كيف يعمل التغليف في الشبكات؟

يلعب تغليف البيانات في الشبكات دورًا مهمًا في تمكين الاتصال الفعال بين المصدر والكمبيوتر الوجهة.

كما أن عمليتها العكسية ، وهي فك الكبسولة ، ضرورية أيضًا لنفس الغرض. تعمل هاتان العمليتان في وقت واحد لضمان الاتصال المناسب وتدفق البيانات عبر الشبكة.

عندما يرغب المستخدمون في الوصول إلى بعض البيانات الموجودة على أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم ، كل ما يفعلونه هو إدخال بعض الكلمات الرئيسية ، ويتم عرض النتيجة في غضون لحظات قليلة.

لكن الكثير من الأشياء تحدث خلف الكواليس وبسرعة استثنائية. تنشغل شبكتهم ومكوناتها في الحصول على المعلومات التي طلبها المستخدمون.

ومع ذلك ، فإن معظم الناس لديهم فكرة قليلة عن الآليات التي تعمل في الخلفية لإنجاز عملهم. في الواقع ، تلعب الشبكات والمكونات والمفاهيم ذات الصلة دورًا مهمًا في الحياة اليومية للمستخدمين المعاصرين.

في هذه المقالة ، سأناقش التغليف وفك التغليف للاقتراب من مفاهيم الشبكات.

هيا نبدأ!

ما هو تغليف البيانات وفك تغليفها؟

تغليف البيانات : في الشبكات ، يعني تغليف البيانات إضافة المزيد من المعلومات إلى عنصر البيانات عند انتقاله في نموذج شبكة OSI أو TCP / IP من مصدر إلى وجهة من أجل توفير ميزات إضافية له.

من خلال تغليف البيانات ، تتم إضافة معلومات البروتوكول إلى رأس البيانات أو تذييلها لإجراء نقل البيانات بشكل صحيح. يحدث في نهاية المرسل من طبقة التطبيق إلى الطبقة المادية. هنا ، تتلقى كل طبقة المعلومات المغلفة من الطبقة السابقة وتضيف المزيد من البيانات لتغليفها بشكل أكبر ، وترسلها إلى الطبقة التالية.

قد تتضمن هذه العملية اكتشاف الأخطاء وتسلسل البيانات والتحكم في الازدحام والتحكم في التدفق وبيانات التوجيه وما إلى ذلك.

فك تغليف البيانات : هذا هو عكس تغليف البيانات. تتم إزالة البيانات المغلفة من البيانات المستلمة أثناء الانتقال من الطبقة المادية إلى طبقة التطبيق في نهاية جهاز الاستقبال للحصول على المعلومات الأصلية.

تحدث هذه العملية في نفس الطبقة مثل الطبقة المغلفة على جانب المرسل. ثم يتم حذف معلومات الرأس والمقطورة المضافة حديثًا من البيانات.

في النهاية ، يتم تغليف البيانات في نهاية المرسل في كل طبقة ثم يتم فك تغليفها في جانب جهاز الاستقبال في نفس الطبقة من نموذج شبكة TCP / IP أو OSI.

ما هي وحدة بيانات البروتوكول (PDU)؟

تشير وحدة بيانات البروتوكول (PDU) إلى بيانات التحكم المرفقة بعنصر بيانات في كل طبقة من نموذج OSI أو TCP / IP أثناء نقل البيانات. تتم إضافة هذه المعلومات إلى عنوان حقل عنصر البيانات ولكن في نهايته أو المقطع الدعائي.

لذلك ، تستخدم كل طبقة في نموذج الشبكة PDU للتفاعل وتبادل البيانات مع الطبقة المجاورة لها. يتم تغليف وحدات PDU هذه عن طريق إضافتها في كل طبقة إلى البيانات. يتم إعطاء اسم لكل وحدة PDU بناءً على البيانات التي تحتوي عليها. يمكن للطبقة المجاورة الموجودة في الوجهة قراءة البيانات فقط قبل إزالتها وتسليمها إلى الطبقة التالية.

PDUs في نموذج OSI

كما تمت مناقشته أعلاه ، يتم إعطاء اسم PDU في كل طبقة نموذج OSI. في الواقع ، يتم استخدام مصطلحات مختلفة للبيانات المغلفة في طبقات مختلفة في نماذج مختلفة ، كما هو موضح في الجدول أدناه.

