Глава 9. Транспортный уровень (к оглавлению)

 

Транспортный уровень определяет сквозное взаимодействие приложений на хост-машинах.

Транспортные службы предоставляют четыре основных сервиса:

        сегментируют приложения верхнего уровня;

        устанавливают сквозную работу;

        посылают сегменты от одной хост-машины, стоящей в одном конце цепочки взаимодействия, к другой хост-машине, стоящей в другом конце цепочки взаимодействия;

        они гарантируют надежность данных.

Транспортный уровень, или уровень 4, предполагает, что он, посылая пакеты данных от отправителя (источника) получателю (в пункт назначения), может использовать сеть в качестве некоего «облака». «Облако» отвечает за решение таких вопросов, как, например, «Какой из нескольких путей является лучшим для данного маршрута?» Здесь уже видно, какую роль в этом процессе играют маршрутизаторы.

Поток данных транспортного уровня обеспечивается транспортными сервисами на всем пути от хост-машины до пункта назначения. Иногда подобные сервисы называются сквозными.

Поток данных транспортного уровня представляет собой логическое соединение между фиксированными точками сети.

 

Управление потоком

 

Когда транспортный уровень посылает свои сегменты данных, он также может гарантировать целостность данных. Одним из методов для этого является так называемое управление потоком, которое позволяет избежать проблемы, связанной с ситуацией, когда хост-машина на одном конце соединения переполняет буферы хост-машины на другом конце соединения.

Переполнения могут быть серьезными проблемами, поскольку они могут приводить к потере данных.

Службы транспортного уровня также позволяют пользователям требовать надежный транспорт данных между хост-машинами и пунктами назначения. Для получения надежного транспорта данных между коммуницирующими конечными системами используются отношения с установлением соединения. Надежная транспортировка может:

        гарантировать, что отправитель будет получать подтверждение о доставке каждого сегмента;

        обеспечивать повторную отсылку любых сегментов, подтверждение о доставке которых не было получено;

        расставлять сегменты в пункте назначения в правильном порядке;

        не допускать перегрузку сети и обеспечивать управление в случае ее возникновения.

 

Установление соединения с одноранговой системой

 

В эталонной модели OSI несколько приложений может коллективно использовать одно транспортное соединение. Функции транспорта реализуются посегментно. Это означает, что различные приложения могут посылать данные по принципу «первый пришел, первый получил обслуживание». Такие сегменты могут предназначаться для одного получателя или для многих.

Для того чтобы увидеть, как это работает, предположим, что по сети отправляется сообщение электронной почты с присоединенными к нему файлами. Одним из присоединенных файлов является файл, созданный текстовым редактором Microsoft Word, а второй файл – электронная таблица Excel.

При отсылке электронного почтового сообщения еще до начала передачи программное обеспечение устройства устанавливает номер порта для каждой использованной прикладной программы. Он включает дополнительные биты, с помощью которых кодируются тип сообщения, порождающая программа и используемый протокол. Когда каждое приложение, использованное в электронном почтовом сообщении, посылает сегмент потока данных, оно использует этот ранее заданный номер порта. Устройство в пункте назначения, принимая поток данных, разделяет и сортирует сегменты таким образом, что транспортный уровень может передавать данные правильному приложению на машине-получателе. В результате данные Excel-файла принимаются и читаются на устройстве в пункте назначения программой Excel, a Word-файл принимается и читается на устройстве в пункте назначения программой Word.

Пользователь транспортного уровня должен открыть сеанс с установлением соединения с одноранговой системой. Для того чтобы передача данных началась, как посылающее, так и принимающее приложение информируют свои операционные системы о том, что будет инициироваться соединение. Одна из машин посылает соответствующий вызов, который должен быть принят другой стороной. Протокольные программные модули двух операционных систем начинают общаться друг с другом, посылая по сети сообщения, чтобы проверить авторизацию передачи и подтвердить готовность обеих сторон.

После осуществления полной синхронизации говорят, что соединение установлено, и начинается передача данных. Во время передачи обе машины продолжают обмениваться информацией со своим протокольным программным обеспечением, удостоверяясь, что данные принимаются правильно.

Первая квитанция представляет собой запрос на синхронизацию, вторая и третья подтверждают начальный запрос на синхронизацию и синхронизируют параметры соединения в обратном направлении. Наконец, сегмент с последней квитанцией представляет собой подтверждение, используемое для того, чтобы информировать пункт назначения о согласии обеих сторон с тем, что соединение установлено. После того как соединение установлено, начинается передача данных.

В процессе передачи данных может возникнуть перегрузка, и причин для этого две. Первая состоит в том, что быстродействующий компьютер способен генерировать трафик быстрее, чем сеть может его передавать. Вторая возникает в ситуации, когда многим компьютерам одновременно необходимо послать данные в один пункт назначения. Тогда пункт назначения может испытывать перегрузку, хотя каждый источник в отдельности проблемы не вызывает.

В тех случаях, когда дейтаграммы поступают слишком быстро и хост-машина или шлюз не успевают их обрабатывать, они временно сохраняются в памяти. Если трафик продолжается, то хост-машина или шлюз, исчерпав в конце концов свои ресурсы памяти, вынуждены отбрасывать дополнительные поступающие дейтаграммы.

Чтобы не дать данным пропасть, транспортная функция может посылать отправителю индикатор «не готов». Действуя как красный сигнал светофора, этот индикатор сигнализирует отправителю о необходимости прекратить посылку данных. После того как получатель снова сможет обрабатывать дополнительные данные, он посылает транспортный индикатор «готов», который подобен зеленому сигналу светофора. Получая такой индикатор, отправитель может возобновить передачу сегментов.