¿Cómo funciona la encapsulación en redes?

La encapsulación de datos en redes tiene un papel crucial que desempeñar para permitir una comunicación efectiva entre la computadora de origen y la de destino.

Y su proceso inverso, el desencapsulado, también es fundamental para el mismo fin. Estos dos procesos funcionan simultáneamente para garantizar una comunicación y un flujo de datos adecuados en una red.

Cuando los usuarios quieren acceder a algunos datos en sus computadoras, todo lo que hacen es ingresar algunas palabras clave y el resultado se muestra en unos momentos.

Pero muchas cosas están sucediendo detrás de escena y con una velocidad excepcional. Su red y sus componentes están ocupados obteniendo la información que los usuarios han solicitado.

Y, sin embargo, la mayoría de la gente tiene poca idea sobre los mecanismos que funcionan en segundo plano para hacer su trabajo. En realidad, las redes, los componentes y los conceptos relacionados juegan un papel importante en la vida diaria de los usuarios modernos.

En este artículo, hablaré sobre la encapsulación y la desencapsulación para acercarme a los conceptos de red.

¡Vamos a empezar!

¿Qué son la encapsulación y desencapsulación de datos?

Encapsulación de datos : en redes, la encapsulación de datos significa agregar más información a un elemento de datos cuando viaja en el modelo de red OSI o TCP/IP desde un origen a un destino para proporcionarle características adicionales.

A través de la encapsulación de datos, la información del protocolo se agrega al encabezado o pie de página de los datos para realizar la transmisión de datos correctamente. Tiene lugar en el extremo del remitente desde la capa de aplicación hasta la capa física. Aquí, cada capa recibe la información encapsulada de la anterior y agrega más datos para encapsularla aún más y la envía a la siguiente capa.

Este proceso puede incluir detección de errores, secuenciación de datos, control de congestión, control de flujo, enrutamiento de datos, etc.

Desencapsulación de datos : Esto es lo contrario de la encapsulación de datos. Los datos encapsulados se eliminan de los datos recibidos mientras viajan desde la capa física a la capa de aplicación en el extremo del receptor para obtener la información original.

Este proceso ocurre en la misma capa que la capa encapsulada del lado del remitente. La información de encabezado y tráiler recién agregada se elimina de los datos.

En última instancia, los datos se encapsulan en el extremo del remitente en cada capa y luego se desencapsulan en el lado del receptor en la misma capa del modelo de red TCP/IP u OSI.

¿Qué es una unidad de datos de protocolo (PDU)?

La Unidad de datos de protocolo (PDU) se refiere a los datos de control adjuntos a un elemento de datos en cada capa del modelo OSI o TCP/IP durante la transmisión de datos. Esta información se agrega al encabezado del campo del elemento de datos, pero al final o al final.

Entonces, cada capa en el modelo de red utiliza la PDU para interactuar e intercambiar datos con su capa vecina. Estas PDU se encapsulan agregándolas en cada capa a los datos. Cada una de las PDU recibe un nombre basado en los datos que contiene. La capa vecina situada en el destino solo puede leer los datos antes de que se eliminen y pasen a la siguiente capa.

PDU en modelo OSI

Como se discutió anteriormente, la PDU en cada capa del modelo OSI recibe un nombre. De hecho, se utilizan diferentes términos para datos encapsulados en diferentes capas en diferentes modelos, como se indica en la siguiente tabla.

En la capa de aplicación de la red TCP/IP y las capas de aplicación, presentación y sesión del modelo OSI, se denomina simplemente "datos", pero en otras capas de ambos modelos es diferente.

Vamos a entenderlos uno por uno en detalle y su importancia en la creación de redes.

PDU de capa de transporte

En la capa de transporte, la unidad de datos de protocolo se denomina "segmento". La capa crea el encabezado y luego lo adjunta con una pieza de datos. Aquí, la unidad de datos contendrá los datos que utilizará el host remoto para volver a ensamblar todas las piezas de datos.

Por lo tanto, un encabezado con la pieza de datos en la capa de transporte se denomina segmento que la capa transferirá a la siguiente capa (capa de red) para un mayor procesamiento.

PDU de capa de red

La PDU en la capa de red se denomina "paquete". De manera similar, la capa de red creará un encabezado para cada segmento que reciba de la capa de transporte. El encabezado contendrá los datos sobre enrutamiento y direccionamiento.

