Транспортный уровень

На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Транспортный уровень (Transport layer) обеспечивает приложениям или верхним уровням стека передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между раз­личными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а глав­ное — способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.

На транспортном уровне сообщение, поступающее от верхнего уровня, разбивается на пакеты с целью последующей передачи через сетевой уровень. В задачи транспортного уровня входит нумерация передаваемых пакетов, а так же буферизация и упорядочивание принимаемых пакетов. Это необходимо, так как возможна ситуация, когда пакет, следующий более быстрым маршрутом, прибывает раньше пакета, посланного до него.

Существует два типа транспортных протоколов – протоколы с установлением соединения и протоколы без установления соединения. Хотя эти протоколы выполняют одну и ту же функцию – передачу сообщений - делают они это по-разному. Протоколы первого типа требуют установления логического канала между передающим и принимающим узлами на время сеанса передачи. При этом правильность передачи пакетов контролируется при помощи процедур подтверждения и подсчета контрольных сумм. Протоколы второго типа, называемые так же дейтаграммными, не обеспечивают надежной доставки сообщений, которые в этом случае называют дейтаграммами. Однако эти протоколы более производительны, так как требуют меньше накладных расходов на контроль правильности передачи. Таким образом, протоколы с установлением соединения и без установления соединения реализуют различные классы сервиса.

Выбор класса сервиса транспортного уровня зависит от нескольких факторов. Во-первых, это требования, предъявляемые информацией прикладного уровня. Сам вид передаваемой информации может обуславливать различные требования к качеству ее передачи. Например, при передаче файлов потеря даже одного байта содержимого файла недопустима, в то время как при передаче голосового аудиопотока допускаются значительные потери – голос все равно будет понятен человеку. Следует заметить, однако, что передача аудиопотока, в отличие от передачи файла, предъявляет жесткие требования к скорости передачи информации. Во-вторых, выбор класса сервиса зависит от того, насколько обеспечивают надежность верхние уровни. Некоторые приложения сами решают проблему надежности при передаче своих сообщений. Например, приложение может само инициировать повторную передачу в случае ошибки. И, наконец, при выборе класса сервиса транспортного уровня можно учесть, насколько надежны протоколы нижних уровней – сетевого, канального и физического. Если качество каналов связи высокое и вероятность ошибок, допущенных на канальном уровне невелика, то целесообразно воспользоваться облегченным протоколом транспортного уровня без установления соединения. При этом проблему обеспечения надежности можно возложить на верхние уровни.

На транспортном уровне организуется адресация прикладных процессов. Это необходимо, так как средствами транспортного уровня может пользоваться (возможно, посредством трех верхних уровней) несколько приложений одновременно. В этом случае транспортный уровень должен различать, какому приложению принадлежит тот или иной пакет. Адрес процесса включается в заголовок пакета транспортного уровня и обычно представляет собой число, которое часто называют портом.

Выбор класса сервиса транспортного уровня определяется, с одной стороны, тем, в какой степени задача обеспечения надежности решается самими прило­жениями и протоколами более высоких, чем транспортный, уровней, а с другой стороны, этот выбор зависит от того, насколько надежной является система транспортировки данных в сети, обеспечиваемая уровнями, расположенными ниже транспортного — сетевым, канальным и физическим. Так, например, если качество каналов передачи связи очень высокое и вероятность возникновения ошибок, не обнаруженных протоколами более низких уровней, невелика, то разумно воспользоваться одним из облегченных сервисов транспортного уров­ня, не обремененных многочисленными проверками, квитированием и другими приемами повышения надежности. Если же транспортные средства нижних уровней изначально очень ненадежны, то целесообразно обратиться к наиболее развитому сервису транспортного уровня, который работает, используя макси­мум средств для обнаружения и устранения ошибок, — с помощью предвари­тельного установления логического соединения, контроля доставки сообщений по контрольным суммам и циклической нумерации пакетов, установления тайм-аутов доставки и т. п.

Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализу­ются программными средствами конечных узлов сети — компонентами их сетевых операционных систем. В качестве примера транспортных протоколов можно при­вести протоколы TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека Novell.

Протоколы нижних четырех уровней обобщенно называют сетевым транспортом или транспортной подсистемой, так как они полностью решают задачу транс­портировки сообщений с заданным уровнем качества в составных сетях с произвольной топологией и различными технологиями. Остальные три верхних уровня решают прикладные задачи на основании имеющейся транспортной подсистемы.

Сеансовый уровень

Сеансовый уровень (Session layer) обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней конт­рольной точке, а не начинать все с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоко­лов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.