Hur fungerar inkapsling i nätverk?

Datainkapsling i nätverk har en avgörande roll att spela för att möjliggöra effektiv kommunikation mellan källan och måldatorn.

Och dess omvända process, de-inkapsling, är också väsentlig för samma ändamål. Dessa två processer arbetar samtidigt för att säkerställa korrekt kommunikation och dataflöde över ett nätverk.

När användare vill komma åt vissa data på sina datorer är allt de gör att ange några nyckelord, och resultatet visas på några ögonblick.

Men det händer mycket saker bakom kulisserna och med exceptionell hastighet. Deras nätverk och dess komponenter är upptagna med att få den information som användarna har bett om.

Och ändå har de flesta ingen aning om mekanismerna som fungerar i bakgrunden för att få sitt jobb gjort. I verkligheten spelar nätverk, komponenter och relaterade koncept en viktig roll i moderna användares dagliga liv.

I den här artikeln kommer jag att diskutera inkapsling och de-inkapsling för att komma närmare nätverkskoncept.

Låt oss börja!

Vad är datainkapsling och de-inkapsling?

Datainkapsling: I nätverk innebär datainkapsling att lägga till mer information till ett dataobjekt när det färdas i OSI- eller TCP/IP-nätverksmodellen från en källa till en destination för att ge den ytterligare funktioner.

Genom datainkapsling läggs protokollinformation till i datans sidhuvud eller sidfot för att utföra dataöverföring på rätt sätt. Det sker på avsändarens ände från applikationslagret till det fysiska lagret. Här tar varje lager emot den inkapslade informationen från det föregående och lägger till mer data för att kapsla in den ytterligare och skickar den till nästa lager.

Denna process kan innefatta feldetektering, datasekvensering, överbelastningskontroll, flödeskontroll, routingdata, etc.

Datainkapsling: Detta är det omvända till datainkapsling. Den inkapslade datan tas bort från den mottagna datan medan den färdas från det fysiska lagret till applikationslagret i mottagarens ände för att få den ursprungliga informationen.

Denna process sker i samma lager som det inkapslade lagret på avsändarens sida. Header- och trailerinformationen som nyligen lagts till elimineras sedan från data.

I slutändan kapslas data in vid avsändarens ände i varje lager och avkapslas sedan på mottagarens sida i samma lager av TCP/IP- eller OSI-nätverksmodellen.

Vad är en Protocol Data Unit (PDU)?

Protocol Data Unit (PDU) hänvisar till styrdata som är kopplade till ett dataobjekt på varje lager av OSI- eller TCP/IP-modellen under dataöverföring. Denna information läggs till i dataobjektets fältrubrik men vid dess slut eller trailer.

Så, varje lager i nätverksmodellen använder PDU:n för att interagera och utbyta data med dess närliggande lager. Dessa PDU:er är inkapslade genom att lägga till dem vid varje lager till data. Varje PDU får ett namn baserat på data den innehåller. Grannlagret som ligger på destinationen kan bara läsa data innan det tas bort och lämnas till nästa lager.

PDU:er i OSI-modell

Som diskuterats ovan ges PDU:n i varje OSI-modelllager ett namn. Faktum är att olika termer används för inkapslade data i olika lager i olika modeller, som listas i tabellen nedan.

I applikationslagret i TCP/IP-nätverket och applikations-, presentations- och sessionslagren i OSI-modellen kallas det helt enkelt ”data”, men i andra lager av båda modellerna är det annorlunda.

Inkapslad termOSI-lagerTCP/IP-lagerDataApplicationApplicationDataPresentation–Datasession–SegmentTransportTransportPacketNetworkInternetFrameData-LinkData-LinkBitsPhysicalPhysical

Låt oss förstå dem en efter en i detalj och deras betydelse för nätverkande.

Transportlager PDU

I transportlagret kallas protokolldataenheten ett ”segment”. Lagret skapar rubriken och bifogar den sedan med en databit. Här kommer dataenheten att innehålla data som kommer att användas av fjärrvärden för att återmontera alla databitar.

Så en rubrik med databiten vid transportlagret kallas ett segment som lagret kommer att överföra till nästa lager (nätverkslager) för mer bearbetning.

