Η ενθυλάκωση δεδομένων στη δικτύωση έχει έναν κρίσιμο ρόλο να διαδραματίσει στην αποτελεσματική επικοινωνία μεταξύ της πηγής και του υπολογιστή προορισμού.
Και η αντίστροφη διαδικασία του, η απο-ενθυλάκωση, είναι επίσης απαραίτητη για τον ίδιο σκοπό. Αυτές οι δύο διαδικασίες λειτουργούν ταυτόχρονα για να εξασφαλίσουν τη σωστή επικοινωνία και ροή δεδομένων μέσω ενός δικτύου.
Όταν οι χρήστες θέλουν να έχουν πρόσβαση σε ορισμένα δεδομένα στους υπολογιστές τους, το μόνο που κάνουν είναι να εισάγουν μερικές λέξεις-κλειδιά και το αποτέλεσμα εμφανίζεται σε λίγα λεπτά.
Όμως πολλά πράγματα συμβαίνουν στα παρασκήνια και με εξαιρετική ταχύτητα. Το δίκτυό τους και τα στοιχεία του είναι απασχολημένα με τη λήψη των πληροφοριών που έχουν ζητήσει οι χρήστες.
Και όμως οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν ελάχιστη ιδέα για τους μηχανισμούς που λειτουργούν στο παρασκήνιο για να ολοκληρώσουν τη δουλειά τους. Στην πραγματικότητα, τα δίκτυα, τα στοιχεία και οι σχετικές έννοιες παίζουν σημαντικό ρόλο στην καθημερινή ζωή των σύγχρονων χρηστών.
Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσω την ενθυλάκωση και την απο-ενθυλάκωση για να έρθω πιο κοντά στις έννοιες της δικτύωσης.
Ας ξεκινήσουμε!
Πίνακας περιεχομένων
Τι είναι η ενθυλάκωση και η απο-ενθυλάκωση δεδομένων;
Ενθυλάκωση δεδομένων: Στη δικτύωση, η ενθυλάκωση δεδομένων σημαίνει την προσθήκη περισσότερων πληροφοριών σε ένα στοιχείο δεδομένων όταν ταξιδεύει στο μοντέλο δικτύου OSI ή TCP/IP από μια πηγή σε έναν προορισμό, προκειμένου να του παρέχονται πρόσθετες δυνατότητες.
Μέσω της ενθυλάκωσης δεδομένων, οι πληροφορίες πρωτοκόλλου προστίθενται στην κεφαλίδα ή το υποσέλιδο των δεδομένων για να πραγματοποιηθεί σωστά η μετάδοση δεδομένων. Πραγματοποιείται στο άκρο του αποστολέα από το επίπεδο εφαρμογής στο φυσικό επίπεδο. Εδώ, κάθε επίπεδο λαμβάνει τις ενθυλακωμένες πληροφορίες από το προηγούμενο και προσθέτει περισσότερα δεδομένα για να το ενθυλακώσει περαιτέρω και το στέλνει στο επόμενο επίπεδο.
Αυτή η διαδικασία μπορεί να περιλαμβάνει ανίχνευση σφαλμάτων, αλληλουχία δεδομένων, έλεγχο συμφόρησης, έλεγχο ροής, δεδομένα δρομολόγησης κ.λπ.
Απο-ενθυλάκωση δεδομένων: Αυτό είναι το αντίστροφο της ενθυλάκωσης δεδομένων. Τα ενθυλακωμένα δεδομένα αφαιρούνται από τα δεδομένα που λαμβάνονται ενώ ταξιδεύουν από το φυσικό επίπεδο στο επίπεδο εφαρμογής στο άκρο του δέκτη για να ληφθούν οι αρχικές πληροφορίες.
Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα στο ίδιο στρώμα με το ενθυλακωμένο στρώμα στην πλευρά του αποστολέα. Οι πληροφορίες κεφαλίδας και τρέιλερ που προστέθηκαν πρόσφατα αφαιρούνται από τα δεδομένα.
Τελικά, τα δεδομένα ενθυλακώνονται στο άκρο του αποστολέα σε κάθε επίπεδο και στη συνέχεια απο-ενθυλακώνονται στην πλευρά του δέκτη στο ίδιο επίπεδο του μοντέλου δικτύου TCP/IP ή OSI.
Τι είναι μια Μονάδα Δεδομένων Πρωτοκόλλου (PDU);
Η Μονάδα Δεδομένων Πρωτοκόλλου (PDU) αναφέρεται στα δεδομένα ελέγχου που συνδέονται με ένα στοιχείο δεδομένων σε κάθε επίπεδο του μοντέλου OSI ή TCP/IP κατά τη μετάδοση δεδομένων. Αυτές οι πληροφορίες προστίθενται στην κεφαλίδα πεδίου του στοιχείου δεδομένων αλλά στο τέλος ή στο τρέιλερ του.
