Co je transportní vrstva?

Model Open Systems Interconnection neboli model OSI je koncepční model používaný k popisu částí, které tvoří počítačovou síť. Je určen především k vytvoření každodenního porozumění pro vývoj síťových standardů a protokolů. Tento model je velmi užitečný pro pochopení základů počítačových sítí.

Je však velmi vhodné mít na paměti, že implementace protokolů v reálném světě se poněkud liší. Existuje spousta protokolů s křížením vrstev. Moderní síťové koncepty také nemusí nutně dobře zapadat do modelu OSI. Přesto je užitečné pochopit základy.

Model OSI má sedm vrstev, přičemž nižší čísla se přibližují holým kovovým kabelům, které přenášejí data. Transportní vrstva je vrstva čtyři. Transportní vrstva je zodpovědná za poskytování end-to-end komunikačních služeb mezi komunikujícími zařízeními. Protokoly transportní vrstvy mohou být orientovány na spojení. Mohou však být také bez spojení.

TCP, což je zkratka pro Transmission Control Protocol, je nejznámější a nejpoužívanější protokol transportní vrstvy. Jedná se o obousměrnou komunikaci orientovanou na spojení a funkce detekce chyb a opakovaného přenosu. UDP, nejpopulárnější protokol transportní vrstvy, znamená Universal Datagram Protocol. Je bez připojení a odesílatel nikdy neví, zda příjemce někdy přijal přenos. Společně tyto dva protokoly tvoří většinu síťového provozu na internetu. Jsou to také jediné dva protokoly implementované na všech hlavních operačních systémech.

TLS, neboli Transport Layer Security, je šifrovací protokol používaný mimo jiné v HTTPS. Přestože ve svém názvu obsahuje slova „Transport Layer“, TLS funguje na vrstvě 6 modelu OSI, prezentační vrstvě, a šifruje data, než se dostanou do skutečných protokolů transportní vrstvy.

Vlastnosti protokolů transportní vrstvy

Protokoly transportní vrstvy mohou být orientovány na spojení. To je pro aplikaci obvykle jednodušší na správu, protože existuje jediný proud dat, nikoli potenciálně neúplná řada datagramů. Obecně důležitá je také posloupnost dat. I když sítě obvykle povedou k doručení paketů v pořadí, v jakém byly odeslány, nelze na to nutně spoléhat. Segmenty lze očíslovat, aby bylo možné v případě zobrazení v nesprávném pořadí změnit jejich pořadí.

Detekci chyb lze implementovat pomocí kódů pro detekci chyb, jako je kontrolní součet. Lze odeslat zprávu o přijetí, která potvrzuje úspěšné přijetí pomocí ACK a chybu pomocí NACK. Po obdržení NACK nebo časového limitu může odesílatel automaticky opakovat přenos. Řízení toku může zajistit, že odesílatel nevysílá tak rychle, že příjemce nestíhá.

Zamezení přetížení pomáhá zajistit optimální výkon sítě i při velkém zatížení. Pomalý start například nutí některá připojení se spouštět pomalu a zvyšovat rychlost, což jim umožňuje vyhnout se zahlcení sítě. To je zvláště důležité u opakovaných přenosů, protože příčinou prvního problému mohlo být přetížení sítě a opakované přenosy tento problém ještě zhoršují. Multiplexování umožňuje definovat čísla portů, takže více přenosů může probíhat současně na stejném počítači a všechny se dostat do správné aplikace, aniž by se navzájem rušily.

Žádná z těchto funkcí není povinná pro protokoly transportní vrstvy. TCP například podporuje všechny výše uvedené funkce. UDP však podporuje pouze multiplexování.

Orientace na připojení vs. Bez připojení

Většina síťové komunikace je obvykle obousměrná a řídí se vzorem požadavek-odpověď. Webový provoz je toho skvělým příkladem. Pro případy použití typu požadavek-odpověď je ideální TCP. Nabízí spolehlivé spojení mezi oběma stranami. Pokud segment není správně přijat, může to způsobit, že se webová stránka nezobrazí správně. Automatická kontrola chyb a přehrání však pomáhají tyto chyby odhalit a opravit co nejrychleji. Dodatečná doba přepravy je menší problém než poškozený obsah.

To však není vždy případ. Doba přenosu může být nezbytná při sledování živého video streamu, streamování zvuku nebo hraní online videohry. Rozhodně to není ideální pro ztrátu datagramu, ale je lepší počkat na jeho opětovné odeslání, protože obsah se již posunul. Jako takový obsah v reálném čase a streamovaný obsah má tendenci používat UDP. Je lehčí a rychlejší, protože na rozdíl od TCP nezaručuje úspěšný přenos.

Závěr

Transportní vrstva je vrstva 4 modelu OSI. Je zodpovědný za poskytování end-to-end komunikačních služeb mezi komunikujícími zařízeními. Protokoly na této vrstvě mohou nabídnout spolehlivá připojení, a to i přes nestabilní připojení nebo připojení bez připojení, za předpokladu, že většina provozu proběhne v pořádku. Obě možnosti jsou užitečné a mají mnoho případů použití. Společně tvoří TCP a UDP většinu síťového provozu na internetu.