Transportschicht: Alles über die vierte Ebene des OSI-Modells

Die OSI-Transportschicht übernimmt Daten von der Sitzungsschicht und leitet sie an die Vermittlungsschicht weiter. Die Transportschicht stellt eine sichere und transparente Kommunikation zwischen zwei Systemen zur Verfügung, kann Pakete zerlegen und die Geschwindigkeit der Übertragung steuern.

Die Transportschicht ist die vierte Ebene des OSI-Modells und sorgt dafür, dass zwei Systeme über eine gesicherte, lückenlose und transparente End-to-End-Datenübertragung miteinander kommunizieren können. Auch die Stauvermeidung obliegt dabei dem sogenannten Transport Layer.

Die Hauptaufgabe der Transportschicht ist die Bereitstellung einer funktionalen und sicheren End-to-End-Datenübertragung innerhalb eines Netzwerks. Dafür übernimmt die OSI-Transportschicht die Daten von der Sitzungsschicht (Layer 5) und gibt sie dann an die Vermittlungsschicht (Layer 3) weiter. Die Transportschicht kann bei Bedarf die Daten auch in kleinere Einheiten unterteilen oder sie in größeren Paketen zusammenfassen, um sie so einfacher zu transportieren.

Die Übertragungen können dabei im verbundenen oder im unverbundenen Modus stattfinden. Die Transportschicht kann eine Netzwerkverbindung nutzen, eine Verbindung für mehrere Verbindungen verwenden oder eine Transportverbindung auf verschiedene Netzverbindungen verteilen. Sie agiert dabei aber immer transparent.

Zu den weiteren Funktionen der Transportschicht gehören auch der Auf- und Abbau sowie die Überwachung der Verbindung. Erfolgt die Übertragung im Verbindungsmodus, wird der erfolgreiche Datentransfer durch eine Bestätigung abgesichert. So weiß die Maschine, die die Daten gesendet hat, dass sämtliche Einheiten wie vorgeschrieben übertragen wurden. Erfolgt die Bestätigung nicht, startet automatisch ein neuer Übertragungsversuch. Dabei nimmt die Transportschicht keine Rücksicht auf die Medien, die in den ersten drei Schichten verwendet werden.

Es gibt zahlreiche Dienste, die die OSI-Transportschicht den höheren Ebenen anbietet. Diese sind für unterschiedliche Aspekte des Datentransfers relevant. Zu den wichtigsten Diensten gehören unter anderem folgende:

• Verbindungsorientierte Übertragungen: Die Transportschicht stellt verbindungsorientierte Übertragungen wie TCP (Transmission Control Protocol) zur Verfügung. Dabei vergibt sie Portnummern zwischen 0 und 65.535 und greift auf das oben beschriebene Bestätigungsverfahren zurück.
• Verbindungslose Protokolle: Im Gegensatz zu den verbindungsorientierten Protokollen verzichten verbindungslose Übertragungen auf die automatische Bestätigung. So fällt zwar dieser Sicherheitsmechanismus weg, gerade für Echtzeitübertragungen wie Videokonferenzen ist diese Methode allerdings dennoch geeignet. Auch Protokolle wie UDP (User Datagram Protocol) nutzen dabei Ports zwischen 0 und 65.535.
• Same Order Delivery: Dieser Dienst der Transportschicht stellt sicher, dass Datenpakete in einer festgelegten Reihenfolge verschickt und erhalten werden. Die einzelnen Pakete werden zu diesem Zweck nummeriert und können so entsprechend korrekt angeordnet werden.
• Integrität der Daten: Bei der Übertragung zwischen zwei Systemen können Daten beschädigt werden, verloren gehen oder in einer falschen Reihenfolge beim Empfänger ankommen. Die Transportschicht nutzt Fehlererkennungscodes und stellt so sicher, dass die Daten im geplanten Zustand zugestellt werden. Zu diesem Zweck sendet der Transport Layer eine Bestätigungsnachricht an den Sender.
• Flusskontrolle: Die Flusskontrolle reguliert und optimiert den Datenverkehr. Hierbei kann die Geschwindigkeit der Übertragung gedrosselt oder erhöht werden, um den Datenaustausch anzupassen. Dies verhindert, dass der Empfänger überlastet wird.
• Stauvermeidung: Kommt es dennoch zu Engpässen an Knotenpunkten und Verbindungen, kann die Transportschicht Maßnahmen ergreifen, um eine längerfristige Behinderung zu vermeiden. Dazu gehört zum Beispiel die Verminderung der Übertragungsrate.
• Multiplexing: Pakete, die von einem System zum anderen System transferiert werden, können aus vielen unterschiedlichen Quellen stammen. Durch Multiplexing erlaubt es die Transportschicht Nutzerinnen und Nutzern, Anwendungen und Dienste aus verschiedenen Quellen innerhalb eines Netzwerks zu öffnen.

Es gibt zahlreiche Protokolle, die die OSI-Transportschicht nutzen oder früher nutzten. Dazu gehören unter anderem folgende:

• DCCP (Datagram Congestion Control Protocol): Ein Netzwerkprotokoll zur Übertragung von Medien in IP-Netzen in Echtzeit, das ohne obligatorische Bestätigungen auskommt.
• FCP (Fibre Channel Protocol): Ein SCSI Interface Protocol für eine Standardschnittstelle in einem Speichernetzwerk.
• IL Protocol: Eine vereinfachte Form von TCP.
• MPTCP (Multipath TCP): Ein vorgeschlagener Standard, der mehrere Pfade zusammenschließen soll.
• NORM (NACK-Oriented Reliable Multicast): Für den verlässlichen Transport in Multicast-Gruppen innerhalb von Netzwerken.
• RDP (Reliable Data Protocol): Ein Transportprotokoll für den Transfer von Bildern und Daten.
• RUDP (Reliable User Datagram Protocol): Ein Protokoll für das Betriebssystem Plan 9.
• SCTP (Stream Control Transmission Protocol): Ein Netzwerkprotokoll, das auf einem potenziell unzuverlässigen Paketdienst aufsetzt.
• TCP (Transmission Control Protocol): Ein verbreitetes Netzwerkprotokoll, das die Art des Datentransfers zwischen Netzwerkkomponenten definiert.
• UDP (User Datagram Protocol): Ein minimalistisches Netzwerkprotokoll, das den Versand von Datagrammen in IP-basierten Netzen ermöglicht.