Как работает инкапсуляция в сети?

Инкапсуляция данных в сети играет решающую роль в обеспечении эффективной связи между исходным и целевым 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 кадром и с исключительной скоростью. Их сеть и ее компоненты заняты получением запрашиваемой пользователями информации.

И все же большинство людей имеют слабое представление о механизмах, работающих в фоновом режиме для выполнения своей работы. 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, когда он перемещается в сетевой модели OSI или TCP/IP от источника к месту назначения, чтобы предоставить ему дополнительные функции.

Благодаря инкапсуляции данных информация о протоколе 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 ее 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 при переходе от физического уровня к прикладному уровню на стороне получателя для получения исходной информации.

Этот процесс происходит на том же уровне, что и инкапсулированный уровень на стороне отправителя. Вновь добавленная информация заголовка и трейлера затем удаляется из данных.

В конечном итоге 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 к заголовку поля элемента данных, но в конце или конце поля.

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

PDU в модели OSI

Как обсуждалось выше, PDU на каждом уровне модели OSI получает имя. На самом деле для инкапсулированных данных в разных слоях 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 это просто называется «данные», но на других уровнях обеих моделей это другое.

Давайте разберем их по одному подробно и их важность в сети.

PDU транспортного уровня

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

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

PDU сетевого уровня

PDU на сетевом уровне называется «пакетом». Аналогичным образом сетевой уровень создает заголовок для каждого сегмента, который он получает от транспортного уровня. Заголовок будет содержать данные 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 канального уровня

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 конечного компьютера и т. д. С другой стороны, трейлер содержит данные о поврежденных пакетах данных.

Канальный уровень прикрепит к пакету информацию о заголовке и трейлере. Это когда блок данных становится кадром, который будет отправлен на следующий уровень (физический уровень).

PDU физического уровня

PDU на физическом уровне известен как «бит». Физический уровень получает кадр с предыдущего уровня, а затем преобразует его в такой формат, который может передаваться средой передачи. Бит есть не что иное, как этот формат.

Как работает инкапсуляция

Инкапсуляция происходит с единицей данных или пакета, где она 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 переносимую 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 на принимающий компьютер, который достиг конца пакета. Он может иметь значение проверки на наличие ошибок, используемое устройством для подтверждения того, получило ли оно полный пакет или нет.

Поэтапный процесс инкапсуляции:

Шаг 1. Уровень приложения, представления и сеанса модели OSI или уровень приложения модели TCP/IP принимают данные пользователя в виде потоков данных. Затем он инкапсулирует данные и пересылает их на следующий уровень, т. е. на транспортный уровень. Однако это не означает, что к этим данным обязательно добавляется верхний или нижний колонтитул. Это зависит от приложения и добавляет только требуемый верхний или нижний колонтитул.

Шаг 2. Когда данные перемещаются на транспортный уровень как в моделях TCP/IP, так и в модели OSI, этот уровень использует поток данных, поступающий с более высоких уровней, и делит его на множество частей. Этот уровень выполняет инкапсуляцию данных, добавляя подходящий заголовок к каждой части данных, называемой сегментами. Добавленный заголовок содержит информацию о последовательности, поэтому сегменты повторно собираются на стороне получателя.

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

Шаг 4 : Пакет данных теперь перемещается на уровень канала передачи данных в модели TCP/IP или OSI. Уровень берет пакет и инкапсулирует его, присоединяя верхний и нижний колонтитулы. На этом этапе 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. Вся дополнительная информация, добавленная к фрагменту данных во время инкапсуляции на стороне отправителя, будет удалена при перемещении к концу получателя.

Вот пошаговый процесс работы декапсуляции:

Шаг 1 : Инкапсулированные данные на физическом уровне, называемые битами или сигналами данных, будут взяты уровнем для их деинкапсуляции. Данные теперь становятся фреймом данных, который будет перенаправлен 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, переключен ли заголовок фрейма данных на правильное оборудование. Если фрейм данных соответствует неправильному или неверному адресату, он будет отброшен. Но это правильно, слой проверит трейлер фрейма данных для получения информации.

При обнаружении какой-либо ошибки 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 перенаправить 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 для его деинкапсуляции и формирования сегмента данных.

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

Шаг 4. Сегменты данных, поступающие с интернет-уровня или сетевого уровня, переходят на транспортный уровень как в модели TCP/IP, так и в модели OSI. Транспортный уровень берет сегменты и проверяет информацию их заголовков. Затем он 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 приложения. Слои будут принимать потоки данных и деинкапсулировать их, пересылая на компьютер или приложения получателя только данные, относящиеся к конкретному приложению.

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 определенному уровню пользователей без каких-либо сложностей.

№ 2. Надежные данные

Инкапсуляция обеспечивает целостность основных данных, чтобы они не могли быть изменены каким-либо клиентским кодом. Он также решает, будет ли основная информация видна внешним объектам. При отсутствии инкапсуляции данных даже небольшое изменение данных может привести к повреждению сети.

№3. Дополнительные возможности и функциональные возможности

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 правильную 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 важно как для получателя, так и для отправителя.

№ 5. Простое обслуживание

Ошибки могут возникнуть в любое время по какой-либо причине, что приведет к прерыванию передачи данных между двумя концами. Но инкапсуляция, выполняемая с данными, помогает защитить соединение и избежать подделки данных. Следовательно, основная 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.