Zapouzdření dat v sítích hraje klíčovou roli při umožnění efektivní komunikace mezi zdrojovým a cílovým počítačem.
A jeho zpětný proces, de-zapouzdření, je také nezbytný pro stejný účel. Tyto dva procesy fungují současně, aby byla zajištěna správná komunikace a tok dat po síti.
Když uživatelé chtějí získat přístup k některým datům na svých počítačích, stačí zadat několik klíčových slov a výsledek se zobrazí během několika okamžiků.
Spousta věcí se ale děje v zákulisí a výjimečně rychle. Jejich síť a její součásti jsou zaneprázdněny získáváním informací, které uživatelé požadovali.
A přesto většina lidí má malou představu o mechanismech, které pracují v pozadí, aby svou práci vykonali. Ve skutečnosti hrají sítě, komponenty a související koncepty důležitou roli v každodenním životě moderních uživatelů.
V tomto článku se budu zabývat zapouzdřením a de-zapouzdřením, abych se přiblížil konceptům sítí.
Pojďme začít!
Table of Contents
Co je zapouzdření a dezapouzdření dat?
Zapouzdření dat: V sítích znamená zapouzdření dat přidání více informací k datové položce, když cestuje v modelu sítě OSI nebo TCP/IP ze zdroje do cíle, aby se jí poskytly další funkce.
Prostřednictvím zapouzdření dat se do záhlaví nebo zápatí dat přidávají informace o protokolu, aby byl přenos dat správně proveden. Probíhá na straně odesílatele od aplikační vrstvy po fyzickou vrstvu. Zde každá vrstva přijímá zapouzdřené informace z předchozí a přidává další data, aby je dále zapouzdřila, a posílá je do další vrstvy.
Tento proces může zahrnovat detekci chyb, sekvenování dat, řízení zahlcení, řízení toku, směrování dat atd.
De-encapsulation dat: Toto je opak zapouzdření dat. Zapouzdřená data jsou odstraněna z přijatých dat při cestování z fyzické vrstvy do aplikační vrstvy na konci přijímače, aby se získaly původní informace.
Tento proces probíhá ve stejné vrstvě jako zapouzdřená vrstva na straně odesílatele. Nově přidané informace záhlaví a přívěsu jsou pak z dat odstraněny.
Nakonec jsou data zapouzdřena na konci odesílatele v každé vrstvě a poté de-zapouzdřena na straně příjemce ve stejné vrstvě síťového modelu TCP/IP nebo OSI.
Co je protokolová datová jednotka (PDU)?
Protokolová datová jednotka (PDU) odkazuje na řídicí data připojená k datové položce na každé vrstvě modelu OSI nebo TCP/IP během přenosu dat. Tato informace je přidána do záhlaví pole datové položky, ale na její konec nebo konec.
Každá vrstva v modelu sítě tedy využívá PDU k interakci a výměně dat se sousední vrstvou. Tyto PDU jsou zapouzdřeny jejich přidáním na každé vrstvě k datům. Každému PDU je přidělen název na základě dat, která obsahuje. Sousední vrstva umístěná v cíli může data pouze číst, než budou odstraněna a předána další vrstvě.
PDU v modelu OSI
Jak bylo diskutováno výše, PDU v každé vrstvě modelu OSI má název. Ve skutečnosti se pro zapouzdřená data v různých vrstvách v různých modelech používají různé termíny, jak je uvedeno v tabulce níže.
V aplikační vrstvě sítě TCP/IP a aplikační, prezentační a relační vrstvě modelu OSI se to jednoduše nazývá „data“, ale v jiných vrstvách obou modelů je to jiné.
Encapsulated termOSI LayersTCP/IP LayersDataApplicationApplicationDataPresentation–DataSession–SegmentTransportTransportPacketNetworkInternetFrameData-LinkData-LinkBitsPhysicalPhysical
Pojďme jim jeden po druhém podrobně porozumět a jejich důležitosti v networkingu.
Transportní vrstva PDU
V transportní vrstvě se protokolová datová jednotka nazývá „segment“. Vrstva vytvoří hlavičku a poté ji připojí k datovému dílu. Zde bude datová jednotka obsahovat data, která použije vzdálený hostitel k opětovnému sestavení všech datových částí.
Takže hlavička s datovou částí na transportní vrstvě se nazývá segment, který vrstva přenese do další vrstvy (síťová vrstva) pro další zpracování.
