Взаимодействие между транспортным и сетевым уровнями

Как вы знаете, «соседом снизу» транспортного уровня в стеке протоколов является сетевой уровень. В то время как протоколы транспортного уровня обеспечивают логическое соединение между процессами, протоколы сетевого уровня поддерживают логическое соединение между оконечными системами. Данное различие весьма тонкое, однако от этого оно не менее значимо. Мы поясним его на следующем примере.

Представьте себе две семьи, одна из которых находится в Санкт-Петербурге, а другая во Владивостоке. В каждой семье живут 12 детей, при этом дети, живущие в Санкт-Петербурге, являются двоюродными братьями и сестрами детей, живущих во Владивостоке. Каждый из детей раз в неделю пишет письма всем своим 12 родственникам. Таким образом, каждую неделю оба дома отсылают друг другу 144 письма. В обеих семьях есть старшие дети (Анна в Санкт-Петербурге и Роберт во Владивостоке), которые отправляют и получают письма для всей семьи. Анна и Роберт каждую неделю собирают письма детей и передают их почтальону, а в день, когда приходит почта, получают ее и раздают своим братьям и сестрам.

В этом примере почтовая служба обеспечивает логическое соединение между двумя домами: она осуществляет доставку писем от одного дома к другому (а не от одного ребенка к другому). В то же время Анна и Роберт создают логическое соединение между своими братьями и сестрами, переписывающимися друг с другом. Обратите внимание, что с точки зрения детей Анна и Роберт представляют собой почтовую службу, несмотря на то что они на самом деле являются лишь конечными звеньями в процессе передачи писем. Этот пример очень наглядно иллюстрирует отношения между транспортным и сетевым уровнями:

□ сообщения от приложений — это письма;
□ процессы — это братья и сестры;
□ оконечные системы — это дома;
□ протокол транспортного уровня — это Анна и Роберт;
□ протокол сетевого уровня — это почтовая служба (включая почтальона).

Продолжая данную аналогию, заметим, что Анна и Роберт выполняют свои обязанности, не выходя за пределы домов: к примеру, им не нужно искать нужные письма в почтовом отделении или ходить туда, чтобы отправить письма. Протоколы транспортного уровня также «не выходят за пределы» оконечных систем. Их задачей является организация обмена сообщениями между прикладным и сетевым уровнями, при этом они не имеют никакого отношения к процессу передачи информации в «ядре» сети. Кроме того, как показано на рис. 3.1, работа маршрутизаторов также не зависит от информации, содержащейся в сообщениях транспортного уровня.

Пусть у Анны и Роберта имеются «заместители» — Марина и Александр, которые выполняют их обязанности, когда Анна и Роберт уезжают на каникулы. Поскольку Марина и Александр не являются старшими детьми в семьях, они не всегда выполняют поручения вовремя и, более того, иногда теряют письма. Таким образом, услуги, предоставляемые Мариной и Александром, отличаются от услуг, предоставляемых Анной и Робертом. Аналогично, в компьютерных сетях могут существовать несколько протоколов транспортного уровня, каждый из которых обладает собственными службами, предоставляющими услуги приложениям.
Услуги Анны и Роберта в значительной степени зависят от услуг, предоставляемых почтовой службой. Например, если почтовая служба не обеспечивает доставку писем между домами в течение определенного срока (например, трех дней), то Анна и Роберт не могут дать своим младшим братьям и сестрам никаких гарантий по поводу времени получения адресованных им писем. Аналогично службы сетевого уровня накладывают ограничения на возможности служб транспортного уровня. Если протокол сетевого уровня не гарантирует величину задержки или скорости передачи данных между хостами, протокол транспортного уровня не может обеспечить соответствующую задержку или скорость передачи данных между процессами.

Тем не менее существуют услуги, которые могут предоставляться службами транспортного уровня без участия служб сетевого уровня. Как мы увидим далее в этой главе, протоколы транспортного уровня могут выполнять надежную передачу данных даже при условии, что используемый протокол сетевого уровня допускает искажения, дублирования и потери пакетов. Шифрование обеспечивает конфиденциальность передаваемой информации независимо от того, гарантируется она протоколом сетевого уровня или нет.