في طبقة التطبيقات لشبكة TCP / IP وطبقات التطبيق والعرض التقديمي والجلسة لنموذج OSI ، يطلق عليه ببساطة "البيانات" ، ولكن في الطبقات الأخرى لكلا النموذجين ، يكون الأمر مختلفًا.

دعونا نفهمها واحدة تلو الأخرى بالتفصيل وأهميتها في التواصل.

طبقة النقل PDU

في طبقة النقل ، تسمى وحدة بيانات البروتوكول "مقطع". تنشئ الطبقة الرأس ثم ترفقه بقطعة بيانات. هنا ، ستحتوي وحدة البيانات على البيانات التي سيستخدمها المضيف البعيد لإعادة تجميع جميع أجزاء البيانات.

لذلك ، يُطلق على الرأس الذي يحتوي على قطعة البيانات في طبقة النقل اسم مقطع ستنقله الطبقة إلى الطبقة التالية (طبقة الشبكة) لمزيد من المعالجة.

طبقة الشبكة PDU

تسمى PDU في طبقة الشبكة "حزمة". ستقوم طبقة الشبكة بالمثل بإنشاء رأس لكل مقطع تستقبله من طبقة النقل. سيحتوي الرأس على بيانات حول التوجيه والعنونة.

بعد أن تُنشئ طبقة الشبكة الرأس ، تقوم بعد ذلك بإرفاقه بالمقطع. هذا هو المكان الذي يصبح فيه عنصر البيانات هو الحزمة ، ثم ينتقل بعد ذلك إلى الطبقة التالية.

طبقة ارتباط البيانات PDU

في هذه الطبقة ، تُعرف وحدة PDU باسم "الإطار". ستتلقى طبقة ارتباط البيانات الحزمة من الطبقة السابقة ثم تنشئ رأسًا ومقطورة لكل حزمة يتم استلامها. سيحتوي هذا الرأس على بيانات التبديل مثل عنوان الكمبيوتر المصدر وعنوان الكمبيوتر الوجهة وما إلى ذلك. من ناحية أخرى ، يحتوي المقطع الدعائي على بيانات حول حزم البيانات الفاسدة.

ستقوم طبقة ارتباط البيانات بإرفاق معلومات الرأس والمقطورة بالحزمة. هذا عندما تصبح وحدة البيانات الإطار الذي سيتم إرساله إلى الطبقة التالية (الطبقة المادية).

الطبقة المادية PDU

تُعرف PDU في الطبقة المادية باسم "البت". تحصل الطبقة المادية على الإطار من الطبقة السابقة ثم تقوم بتحويله إلى تنسيق يمكن نقله بواسطة وسائط الإرسال. قليلا ما هو إلا هذا الشكل.

كيف يعمل التغليف

يحدث التغليف لوحدة بيانات أو حزمة حيث تبدأ وتنتهي. الجزء الأول هو الرأس ، والنهاية هي المقطورة. ويمكن أن تسمى البيانات الموجودة بين رأسها ومقطورة لها الحمولة.

يحتوي رأس الحزمة على بيانات في وحدات البايت الأولية الخاصة بها ، والتي تشير إلى بداية الحزمة وتحديد المعلومات المنقولة. الآن ، تنتقل الحزمة من الكمبيوتر المصدر إلى الكمبيوتر الوجهة. أيضًا ، يحتوي الرأس على بيانات تستند إلى البروتوكول المستخدم نظرًا لأن كل بروتوكول له تنسيق محدد.

علاوة على ذلك ، تشير مقطورة الحزمة إلى كمبيوتر استقبال وصل إلى نهاية الحزمة. قد تحتوي على قيمة التحقق من الأخطاء التي يستخدمها الجهاز لتأكيد ما إذا كان قد تلقى الحزمة الكاملة أم لا.

عملية التغليف خطوة بخطوة:

الخطوة 1 : تأخذ طبقة التطبيق والعرض التقديمي والجلسة الخاصة بنموذج OSI أو طبقة تطبيق نموذج TCP / IP بيانات المستخدم كتدفقات بيانات. ثم يقوم بتغليف البيانات وإعادة توجيهها إلى الطبقة التالية ، أي طبقة النقل. ومع ذلك ، هذا لا يعني بالضرورة أنه يضيف رأسًا أو تذييلًا لهذه البيانات. إنه خاص بالتطبيق ويضيف فقط رأسًا أو تذييلًا يتطلبه.

