Come funziona l'incapsulamento nelle reti?

L'incapsulamento dei dati nelle reti ha un ruolo cruciale da svolgere nel consentire una comunicazione efficace tra il computer di origine e quello di destinazione.

E anche il suo processo inverso, la de-incapsulazione, è essenziale per lo stesso scopo. Questi due processi funzionano simultaneamente per garantire una corretta comunicazione e il flusso di dati su una rete.

Quando gli utenti vogliono accedere ad alcuni dati sui loro computer, tutto ciò che fanno è inserire alcune parole chiave e il risultato viene visualizzato in pochi istanti.

Ma molte cose stanno accadendo dietro le quinte e con una velocità eccezionale. La loro rete ei suoi componenti sono impegnati a ottenere le informazioni richieste dagli utenti.

Eppure la maggior parte delle persone ha poca idea dei meccanismi che lavorano in background per portare a termine il proprio lavoro. In realtà, reti, componenti e concetti correlati svolgono un ruolo importante nella vita quotidiana degli utenti moderni.

In questo articolo, parlerò di incapsulamento e de-incapsulamento per avvicinarmi ai concetti di networking.

Cominciamo!

Cosa sono l'incapsulamento e il de-incapsulamento dei dati?

Incapsulamento dei dati : in rete, incapsulamento dei dati significa aggiungere più informazioni a un elemento di dati quando viaggia nel modello di rete OSI o TCP/IP da una sorgente a una destinazione per fornire funzionalità aggiuntive a esso.

Attraverso l'incapsulamento dei dati, le informazioni sul protocollo vengono aggiunte all'intestazione o al piè di pagina dei dati per eseguire correttamente la trasmissione dei dati. Si svolge dalla parte del mittente dal livello dell'applicazione al livello fisico. Qui, ogni livello riceve le informazioni incapsulate dal precedente e aggiunge più dati per incapsularle ulteriormente e le invia al livello successivo.

Questo processo potrebbe includere il rilevamento degli errori, la sequenza dei dati, il controllo della congestione, il controllo del flusso, l'instradamento dei dati, ecc.

De-incapsulamento dei dati: questo è il contrario dell'incapsulamento dei dati. I dati incapsulati vengono rimossi dai dati ricevuti mentre viaggiano dal livello fisico al livello dell'applicazione all'estremità del destinatario per ottenere le informazioni originali.

Questo processo si verifica allo stesso livello del livello incapsulato sul lato del mittente. Le informazioni di intestazione e coda appena aggiunte vengono quindi eliminate dai dati.

In definitiva, i dati vengono incapsulati all'estremità del mittente in ogni livello e quindi de-incapsulati al lato del destinatario nello stesso livello del modello di rete TCP/IP o OSI.

Che cos'è un'unità dati di protocollo (PDU)?

Protocol Data Unit (PDU) si riferisce ai dati di controllo collegati a un elemento di dati a ogni livello del modello OSI o TCP/IP durante la trasmissione dei dati. Queste informazioni vengono aggiunte all'intestazione del campo dell'elemento di dati ma alla fine o al trailer.

Pertanto, ogni livello nel modello di rete utilizza la PDU per interagire e scambiare dati con il livello adiacente. Queste PDU vengono incapsulate aggiungendole a ogni livello ai dati. A ciascuna delle PDU viene assegnato un nome in base ai dati che contiene. Il livello adiacente situato nella destinazione può solo leggere i dati prima che vengano rimossi e passati al livello successivo.

PDU nel modello OSI

Come discusso in precedenza, alla PDU in ogni livello del modello OSI viene assegnato un nome. In effetti, vengono utilizzati termini diversi per i dati incapsulati in livelli diversi in modelli diversi, come elencato nella tabella seguente.

Nel livello Applicazione della rete TCP/IP e nei livelli Applicazione, Presentazione e Sessione del modello OSI, è semplicemente chiamato "dati", ma in altri livelli di entrambi i modelli è diverso.

Comprendiamoli uno per uno nel dettaglio e la loro importanza nel networking.

Livello di trasporto PDU

Nel livello di trasporto, l'unità di dati del protocollo è chiamata "segmento". Il livello crea l'intestazione e poi la allega con un pezzo di dati. Qui, l'unità dati conterrà i dati che verranno utilizzati dall'host remoto per riassemblare tutti i dati.

Quindi, un'intestazione con il pezzo di dati al livello di trasporto è chiamata segmento che il livello trasferirà al livello successivo (livello di rete) per un'ulteriore elaborazione.

