Mikä on kuljetuskerros?

Open Systems Interconnection -malli tai OSI-malli on käsitteellinen malli, jota käytetään kuvaamaan tietokoneverkon osia. Se on tarkoitettu ensisijaisesti luomaan jokapäiväistä ymmärrystä verkkostandardien ja protokollien kehittämisestä. Malli on varsin hyödyllinen tietokoneverkon perusteiden ymmärtämisessä.

On kuitenkin syytä pitää mielessä, että protokollien toteutus käytännössä vaihtelee jonkin verran. Kerrosten ylitysprotokollia on paljon. Nykyaikaiset verkkokonseptit eivät myöskään välttämättä sovi OSI-malliin hyvin. Siitä huolimatta on hyödyllistä ymmärtää perusasiat.

OSI-mallissa on seitsemän kerrosta, joista pienemmät luvut ovat lähempänä dataa välittäviä paljaita metallikaapeleita. Kuljetuskerros on kerros neljä. Kuljetuskerros on vastuussa päästä päähän -viestintäpalvelujen tarjoamisesta viestivien laitteiden välillä. Siirtokerroksen protokollat ​​voivat olla yhteyssuuntautuneita. Ne voivat kuitenkin olla myös yhteydettömiä.

TCP, joka tulee sanoista Transmission Control Protocol, on tunnetuin ja eniten käytetty kuljetuskerroksen protokolla. Se on yhteyssuuntautunut ja muodostaa kaksisuuntaisen viestinnän ja sisältää virheiden havaitsemis- ja uudelleenlähetystoiminnot. UDP, suosituin siirtokerroksen protokolla, tulee sanoista Universal Datagram Protocol. Se on yhteydetön, eikä lähettäjä koskaan tiedä, onko vastaanottaja koskaan saanut lähetystä. Yhdessä nämä kaksi protokollaa muodostavat suurimman osan Internetin verkkoliikenteestä. Ne ovat myös ainoat kaksi protokollaa, jotka on toteutettu kaikissa tärkeimmissä käyttöjärjestelmissä.

TLS eli Transport Layer Security on muun muassa HTTPS:ssä käytetty salausprotokolla. Huolimatta siitä, että TLS sisältää sanat "Transport Layer" sen nimessä, se toimii OSI-mallin tasolla 6, esityskerroksessa, ja salaa tiedot ennen kuin se pääsee varsinaisiin kuljetuskerroksen protokolliin.

Transport Layer Protocols -protokollien ominaisuudet

Siirtokerroksen protokollat ​​voivat olla yhteyssuuntautuneita. Tämä on tyypillisesti sovelluksen helpompi hallita, koska kyseessä on yksi tietovirta mahdollisesti epätäydellisen datagrammien sarjan sijaan. Tietojen järjestys on myös yleisesti tärkeä. Vaikka verkot yleensä johtavat siihen, että paketit toimitetaan siinä järjestyksessä, jossa ne lähetettiin, tähän ei välttämättä voi luottaa. Segmentit voidaan numeroida, jotta ne voidaan järjestää uudelleen, jos ne näkyvät väärässä järjestyksessä.

Virheiden havaitseminen voidaan toteuttaa käyttämällä virheentunnistuskoodeja, kuten tarkistussummaa. Kuittausviesti voidaan lähettää onnistuneen vastaanoton vahvistamiseksi ACK:lla ja virheestä NACK:lla. Vastaanotettuaan NACK-ilmoituksen tai aikakatkaisun lähettäjä voi automaattisesti toistaa lähetyksen. Flow-ohjauksella voidaan varmistaa, että lähettäjä ei lähetä niin nopeasti, että vastaanottaja ei pysy perässä.

Ruuhkan välttäminen auttaa varmistamaan verkon optimaalisen suorituskyvyn myös raskaassa kuormituksessa. Hidas käynnistys esimerkiksi pakottaa jotkin yhteydet käynnistymään hitaasti ja lisäämään nopeutta, jolloin ne eivät ylikuormittaisi verkkoa. Tämä on erityisen tärkeää uudelleenlähetyksissä, koska verkon ruuhkautuminen saattoi olla syynä ensimmäiseen ongelmaan, ja uudelleenlähetys pahentaa ongelmaa. Multipleksointi mahdollistaa porttinumeroiden määrittelyn niin, että useita lähetyksiä voi tapahtua samanaikaisesti samalla koneella ja kaikki pääsevät oikeaan sovellukseen häiritsemättä toisiaan.

Mikään näistä ominaisuuksista ei ole pakollinen siirtokerroksen protokollille. Esimerkiksi TCP tukee kaikkia yllä olevia ominaisuuksia. UDP tukee kuitenkin vain multipleksointia.

Yhteyssuuntautunut vs. yhteydetön

Yleensä suurin osa verkkoviestinnästä on kaksisuuntaista ja noudattaa pyyntö-vastausmallia. Verkkoliikenne on tästä erinomainen esimerkki. TCP on ihanteellinen pyyntö-vastauskäyttöön. Se tarjoaa luotettavan yhteyden kahden osapuolen välille. Jos segmenttiä ei saada asianmukaisesti vastaan, tämä voi aiheuttaa sen, että verkkosivu ei näy oikein. Automaattinen virheiden tarkistus ja uudelleentoisto auttavat kuitenkin havaitsemaan ja korjaamaan nämä virheet mahdollisimman nopeasti. Ylimääräinen kuljetusaika on pienempi ongelma kuin rikkinäinen sisältö.

Näin ei kuitenkaan aina ole. Lähetysaika voi olla tarpeen, kun katsot suoraa videovirtaa, suoratoistat ääntä tai pelaat online-videopeliä. Se ei todellakaan ole ihanteellinen datagrammin katoamiseen, mutta sen uudelleenlähetyksen odottaminen on parempi, koska sisältö on jo siirtynyt eteenpäin siihen mennessä, kun se on ollut. Sellaisenaan reaaliaikainen ja suoratoistosisältö käyttää yleensä UDP:tä. Se on kevyempi ja nopeampi, koska se ei takaa onnistunutta lähetystä, toisin kuin TCP.

Johtopäätös

Kuljetuskerros on OSI-mallin kerros 4. Se vastaa päästä-päähän-viestintäpalvelujen tarjoamisesta viestivien laitteiden välillä. Tämän kerroksen protokollat ​​voivat tarjota luotettavia yhteyksiä, jopa epävakaiden tai yhteydettömien yhteyksien kautta, olettaen, että suurin osa liikenteestä selviää hyvin. Molemmat vaihtoehdot ovat hyödyllisiä ja niillä on monia käyttötapauksia. TCP ja UDP yhdessä muodostavat suurimman osan Internetin verkkoliikenteestä.