Інкапсуляція даних у мережі відіграє вирішальну роль у забезпеченні ефективного зв’язку між вихідним і кінцевим комп’ютерами.
І його зворотний процес, деінкапсуляція, також важливий для тієї ж мети. Ці два процеси працюють одночасно, щоб забезпечити належний зв’язок і потік даних у мережі.
Коли користувачі хочуть отримати доступ до деяких даних на своїх комп’ютерах, вони лише вводять кілька ключових слів, і результат відображається через кілька секунд.
Але багато чого відбувається за лаштунками і з надзвичайною швидкістю. Їхня мережа та її компоненти зайняті отриманням інформації, яку запитували користувачі.
І все ж більшість людей мало уявляють про механізми, що працюють у фоновому режимі, щоб виконувати свою роботу. Насправді мережі, компоненти та пов’язані з ними концепції відіграють важливу роль у повсякденному житті сучасних користувачів.
У цій статті я обговорю інкапсуляцію та деінкапсуляцію, щоб наблизитися до концепцій мереж.
Давайте почнемо!
Що таке інкапсуляція та деінкапсуляція даних?
Інкапсуляція даних: у мережі інкапсуляція даних означає додавання додаткової інформації до елемента даних, коли він переміщується в моделі мережі OSI або TCP/IP від джерела до пункту призначення, щоб надати йому додаткові функції.
Завдяки інкапсуляції даних інформація про протокол додається до верхнього або нижнього колонтитула даних для належної передачі даних. Це відбувається на стороні відправника від прикладного рівня до фізичного рівня. Тут кожен рівень отримує інкапсульовану інформацію від попереднього та додає більше даних для подальшої інкапсуляції та надсилає її на наступний рівень.
Цей процес може включати виявлення помилок, послідовність даних, контроль перевантаження, керування потоком, маршрутизацію даних тощо.
Деінкапсуляція даних: це протилежність інкапсуляції даних. Інкапсульовані дані видаляються з отриманих даних під час переміщення від фізичного рівня до прикладного рівня на стороні приймача, щоб отримати вихідну інформацію.
Цей процес відбувається на тому самому рівні, що й інкапсульований рівень на стороні відправника. Щойно додана інформація заголовка та трейлера потім видаляється з даних.
Зрештою, дані інкапсулюються на стороні відправника на кожному рівні, а потім деінкапсулюються на стороні одержувача на тому самому рівні моделі мережі TCP/IP або OSI.
Що таке протокольний блок даних (PDU)?
Блок протокольних даних (PDU) відноситься до керуючих даних, приєднаних до елемента даних на кожному рівні моделі OSI або TCP/IP під час передачі даних. Ця інформація додається до заголовка поля елемента даних, але в кінці або в кінці.
Таким чином, кожен рівень у моделі мережі використовує PDU для взаємодії та обміну даними з сусіднім рівнем. Ці PDU інкапсулюються шляхом додавання їх на кожному рівні до даних. Кожному PDU присвоюється ім’я на основі даних, які він містить. Сусідній рівень, розташований на місці призначення, може лише прочитати дані, перш ніж вони будуть видалені та передані наступному рівню.
PDU в моделі OSI
Як обговорювалося вище, PDU на кожному рівні моделі OSI отримує назву. Насправді для інкапсульованих даних на різних рівнях у різних моделях використовуються різні терміни, як зазначено в таблиці нижче.
На прикладному рівні мережі TCP/IP і прикладному, презентаційному та сеансовому рівнях моделі OSI це просто називається «даними», але на інших рівнях обох моделей це по-різному.
Інкапсульований термін Рівні OSI Рівні TCP/IP DataApplicationApplicationDataPresentation–DataSession–SegmentTransportTransportPacketNetworkInternetFrameData-LinkData-LinkBitsPhysicalPhysical
Давайте детально розберемося в них по черзі та їх важливості в мережі.
PDU транспортного рівня
На транспортному рівні блок даних протоколу називається «сегментом». Рівень створює заголовок, а потім приєднує його до фрагмента даних. Тут блок даних міститиме дані, які використовуватимуться віддаленим хостом для повторного збирання всіх частин даних.
Таким чином, заголовок із фрагментом даних на транспортному рівні називається сегментом, який рівень передає на наступний рівень (мережевий рівень) для додаткової обробки.
