissie garandeert, in tegenstelling tot TCP.

Conclusie

De transportlaag is laag 4 van het OSI-model. Het is verantwoordelijk voor het leveren van end-to-end communicatiediensten tussen communicerende apparaten. Protocollen op deze laag kunnen betrouwbare verbindingen bieden, zelfs over onstabiele of verbindingsloze verbindingen, ervan uitgaande dat het meeste verkeer goed doorkomt. Beide opties zijn nuttig en hebben veel use-cases. Gecombineerd vormen TCP en UDP het grootste deel van het netwerkverkeer op internet.