Después de que la capa de red crea el encabezado, lo adjunta al segmento. Aquí es donde el elemento de datos se convierte en el paquete, que luego pasa a la siguiente capa.

PDU de capa de enlace de datos

En esta capa, la PDU se conoce como el "trama". La capa de enlace de datos recibirá el paquete de la capa anterior y luego creará un encabezado y un tráiler para cada paquete recibido. Este encabezado tendrá los datos de cambio como la dirección de la computadora de origen, la dirección de la computadora de destino, etc. Por otro lado, el tráiler tiene datos sobre paquetes de datos corruptos.

La capa de enlace de datos adjuntará el encabezado y la información final al paquete. Aquí es cuando la unidad de datos se convierte en Frame, que se enviará a la siguiente capa (capa física).

PDU de capa física

La PDU en la capa física se conoce como "Bit". La capa física obtiene el marco de la capa anterior y luego lo convierte en un formato que es transportable por un medio de transmisión. Un poco no es más que este formato.

Cómo funciona la encapsulación

La encapsulación le sucede a una unidad de datos o paquete donde comienza y termina. Su parte inicial es el encabezado, mientras que el final es el tráiler. Y los datos entre su encabezado y el tráiler se pueden llamar carga útil.

El encabezado de un paquete contiene datos en sus bytes iniciales, que marcan el comienzo del paquete e identifican la información transportada. Ahora, el paquete se mueve desde la computadora de origen a la computadora de destino. Además, el encabezado contiene datos basados ​​en el protocolo utilizado, ya que cada protocolo tiene un formato definido.

Además, el tráiler del paquete apunta a una computadora receptora que ha llegado al final del paquete. Puede tener un valor de verificación de errores utilizado por el dispositivo para confirmar si ha recibido el paquete completo o no.

El proceso de encapsulación paso a paso:

Paso 1 : La capa de aplicación, presentación y sesión del modelo OSI o la capa de aplicación del modelo TCP/IP toman los datos del usuario como flujos de datos. Luego encapsula los datos y los reenvía a la siguiente capa, es decir, la capa de Transporte. Sin embargo, esto no significa que necesariamente agregue un encabezado o pie de página a estos datos. Es específico de la aplicación y solo agrega un encabezado o pie de página que requiere.

Paso 2 : A medida que los datos se trasladan a la capa de transporte en los modelos TCP/IP y OSI, la capa usa el flujo de datos proveniente de las capas superiores y lo divide en muchas partes. Esta capa realiza la encapsulación de datos agregando un encabezado adecuado a cada pieza de datos llamados segmentos. El encabezado agregado contiene información de secuencia, por lo que los segmentos se vuelven a ensamblar en el lado del receptor.

Paso 3: ahora, el elemento de datos con información de encabezado agregada va a la capa posterior llamada capa de red (modelo OSI) o capa de Internet (modelo TCP/IP). La capa toma los segmentos de la capa anterior y realiza la encapsulación agregando la información de enrutamiento requerida para que los datos se entreguen correctamente. Después de la encapsulación, los datos se convierten en un datagrama o paquete en esta capa.

Paso 4 : el paquete de datos ahora se mueve a la capa de enlace de datos en el modelo TCP/IP u OSI. La capa toma el paquete y lo encapsula adjuntando un encabezado y un pie de página. En este punto, el encabezado tendrá información de conmutación para garantizar que los datos se entreguen correctamente al componente de hardware receptor. En cambio, el tráiler tendrá datos relacionados con la detección y mitigación de errores. En esta etapa, los datos se convierten en un marco, que pasa a la capa final.

Paso 5: La trama de datos proveniente de la capa de enlace de datos ahora va a la capa física en el modelo TCP/IP u OSI. La capa lo encapsula convirtiendo los datos en bits o señales de datos.

Cómo funciona la desencapsulación

La desencapsulación funciona en orden inverso a la encapsulación, desde la capa física hasta la capa de aplicación en el modelo OSI o TCP/IP. Toda la información adicional agregada a la pieza de datos durante la encapsulación en el extremo del remitente se eliminará mientras viaja al extremo del receptor.

