Транспортный уровень и уровень приложений. Протоколы TCP и UDP. Принципы работы

Транспортный уровень (Transport layer) — 4-й уровень сетевой модели OSI предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает.

Протоколы транспортного уровня: TCP, UDP.

Прикладной уровень (уровень приложений; application layer) — верхний уровень модели, обеспечивающий взаимодействие пользовательских приложений с сетью:

● позволяет приложениям использовать сетевые службы:

○ удалённый доступ к файлам и базам данных,

○ пересылка электронной почты;

● отвечает за передачу служебной информации;

● предоставляет приложениям информацию об ошибках;

● формирует запросы к уровню представления.

Протоколы прикладного уровня: HTTP, SMTP, SNMP, FTP, TELNET.

TCP — это транспортный протокол с предварительной установкой соединения, за счёт этого дающий уверенность в достоверности получаемых данных, осуществляет повторный запрос данных в случае потери данных и устраняет дублирование при получении двух копий одного пакета. В отличие от UDP гарантирует целостность передаваемых данных и уведомление отправителя о результатах передачи.

Source Port (порт источника) — идентифицирует приложение клиента, с которого отправлены пакеты.

Destination Port (порт назначения) — идентифицирует порт, на который отправлен пакет.

Sequence Number (номер последовательности) — выполняет две задачи:

1. Если установлен флаг SYN, то это начальное значение номера последовательности — ISN (Initial Sequence Number), и первый байт данных, которые будут переданы в следующем пакете, будет иметь номер последовательности, равный ISN + 1.

2. В противном случае, если SYN не установлен, первый байт данных, передаваемый в данном пакете, имеет этот номер последовательности.

Acknowledgement Number (номер подтверждения) — если установлен флаг ACK, то это поле содержит номер последовательности, ожидаемый получателем в следующий раз.

Data offset (смещение данных) — определяет размер заголовка пакета TCP.

Reserved (зарезервировано) — для будущего использования и должно устанавливаться в ноль.

Flags (флаги) содержит 6 битовых флагов:

● URG — Поле «Указатель важности» задействовано

● ACK — Поле «Номер подтверждения» задействовано

● PSH — инструктирует получателя протолкнуть данные, накопившиеся в приемном буфере, в приложение пользователя

● RST — Оборвать соединения, сбросить буфер (очистка буфера)

● SYN — Синхронизация номеров последовательности

● FIN — флаг, будучи установлен, указывает на завершение соединения.

Window (окно) — содержится число, определяющее в байтах размер данных, которые отправитель готов принять.

Checksum (контрольная сумма) — это 16-битное дополнение к сумме всех 16-битных слов заголовка(включая псевдозаголовок) и данных. Если сегмент, по которому вычисляется контрольная сумма, имеет длину не кратную 16-ти битам, то длина сегмента увеличивается до кратной 16-ти.

Urgent (указатель важности) — указывает порядковый номер октета, которым заканчиваются важные данные. Принимается во внимание только для пакетов с установленным флагом URG.

Options and Padding (опции) — применяется в некоторых случаях для расширения протокола.

Data (данные).

UDP — это транспортный протокол для передачи данных в сетях IP без установления соединения.

TCP устанавливает соединения, которые должны быть созданы перед передачей данных. TCP соединение можно разделить на 3 стадии:

● Установка соединения:

○ Клиент, который намеревается установить соединение, посылает серверу сегмент с номером последовательности и флагом SYN.

○ Сервер посылает клиенту сегмент с номером последовательности и флагами SYN и ACK.

○ Клиент получает сегмент с флагом SYN, запоминает номер последовательности и посылает сегмент с флагом ACK.

○ Сервер получает сегмент с флагом ACK, то он переходит в состояние “Соединение установлено, идёт передача данных”.

● Передача данных

● Завершение соединения

При передаче данных используется механизм плавающего окна

В протоколе UDP не используется ни механизм скользящего окна, ни подтверждения. Это является его главным отличием от протокола TCP. В остальном же его принцип работы схож с принципом работы протокола TCP.