Como funciona o encapsulamento em redes?

O encapsulamento de dados na rede tem um papel crucial a desempenhar para permitir uma comunicação eficaz entre o computador de origem e o de destino.

E seu processo inverso, desencapsulamento, também é essencial para o mesmo fim. Esses dois processos funcionam simultaneamente para garantir a comunicação adequada e o fluxo de dados em uma rede.

Quando os usuários desejam acessar alguns dados em seus computadores, basta inserir algumas palavras-chave e o resultado é exibido em alguns instantes.

Mas muitas coisas estão acontecendo nos bastidores e com uma velocidade excepcional. Sua rede e seus componentes estão ocupados obtendo as informações solicitadas pelos usuários.

E, no entanto, a maioria das pessoas tem pouca ideia sobre os mecanismos que funcionam em segundo plano para realizar seu trabalho. Na realidade, redes, componentes e conceitos relacionados desempenham um papel importante na vida diária dos usuários modernos.

Neste artigo, discutirei o encapsulamento e o desencapsulamento para me aproximar dos conceitos de rede.

Vamos começar!

O que são encapsulamento e desencapsulamento de dados?

Encapsulamento de dados : Em redes, o encapsulamento de dados significa adicionar mais informações a um item de dados quando ele está viajando no modelo de rede OSI ou TCP/IP de uma origem a um destino para fornecer recursos adicionais a ele.

Por meio do encapsulamento de dados, as informações do protocolo são adicionadas ao cabeçalho ou rodapé dos dados para executar a transmissão de dados adequadamente. Ocorre no final do remetente da camada de aplicativo para a camada física. Aqui, cada camada recebe as informações encapsuladas da anterior e adiciona mais dados para encapsular ainda mais e envia para a próxima camada.

Este processo pode incluir detecção de erros, sequenciamento de dados, controle de congestionamento, controle de fluxo, roteamento de dados, etc.

Desencapsulamento de dados : Este é o inverso do encapsulamento de dados. Os dados encapsulados são removidos dos dados recebidos enquanto viajam da camada física para a camada de aplicativo na extremidade do receptor para obter as informações originais.

Esse processo ocorre na mesma camada que a camada encapsulada no lado do remetente. As informações de cabeçalho e trailer recém-adicionadas são então eliminadas dos dados.

Por fim, os dados são encapsulados no final do remetente em cada camada e depois desencapsulados no lado do destinatário na mesma camada do modelo de rede TCP/IP ou OSI.

O que é uma unidade de dados de protocolo (PDU)?

Protocol Data Unit (PDU) refere-se aos dados de controle anexados a um item de dados em cada camada do modelo OSI ou TCP/IP durante a transmissão de dados. Essas informações são adicionadas ao cabeçalho do campo do item de dados, mas em seu final ou trailer.

Assim, cada camada no modelo de rede utiliza a PDU para interagir e trocar dados com sua camada vizinha. Esses PDUs são encapsulados adicionando-os em cada camada aos dados. Cada uma das PDUs recebe um nome com base nos dados que contém. A camada vizinha situada no destino só pode ler os dados antes de serem removidos e entregues à próxima camada.

PDUs no modelo OSI

Conforme discutido acima, o PDU em cada camada do modelo OSI recebe um nome. Na verdade, diferentes termos são usados ​​para dados encapsulados em diferentes camadas em diferentes modelos, conforme listado na tabela abaixo.

Na camada de Aplicação da rede TCP/IP e nas Camadas de Aplicação, Apresentação e Sessão do modelo OSI, é chamado simplesmente de “dados”, mas em outras camadas de ambos os modelos, é diferente.

Vamos entendê-los um a um em detalhes e sua importância no networking.

PDU da Camada de Transporte

Na camada de transporte, a unidade de dados do protocolo é chamada de “segmento”. A camada cria o cabeçalho e o anexa a uma peça de dados. Aqui, a unidade de dados conterá os dados que serão usados ​​pelo host remoto para remontar todas as peças de dados.

Portanto, um cabeçalho com a parte de dados na camada de transporte é chamado de segmento que a camada transferirá para a próxima camada (camada de rede) para mais processamento.

PDU da Camada de Rede

A PDU na camada de rede é chamada de “pacote”. A camada de rede também criará um cabeçalho para cada segmento que recebe da camada de transporte. O cabeçalho conterá os dados sobre roteamento e endereçamento.