Έτσι, κάθε επίπεδο στο μοντέλο δικτύου χρησιμοποιεί το PDU για να αλληλεπιδράσει και να ανταλλάξει δεδομένα με το γειτονικό του στρώμα. Αυτά τα PDU ενσωματώνονται με την προσθήκη τους σε κάθε επίπεδο στα δεδομένα. Σε κάθε PDU δίνεται ένα όνομα με βάση τα δεδομένα που περιέχει. Το επίπεδο γείτονα που βρίσκεται στον προορισμό μπορεί να διαβάσει τα δεδομένα μόνο πριν αφαιρεθούν και παραδοθούν στο επόμενο επίπεδο.
PDU στο μοντέλο OSI
Όπως συζητήθηκε παραπάνω, το PDU σε κάθε επίπεδο μοντέλου OSI έχει ένα όνομα. Στην πραγματικότητα, χρησιμοποιούνται διαφορετικοί όροι για ενθυλακωμένα δεδομένα σε διαφορετικά επίπεδα σε διαφορετικά μοντέλα, όπως αναφέρονται στον παρακάτω πίνακα.
Στο επίπεδο εφαρμογής του δικτύου TCP/IP και στα Επίπεδα Εφαρμογής, Παρουσίασης και Συνόδου του μοντέλου OSI, ονομάζεται απλώς “δεδομένα”, αλλά σε άλλα επίπεδα και των δύο μοντέλων είναι διαφορετικό.
Ενθυλακωμένος όροςOSI LayersTCP/IP LayersDataApplicationApplicationDataPresentation–DataSession–SegmentTransportTransportPacketNetworkInternetFrameData-LinkData-LinkBitsPhysicalPhysical
Ας τα κατανοήσουμε ένα προς ένα αναλυτικά και τη σημασία τους στη δικτύωση.
PDU επιπέδου μεταφοράς
Στο επίπεδο μεταφοράς, η μονάδα δεδομένων πρωτοκόλλου ονομάζεται «τμήμα». Το επίπεδο δημιουργεί την κεφαλίδα και στη συνέχεια την επισυνάπτει με ένα κομμάτι δεδομένων. Εδώ, η μονάδα δεδομένων θα περιέχει τα δεδομένα που θα χρησιμοποιηθούν από τον απομακρυσμένο κεντρικό υπολογιστή για τη συναρμολόγηση όλων των τμημάτων δεδομένων.
Έτσι, μια κεφαλίδα με το κομμάτι δεδομένων στο επίπεδο μεταφοράς ονομάζεται τμήμα που το επίπεδο θα μεταφέρει στο επόμενο επίπεδο (επίπεδο δικτύου) για περισσότερη επεξεργασία.
PDU επιπέδου δικτύου
Το PDU στο επίπεδο δικτύου ονομάζεται “πακέτο”. Το επίπεδο δικτύου θα δημιουργήσει παρομοίως μια κεφαλίδα για κάθε τμήμα που λαμβάνει από το επίπεδο μεταφοράς. Η κεφαλίδα θα περιέχει τα δεδομένα σχετικά με τη δρομολόγηση και τη διεύθυνση.
Αφού το επίπεδο δικτύου δημιουργήσει την κεφαλίδα, στη συνέχεια την προσαρτά στο τμήμα. Αυτό είναι όπου το στοιχείο δεδομένων γίνεται το πακέτο, το οποίο στη συνέχεια μετακινείται στο επόμενο επίπεδο.
PDU επιπέδου σύνδεσης δεδομένων
Σε αυτό το επίπεδο, το PDU είναι γνωστό ως “πλαίσιο”. Το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων θα λάβει το πακέτο από το προηγούμενο επίπεδο και στη συνέχεια δημιουργεί μια κεφαλίδα και ένα τρέιλερ για κάθε πακέτο που λαμβάνεται. Αυτή η κεφαλίδα θα έχει τα δεδομένα μεταγωγής, όπως τη διεύθυνση του υπολογιστή προέλευσης, τη διεύθυνση του υπολογιστή προορισμού κ.λπ. Από την άλλη πλευρά, το τρέιλερ έχει δεδομένα για κατεστραμμένα πακέτα δεδομένων.
Το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων θα επισυνάψει τις πληροφορίες κεφαλίδας και τρέιλερ στο πακέτο. Αυτό είναι όταν η μονάδα δεδομένων γίνεται Frame το οποίο θα σταλεί στο επόμενο επίπεδο (Φυσικό επίπεδο).
PDU φυσικής στρώσης
Το PDU στο Φυσικό επίπεδο είναι γνωστό ως “Bit”. Το Physical layer παίρνει το πλαίσιο από το προηγούμενο επίπεδο και στη συνέχεια το μετατρέπει σε μια τέτοια μορφή που μπορεί να μεταφερθεί από ένα μέσο μετάδοσης. Το bit δεν είναι παρά αυτή η μορφή.
Πώς λειτουργεί η ενθυλάκωση
Η ενθυλάκωση συμβαίνει σε μια μονάδα δεδομένων ή πακέτου όπου ξεκινά και τελειώνει. Το αρχικό του μέρος είναι η κεφαλίδα, ενώ το τέλος το τρέιλερ. Και τα δεδομένα μεταξύ της κεφαλίδας και του τρέιλερ μπορούν να ονομαστούν ωφέλιμο φορτίο.