PDU a livello di rete

La PDU nel livello di rete è chiamata "pacchetto". Analogamente, il livello di rete creerà un'intestazione per ogni segmento che riceve dal livello di trasporto. L'intestazione conterrà i dati sull'instradamento e l'indirizzamento.

Dopo che il livello di rete ha creato l'intestazione, la collega al segmento. È qui che l'elemento di dati diventa il pacchetto, che poi passa al livello successivo.

PDU del livello di collegamento dati

In questo livello, la PDU è nota come "frame". Il livello Data Link riceverà il pacchetto dal livello precedente e quindi creerà un'intestazione e un trailer per ogni pacchetto ricevuto. Questa intestazione conterrà i dati di commutazione come l'indirizzo del computer di origine, l'indirizzo del computer di destinazione, ecc. D'altra parte, il trailer contiene dati su pacchetti di dati corrotti.

Il livello di collegamento dati allegherà le informazioni di intestazione e coda al pacchetto. Questo è quando l'unità dati diventa Frame che verrà inviata al livello successivo (livello fisico).

Livello fisico PDU

La PDU nel livello fisico è nota come "Bit". Il livello fisico ottiene il frame dal livello precedente e lo converte in un formato che sia trasportabile da un mezzo di trasmissione. Un po' non è altro che questo formato.

Come funziona l'incapsulamento

L'incapsulamento avviene in un'unità di dati o pacchetto dove inizia e finisce. La sua parte iniziale è l'intestazione, mentre la fine è il trailer. E i dati tra l'intestazione e il trailer possono essere chiamati payload.

L'intestazione di un pacchetto contiene i dati nei byte iniziali, contrassegnando l'inizio del pacchetto e identificando le informazioni trasportate. Ora il pacchetto si sposta dal computer di origine al computer di destinazione. Inoltre, l'intestazione contiene dati basati sul protocollo utilizzato poiché ogni protocollo ha un formato definito.

Inoltre, il trailer del pacchetto punta a un computer ricevente che ha raggiunto la fine del pacchetto. Potrebbe avere un valore di controllo degli errori utilizzato dal dispositivo per confermare se ha ricevuto o meno il pacchetto completo.

Il processo di incapsulamento passo-passo:

Passaggio 1 : il livello Applicazione, Presentazione e Sessione del modello OSI o il livello Applicazione del modello TCP/IP accettano i dati dell'utente come flussi di dati. Quindi incapsula i dati e li inoltra al livello successivo, ovvero il livello di trasporto. Tuttavia, ciò non significa che aggiunga necessariamente un'intestazione o un piè di pagina a questi dati. È specifico dell'applicazione e aggiunge solo un'intestazione o un piè di pagina richiesti.

Passaggio 2 : mentre i dati si spostano al livello di trasporto in entrambi i modelli TCP/IP e OSI, il livello utilizza il flusso di dati proveniente dai livelli superiori e lo divide in più parti. Questo livello esegue l'incapsulamento dei dati aggiungendo un'intestazione adatta a ciascun pezzo di dati chiamato segmenti. L'intestazione aggiunta contiene informazioni sulla sequenza, quindi i segmenti si riassemblano sul lato del ricevitore.

Passaggio 3: ora, l'elemento di dati con le informazioni di intestazione aggiunte va al livello successivo chiamato livello di rete (modello OSI) o livello Internet (modello TCP/IP). Il livello prende i segmenti dal livello precedente ed esegue l'incapsulamento aggiungendo le informazioni di instradamento richieste in modo che i dati vengano consegnati correttamente. Dopo l'incapsulamento, i dati diventano un datagramma o un pacchetto in questo livello.

Passaggio 4 : il pacchetto di dati si sposta ora al livello di collegamento dati nel modello TCP/IP o OSI. Il livello prende il pacchetto e lo incapsula allegando un'intestazione e un piè di pagina. A questo punto, l'intestazione avrà informazioni di commutazione per garantire che i dati vengano consegnati correttamente al componente hardware ricevente. Al contrario, il trailer conterrà dati relativi al rilevamento e alla mitigazione degli errori. In questa fase, i dati diventano una cornice, che va al livello finale.

Passaggio 5: il frame di dati proveniente dal livello Data Link passa ora al livello fisico nel modello TCP/IP o OSI. Il livello lo incapsula convertendo i dati in bit o segnali di dati.

Come funziona la de-incapsulazione

Il decapsulamento funziona nell'ordine inverso rispetto all'incapsulamento, dal livello fisico al livello dell'applicazione nel modello OSI o TCP/IP. Tutte le informazioni aggiuntive aggiunte al pezzo di dati durante l'incapsulamento all'estremità del mittente verranno rimosse durante il viaggio verso l'estremità del destinatario.