الخطوة 2 : بينما تنتقل البيانات إلى طبقة النقل في كل من طرازي TCP / IP و OSI ، تستخدم الطبقة تدفق البيانات القادم من الطبقات العليا وتقسمها إلى عدة أجزاء. تقوم هذه الطبقة بتغليف البيانات عن طريق إضافة رأس مناسب لكل قطعة بيانات تسمى المقاطع. يحتوي الرأس المضاف على معلومات التسلسل ، بحيث يتم إعادة تجميع الأجزاء في جانب جهاز الاستقبال.

الخطوة 3: الآن ، ينتقل عنصر البيانات مع معلومات الرأس المضافة إلى الطبقة اللاحقة المسماة طبقة الشبكة (نموذج OSI) أو طبقة الإنترنت (نموذج TCP / IP). تأخذ الطبقة المقاطع من الطبقة السابقة وتنفذ التغليف عن طريق إضافة معلومات التوجيه المطلوبة بحيث تقدم البيانات بشكل صحيح. بعد التغليف ، تصبح البيانات مخطط بيانات أو حزمة في هذه الطبقة.

الخطوة 4 : تنتقل حزمة البيانات الآن إلى طبقة ارتباط البيانات في نموذج TCP / IP أو OSI. تأخذ الطبقة الحزمة وتغلفها عن طريق إرفاق رأس وتذييل. في هذه المرحلة ، سيكون للرأس معلومات تبديل لضمان تسليم البيانات بشكل صحيح إلى مكون الأجهزة المستقبلة. في المقابل ، سيحتوي المقطع الدعائي على بيانات تتعلق باكتشاف الأخطاء والتخفيف من حدتها. في هذه المرحلة ، تصبح البيانات إطارًا ينتقل إلى الطبقة النهائية.

الخطوة 5: ينتقل إطار البيانات القادم من طبقة ارتباط البيانات الآن إلى الطبقة المادية في نموذج TCP / IP أو OSI. تقوم الطبقة بتغليفها عن طريق تحويل البيانات إلى بتات أو إشارات بيانات.

كيف يعمل فك التغليف

يعمل Decapsulation بالترتيب العكسي للتغليف ، من الطبقة المادية إلى طبقة التطبيق في نموذج OSI أو TCP / IP. ستتم إزالة جميع المعلومات الإضافية المضافة إلى قطعة البيانات أثناء التغليف في نهاية المرسل أثناء السفر إلى نهاية المستلم.

إليك العملية خطوة بخطوة لكيفية عمل فك الكبسولة:

الخطوة 1 : البيانات المغلفة في الطبقة المادية ، التي تسمى بتات أو إشارات البيانات ، ستأخذها الطبقة لفك تغليفها. تصبح البيانات الآن إطار بيانات ، والذي سيتم إعادة توجيهه إلى الطبقة الأعلى أو طبقة ارتباط البيانات.

الخطوة 2 : تأخذ طبقة Data Link الآن إطارات البيانات هذه وتقوم بإلغاء تغليفها. تتحقق الطبقة أيضًا مما إذا كان رأس إطار البيانات قد تم تبديله إلى الجهاز الصحيح. إذا كان إطار البيانات يتوافق مع وجهة خاطئة أو غير صحيحة ، فسيتم تجاهلها. لكن هذا صحيح ، ستتحقق الطبقة من مقطورة إطار البيانات للحصول على المعلومات.

عند العثور على أي خطأ في المقطع الدعائي أو البيانات ، سيطلب إعادة إرسال البيانات. ولكن إذا كان المقطع الدعائي يحتوي على المعلومات الصحيحة ، فستقوم الطبقة بإلغاء تغليفها لتشكيل مخطط بيانات أو حزمة بيانات ثم إعادة توجيهها إلى الطبقة الأعلى.

