Čo je transportná vrstva?

Model prepojenia otvorených systémov alebo model OSI je koncepčný model používaný na opis častí, ktoré tvoria počítačovú sieť. Je určený predovšetkým na vytvorenie každodenného chápania vývoja sieťových štandardov a protokolov. Tento model je veľmi užitočný na pochopenie základov počítačových sietí.

Je však veľmi dôležité mať na pamäti, že implementácia protokolov v reálnom svete sa trochu líši. Existuje veľa protokolov s prechodom vrstiev. Moderné sieťové koncepty tiež nemusia nevyhnutne dobre zapadať do modelu OSI. Napriek tomu je užitočné pochopiť základy.

Model OSI má sedem vrstiev, pričom nižšie čísla sa približujú k holým kovovým káblom, ktoré prenášajú dáta. Transportná vrstva je vrstva štyri. Transportná vrstva je zodpovedná za poskytovanie end-to-end komunikačných služieb medzi komunikujúcimi zariadeniami. Protokoly transportnej vrstvy môžu byť orientované na spojenie. Môžu však byť aj bez spojenia.

TCP, čo je skratka pre Transmission Control Protocol, je najznámejší a najpoužívanejší protokol transportnej vrstvy. Ide o obojsmernú komunikáciu orientovanú na spojenie a funkcie detekcie chýb a opakovaného prenosu. UDP, najpopulárnejší protokol transportnej vrstvy, znamená Universal Datagram Protocol. Je bez spojenia a odosielateľ nikdy nevie, či príjemca niekedy prijal prenos. Tieto dva protokoly spolu tvoria väčšinu sieťovej prevádzky na internete. Sú to tiež jediné dva protokoly implementované na všetkých hlavných operačných systémoch.

TLS alebo Transport Layer Security je šifrovací protokol používaný okrem iného v HTTPS. Napriek zahrnutiu slov „Transport Layer“ do svojho názvu, TLS funguje na vrstve 6 modelu OSI, prezentačnej vrstve, a šifruje dáta skôr, ako sa dostanú do skutočných protokolov transportnej vrstvy.

Vlastnosti protokolov transportnej vrstvy

Protokoly transportnej vrstvy môžu byť orientované na spojenie. Pre aplikáciu je to zvyčajne jednoduchšie, pretože existuje jeden prúd údajov a nie potenciálne neúplné série datagramov. Vo všeobecnosti je dôležitá aj postupnosť údajov. Hoci siete zvyčajne vedú k tomu, že pakety budú doručené v poradí, v akom boli odoslané, nemožno sa na to nevyhnutne spoliehať. Segmenty môžu byť očíslované, aby bolo možné zmeniť ich poradie, ak sú zobrazené v nesprávnom poradí.

Detekciu chýb možno implementovať pomocou kódov na zisťovanie chýb, ako je napríklad kontrolný súčet. Je možné odoslať správu o prijatí, ktorá potvrdí úspešné prijatie pomocou ACK a chybu pomocou NACK. Po prijatí NACK alebo časového limitu môže odosielateľ automaticky zopakovať prenos. Riadenie toku môže zabezpečiť, že odosielateľ nevysiela tak rýchlo, že príjemca nestíha.

Vyhýbanie sa preťaženiu pomáha zaistiť optimálny výkon siete aj pri veľkom zaťažení. Pomalý štart napríklad núti niektoré pripojenia, aby sa spomalili a zvýšili rýchlosť, čo im umožňuje vyhnúť sa preťaženiu siete. Toto je obzvlášť dôležité v súvislosti s opakovanými prenosmi, pretože príčinou prvého problému mohlo byť preťaženie siete a opätovné vysielanie tento problém ešte zhoršuje. Multiplexovanie umožňuje definovať čísla portov, takže na rovnakom stroji môže prebiehať viacero prenosov súčasne a všetky sa dostanú do správnej aplikácie bez toho, aby sa navzájom rušili.

Žiadna z týchto funkcií nie je povinná pre protokoly transportnej vrstvy. TCP napríklad podporuje všetky vyššie uvedené funkcie. UDP však podporuje iba multiplexovanie.

Orientované na pripojenie vs. Bez pripojenia

Väčšina sieťovej komunikácie je zvyčajne obojsmerná a riadi sa vzorom požiadavka-odpoveď. Webová návštevnosť je toho skvelým príkladom. Pre prípady použitia typu žiadosť-odpoveď je TCP ideálny. Ponúka spoľahlivé spojenie medzi oboma stranami. Ak segment nie je správne prijatý, môže to spôsobiť nesprávne zobrazenie webovej stránky. Automatická kontrola chýb a opakované prehrávanie však pomáha odhaliť a opraviť tieto chyby čo najrýchlejšie. Dodatočný čas prepravy je menší problém ako poškodený obsah.

Nie je to však vždy tak. Čas prenosu môže byť potrebný pri sledovaní živého videostreamu, streamovaní zvuku alebo hraní online videohier. Určite to nie je ideálne na stratu datagramu, ale je lepšie počkať na jeho opätovné odoslanie, pretože obsah sa už posunul. Ako taký obsah v reálnom čase a streamovaný obsah má tendenciu používať UDP. Je ľahší a rýchlejší, pretože na rozdiel od TCP nezaručuje úspešný prenos.

Záver

Transportná vrstva je vrstva 4 modelu OSI. Je zodpovedný za poskytovanie end-to-end komunikačných služieb medzi komunikujúcimi zariadeniami. Protokoly na tejto vrstve môžu ponúkať spoľahlivé pripojenia, dokonca aj cez nestabilné pripojenia alebo pripojenia bez pripojenia, za predpokladu, že väčšina prevádzky prebehne v poriadku. Obe možnosti sú užitočné a majú veľa prípadov použitia. V kombinácii TCP a UDP tvoria väčšinu sieťovej prevádzky na internete.