Network Layer PDU

PDU:n i nätverkslagret kallas ett ”paket”. Nätverkslagret kommer på liknande sätt att skapa en rubrik för varje segment som det tar emot från transportlagret. Rubriken kommer att innehålla data om routing och adressering.

Efter att nätverkslagret har skapat rubriken, bifogar det den sedan till segmentet. Det är här som dataobjektet blir paketet, som sedan flyttas till nästa lager.

Data Link Layer PDU

I detta lager är PDU känd som ”ramen”. Datalänkslagret kommer att ta emot paketet från det föregående lagret och skapar sedan en header och trailer för varje paket som tas emot. Denna rubrik kommer att ha växlingsdata som källdatorns adress, destinationsdatorns adress, etc. Å andra sidan har trailern data om korrupta datapaket.

Data Link-lagret kommer att bifoga rubriken och trailerinformationen till paketet. Det är då dataenheten blir Frame som kommer att skickas till nästa lager (fysiskt lager).

Physical Layer PDU

PDU:n i det fysiska lagret är känd som ”Bit”. Det fysiska lagret hämtar ramen från det föregående lagret och konverterar det sedan till ett sådant format som kan bäras av ett överföringsmedium. Lite är inget annat än detta format.

Hur inkapsling fungerar

Inkapsling sker med en enhet av data eller paket där den börjar och slutar. Dess början är rubriken, medan slutet är trailern. Och data mellan dess header och trailer kan kallas nyttolast.

Ett pakets huvud innehåller data i sina initiala bytes, som markerar början av paketet och identifierar den överförda informationen. Nu flyttar paketet från källdatorn till måldatorn. Dessutom innehåller rubriken data baserat på det protokoll som används eftersom varje protokoll har ett bestämt format.

Dessutom pekar paketets trailer på en mottagande dator som har nått paketets slut. Den kan ha ett felkontrollvärde som används av enheten för att bekräfta om den har tagit emot hela paketet eller inte.

Steg-för-steg inkapslingsprocessen:

Steg 1: OSI-modellens applikations-, presentations- och sessionslager eller TCP/IP-modellens applikationslager tar användarens data som dataströmmar. Den kapslar sedan in data och vidarebefordrar den till nästa lager, dvs transportlagret. Detta betyder dock inte att det nödvändigtvis lägger till ett sidhuvud eller en sidfot till denna data. Den är applikationsspecifik och lägger bara till en sidhuvud eller sidfot som den kräver.

Steg 2: När data flyttas till transportlagret i både TCP/IP- och OSI-modeller använder lagret dataströmmen som kommer från de högre lagren och delar upp den i många delar. Detta lager utför datainkapsling genom att lägga till en lämplig rubrik till varje datastycke som kallas segment. Den tillagda rubriken innehåller sekvensinformation, så segmenten sätts ihop igen vid mottagarens sida.

Steg 3: Nu går dataobjektet med tillagd rubrikinformation till det efterföljande lagret som kallas nätverkslagret (OSI-modell) eller internetlager (TCP/IP-modell). Lagret tar segmenten från det föregående lagret och utför inkapsling genom att lägga till den nödvändiga routinginformationen så att data levereras korrekt. Efter inkapsling blir data ett datagram eller paket i detta lager.

Steg 4: Datapaketet flyttas nu till Data Link-lagret i TCP/IP- eller OSI-modellen. Lagret tar paketet och kapslar in det genom att bifoga ett sidhuvud och en sidfot. Vid denna tidpunkt kommer rubriken att ha växlingsinformation för att säkerställa att data levereras korrekt till den mottagande hårdvarukomponenten. Däremot kommer trailern att ha data relaterade till feldetektering och begränsning. I detta skede blir data en ram, som går till det sista lagret.

Steg 5: Dataramen som kommer från Data Link-lagret går nu till det fysiska lagret i TCP/IP- eller OSI-modellen. Skiktet kapslar in det genom att omvandla data till bitar eller datasignaler.

Hur de-inkapsling fungerar

Dekapsling fungerar i omvänd ordning av inkapsling, från det fysiska lagret till applikationslagret i OSI- eller TCP/IP-modellen. All ytterligare information som läggs till databiten under inkapslingen på avsändarens ände kommer att tas bort under resan till mottagarens ände.

