Τι είναι το επίπεδο μεταφοράς;

Το μοντέλο διασύνδεσης ανοιχτών συστημάτων ή μοντέλο OSI, είναι ένα εννοιολογικό μοντέλο που χρησιμοποιείται για να περιγράψει τα μέρη που συνθέτουν ένα δίκτυο υπολογιστών. Αποσκοπεί κυρίως στη δημιουργία μιας καθημερινής κατανόησης για την ανάπτυξη προτύπων και πρωτοκόλλων δικτύωσης. Το μοντέλο είναι πολύ χρήσιμο για να βοηθήσει στην κατανόηση των βασικών στοιχείων της δικτύωσης υπολογιστών.

Ωστόσο, αξίζει να έχουμε κατά νου ότι η υλοποίηση των πρωτοκόλλων στον πραγματικό κόσμο διαφέρει κάπως. Υπάρχουν πολλά πρωτόκολλα διέλευσης επιπέδων. Οι σύγχρονες έννοιες δικτύωσης επίσης δεν ταιριάζουν απαραίτητα καλά στο μοντέλο OSI. Ωστόσο, είναι χρήσιμο να κατανοήσουμε τα βασικά.

Το μοντέλο OSI έχει επτά στρώματα, με τους χαμηλότερους αριθμούς να πλησιάζουν τα γυμνά μεταλλικά καλώδια που μεταδίδουν δεδομένα. Το στρώμα μεταφοράς είναι το στρώμα τέσσερα. Το επίπεδο μεταφοράς είναι υπεύθυνο για την παροχή υπηρεσιών επικοινωνίας από άκρο σε άκρο μεταξύ συσκευών επικοινωνίας. Τα πρωτόκολλα επιπέδου μεταφοράς μπορούν να είναι προσανατολισμένα στη σύνδεση. Μπορούν, ωστόσο, να είναι επίσης χωρίς σύνδεση.

Το TCP, που σημαίνει Transmission Control Protocol, είναι το πιο γνωστό και πιο χρησιμοποιούμενο πρωτόκολλο επιπέδου μεταφοράς. Είναι προσανατολισμένο στη σύνδεση σχηματίζοντας αμφίδρομη επικοινωνία και διαθέτει λειτουργία ανίχνευσης σφαλμάτων και αναμετάδοσης. Το UDP, το πιο δημοφιλές πρωτόκολλο επιπέδου μεταφοράς, σημαίνει Universal Datagram Protocol. Είναι χωρίς σύνδεση και ο αποστολέας δεν γνωρίζει ποτέ αν ο παραλήπτης έλαβε ποτέ μια μετάδοση. Αυτά τα δύο πρωτόκολλα μαζί αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της κίνησης δικτύου στο Διαδίκτυο. Είναι επίσης τα μόνα δύο πρωτόκολλα που εφαρμόζονται σε όλα τα μεγάλα λειτουργικά συστήματα.

Το TLS, ή Transport Layer Security, είναι ένα πρωτόκολλο κρυπτογράφησης που χρησιμοποιείται στο HTTPS, μεταξύ άλλων. Παρά το ότι περιλαμβάνει τις λέξεις "Στρώμα μεταφοράς" στο όνομά του, το TLS λειτουργεί στο επίπεδο 6 του μοντέλου OSI, το επίπεδο παρουσίασης, και κρυπτογραφεί τα δεδομένα προτού φτάσουν στα πραγματικά πρωτόκολλα του επιπέδου μεταφοράς.

Χαρακτηριστικά των πρωτοκόλλων επιπέδου μεταφοράς

Τα πρωτόκολλα επιπέδου μεταφοράς μπορούν να είναι προσανατολισμένα στη σύνδεση. Αυτό είναι συνήθως πιο εύκολο για μια εφαρμογή να το διαχειριστεί, καθώς υπάρχει μια ενιαία ροή δεδομένων και όχι μια δυνητικά ημιτελής σειρά datagrams. Η αλληλουχία των δεδομένων είναι επίσης γενικά σημαντική. Ενώ τα δίκτυα συνήθως έχουν ως αποτέλεσμα τα πακέτα να παραδίδονται με τη σειρά με την οποία στάλθηκαν, αυτό δεν μπορεί απαραίτητα να βασιστεί. Τα τμήματα μπορούν να αριθμηθούν έτσι ώστε να μπορούν να ταξινομηθούν εκ νέου εάν εμφανίζονται με λανθασμένη σειρά.

