Що таке транспортний рівень?

Модель взаємозв’язку відкритих систем, або модель OSI, є концептуальною моделлю, яка використовується для опису частин, які складають комп’ютерну мережу. Він призначений насамперед для створення повсякденного розуміння розробки мережевих стандартів і протоколів. Модель дуже корисна, щоб допомогти зрозуміти основи комп’ютерних мереж.

Однак варто пам’ятати, що реальна реалізація протоколів дещо відрізняється. Існує багато протоколів перетину рівнів. Сучасні мережеві концепції також не обов'язково добре вписуються в модель OSI. Тим не менш, корисно зрозуміти основи.

Модель OSI має сім рівнів, причому менші числа наближаються до оголених металевих кабелів, які передають дані. Транспортний рівень — четвертий рівень. Транспортний рівень відповідає за надання наскрізних комунікаційних послуг між пристроями, що спілкуються. Протоколи транспортного рівня можуть бути орієнтованими на підключення. Однак вони також можуть бути без підключення.

TCP, що означає Transmission Control Protocol, є найвідомішим і найбільш використовуваним протоколом транспортного рівня. Він орієнтований на з’єднання, формуючи двонаправлений зв’язок, і має функції виявлення помилок і повторної передачі. UDP, найпопулярніший протокол транспортного рівня, розшифровується як Universal Datagram Protocol. Це без з’єднання, і відправник ніколи не знає, чи одержувач коли-небудь отримував передачу. Ці два протоколи разом складають більшу частину мережевого трафіку в Інтернеті. Це також єдині два протоколи, реалізовані в усіх основних операційних системах.

TLS, або Transport Layer Security, є протоколом шифрування, який використовується серед іншого в HTTPS. Незважаючи на те, що в його назві є слова «транспортний рівень», TLS працює на рівні 6 моделі OSI, рівні представлення, і шифрує дані, перш ніж вони потраплять до фактичних протоколів транспортного рівня.

Особливості протоколів транспортного рівня

Протоколи транспортного рівня можуть бути орієнтованими на підключення. Це зазвичай легше для програми, оскільки існує єдиний потік даних, а не потенційно неповна серія дейтаграм. Послідовність даних також загалом важлива. Хоча мережі зазвичай призводять до того, що пакети доставляються в тому порядку, в якому вони були надіслані, на це не обов’язково покладатися. Сегменти можна пронумерувати, щоб їх можна було змінити, якщо показано в неправильному порядку.

Виявлення помилок може бути реалізовано за допомогою кодів виявлення помилок, таких як контрольна сума. Повідомлення про отримання можна надіслати, підтверджуючи успішне отримання за допомогою ACK і помилку за допомогою NACK. Після отримання NACK або тайм-ауту відправник може автоматично повторити передачу. Контроль потоку може гарантувати, що відправник не передає так швидко, що одержувач не може встигати.

Уникнення перевантажень допомагає забезпечити оптимальну продуктивність мережі навіть за великих навантажень. Повільний запуск, наприклад, змушує деякі з’єднання запускатися повільно та нарощувати швидкість, що дозволяє уникнути перевантаження мережі. Це особливо важливо щодо повторних передач, оскільки перевантаження мережі могло бути причиною першої проблеми, а повторна передача ще більше посилює проблему. Мультиплексування дає змогу визначати номери портів, щоб кілька передач могли відбуватися одночасно на одній машині, і всі вони потрапляли до відповідної програми, не заважаючи одна одній.

Жодна з цих функцій не є обов’язковою для протоколів транспортного рівня. TCP, наприклад, підтримує всі перераховані вище функції. Проте UDP підтримує лише мультиплексування.

Орієнтований на підключення проти без підключення

Як правило, більшість мережевих комунікацій є двонаправленими та відповідають шаблону запит-відповідь. Веб-трафік є чудовим прикладом цього. Для випадків використання типу запит-відповідь TCP є ідеальним. Він забезпечує надійне з’єднання між двома сторонами. Якщо сегмент не отримано належним чином, це може спричинити неправильне відображення веб-сторінки. Однак автоматична перевірка помилок і повторне відтворення допомагають якомога швидше виявити та виправити ці помилки. Додатковий час транспортування є меншою проблемою, ніж пошкоджений вміст.

Однак це не завжди так. Час передачі може знадобитися під час перегляду прямого відеопотоку, потокового аудіо або гри в онлайн-відеогру. Звичайно, це не ідеальний варіант для втрати дейтаграми, але краще дочекатися її повторної передачі, оскільки вміст уже буде перенесено на той час. Таким чином, контент у режимі реального часу та потоковий вміст зазвичай використовують UDP. Він легший і швидший, оскільки не гарантує успішної передачі, на відміну від TCP.

Висновок

Транспортний рівень — це рівень 4 моделі OSI. Він відповідає за надання наскрізних комунікаційних послуг між пристроями, що спілкуються. Протоколи на цьому рівні можуть запропонувати надійні з’єднання, навіть через нестабільні з’єднання або з’єднання без з’єднання, припускаючи, що більшість трафіку проходить нормально. Обидва варіанти корисні та мають багато варіантів використання. У сукупності TCP і UDP складають більшу частину мережевого трафіку в Інтернеті.