OSI 模型(Open Systems Interconnection Model)的第四層是傳輸層。OSI 模型通過劃分導致信息移動的任務來工作。這種運動在聯網的計算機之間進行。OSI 模型將信息分解為更小的部分,以便輕松管理它們。OSI 模型中存在的每一層都有針對信息段執行的特定任務。
此外,OSI 模型分配給傳輸層的工作是需要包括糾錯的工作。除此之外,這個特定的層還可以在數據通過網絡傳輸之前和之后提供數據的分段和去分段。此外,傳輸層是負責流量控制的層,以確保分段數據將以正確的順序通過網絡提供。
在本文中,我們將討論傳輸層的各種功能。此外,我們將討論數據完整性以及序列控制是如何完成的。我們還將嘗試闡明復制控制是如何發生的。讓我們開始吧。
傳輸層的主要功能
傳輸層為網絡提供了許多功能,并且當網絡使用遠程主機時,它在兩個進程之間提供端到端加密。在本節中,我們將簡要討論傳輸層的每個功能,以顯示它在數據段上處理的工作類型。
端到端交付
使用傳輸層,您可以透明地將數據從一臺主機傳輸到另一臺主機。它是一個完整的端到端解決方案,可提供可靠的通信方式。甚至 TCP/IP 也依賴于傳輸層上數據傳輸的透明性。傳輸層是 IP 通信會話使用的層。當它從一個點到另一個點開始和結束時。
除此之外,對于 TCP/IP 模型,傳輸層是硬件中存在的端口偵聽通信的層。為了詳細說明這一點,讓我們以在 TCP 端口 80 上偵聽 HTTP 的標準端口為例。請記住,HTTP 可以在任何 TCP 端口上高效運行,但 TCP 端口 80 長期以來一直是標準端口。端口號的標準化用于簡化端口號之間發生的協商。
數據鏈路層需要 MAC 地址,這是一個存在于主機 NIC 中的 48 位地址。因此它可以將框架傳送到精確的位置。另一方面,網絡層需要 IP 地址來執行數據包的適當路由。就像那樣,當涉及到傳輸層時,端口號用于將數據段傳遞到正確的進程。多個進程正在特定主機上運行。因此,一個 16 位地址用于唯一標識任何客戶端-服務器程序。
尋址
尋址是傳輸層的主要職責。它的目的是為網絡中存在的不同節點提供唯一地址。這些地址以物理和邏輯方式提供。但大多數時候,您會發現它們以邏輯形式存在。這意味著這些地址是基于軟件的地址。IP地址是使用最廣泛的網絡地址之一。它在IP網絡中被唯一定義。
當我們查看 OSI 模型時,我們可以看到傳輸層是與會話層的功能交互的層。多個協議將會話、表示和應用層組合在一個層中,并將其定義為應用層。在這種情況下,傳遞到會話層的數據意味著它正在傳遞到應用程序層。在一臺機器上生成的數據將被傳輸到正確的應用程序或其他設備。發生這種情況時,傳輸層用于提供特定應用程序或機器的尋址。
機器或應用程序的尋址發生在傳輸層添加用戶地址時。用戶地址將指定為特定站或端口。除此之外,端口變量用于表示來自指定站的特定 TS 用戶,稱為傳輸服務訪問點 (TSAP)。每個站點都帶有一個傳輸實體。最后,對于提供尋址的傳輸層協議,它需要知道上層使用什么協議進行通信。
可靠的交付
傳輸層有五個不同的方面來確保數據包的精確傳送。下面分別簡要討論這五個方面。
- 錯誤控制:傳輸層最不可或缺的部分之一是錯誤控制。傳輸數據時,永遠不可能 100% 沒有錯誤。因此,傳輸層是設計用來糾正錯誤并使傳輸完美的層。另一方面,差錯控制也發生在數據鏈路層。它帶有錯誤處理機制的地方。但是數據鏈路層只負責節點到節點的無差錯傳輸。您應該記住的一件事是節點到節點的可靠性并不能確保端到端的可靠性。
- 數據完整性:此外,傳輸層負責檢查來自應用層的錯誤消息。這是通過使用錯誤檢測控制計算校驗和來完成的。之后,它還通過 ACK 和 NACK 服務檢查數據在傳輸過程中是否損壞。這些服務還向發送者確認數據已經到達,并檢查其完整性是否受到損害。
