Co to jest warstwa transportowa?

Model Open Systems Interconnection lub model OSI jest modelem koncepcyjnym używanym do opisywania części składających się na sieć komputerową. Ma na celu przede wszystkim stworzenie codziennego zrozumienia dla opracowywania standardów i protokołów sieciowych. Model jest bardzo przydatny, aby pomóc zrozumieć podstawy sieci komputerowych.

Warto jednak pamiętać, że implementacja protokołów w świecie rzeczywistym różni się nieco. Istnieje wiele protokołów przekraczania warstw. Nowoczesne koncepcje sieci również niekoniecznie dobrze pasują do modelu OSI. Jednak zrozumienie podstaw jest pomocne.

Model OSI ma siedem warstw, przy czym niższe liczby zbliżają się do gołych metalowych kabli, które przesyłają dane. Warstwa transportowa to warstwa czwarta. Warstwa transportowa jest odpowiedzialna za świadczenie kompleksowych usług komunikacyjnych między komunikującymi się urządzeniami. Protokoły warstwy transportowej mogą być zorientowane na połączenie. Mogą jednak być również bezpołączeniowe.

TCP, co oznacza Transmission Control Protocol, jest najbardziej znanym i najczęściej używanym protokołem warstwy transportowej. Jest zorientowany na połączenie, tworząc dwukierunkową komunikację i oferuje funkcje wykrywania błędów i retransmisji. UDP, najpopularniejszy protokół warstwy transportowej, oznacza Universal Datagram Protocol. Jest bezpołączeniowy, a nadawca nigdy nie wie, czy odbiorca kiedykolwiek otrzymał transmisję. Razem te dwa protokoły odpowiadają za większość ruchu sieciowego w Internecie. Są to również jedyne dwa protokoły zaimplementowane we wszystkich głównych systemach operacyjnych.

TLS, czyli Transport Layer Security, to protokół szyfrowania używany między innymi w HTTPS. Pomimo tego, że w swojej nazwie zawiera słowa „Warstwa transportowa”, TLS działa w warstwie 6 modelu OSI, warstwie prezentacji i szyfruje dane, zanim dotrą do rzeczywistych protokołów warstwy transportowej.

Cechy protokołów warstwy transportowej

Protokoły warstwy transportowej mogą być zorientowane na połączenie. Jest to zazwyczaj łatwiejsze do zarządzania przez aplikację, ponieważ istnieje pojedynczy strumień danych, a nie potencjalnie niekompletna seria datagramów. Kolejność danych jest również generalnie ważna. Podczas gdy sieci zazwyczaj powodują dostarczanie pakietów w kolejności, w jakiej zostały wysłane, niekoniecznie można na tym polegać. Segmenty można ponumerować, aby można było je zmienić w kolejności, jeśli są wyświetlane w niewłaściwej kolejności.

Wykrywanie błędów można zaimplementować za pomocą kodów wykrywających błędy, takich jak suma kontrolna. Wiadomość odbioru może zostać wysłana, potwierdzając pomyślny odbiór za pomocą ACK i błąd za pomocą NACK. Po otrzymaniu NACK lub upłynięciu limitu czasu nadawca może automatycznie powtórzyć transmisję. Kontrola przepływu może sprawić, że nadawca nie będzie nadawał tak szybko, że odbiorca nie nadąży.

Unikanie zatorów pomaga zapewnić optymalną wydajność sieci nawet przy dużych obciążeniach. Na przykład powolny start zmusza niektóre połączenia do powolnego uruchamiania i zwiększania prędkości, co pozwala im uniknąć przeciążenia sieci. Jest to szczególnie ważne w przypadku retransmisji, ponieważ przeciążenie sieci mogło być przyczyną pierwszego problemu, a ponowna retransmisja pogarsza problem. Multipleksowanie umożliwia zdefiniowanie numerów portów, dzięki czemu wiele transmisji może odbywać się jednocześnie na tej samej maszynie i wszystkie docierają do właściwej aplikacji bez wzajemnego zakłócania.

Żadna z tych funkcji nie jest obowiązkowa dla protokołów warstwy transportowej. Na przykład protokół TCP obsługuje wszystkie powyższe funkcje. UDP obsługuje jednak tylko multipleksowanie.

Zorientowane na połączenie a bezpołączeniowe

Zazwyczaj większość komunikacji sieciowej jest dwukierunkowa i odbywa się według wzorca żądanie-odpowiedź. Ruch w sieci jest tego doskonałym przykładem. W przypadkach użycia żądanie-odpowiedź protokół TCP jest idealny. Oferuje niezawodne połączenie między dwiema stronami. Jeśli segment nie zostanie odpowiednio odebrany, może to spowodować nieprawidłowe wyświetlanie strony internetowej. Jednak automatyczne sprawdzanie i odtwarzanie błędów pomaga wykrywać i korygować te błędy tak szybko, jak to możliwe. Dodatkowy czas transportu jest mniejszym problemem niż zepsuta zawartość.

Jednak nie zawsze tak jest. Czas transmisji może być konieczny podczas oglądania transmisji wideo na żywo, przesyłania strumieniowego dźwięku lub grania w gry wideo online. Z pewnością nie jest to idealne rozwiązanie w przypadku utraty datagramu, ale oczekiwanie na jego retransmisję jest lepsze, ponieważ zawartość będzie już przeniesiona do tego czasu. W związku z tym treści przesyłane w czasie rzeczywistym i przesyłane strumieniowo zwykle korzystają z protokołu UDP. Jest lżejszy i szybszy, ponieważ nie gwarantuje udanej transmisji, w przeciwieństwie do protokołu TCP.

Wniosek

Warstwa transportowa to warstwa 4 modelu OSI. Odpowiada za świadczenie kompleksowych usług komunikacyjnych między komunikującymi się urządzeniami. Protokoły w tej warstwie mogą oferować niezawodne połączenia, nawet w przypadku połączeń niestabilnych lub bezpołączeniowych, przy założeniu, że większość ruchu przechodzi prawidłowo. Obie opcje są pomocne i mają wiele przypadków użycia. Łącznie, TCP i UDP stanowią większość ruchu sieciowego w Internecie.