PDU мережевого рівня
PDU на мережевому рівні називається «пакетом». Мережевий рівень так само створюватиме заголовок для кожного сегмента, який він отримує від транспортного рівня. У заголовку будуть дані про маршрутизацію та адресацію.
Після того, як мережевий рівень створить заголовок, він приєднає його до сегмента. Тут елемент даних стає пакетом, який потім переміщується на наступний рівень.
PDU канального рівня
На цьому рівні PDU відомий як «фрейм». Рівень каналу даних отримає пакет із попереднього рівня, а потім створить заголовок і трейлер для кожного отриманого пакета. У цьому заголовку будуть дані перемикання, як-от адреса комп’ютера-джерела, адреса комп’ютера призначення тощо. З іншого боку, трейлер містить дані про пошкоджені пакети даних.
Рівень зв’язку даних додасть до пакету інформацію про заголовок і трейлер. Це коли блок даних стає кадром, який буде надіслано на наступний рівень (фізичний рівень).
PDU фізичного рівня
PDU на фізичному рівні відомий як «біт». Фізичний рівень отримує кадр із попереднього рівня, а потім перетворює його у такий формат, який можна переносити за допомогою середовища передачі. Біт – це не що інше, як цей формат.
Як працює інкапсуляція
Інкапсуляція відбувається з одиницею даних або пакетом, де вони починаються і закінчуються. Його початкова частина – заголовок, а кінцева – трейлер. А дані між його заголовком і трейлером можна назвати корисним навантаженням.
Заголовок пакета містить дані в його початкових байтах, позначаючи початок пакета та ідентифікуючи інформацію, що передається. Тепер пакет переміщується з комп’ютера-джерела на комп’ютер-одержувач. Крім того, заголовок містить дані на основі використовуваного протоколу, оскільки кожен протокол має певний формат.
Крім того, трейлер пакета вказує на комп’ютер-одержувач, який досяг кінця пакета. Він може мати значення перевірки помилок, яке використовується пристроєм, щоб підтвердити, чи отримав він повний пакет чи ні.
Покроковий процес інкапсуляції:
Крок 1: прикладний, презентаційний і сеансовий рівень моделі OSI або прикладний рівень моделі TCP/IP приймають дані користувача як потоки даних. Потім він інкапсулює дані та пересилає їх на наступний рівень, тобто транспортний рівень. Однак це не означає, що до цих даних обов’язково додається верхній або нижній колонтитул. Це стосується конкретної програми та додає лише потрібний верхній або нижній колонтитул.
Крок 2: Коли дані переміщуються на транспортний рівень як у моделях TCP/IP, так і в OSI, рівень використовує потік даних, що надходить із вищих рівнів, і ділить його на багато частин. Цей рівень виконує інкапсуляцію даних шляхом додавання відповідного заголовка до кожної частини даних, що називається сегментами. Доданий заголовок містить інформацію про послідовність, тому сегменти знову збираються на стороні приймача.
Крок 3: тепер елемент даних із доданою інформацією заголовка переходить на наступний рівень, який називається мережевим (модель OSI) або рівнем Інтернету (модель TCP/IP). Рівень бере сегменти з попереднього рівня та виконує інкапсуляцію, додаючи необхідну інформацію про маршрутизацію, щоб дані доставлялися належним чином. Після інкапсуляції дані стають дейтаграмою або пакетом на цьому рівні.
Крок 4: Пакет даних тепер переміщується на канальний рівень у моделі TCP/IP або OSI. Рівень бере пакет і інкапсулює його, додаючи верхній і нижній колонтитули. На цьому етапі заголовок матиме інформацію про перемикання, щоб забезпечити належну доставку даних до апаратного компонента, що приймає. Навпаки, у трейлері будуть дані, пов’язані з виявленням та усуненням помилок. На цьому етапі дані стають фреймом, який переходить на завершальний шар.
Крок 5: фрейм даних, що надходить з канального рівня, тепер переходить на фізичний рівень у моделі TCP/IP або OSI. Рівень інкапсулює його, перетворюючи дані в біти або сигнали даних.
Як працює деінкапсуляція
Декапсуляція працює в порядку, зворотному інкапсуляції, від фізичного рівня до прикладного рівня в моделі OSI або TCP/IP. Уся додаткова інформація, додана до частини даних під час інкапсуляції на стороні відправника, буде видалена під час переміщення до сторони одержувача.