- 順序控制:可靠性的第三個方面是掌握順序控制。這是在發送方和接收方兩端完成的。當發送方發送數據時,傳輸層負責確保上層收到的下層數據包可以被下層使用。另一方面,接收端傳輸層確保從發送端到達的不同數據段以正確的順序重組。
- 丟失控制:這是通過傳輸層為網絡提供可靠性的第四個方面。此技術可確保在傳輸完成時所有數據片段都到達目的地。所有數據片段都被賦予一個序列號,從發送端發送到傳輸層。在這些序列號的幫助下,接收端的傳輸層將找出丟失的段。
- 復制控制:傳輸層確保數據到達目的地時沒有重復數據。正如我們之前所說,序列號用于識別傳輸過程中丟失的數據段。同樣,這些序列號也將提供有關給定數據包是否已被接收兩次的信息。如果存在重復數據段,則接收方將丟棄其中一個并完成發送方傳輸層定義的數據段序列。
流量控制
流量控制意味著傳輸層確保接收方不會被發送方通過網絡發送的數據包淹沒。它與我們所知的背壓非常相似,它存在于分布式系統架構中。借助流量控制,接收方將向接收方發送有關需要發送多少數據以及當前傳輸狀況的反饋。
請記住,這不是網絡擁塞控制。事實上,這兩種機制都有一些重疊。但他們提供謹慎的功能。擁塞控制防止節點淹沒整個網絡。而如果我們看流量控制,它的目的只是在接收端控制數據段的傳輸。
復用
多路復用是傳輸層用來提高數據傳輸效率的另一種網絡機制。傳輸層使用兩種類型的多路復用,它們是:
向上多路復用:在這種類型的多路復用中,多個傳輸層連接到一個網絡。這使得它相對具有成本效益,并且連接根據其目的地由傳輸層分組。這種形式的多路復用適用于網絡非常昂貴的情況。除此之外,在向上多路復用的幫助下,傳輸層可以發送多個傳輸,這些傳輸必須通過相同的路徑移動才能到達相同的目的地。
下行復用:僅在需要高帶寬時才使用下行連接。傳輸層在向下復用時打開多個網絡連接。這導致流量在這些連接之間分配。另一方面,為了使下行多路復用正常工作,子網的數據鏈路必須很好地處理網絡容量。
傳輸層協議
傳輸層協議使用兩種類型的協議:TCP 和 UDP。存在于網絡層中的 IP 協議用于將數據報從發送方傳遞到接收方。
傳輸控制協議 (TCP)
TCP 向應用程序提供傳輸層服務的所有功能。除此之外,它更像是一個面向連接的協議。因此,雙方之間的連接是通過虛電路建立的。在傳輸完成之前,此虛擬電路只會存在于發送方和接收方之間。一旦傳輸完成,虛電路將關閉。
TCP 協議包括我們在上面傳輸層功能部分討論的所有主要功能。這里唯一增加的是流數據傳輸,TCP 以字節流的形式發送數據。之后,它將這些流以TCP段的形式重新組合,并通過IP層傳遞,以便發送到傳輸。因此 TCP 將數據本身分段,然后將其轉發到 IP 層以通過網絡發送。TCP 的頭部大小為 20 字節,相當可靠。此外,它等待接收到的數據的確認。如果部分數據包丟失,它可以從發送端重新發送。最后,它是一個面向連接的協議。
用戶數據報協議 (UDP)
此特定協議為傳輸層傳輸提供非順序傳輸功能。此外,UDP 是您會發現在 OSI 模型中工作的無連接協議之一。當可靠性和安全性不是保持網絡以其巨大的速度和規模運行的主要問題時,它被用在網絡中。
此外,UDP是一種端到端的傳輸層協議,它將數據段中的地址相加,并使用校驗和進行錯誤控制和長度信息,以從上層獲取數據。傳輸層中的 UDP 生成的數據包稱為帶有 16 字節標頭的用戶數據報。標頭包括:
- 源端口地址
- 目的端口地址
- 數據報的總長度
- 校驗和
UDP 使用簡單函數進行端到端傳輸。因此,它不附帶功能的排序和重新排序。另外,當它發現傳輸錯誤時,您無法確定數據包是否已損壞。此外,當它發現錯誤時,它仍然無法指出導致錯誤的具體數據包,因為它不包含數據段的 ID,甚至沒有數據段的序號。
結論
所以這都是關于 OSI 模型(開放系統互連模型)的第四層,即傳輸層。我們希望現在您已經對傳輸層、它的功能以及傳輸層的各種類型有了一個清晰的認識。此外,我們希望您還了解了數據完整性以及如何進行順序控制。此外,我們已經向您解釋了復制控制是如何發生的。