Här är steg-för-steg-processen för hur dekapsling fungerar:

Steg 1: Den inkapslade datan i det fysiska lagret, som kallas bitar eller datasignaler, kommer att tas av lagret för att avkapsla den. Datan blir nu en dataram, som kommer att vidarebefordras till det högre lagret eller Data Link-lagret.

Steg 2: Data Link-lagret tar nu dessa dataramar och dekapslar dem. Lagret kontrollerar också om dataramens rubrik är växlad till rätt hårdvara. Om dataramen motsvarar en felaktig eller felaktig destination, kommer den att kasseras. Men det är korrekt, lagret kommer att kontrollera dataramens trailer för information.

När den hittar något fel i trailern eller data kommer den att begära vidaresändning av data. Men om trailern har rätt information, kommer lagret att dekapsla in det för att bilda ett datagram eller datapaket och sedan vidarebefordra det till det högre lagret.

Steg 3: Datapaketet som kommer från Data Link-lagret går nu till Internet-lagret (TCP/IP-modell) eller nätverkslagret (OSI-modell). Lagret tar paketet för att avkapsla det och bilda ett datasegment.

Lagret kontrollerar paketets rubrik för routinginformation om det har dirigerats till rätt destination. Om det inte är korrekt dirigerat kommer datapaketet att kasseras. Men om den har rätt routinginformation, kommer lagret att avkapsla det och skicka det till det övre lagret, dvs transportlagret.

Steg 4: Datasegmenten som kommer från internetlagret eller nätverkslagret går till transportlagret i både TCP/IP- och OSI-modellen. Transportlagret tar segmenten och kontrollerar deras rubrikinformation. Därefter börjar det återmontera segmenten och bilda dataströmmar, som sedan flyttas till det högre lagret.

Steg 5: Dataströmmar från transportlagret når applikationslagret i TCP/IP-modellen. I OSI-modellen når den sessionslagret, presentationslagret och sedan slutligen till applikationslagret. Skikten/skikten kommer att ta dataströmmarna och deinkapsla dem medan endast applikationsspecifik data vidarebefordras till mottagarens dator eller applikationer.

Fördelar med inkapsling

Fördelarna med inkapsling i nätverk är följande:

#1. Datasäkerhet

Inkapsling hjälper till att öka datasäkerheten och integriteten från obehörig åtkomst. Och du vet hur viktigt dataskydd är i det aktuella scenariot. På så sätt kan du undvika onlinerisker som datastöld, attacker etc. Dessutom kan du ge åtkomst till vilken som helst specificerad nivå av användare utan komplexitet.

#2. Tillförlitlig data

Inkapsling säkerställer integriteten hos kärndata så att den inte kan manipuleras av någon klientkod. Den avgör också om kärninformationen är synlig för externa objekt. I avsaknad av datainkapsling kan även en liten förändring i data orsaka skada på nätverket.

#3. Tillagda funktioner och funktioner

Vid inkapsling läggs data till i olika lager. Detta lägger till fler funktioner och funktioner till dataöverföringen mellan avsändaren och mottagaren över ett nätverk. Dessa funktioner och funktioner kan vara dataflödeskontroll, routing, feldetektering, datasekvensering och mer. Detta bidrar också till att dataöverföringen blir korrekt och effektiv.

#4. Effektiv kommunikation

Inkapsling och de-inkapsling körs samtidigt i ett nätverk. Inkapsling utförs på avsändarens ände, medan deinkapsling görs på mottagarens ände. Detta gör kommunikationen mer effektiv, vilket är väsentligt för både mottagaren och avsändaren.

#5. Enkelt underhåll

Fel kan uppstå när som helst av någon anledning, vilket leder till avbrott i dataöverföringen mellan de två ändarna. Men inkapsling som utförs på data hjälper till att säkra anslutningen och undviker att manipulera data. Därför förblir kärninformationen säker, vilket minskar risken för fel, vilket främjar enkelt underhåll.

Slutsats

Datainkapsling och de-inkapsling är viktiga aspekter av nätverk. Dessa tekniker säkerställer ett korrekt flöde av data inom nätverket med bättre datasäkerhet, integritet, tillförlitlighet och effektiv kommunikation.