Aquí está el proceso paso a paso de cómo funciona la desencapsulación:

Paso 1 : Los datos encapsulados en la capa Física, llamados bits o señales de datos, serán tomados por la capa para desencapsularlos. Los datos ahora se convierten en un marco de datos, que se reenviará a la capa superior o la capa de enlace de datos.

Paso 2 : la capa de enlace de datos ahora toma estos marcos de datos y los desencapsula. La capa también verifica si el encabezado del marco de datos se cambia al hardware correcto. Si la trama de datos corresponde a un destino erróneo o incorrecto, será descartada. Pero es correcto, la capa verificará el avance del marco de datos para obtener información.

Al encontrar algún error en el tráiler o en los datos, solicitará la retransmisión de datos. Pero si el tráiler tiene la información correcta, la capa lo desencapsulará para formar un datagrama o paquete de datos y luego lo reenviará a la capa superior.

Paso 3: El paquete de datos proveniente de la capa de enlace de datos ahora va a la capa de Internet (modelo TCP/IP) o la capa de red (modelo OSI). La capa toma el paquete para desencapsularlo y formar un segmento de datos.

La capa verifica el encabezado del paquete para obtener información de enrutamiento si se enruta al destino correcto. Si no está enrutado correctamente, el paquete de datos será descartado. Pero si tiene la información de enrutamiento correcta, la capa la desencapsulará y la enviará a la capa superior, es decir, la capa de Transporte.

Paso 4 : Los segmentos de datos provenientes de la capa de Internet o de la capa de Red van a la capa de Transporte tanto en el modelo TCP/IP como en el OSI. La capa de transporte toma los segmentos y verifica la información de su encabezado. A continuación, comienza a volver a ensamblar los segmentos y a formar flujos de datos, que luego se mueven a las capas superiores.

Paso 5 : Los flujos de datos de la capa de transporte llegan a la capa de aplicación en el modelo TCP/IP. En el modelo OSI, llega a la capa de sesión, a la capa de presentación y finalmente a la capa de aplicación. La(s) capa(s) tomarán los flujos de datos y los desencapsularán mientras envían solo datos específicos de la aplicación a la computadora o las aplicaciones del receptor.

Ventajas de la encapsulación

Las ventajas de la encapsulación en redes son las siguientes:

#1. Seguridad de datos

La encapsulación ayuda a aumentar la seguridad y la privacidad de los datos frente al acceso no autorizado. Y sabe lo importante que es la protección de datos en el escenario actual. Así, puedes evitar riesgos online como robo de datos, ataques, etc. Además, puedes dar acceso a cualquier nivel de usuarios sin complejidad.

#2. Datos fiables

La encapsulación garantiza la integridad de los datos centrales para que ningún código de cliente pueda manipularlos. También decide si la información central es visible para los objetos externos. En ausencia de encapsulación de datos, incluso un pequeño cambio en los datos puede dañar la red.

#3. Características y funcionalidades añadidas

En la encapsulación, los datos se agregan en diferentes capas. Esto agrega más características y funcionalidades a la transmisión de datos entre el emisor y el receptor a través de una red. Estas características y funcionalidades podrían ser control de flujo de datos, enrutamiento, detección de errores, secuenciación de datos y más. Esto también ayuda a permitir que la transmisión de datos sea adecuada y efectiva.

#4. Comunicación efectiva

La encapsulación y la desencapsulación se ejecutan simultáneamente en una red. La encapsulación se ejecuta en el extremo del remitente, mientras que la desencapsulación se realiza en el extremo del receptor. Esto hace que la comunicación sea más efectiva, lo cual es esencial tanto para el receptor como para el emisor.

#5. Facil mantenimiento

Los errores pueden ocurrir en cualquier momento por alguna razón, lo que lleva a la interrupción de la transmisión de datos entre los dos extremos. Pero la encapsulación realizada en los datos ayuda a asegurar la conexión y evita la manipulación de los datos. Por lo tanto, la información central se mantiene segura, lo que reduce las posibilidades de errores, lo que promueve un fácil mantenimiento.

Conclusión

La encapsulación y desencapsulación de datos son aspectos importantes de las redes. Estas técnicas aseguran el flujo adecuado de datos dentro de la red con mejor seguridad de datos, privacidad, confiabilidad y comunicación efectiva.