PDU síťové vrstvy
PDU v síťové vrstvě se nazývá „paket“. Síťová vrstva podobně vytvoří záhlaví pro každý segment, který obdrží z transportní vrstvy. Hlavička bude obsahovat údaje o směrování a adresování.
Poté, co síťová vrstva vytvoří záhlaví, připojí jej k segmentu. Zde se datová položka stane paketem, který se poté přesune do další vrstvy.
Data Link Layer PDU
V této vrstvě se PDU nazývá „rámec“. Vrstva Data Link přijme paket z předchozí vrstvy a poté vytvoří záhlaví a upoutávku pro každý přijatý paket. Tato hlavička bude obsahovat přepínací data, jako je adresa zdrojového počítače, adresa cílového počítače atd. Na druhou stranu přívěs obsahuje data o poškozených datových balíčcích.
Vrstva Data Link připojí k paketu informace o záhlaví a přívěsu. To je, když se datová jednotka stane rámcem, který bude odeslán do další vrstvy (fyzická vrstva).
Fyzická vrstva PDU
PDU ve fyzické vrstvě se nazývá „bit“. Fyzická vrstva získá rámec z předchozí vrstvy a poté jej převede do takového formátu, který je přenosný přenosovým médiem. Trochu není nic jiného než tento formát.
Jak funguje zapouzdření
K zapouzdření dochází u jednotky dat nebo paketu, kde začíná a končí. Jeho začátek je záhlaví, zatímco konec je trailer. A data mezi jeho záhlavím a přívěsem lze nazvat užitečné zatížení.
Hlavička paketu obsahuje data ve svých počátečních bajtech, která označuje začátek paketu a identifikuje přenášené informace. Nyní se paket přesune ze zdrojového počítače do cílového počítače. Záhlaví také obsahuje data založená na použitém protokolu, protože každý protokol má určitý formát.
Trailer paketu navíc ukazuje na přijímající počítač, který dosáhl konce paketu. Může mít hodnotu kontroly chyb, kterou zařízení používá k potvrzení, zda přijalo celý paket nebo ne.
Proces zapouzdření krok za krokem:
Krok 1: Vrstva aplikací, prezentace a relace modelu OSI nebo aplikační vrstva modelu TCP/IP přebírá data uživatele jako datové toky. Poté data zapouzdří a předá další vrstvě, tj. transportní vrstvě. To však neznamená, že k těmto datům nutně přidává záhlaví nebo zápatí. Je to specifické pro aplikaci a přidává pouze záhlaví nebo zápatí, které vyžaduje.
Krok 2: Jak se data přesouvají do transportní vrstvy v modelech TCP/IP i OSI, vrstva využívá datový tok přicházející z vyšších vrstev a rozděluje jej na mnoho částí. Tato vrstva provádí zapouzdření dat přidáním vhodné hlavičky ke každému datovému dílu zvanému segmenty. Přidaná hlavička obsahuje informace o řazení, takže segmenty se znovu sestaví na straně přijímače.
Krok 3: Nyní datová položka s přidanými informacemi v záhlaví přejde do následující vrstvy nazvané Síťová vrstva (model OSI) nebo Internetová vrstva (model TCP/IP). Vrstva převezme segmenty z předchozí vrstvy a provede zapouzdření přidáním požadovaných směrovacích informací, aby se data doručovala správně. Po zapouzdření se data v této vrstvě stanou datagramem nebo paketem.
Krok 4: Datový paket se nyní přesune do vrstvy Data Link v modelu TCP/IP nebo OSI. Vrstva vezme paket a zapouzdří jej připojením záhlaví a zápatí. V tomto okamžiku bude mít hlavička informace o přepínání, aby bylo zajištěno správné doručení dat do přijímající hardwarové komponenty. Naproti tomu přívěs bude mít data související s detekcí chyb a jejich zmírňováním. V této fázi se data stávají rámcem, který přechází do poslední vrstvy.
Krok 5: Datový rámec přicházející z vrstvy Data Link nyní přechází do fyzické vrstvy v modelu TCP/IP nebo OSI. Vrstva jej zapouzdří převodem dat na bity nebo datové signály.
Jak funguje de-zapouzdření
Decapsulation funguje v obráceném pořadí zapouzdření, od fyzické vrstvy k aplikační vrstvě v modelu OSI nebo TCP/IP. Všechny dodatečné informace přidané do datového kusu během zapouzdření na straně odesílatele budou odstraněny během cesty na konec příjemce.
