Как инкапсуляция работает в сети?

Инкапсуляция данных в сети играет ключевую роль в обеспечении эффективной связи между исходным и конечным компьютерами.

И его обратный процесс, деинкапсуляция, также необходим для той же цели. Эти два процесса работают одновременно, чтобы обеспечить надлежащую связь и поток данных по сети.

Когда пользователи хотят получить доступ к некоторым данным на своих компьютерах, все, что они делают, это вводят несколько ключевых слов, и результат отображается через несколько секунд.

Но многое происходит за кулисами и с необычайной скоростью. Их сеть и ее компоненты заняты получением информации, которую запросили пользователи.

И все же большинство людей имеют слабое представление о механизмах, которые работают за кулисами, чтобы выполнять свою работу. На самом деле сети, компоненты и связанные с ними понятия играют важную роль в повседневной жизни современных пользователей.

В этой статье я расскажу об инкапсуляции и деинкапсуляции, чтобы ближе познакомиться с сетевыми концепциями.

Давай начнем!

Что такое инкапсуляция и деинкапсуляция данных?

Инкапсуляция данных: в сети инкапсуляция данных означает добавление дополнительной информации к элементу данных по мере его перемещения в сетевой модели OSI или TCP/IP от источника к месту назначения, чтобы обеспечить ему дополнительную функциональность.

Благодаря инкапсуляции данных информация протокола добавляется в верхний или нижний колонтитул данных для правильной передачи данных. Это происходит на стороне отправителя от прикладного уровня до физического уровня. Здесь каждый уровень получает инкапсулированную информацию от предыдущего и добавляет дополнительные данные для дальнейшей инкапсуляции и отправляет их на следующий уровень.

Этот процесс может включать обнаружение ошибок, упорядочивание данных, управление перегрузкой, управление потоком, маршрутизацию данных и т. д.

Деинкапсуляция данных: это обратная сторона инкапсуляции данных. Инкапсулированные данные удаляются из полученных данных по мере их перемещения с физического уровня на прикладной уровень на стороне получателя для получения исходной информации.

Этот процесс происходит на том же уровне, что и уровень инкапсуляции на стороне отправителя. Вновь добавленная информация о заголовке и трейлере затем удаляется из данных.

Наконец, данные инкапсулируются на стороне отправителя на каждом уровне, а затем деинкапсулируются на стороне получателя на том же уровне сетевой модели TCP/IP или OSI.

Что такое протокольный блок данных (PDU)?

Блок данных протокола (PDU) относится к управляющим данным, прикрепленным к элементу данных на каждом уровне модели OSI или TCP/IP во время передачи данных. Эта информация добавляется в заголовок поля элемента данных, но в его конце или конце.

Таким образом, каждый уровень в сетевой модели использует PDU для взаимодействия и обмена данными со своим соседним уровнем. Эти PDU инкапсулируются путем добавления к каждому уровню данных. Каждому PDU присваивается имя на основе содержащихся в нем данных. Соседний уровень в месте назначения может только прочитать данные, прежде чем они будут удалены и переданы следующему уровню.

PDU в модели OSI

Как объяснялось выше, PDU на каждом уровне модели OSI получает имя. На самом деле для инкапсулированных данных на разных уровнях в разных моделях используются разные термины, как указано в таблице ниже.

На прикладном уровне сети TCP/IP, а также на прикладном, представительском и сеансовом уровнях модели OSI они называются просто «данные», но на других уровнях обеих моделей они различаются.

Инкапсулированный терминУровни OSIУровни TCP/IPDataApplicationApplicationDataPresentation–DataSession–SegmentTransportTransportPacketNetworkInternetFrameData-LinkData-LinkBitsPhysicalPhysical

Давайте разберем их подробно один за другим и их важность в сети.

PDU транспортного уровня

На транспортном уровне единица данных протокола называется «сегментом». Слой создает заголовок, а затем добавляет к нему данные. Здесь блок данных будет содержать данные, которые будут использоваться удаленным хостом для повторной сборки всех фрагментов данных.

Итак, заголовок с частью данных на транспортном уровне называется сегментом, который уровень передаст на следующий уровень (сетевой уровень) для дополнительной обработки.