الخطوة 3: تنتقل حزمة البيانات القادمة من طبقة ارتباط البيانات الآن إلى طبقة الإنترنت (نموذج TCP / IP) أو طبقة الشبكة (نموذج OSI). تأخذ الطبقة الحزمة لفك تغليفها وتشكيل مقطع بيانات.

تتحقق الطبقة من رأس الحزمة للحصول على معلومات التوجيه إذا تم توجيهها إلى الوجهة الصحيحة. إذا لم يتم توجيهها بشكل صحيح ، فسيتم تجاهل حزمة البيانات. ولكن إذا كانت تحتوي على معلومات التوجيه الصحيحة ، فستقوم الطبقة بإلغاء تغليفها وإرسالها إلى الطبقة العليا ، أي طبقة النقل.

الخطوة 4 : تنتقل مقاطع البيانات القادمة من طبقة الإنترنت أو طبقة الشبكة إلى طبقة النقل في كل من نموذج TCP / IP و OSI. تأخذ طبقة النقل المقاطع وتتحقق من معلومات الرأس الخاصة بها ، ثم تبدأ في إعادة تجميع المقاطع وتشكيل تدفقات البيانات ، والتي تنتقل بعد ذلك إلى الطبقة (الطبقات) الأعلى.

الخطوة 5 : تصل تدفقات البيانات من طبقة النقل إلى طبقة التطبيقات في نموذج TCP / IP. في نموذج OSI ، يصل إلى طبقة الجلسة ، وطبقة العرض ، ثم إلى طبقة التطبيق في النهاية. ستأخذ الطبقة (الطبقات) تدفقات البيانات وتفكيكها أثناء إعادة توجيه البيانات الخاصة بالتطبيق فقط إلى كمبيوتر أو تطبيقات جهاز الاستقبال.

مزايا التغليف

مزايا التغليف في الشبكات هي كما يلي:

# 1. أمن البيانات

يساعد التغليف على زيادة أمان البيانات والخصوصية من الوصول غير المصرح به. وأنت تعرف مدى أهمية حماية البيانات في السيناريو الحالي. وبالتالي ، يمكنك تجنب المخاطر عبر الإنترنت مثل سرقة البيانات والهجمات وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك منح الوصول إلى أي مستوى محدد من المستخدمين دون تعقيد.

# 2. بيانات موثوقة

يضمن التغليف سلامة البيانات الأساسية بحيث لا يمكن العبث بها بواسطة أي كود عميل. كما يقرر أيضًا ما إذا كانت المعلومات الأساسية مرئية للأشياء الخارجية. في حالة عدم وجود تغليف للبيانات ، حتى التغيير البسيط في البيانات قد يتسبب في تلف الشبكة.

# 3. الميزات والوظائف المضافة

في التغليف ، تتم إضافة البيانات في طبقات مختلفة. هذا يضيف المزيد من الميزات والوظائف لنقل البيانات بين المرسل والمستقبل عبر الشبكة. يمكن أن تكون هذه الميزات والوظائف عبارة عن التحكم في تدفق البيانات والتوجيه واكتشاف الأخطاء وتسلسل البيانات والمزيد. يساعد هذا أيضًا في تمكين نقل البيانات ليكون مناسبًا وفعالًا.

# 4. التواصل الفعال

يتم تشغيل التغليف وإلغاء التغليف في وقت واحد في الشبكة. يتم تنفيذ التغليف في نهاية المرسل ، بينما يتم إلغاء التغليف في نهاية جهاز الاستقبال. هذا يجعل الاتصال أكثر فعالية ، وهو أمر ضروري لكل من المتلقي والمرسل.

# 5. سهولة الصيانة

يمكن أن تحدث الأخطاء في أي وقت ولسبب ما ، مما يؤدي إلى انقطاع نقل البيانات بين الطرفين. لكن التغليف الذي يتم إجراؤه على البيانات يساعد في تأمين الاتصال وتجنب العبث بالبيانات. وبالتالي ، تظل المعلومات الأساسية آمنة ، مما يقلل من فرص الأخطاء ، مما يعزز سهولة الصيانة.

استنتاج

يعد تغليف البيانات وإلغاء تغليفها من الجوانب المهمة للشبكات. تضمن هذه التقنيات التدفق المناسب للبيانات داخل الشبكة مع أمان وخصوصية وموثوقية وتواصل فعال للبيانات بشكل أفضل.