Ecco il processo dettagliato di come funziona la decapsulazione:

Passaggio 1 : i dati incapsulati nel livello fisico, chiamati bit o segnali di dati, verranno presi dal livello per de-incapsularli. I dati ora diventano un frame di dati, che verrà inoltrato al livello superiore o al livello Data Link.

Passaggio 2 : il livello Data Link ora prende questi frame di dati e li de-incapsula. Il livello controlla anche se l'intestazione del frame di dati è impostata sull'hardware corretto. Se il frame di dati corrisponde a una destinazione errata o errata, verrà scartato. Ma è corretto, il livello controllerà il trailer del frame di dati per informazioni.

Trovando qualsiasi errore nel trailer o nei dati, richiederà la ritrasmissione dei dati. Ma se il trailer ha le informazioni corrette, il livello lo deincapsula per formare un datagramma o un pacchetto di dati e poi lo inoltra al livello superiore.

Passaggio 3: il pacchetto di dati proveniente dal livello Data Link va ora al livello Internet (modello TCP/IP) o al livello rete (modello OSI). Il livello prende il pacchetto per de-incapsularlo e formare un segmento di dati.

Il livello controlla l'intestazione del pacchetto per le informazioni di instradamento se è instradato verso la destinazione corretta. Se non è instradato correttamente, il pacchetto di dati verrà scartato. Ma se ha le giuste informazioni di instradamento, il livello lo deincapsula e lo invia al livello superiore, cioè al livello di trasporto.

Passaggio 4 : i segmenti di dati provenienti dal livello Internet o dal livello di rete vanno al livello di trasporto sia nel modello TCP/IP che in quello OSI. Il livello di trasporto prende i segmenti e controlla le loro informazioni di intestazione, quindi inizia a riassemblare i segmenti e a formare flussi di dati, che poi si spostano sui livelli superiori.

Passaggio 5 : i flussi di dati dal livello di trasporto raggiungono il livello di applicazione nel modello TCP/IP. Nel modello OSI, raggiunge il livello della sessione, il livello della presentazione e infine il livello dell'applicazione. I livelli prenderanno i flussi di dati e li deincapsularanno mentre inoltreranno solo i dati specifici dell'applicazione al computer o alle applicazioni del destinatario.

Vantaggi dell'incapsulamento

I vantaggi dell'incapsulamento in rete sono i seguenti:

#1. La sicurezza dei dati

L'incapsulamento aiuta ad aumentare la sicurezza e la privacy dei dati da accessi non autorizzati. E sai quanto sia importante la protezione dei dati nello scenario attuale. Pertanto, puoi evitare rischi online come furto di dati, attacchi, ecc. Inoltre, puoi dare accesso a qualsiasi livello specificato di utenti senza complessità.

#2. Dati affidabili

L'incapsulamento garantisce l'integrità dei dati principali in modo che non possano essere manomessi da alcun codice client. Decide inoltre se le informazioni principali sono visibili agli oggetti esterni. In assenza di incapsulamento dei dati, anche una piccola modifica dei dati può causare danni alla rete.

#3. Caratteristiche e funzionalità aggiunte

Nell'incapsulamento, i dati vengono aggiunti in livelli diversi. Ciò aggiunge più caratteristiche e funzionalità alla trasmissione dei dati tra il mittente e il destinatario su una rete. Queste caratteristiche e funzionalità potrebbero essere il controllo del flusso di dati, il routing, il rilevamento degli errori, la sequenza dei dati e altro ancora. Questo aiuta anche a rendere la trasmissione dei dati corretta ed efficace.

#4. Comunicazione effettiva

L'incapsulamento e il de-incapsulamento vengono eseguiti simultaneamente in una rete. L'incapsulamento viene eseguito dal mittente, mentre il de-incapsulamento viene eseguito dal destinatario. Ciò rende la comunicazione più efficace, il che è essenziale sia per il destinatario che per il mittente.

#5. Manutenzione facile

Gli errori possono verificarsi in qualsiasi momento per qualche motivo, portando all'interruzione della trasmissione dei dati tra le due estremità. Ma l'incapsulamento eseguito sui dati aiuta a proteggere la connessione ed evita la manomissione dei dati. Pertanto, le informazioni di base rimangono al sicuro, riducendo le possibilità di errori, il che favorisce una facile manutenzione.

Conclusione

L'incapsulamento e il de-incapsulamento dei dati sono aspetti importanti del networking. Queste tecniche garantiscono il corretto flusso di dati all'interno della rete con una migliore sicurezza dei dati, privacy, affidabilità e comunicazione efficace.