Η ανίχνευση σφαλμάτων μπορεί να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας κωδικούς ανίχνευσης σφαλμάτων, όπως ένα άθροισμα ελέγχου. Μπορεί να σταλεί ένα μήνυμα απόδειξης που επιβεβαιώνει την επιτυχή παραλαβή με ένα ACK και ένα σφάλμα με ένα NACK. Μετά τη λήψη ενός NACK ή ενός χρονικού ορίου, ο αποστολέας μπορεί να επαναλάβει αυτόματα τη μετάδοση. Ο έλεγχος ροής μπορεί να διασφαλίσει ότι ο αποστολέας δεν εκπέμπει τόσο γρήγορα ώστε ο δέκτης να μην μπορεί να συμβαδίσει.

Η αποφυγή συμφόρησης συμβάλλει στη διασφάλιση της βέλτιστης απόδοσης του δικτύου ακόμη και κάτω από μεγάλα φορτία. Η αργή εκκίνηση, για παράδειγμα, αναγκάζει ορισμένες συνδέσεις να ξεκινούν αργά και να αυξάνουν την ταχύτητα τους, επιτρέποντάς τους να αποφύγουν να κατακλύσουν το δίκτυο. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό όσον αφορά τις αναμεταδόσεις, καθώς η συμφόρηση δικτύου θα μπορούσε να ήταν η αιτία του πρώτου ζητήματος και η αναμετάδοση επιδεινώνει ξανά το πρόβλημα. Η πολυπλεξία επιτρέπει τον ορισμό των αριθμών θυρών, έτσι ώστε πολλαπλές μεταδόσεις να μπορούν να πραγματοποιούνται ταυτόχρονα στο ίδιο μηχάνημα και να φτάνουν όλες στη σωστή εφαρμογή χωρίς παρεμβολές μεταξύ τους.

Καμία από αυτές τις δυνατότητες δεν είναι υποχρεωτική για πρωτόκολλα επιπέδου μεταφοράς. Το TCP, για παράδειγμα, υποστηρίζει όλες τις παραπάνω δυνατότητες. Το UDP, ωστόσο, υποστηρίζει μόνο Multiplexing.

Connection-oriented vs. Connectionless

Συνήθως, οι περισσότερες επικοινωνίες δικτύου είναι αμφίδρομες και ακολουθούν ένα μοτίβο αιτήματος-απόκρισης. Η διαδικτυακή κίνηση είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα αυτού. Για περιπτώσεις χρήσης αιτήματος-απόκρισης, το TCP είναι ιδανικό. Προσφέρει μια αξιόπιστη σύνδεση μεταξύ των δύο μερών. Εάν ένα τμήμα αποτύχει να ληφθεί σωστά, αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει τη μη σωστή εμφάνιση μιας ιστοσελίδας. Ωστόσο, ο αυτόματος έλεγχος σφαλμάτων και η επανάληψη βοηθούν στον εντοπισμό και τη διόρθωση αυτών των σφαλμάτων όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Ο επιπλέον χρόνος μεταφοράς είναι λιγότερο πρόβλημα από το κατεστραμμένο περιεχόμενο.

Αυτό δεν συμβαίνει πάντα, όμως. Ο χρόνος μετάδοσης μπορεί να είναι απαραίτητος όταν παρακολουθείτε ζωντανή ροή βίντεο, ροή ήχου ή παίζετε ένα διαδικτυακό βιντεοπαιχνίδι. Σίγουρα δεν είναι ιδανικό για να χάσετε ένα datagram, αλλά είναι προτιμότερο να περιμένετε να επαναμεταδοθεί, καθώς το περιεχόμενο θα έχει ήδη προχωρήσει μέχρι το τέλος. Ως εκ τούτου, το περιεχόμενο σε πραγματικό χρόνο και ροή τείνει να χρησιμοποιεί UDP. Είναι πιο ελαφρύ και πιο γρήγορο γιατί δεν εγγυάται επιτυχημένη μετάδοση, σε αντίθεση με το TCP.

συμπέρασμα

Το επίπεδο μεταφοράς είναι το επίπεδο 4 του μοντέλου OSI. Είναι υπεύθυνο για την παροχή υπηρεσιών επικοινωνίας από άκρο σε άκρο μεταξύ συσκευών επικοινωνίας. Τα πρωτόκολλα σε αυτό το επίπεδο μπορούν να προσφέρουν αξιόπιστες συνδέσεις, ακόμη και μέσω ασταθών συνδέσεων ή συνδέσεων χωρίς σύνδεση, με την προϋπόθεση ότι η περισσότερη κίνηση περνάει καλά. Και οι δύο επιλογές είναι χρήσιμες και έχουν πολλές περιπτώσεις χρήσης. Σε συνδυασμό, το TCP και το UDP αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της κίνησης δικτύου στο Διαδίκτυο.