Mis on transpordikiht?

Open Systems Interconnection Model ehk OSI mudel on kontseptuaalne mudel, mida kasutatakse arvutivõrgu osade kirjeldamiseks. See on mõeldud eelkõige igapäevase arusaama loomiseks võrgustandardite ja protokollide väljatöötamiseks. Mudel on üsna kasulik, et aidata mõista arvutivõrgu põhitõdesid.

Siiski tasub meeles pidada, et protokollide tegelik rakendamine erineb mõnevõrra. Kihtide ületamise protokolle on palju. Ka tänapäevased võrgukontseptsioonid ei pruugi OSI mudeliga hästi sobida. Siiski on kasulik mõista põhitõdesid.

OSI mudelil on seitse kihti, kusjuures väiksemad numbrid lähenevad andmeid edastavatele paljasmetallist kaablitele. Transpordikiht on neljas kiht. Transpordikiht vastutab sideseadmete vaheliste otspunktide sideteenuste pakkumise eest. Transpordikihi protokollid võivad olla ühendusele orienteeritud. Need võivad aga olla ka ühenduseta.

TCP, mis tähendab Transmission Control Protocol, on tuntuim ja enimkasutatav transpordikihi protokoll. See on ühendusele orienteeritud, moodustades kahesuunalise suhtluse ning sellel on vigade tuvastamise ja uuesti edastamise funktsioon. UDP, kõige populaarsem transpordikihi protokoll, tähistab universaalset datagrammi protokolli. See on ühenduseta ja saatja ei tea kunagi, kas saaja on kunagi edastuse vastu võtnud. Need kaks protokolli koos moodustavad suurema osa Interneti võrguliiklusest. Need on ka ainsad kaks protokolli, mida rakendatakse kõigis suuremates operatsioonisüsteemides.

TLS ehk transpordikihi turvalisus on krüpteerimisprotokoll, mida kasutatakse muu hulgas HTTPS-is. Hoolimata sellest, et TLS sisaldab oma nimes sõnu "Transport Layer", töötab OSI mudeli 6. kihis, esitluskihis, ja krüpteerib andmed enne, kui need jõuavad tegelikele transpordikihi protokollidele.

Transpordikihi protokollide omadused

Transpordikihi protokollid võivad olla ühendusele orienteeritud. Seda on rakendusel tavaliselt lihtsam hallata, kuna tegemist on ühe andmevooga, mitte potentsiaalselt mittetäieliku datagrammide seeriaga. Üldiselt on oluline ka andmete järjestus. Kuigi võrkude puhul tarnitakse paketid tavaliselt nende saatmise järjekorras, ei saa sellele tingimata loota. Segmente saab nummerdada, et neid saaks vales järjekorras kuvamise korral ümber järjestada.

Vigade tuvastamist saab rakendada tõrketuvastuskoodide (nt kontrollsumma) abil. Kviitungiteate saab saata kinnituse õnnestumise kohta ACK-ga ja viga NACK-ga. NACK-i või ajalõpu saamisel võib saatja edastamist automaatselt korrata. Voo juhtimine tagab, et saatja ei edasta nii kiiresti, et vastuvõtja ei suuda sammu pidada.

Ummikute vältimine aitab tagada võrgu optimaalse jõudluse isegi suure koormuse korral. Näiteks aeglane käivitamine sunnib mõningaid ühendusi aeglaselt käivitama ja kiirendama, võimaldades neil vältida võrgu ülekoormamist. See on eriti oluline kordusedastuste puhul, kuna võrgu ülekoormus võis olla esimese probleemi põhjuseks ja uuesti edastamine süvendab probleemi. Multipleksimine võimaldab määratleda pordinumbreid, nii et samas masinas võib toimuda samaaegselt mitu edastust ja kõik jõuavad õigesse rakendusse üksteist segamata.

Ükski neist funktsioonidest pole transpordikihi protokollide jaoks kohustuslik. Näiteks TCP toetab kõiki ülaltoodud funktsioone. UDP toetab aga ainult multipleksimist.

Ühendusele orienteeritud vs. ühenduseta

Tavaliselt on enamik võrgusuhtlusi kahesuunaline ja järgib päringu-vastuse mustrit. Veebiliiklus on selle suurepärane näide. Päringu-vastuse kasutusjuhtudel on TCP ideaalne. See pakub usaldusväärset ühendust kahe osapoole vahel. Kui segmenti ei õnnestu korralikult vastu võtta, võib see põhjustada veebilehe ebaõige kuvamise. Automaatne veakontroll ja taasesitus aitavad aga need vead võimalikult kiiresti tuvastada ja parandada. Täiendav transpordiaeg on vähem probleem kui katkine sisu.

See ei ole aga alati nii. Edastusaeg võib osutuda vajalikuks reaalajas videovoo vaatamisel, heli voogedastamisel või võrgus videomängu mängimisel. See ei ole kindlasti ideaalne datagrammi kaotamiseks, kuid parem on oodata selle uuesti edastamist, kuna sisu on selleks ajaks juba edasi liikunud. Sellisena kasutab reaalajas ja voogesituse sisu UDP-d. See on kergem ja kiirem, kuna erinevalt TCP-st ei garanteeri edukat edastust.

Järeldus

Transpordikiht on OSI mudeli 4. kiht. Ta vastutab sideseadmete vaheliste sideteenuste pakkumise eest. Selle kihi protokollid võivad pakkuda usaldusväärseid ühendusi isegi ebastabiilsete või ühenduseta ühenduste kaudu, eeldades, et suurem osa liiklusest läbib hästi. Mõlemad valikud on kasulikud ja neil on palju kasutusjuhtumeid. TCP ja UDP koos moodustavad suurema osa Interneti võrguliiklusest.