Ось крок за кроком процес декапсуляції:
Крок 1: інкапсульовані дані на фізичному рівні, які називаються бітами або сигналами даних, будуть використані рівнем для їх деінкапсуляції. Дані тепер стають кадром даних, який буде передано на вищий рівень або рівень зв’язку даних.
Крок 2. Тепер рівень зв’язку даних приймає ці кадри даних і деінкапсулює їх. Рівень також перевіряє, чи заголовок кадру даних переключено на правильне обладнання. Якщо кадр даних відповідає неправильному або неправильному адресату, він буде відкинутий. Але це правильно, рівень перевірить інформацію у трейлері кадру даних.
Виявивши будь-яку помилку в трейлері або даних, він запитає повторну передачу даних. Але якщо трейлер містить правильну інформацію, рівень деінкапсулює її, щоб сформувати дейтаграму або пакет даних, а потім пересилає її на вищий рівень.
Крок 3: Пакет даних, що надходить із канального рівня, тепер переходить на рівень Інтернету (модель TCP/IP) або мережевий рівень (модель OSI). Рівень приймає пакет для деінкапсуляції та формування сегмента даних.
Рівень перевіряє заголовок пакета на інформацію про маршрутизацію, якщо він спрямований до правильного пункту призначення. Якщо його маршрутизовано неправильно, пакет даних буде відхилено. Але якщо він має правильну інформацію про маршрутизацію, рівень деінкапсулює її та надсилає на верхній рівень, тобто на транспортний рівень.
Крок 4: Сегменти даних, що надходять з Інтернет-рівня або мережевого рівня, переходять на транспортний рівень як у моделі TCP/IP, так і в моделі OSI. Транспортний рівень бере сегменти та перевіряє інформацію про їхній заголовок. Далі він починає повторно збирати сегменти та формувати потоки даних, які потім переміщуються на вищий рівень(и).
Крок 5: Потоки даних з транспортного рівня досягають прикладного рівня в моделі TCP/IP. У моделі OSI він досягає рівня сеансу, рівня презентації, а потім, нарешті, рівня додатків. Рівні прийматимуть потоки даних і деінкапсулюють їх, пересилаючи на комп’ютер або програми одержувача лише дані, що стосуються програми.
Переваги інкапсуляції
Переваги інкапсуляції в мережі такі:
#1. Безпека даних
Інкапсуляція допомагає підвищити безпеку даних і конфіденційність від несанкціонованого доступу. І ви знаєте, наскільки важливий захист даних у нинішньому сценарії. Таким чином, ви можете уникнути онлайн-ризиків, таких як крадіжка даних, атаки тощо. Крім того, ви можете надати доступ будь-якому визначеному рівню користувачів без ускладнень.
#2. Надійні дані
Інкапсуляція забезпечує цілісність основних даних, тому їх не можна підробити жодним клієнтським кодом. Він також вирішує, чи видима основна інформація для зовнішніх об’єктів. За відсутності інкапсуляції даних навіть невелика зміна даних може спричинити пошкодження мережі.
#3. Додані функції та функції
При інкапсуляції дані додаються на різних рівнях. Це додає більше можливостей і функцій для передачі даних між відправником і одержувачем через мережу. Ці функції та функції можуть бути керування потоком даних, маршрутизація, виявлення помилок, послідовність даних тощо. Це також допомагає забезпечити правильну та ефективну передачу даних.
#4. Ефективне спілкування
Інкапсуляція та деінкапсуляція виконуються одночасно в мережі. Інкапсуляція виконується на стороні відправника, а деінкапсуляція — на стороні одержувача. Це робить спілкування більш ефективним, що важливо як для одержувача, так і для відправника.
#5. Легке обслуговування
Помилки можуть виникнути в будь-який час з певної причини, що призведе до переривання передачі даних між двома кінцями. Але інкапсуляція даних допомагає захистити з’єднання та запобігає підробці даних. Таким чином, основна інформація залишається в безпеці, зменшуючи ймовірність помилок, що сприяє легкому обслуговуванню.
Висновок
Інкапсуляція та деінкапсуляція даних є важливими аспектами мереж. Ці методи забезпечують належний потік даних у мережі з кращим захистом даних, конфіденційністю, надійністю та ефективним зв’язком.