Zde je postup, jak dekapsulace funguje krok za krokem:
Krok 1: Zapouzdřená data ve fyzické vrstvě, nazývaná bity nebo datové signály, bude převzata vrstvou, aby je de-zapouzdřila. Data se nyní stanou datovým rámcem, který bude předán do vyšší vrstvy nebo vrstvy Data Link.
Krok 2: Vrstva Data Link nyní přebírá tyto datové rámce a de-zapouzdřuje je. Vrstva také kontroluje, zda je hlavička datového rámce přepnuta na správný hardware. Pokud datový rámec odpovídá nesprávnému nebo nesprávnému cíli, bude vyřazen. Ale je to správně, vrstva zkontroluje informace v upoutávce datového rámce.
Při nalezení jakékoli chyby v upoutávce nebo datech si vyžádá opětovné zaslání dat. Ale pokud má upoutávka správné informace, vrstva jej de-zapouzdřuje, aby vytvořila datagram nebo datový paket, a pak je předá vyšší vrstvě.
Krok 3: Datový paket přicházející z vrstvy Data Link nyní jde do internetové vrstvy (model TCP/IP) nebo síťové vrstvy (model OSI). Vrstva vezme paket, aby jej de-zapouzdřila a vytvořila datový segment.
Vrstva zkontroluje v hlavičce paketu informace o směrování, pokud je směrován do správného cíle. Pokud není správně směrován, datový paket bude zahozen. Ale pokud má správné směrovací informace, vrstva je odpouzdří a pošle je do horní vrstvy, tj. transportní vrstvy.
Krok 4: Datové segmenty přicházející z internetové vrstvy nebo síťové vrstvy přecházejí do transportní vrstvy v modelu TCP/IP i OSI. Transportní vrstva převezme segmenty a zkontroluje informace v jejich záhlaví. Dále začne znovu sestavovat segmenty a tvořit datové toky, které se poté přesunou do vyšších vrstev.
Krok 5: Datové toky z transportní vrstvy dosáhnou aplikační vrstvy v modelu TCP/IP. V modelu OSI se dostane do vrstvy Session, Presentation layer a nakonec do vrstvy Application. Vrstva (vrstvy) převezme datové toky a de-zapouzdří je, přičemž do počítače nebo aplikací přijímače přepošle pouze data specifická pro aplikaci.
Výhody zapouzdření
Výhody zapouzdření v síti jsou následující:
#1. Bezpečnost dat
Zapouzdření pomáhá zvýšit zabezpečení dat a soukromí před neoprávněným přístupem. A víte, jak důležitá je v současné situaci ochrana dat. Můžete se tak vyhnout online rizikům, jako jsou krádeže dat, útoky atd. Kromě toho můžete bez složitosti poskytnout přístup jakékoli konkrétní úrovni uživatelů.
#2. Spolehlivá data
Zapouzdření zajišťuje integritu základních dat, takže s nimi nemůže být manipulováno žádným klientským kódem. Rozhoduje také, zda jsou základní informace viditelné pro externí objekty. Při absenci zapouzdření dat může i malá změna v datech způsobit poškození sítě.
#3. Přidané vlastnosti a funkce
Při zapouzdření se data přidávají v různých vrstvách. To přidává další vlastnosti a funkce k přenosu dat mezi odesílatelem a příjemcem přes síť. Tyto vlastnosti a funkce mohou být řízení toku dat, směrování, detekce chyb, sekvenování dat a další. To také pomáhá zajistit řádný a efektivní přenos dat.
#4. Efektivní komunikace
Zapouzdření a de-zapouzdření běží v síti současně. Zapouzdření se provádí na straně odesílatele, zatímco dezapouzdření se provádí na straně příjemce. Díky tomu je komunikace efektivnější, což je zásadní pro příjemce i odesílatele.
#5. Snadná údržba
Z nějakého důvodu se mohou kdykoli vyskytnout chyby, které vedou k přerušení přenosu dat mezi oběma konci. Zapouzdření prováděné na datech však pomáhá zabezpečit připojení a zabraňuje manipulaci s daty. Základní informace tak zůstávají v bezpečí, což snižuje pravděpodobnost chyb, což usnadňuje údržbu.
Závěr
Zapouzdření a deenkapsulace dat jsou důležitými aspekty vytváření sítí. Tyto techniky zajišťují správný tok dat v rámci sítě s lepším zabezpečením dat, soukromím, spolehlivostí a efektivní komunikací.