PDU сетевого уровня

PDU на сетевом уровне называется «пакетом». Сетевой уровень аналогичным образом создает заголовок для каждого сегмента, который он получает от транспортного уровня. Заголовок будет содержать информацию о маршрутизации и адресации.

После того, как сетевой уровень создаст заголовок, он присоединит его к сегменту. Здесь элемент данных становится пакетом, который затем перемещается на следующий уровень.

PDU уровня канала передачи данных

На этом уровне PDU известен как «кадр». Канальный уровень получает пакет от предыдущего уровня, а затем создает заголовок и трейлер для каждого принятого пакета. Этот заголовок будет содержать данные переключения, такие как адрес исходного компьютера, адрес компьютера назначения и т. д. С другой стороны, в трейлере есть информация о поврежденных пакетах данных.

Канальный уровень прикрепляет к пакету информацию о заголовке и трейлере. Это когда единица данных становится кадром для отправки на следующий уровень (физический уровень).

PDU физического уровня

PDU на физическом уровне известен как «бит». Физический уровень получает кадр от предыдущего уровня, а затем преобразует его в формат, пригодный для передачи по среде передачи. Бит есть не что иное, как этот формат.

Как работает инкапсуляция

Инкапсуляция происходит с блоком данных или пакетом, где он начинается и заканчивается. Его начальная часть — заголовок, а конец — трейлер. А данные между его заголовком и трейлером можно назвать полезной нагрузкой.

Заголовок пакета содержит данные в своих начальных байтах, отмечая начало пакета и идентифицируя передаваемую информацию. Теперь пакет перемещается от исходного компьютера к целевому компьютеру. Кроме того, заголовок содержит данные, основанные на используемом протоколе, поскольку каждый протокол имеет определенный формат.

Кроме того, трейлер пакета указывает компьютеру, получающему пакет, что он достиг конца пакета. Он может иметь значение проверки ошибок, используемое устройством для подтверждения того, что оно получило весь пакет.

Процесс инкапсуляции шаг за шагом:

Шаг 1: Прикладной уровень, уровень представления и сеансовый уровень модели OSI или прикладной уровень модели TCP/IP принимают пользовательские данные в виде потоков данных. Затем он инкапсулирует данные и передает их на следующий уровень, т.е. транспортный слой. Однако это не означает, что к этим данным обязательно добавляется верхний или нижний колонтитул. Он зависит от приложения и добавляет только тот верхний или нижний колонтитул, который ему требуется.

Шаг 2: Когда данные перемещаются на транспортный уровень в моделях TCP/IP и OSI, уровень принимает поток данных, поступающий от более высоких уровней, и разбивает его на множество частей. Этот уровень выполняет инкапсуляцию данных, добавляя соответствующий заголовок к каждой части данных, называемой сегментами. Добавленный заголовок содержит информацию о последовательности, чтобы сегменты повторно собирались на стороне получателя.

Шаг 3: Теперь элемент данных с дополнительной информацией заголовка переходит на следующий уровень, который называется сетевым уровнем (модель OSI) или уровнем Интернета (модель TCP/IP). Уровень берет сегменты из предыдущего уровня и выполняет инкапсуляцию, добавляя необходимую информацию о маршрутизации для правильной доставки данных. После инкапсуляции данные на этом уровне становятся дейтаграммой или пакетом.

Шаг 4: Теперь пакет данных перемещается на уровень канала передачи данных в модели TCP/IP или OSI. Уровень берет пакет и инкапсулирует его, присоединяя заголовки и нижние колонтитулы. В этот момент в заголовке будет информация о переключении, чтобы обеспечить правильную доставку данных на принимающий аппаратный компонент. Напротив, в трейлере будут данные, связанные с обнаружением и устранением ошибок. На этом этапе данные становятся кадром, который переходит на последний слой.

Шаг 5: Кадр данных, поступающий с уровня канала передачи данных, теперь направляется на физический уровень в модели TCP/IP или OSI. Уровень инкапсулирует его путем преобразования данных в биты или сигналы данных.

Как работает деинкапсуляция

Декапсуляция работает в порядке, обратном инкапсуляции, от физического уровня к прикладному уровню в модели OSI или TCP/IP. Любая дополнительная информация, добавленная к данным во время инкапсуляции на стороне отправителя, будет удалена по мере прохождения к стороне получателя.