Depois que a camada de rede cria o cabeçalho, ela o anexa ao segmento. É aqui que o item de dados se torna o pacote, que então se move para a próxima camada.

PDU da camada de enlace de dados

Nesta camada, a PDU é conhecida como “frame”. A camada de Enlace de Dados receberá o pacote da camada anterior e então criará um cabeçalho e um trailer para cada pacote recebido. Este cabeçalho terá os dados de comutação, como o endereço do computador de origem, o endereço do computador de destino, etc. Por outro lado, o trailer possui dados sobre pacotes de dados corrompidos.

A camada de enlace de dados anexará as informações de cabeçalho e trailer ao pacote. É quando a unidade de dados se torna o Quadro, que será enviado para a próxima camada (camada física).

PDU da Camada Física

A PDU na camada Física é conhecida como “Bit”. A camada Física obtém o quadro da camada anterior e então o converte em um formato que pode ser transportado por um meio de transmissão. Um bit nada mais é do que este formato.

Como funciona o encapsulamento

O encapsulamento acontece com uma unidade de dados ou pacote onde começa e termina. Sua parte inicial é o cabeçalho, enquanto o final é o trailer. E os dados entre seu cabeçalho e trailer podem ser chamados de carga útil.

O cabeçalho de um pacote contém dados em seus bytes iniciais, marcando o início do pacote e identificando as informações transportadas. Agora, o pacote se move do computador de origem para o computador de destino. Além disso, o cabeçalho contém dados baseados no protocolo usado, pois cada protocolo possui um formato definido.

Além disso, o trailer do pacote aponta para um computador receptor que atingiu o final do pacote. Pode ter um valor de verificação de erro usado pelo dispositivo para confirmar se recebeu o pacote completo ou não.

O processo de encapsulamento passo a passo:

Passo 1 : A camada de Aplicação, Apresentação e Sessão do modelo OSI ou a camada de Aplicação do modelo TCP/IP pegam os dados do usuário como fluxos de dados. Em seguida, ele encapsula os dados e os encaminha para a próxima camada, ou seja, a camada de Transporte. No entanto, isso não significa que necessariamente adiciona um cabeçalho ou rodapé a esses dados. É específico do aplicativo e apenas adiciona um cabeçalho ou rodapé necessário.

Etapa 2 : À medida que os dados se movem para a camada de Transporte nos modelos TCP/IP e OSI, a camada usa o fluxo de dados proveniente das camadas superiores e o divide em várias partes. Essa camada executa o encapsulamento de dados adicionando um cabeçalho adequado a cada pedaço de dados chamado segmentos. O cabeçalho adicionado contém informações de sequenciamento, de modo que os segmentos são reagrupados no lado do receptor.

Etapa 3: Agora, o item de dados com informações de cabeçalho adicionadas vai para a camada subsequente chamada camada de rede (modelo OSI) ou camada de Internet (modelo TCP/IP). A camada pega os segmentos da camada anterior e executa o encapsulamento adicionando as informações de roteamento necessárias para que os dados sejam entregues corretamente. Após o encapsulamento, os dados se tornam um datagrama ou pacote nesta camada.

Etapa 4 : O pacote de dados agora se move para a camada de enlace de dados no modelo TCP/IP ou OSI. A camada pega o pacote e o encapsula anexando um cabeçalho e um rodapé. Neste ponto, o cabeçalho terá informações de comutação para garantir que os dados sejam entregues corretamente ao componente de hardware receptor. Já o trailer terá dados relacionados à detecção e mitigação de erros. Nesta etapa, os dados se transformam em um quadro, que segue para a camada final.

Etapa 5: O quadro de dados vindo da camada de Enlace de Dados agora vai para a camada Física no modelo TCP/IP ou OSI. A camada o encapsula convertendo os dados em bits ou sinais de dados.

Como funciona o desencapsulamento

O desencapsulamento funciona na ordem inversa do encapsulamento, da camada Física para a Camada de Aplicação no modelo OSI ou TCP/IP. Todas as informações adicionais adicionadas à peça de dados durante o encapsulamento no lado do remetente serão removidas enquanto viajam para o lado do receptor.

