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Definition Was ist Layer 4?

Der Layer 4 stellt im ISO/OSI-Schichtenmodell die Schnittstelle zwischen dem Transportsystem (Layer 1 bis 3) und dem Anwendungssystem (Layer 5 bis 7) dar. Wichtige Aufgaben sind die Ende-zu-Ende- und die Transport-Kontrolle. Im TCP/IP-Umfeld erfüllen die Protokolle UDP und TCP Aufgaben der Schicht 4.

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(© aga7ta - Fotolia)

Andere Bezeichnungen für den Layer 4 sind Transport Layer oder Transportschicht. Im ISO/OSI-Schichtenmodell ist die Schicht 4 die oberste Schicht des Transportsystems und stellt den anwendungsorientierten Schichten 5 bis 7 einen transparenten Zugriff auf das Kommunikationsnetz zur Verfügung. Die Anwendungsschichten müssen sich daher nicht um die Eigenschaften der Übertragungsstrecke kümmern. Der Layer 4 übernimmt die Daten aus den Anwendungsschichten und wandelt sie in für die Übertragung geeignete Datenpakete um. Gleichzeitig sorgt die Transportschicht für eine gesicherte Ende-zu-Ende-Verbindung und die Kontrolle der transportierten Daten.

Der Layer 4 zerlegt die Daten aus der Sicherungsschicht falls notwendig in kleinere Fragmente und sorgt dafür, dass sie vollständig und in der korrekten Reihenfolge am Ziel ankommen. Typische Protokolle der Schicht 4 im TCP/IP-Umfeld sind TCP (Transmission Control Protocol) und UDP (User Datagram Protocol). Sie ermöglichen sowohl verbindungsorientierte Ende-zu-Ende-Verbindungen als auch verbindungslose Datagrammdienste.

Die typischen Aufgaben der Schicht 4

Die Hauptaufgabe der Schicht 4 besteht darin, die Daten der Sitzungsschicht zu zerlegen, an die Vermittlungsschicht des Netzwerks zu übergeben und dafür zu sorgen, dass die Daten fehlerfrei und in der richtigen Reihenfolge am Ziel ankommen. Unter anderem beantwortet der Layer 4 die folgenden Fragestellungen:

  • wie erfolgt der Abbau einer Verbindung zwischen den beiden Kommunikationspartnern?
  • wie kann eine Verbindung aufrechterhalten werden?
  • wie ist mit Übertragungsfehlern oder Stausituationen umzugehen?
  • wie lassen sich parallele Verbindungen für die Kommunikation transparent bereitstellen?

Zwischen zwei Kommunikationspartnern kann der Layer 4 eine virtuelle Ende-zu-Ende-Verbindung bereitstellen, egal welche Netze und wie viele Teilabschnitte zwischen Sender und Empfänger vorhanden sind. Gleichzeitig ist auch die verbindungslose Kommunikation möglich.

Die verbindungslose Kommunikation bietet keine Mechanismen der Flusskontrolle zwischen Sender und Empfänger. Die Daten lassen sich zu einem Ziel senden, ohne dass hierfür eine virtuelle Verbindung aufzubauen ist. Diese Art der Kommunikation lässt sich verwenden, wenn keine gesicherte Übertragung notwendig ist oder häufig sehr kurze Nachrichten zu versenden sind. Die verbindungsorientierte Übertragung des Layer 4 hingegen stellt sicher, dass alle Daten zuverlässig übertragen werden.

Die Protokolle der Transportschicht im TCP/IP-Umfeld

Im TCP/IP-Umfeld sind UDP und TCP die wichtigsten Protokolle der Schicht 4. UDP ermöglicht eine verbindungslose und TCP eine verbindungsorientierte Kommunikation. TCP erwartet für alle versendeten Daten Quittierungen vom Empfänger. Bleiben diese aus, werden die Daten erneut gesendet.

Die Verbindungen zwischen Quelle und Ziel werden über einen Dreiwege-Handshake aufgebaut und über Keep-Alive-Meldungen aufrechterhalten. UDP bietet keine Mechanismen, die sicherstellen, dass die Daten auch tatsächlich beim Zielrechner angekommen sind. Dadurch ist der Protokoll-Overhead von UDP gegenüber TCP geringer.

Sowohl TCP als auch UDP verwenden jeweils so genannte Ports als Adressen. Anhand der Ports sind die übertragenen Daten den verschiedenen Anwendungen zuzuordnen.

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