Вот пошаговый процесс работы декапсуляции:

Шаг 1: Инкапсулированные данные на физическом уровне, называемые битами данных или сигналами, будут взяты уровнем для их деинкапсуляции. Данные теперь становятся фреймом данных, который будет передан на более высокий уровень или уровень канала передачи данных.

Шаг 2: Уровень канала данных теперь берет эти кадры данных и деинкапсулирует их. Уровень также проверяет, что заголовок фрейма данных был передан правильному оборудованию. Если фрейм данных соответствует неправильному или неверному адресату, он будет отброшен. Но это правда, слой будет проверять трейлер фрейма данных для получения информации.

Когда он обнаружит какую-либо ошибку в трейлере или данных, он запросит повторную передачу данных. Но если трейлер имеет правильную информацию, уровень деинкапсулирует его, чтобы сформировать дейтаграмму или пакет данных, а затем направить его на более высокий уровень.

Шаг 3: Пакет данных, поступающий с уровня канала передачи данных, теперь направляется на уровень Интернета (модель TCP/IP) или на сетевой уровень (модель OSI). Уровень принимает пакет, чтобы деинкапсулировать его, чтобы сформировать сегмент данных.

Уровень проверяет заголовок пакета на наличие информации о маршрутизации, если он перенаправляется в правильное место назначения. Если он не маршрутизирован правильно, пакет данных будет отброшен. Но если у него есть правильная информация о маршрутизации, уровень деинкапсулирует ее и отправит на верхний уровень, т.е. транспортный слой.

Шаг 4. Сегменты данных, поступающие с интернет-уровня или сетевого уровня, поступают на транспортный уровень как в моделях TCP/IP, так и в моделях OSI. Транспортный уровень берет сегменты и проверяет информацию их заголовков, затем начинает собирать сегменты и формировать потоки данных, которые затем перемещаются на более высокий уровень (уровни).

Шаг 5: Потоки данных с транспортного уровня достигают прикладного уровня в модели TCP/IP. В модели OSI он достигает уровня сеанса, уровня представления и, наконец, уровня приложений. Уровни будут принимать потоки данных и деинкапсулировать их, передавая только данные, относящиеся к конкретному приложению, на компьютер или приложения получателя.

Преимущества инкапсуляции

Преимущества инкапсуляции в сети заключаются в следующем:

№1. Безопасность данных

Инкапсуляция помогает повысить безопасность данных и конфиденциальность от несанкционированного доступа. И вы знаете, насколько важна защита данных в нынешнем сценарии. Таким образом, вы можете избежать онлайн-рисков, таких как кража данных, атаки и т. д. Кроме того, вы можете предоставить доступ любому конкретному уровню пользователя без каких-либо сложностей.

№ 2. Надежные данные

Инкапсуляция обеспечивает целостность базовых данных, чтобы их нельзя было изменить никаким клиентским кодом. Он также решает, будет ли видна основная информация внешним объектам. При отсутствии инкапсуляции данных даже небольшое изменение данных может привести к повреждению сети.

№3. Дополнительные возможности и функциональность

При инкапсуляции данные добавляются в разные слои. Это добавляет больше возможностей и возможностей для передачи данных между отправителем и получателем по сети. Эти функции и функции могут включать управление потоком данных, маршрутизацию, обнаружение ошибок, упорядочивание данных и многое другое. Это также помогает обеспечить регулярную и эффективную передачу данных.

№ 4. Эффективная коммуникация

Инкапсуляция и деинкапсуляция выполняются в сети одновременно. Инкапсуляция выполняется на стороне отправителя, а деинкапсуляция — на стороне получателя. Это делает общение более эффективным, что необходимо как для получателя, так и для отправителя.

№ 5. Простое обслуживание

Ошибки могут возникнуть в любое время по любой причине, что приведет к прерыванию передачи данных между двумя концами. Но инкапсуляция данных помогает защитить соединение и избежать подделки данных. Таким образом, важная информация остается в безопасности, что снижает вероятность ошибок, что упрощает обслуживание.

Заключение

Инкапсуляция и деинкапсуляция данных являются важными аспектами работы в сети. Эти методы обеспечивают надлежащий поток данных в сети с лучшей безопасностью данных, конфиденциальностью, надежностью и эффективной связью.