Aqui está o processo passo a passo de como funciona a desencapsulação:

Passo 1 : Os dados encapsulados na camada Física, chamados de bits ou sinais de dados, serão levados pela camada para desencapsulamento. Os dados agora se tornam um quadro de dados, que será encaminhado para a camada superior ou a camada de enlace de dados.

Etapa 2 : A camada de enlace de dados agora pega esses quadros de dados e os desencapsula. A camada também verifica se o cabeçalho do quadro de dados está comutado para o hardware correto. Se o quadro de dados corresponder a um destino errado ou incorreto, ele será descartado. Mas está correto, a camada irá verificar o trailer do quadro de dados para obter informações.

Ao encontrar qualquer erro no trailer ou nos dados, solicitará a retransmissão dos dados. Mas se o trailer tiver as informações corretas, a camada o desencapsulará para formar um datagrama ou pacote de dados e o encaminhará para a camada superior.

Passo 3: O pacote de dados vindo da camada de Enlace de Dados agora vai para a camada de Internet (modelo TCP/IP) ou para a camada de Rede (modelo OSI). A camada pega o pacote para desencapsula-lo e formar um segmento de dados.

A camada verifica o cabeçalho do pacote em busca de informações de roteamento se ele for roteado para o destino correto. Se não for roteado corretamente, o pacote de dados será descartado. Mas se tiver as informações de roteamento corretas, a camada irá desencapsular e enviar para a camada superior, ou seja, a camada de Transporte.

Etapa 4 : Os segmentos de dados vindos da camada de Internet ou da camada de Rede vão para a camada de Transporte nos modelos TCP/IP e OSI. A camada de Transporte pega os segmentos e verifica suas informações de cabeçalho. Em seguida, começa a remontar os segmentos e formar fluxos de dados, que então se movem para a(s) camada(s) superior(es).

Passo 5 : Fluxos de dados da camada de Transporte alcançam a camada de Aplicação no modelo TCP/IP. No modelo OSI, chega à camada de Sessão, à camada de Apresentação e, finalmente, à camada de Aplicação. A(s) camada(s) pegarão os fluxos de dados e os desencapsularão enquanto encaminham apenas dados específicos do aplicativo para o computador ou aplicativos do receptor.

Vantagens do Encapsulamento

As vantagens do encapsulamento na rede são as seguintes:

#1. Segurança de dados

O encapsulamento ajuda a aumentar a segurança dos dados e a privacidade contra acesso não autorizado. E você sabe o quão importante é a proteção de dados no cenário atual. Assim, você pode evitar riscos online como roubo de dados, ataques, etc. Além disso, você pode dar acesso a qualquer nível especificado de usuários sem complexidade.

#2. Dados confiáveis

O encapsulamento garante a integridade dos dados principais para que não possam ser adulterados por nenhum código de cliente. Ele também decide se as informações principais são visíveis para objetos externos. Na ausência de encapsulamento de dados, mesmo uma pequena alteração nos dados pode causar danos à rede.

#3. Recursos e funcionalidades adicionados

No encapsulamento, os dados são adicionados em diferentes camadas. Isso adiciona mais recursos e funcionalidades à transmissão de dados entre o remetente e o destinatário em uma rede. Esses recursos e funcionalidades podem ser controle de fluxo de dados, roteamento, detecção de erros, sequenciamento de dados e muito mais. Isso também ajuda a permitir que a transmissão de dados seja adequada e eficaz.

#4. Comunicação efetiva

O encapsulamento e o desencapsulamento estão sendo executados simultaneamente em uma rede. O encapsulamento é executado no lado do remetente, enquanto o desencapsulamento é feito no lado do receptor. Isso torna a comunicação mais eficaz, o que é essencial tanto para o receptor quanto para o emissor.

#5. Manutenção fácil

Erros podem ocorrer a qualquer momento por algum motivo, levando a interrupção na transmissão de dados entre as duas pontas. Mas o encapsulamento realizado nos dados ajuda a proteger a conexão e evita a adulteração dos dados. Assim, as informações centrais ficam seguras, reduzindo as chances de erros, o que facilita a manutenção.

Conclusão

O encapsulamento e o desencapsulamento de dados são aspectos importantes da rede. Essas técnicas garantem o fluxo adequado de dados dentro da rede com melhor segurança de dados, privacidade, confiabilidade e comunicação eficaz.