Η κεφαλίδα ενός πακέτου περιέχει δεδομένα στα αρχικά του byte, σηματοδοτώντας την αρχή του πακέτου και προσδιορίζοντας τις μεταφερόμενες πληροφορίες. Τώρα, το πακέτο μετακινείται από τον υπολογιστή προέλευσης στον υπολογιστή προορισμού. Επίσης, η κεφαλίδα περιέχει δεδομένα με βάση το πρωτόκολλο που χρησιμοποιείται, καθώς κάθε πρωτόκολλο έχει μια συγκεκριμένη μορφή.
Επιπλέον, το τρέιλερ του πακέτου δείχνει σε έναν υπολογιστή παραλήπτη που έχει φτάσει στο τέλος του πακέτου. Μπορεί να έχει μια τιμή ελέγχου σφάλματος που χρησιμοποιείται από τη συσκευή για να επιβεβαιώσει εάν έχει λάβει το πλήρες πακέτο ή όχι.
Η διαδικασία ενθυλάκωσης βήμα προς βήμα:
Βήμα 1: Το επίπεδο εφαρμογής, παρουσίασης και περιόδου λειτουργίας του μοντέλου OSI ή το επίπεδο εφαρμογής του μοντέλου TCP/IP λαμβάνουν τα δεδομένα του χρήστη ως ροές δεδομένων. Στη συνέχεια, ενθυλακώνει τα δεδομένα και τα προωθεί στο επόμενο επίπεδο, δηλαδή στο επίπεδο μεταφοράς. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι προσθέτει απαραίτητα μια κεφαλίδα ή ένα υποσέλιδο σε αυτά τα δεδομένα. Είναι συγκεκριμένο για την εφαρμογή και προσθέτει μόνο μια κεφαλίδα ή ένα υποσέλιδο που απαιτεί.
Βήμα 2: Καθώς τα δεδομένα μετακινούνται στο επίπεδο μεταφοράς και στα μοντέλα TCP/IP και OSI, το επίπεδο χρησιμοποιεί τη ροή δεδομένων που προέρχεται από τα υψηλότερα επίπεδα και τη χωρίζει σε πολλά κομμάτια. Αυτό το επίπεδο εκτελεί ενθυλάκωση δεδομένων προσθέτοντας μια κατάλληλη κεφαλίδα σε κάθε κομμάτι δεδομένων που ονομάζεται τμήματα. Η προστιθέμενη κεφαλίδα περιέχει πληροφορίες αλληλουχίας, έτσι τα τμήματα επανασυναρμολογούνται στην πλευρά του δέκτη.
Βήμα 3: Τώρα, το στοιχείο δεδομένων με τις πρόσθετες πληροφορίες κεφαλίδας πηγαίνει στο επόμενο επίπεδο που ονομάζεται επίπεδο δικτύου (μοντέλο OSI) ή επίπεδο Διαδικτύου (μοντέλο TCP/IP). Το επίπεδο παίρνει τα τμήματα από το προηγούμενο επίπεδο και πραγματοποιεί ενθυλάκωση προσθέτοντας τις απαιτούμενες πληροφορίες δρομολόγησης έτσι ώστε τα δεδομένα να παραδίδονται σωστά. Μετά την ενθυλάκωση, τα δεδομένα γίνονται ένα datagram ή ένα πακέτο σε αυτό το επίπεδο.
Βήμα 4: Το πακέτο δεδομένων μετακινείται τώρα στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων στο μοντέλο TCP/IP ή OSI. Το στρώμα παίρνει το πακέτο και το ενθυλακώνει συνδέοντας μια κεφαλίδα και ένα υποσέλιδο. Σε αυτό το σημείο, η κεφαλίδα θα έχει πληροφορίες εναλλαγής για να διασφαλίσει ότι τα δεδομένα παραδίδονται σωστά στο στοιχείο υλικού λήψης. Αντίθετα, το τρέιλερ θα έχει δεδομένα που σχετίζονται με τον εντοπισμό και τον μετριασμό σφαλμάτων. Σε αυτό το στάδιο, τα δεδομένα γίνονται ένα πλαίσιο, το οποίο πηγαίνει στο τελικό επίπεδο.
Βήμα 5: Το πλαίσιο δεδομένων που προέρχεται από το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων πηγαίνει τώρα στο Φυσικό επίπεδο στο μοντέλο TCP/IP ή OSI. Το επίπεδο το ενθυλακώνει μετατρέποντας τα δεδομένα σε bit ή σήματα δεδομένων.
Πώς λειτουργεί η απο-ενθυλάκωση
Η αποκαψούλωση λειτουργεί με την αντίστροφη σειρά της ενθυλάκωσης, από το Φυσικό επίπεδο στο Επίπεδο Εφαρμογής στο μοντέλο OSI ή TCP/IP. Όλες οι πρόσθετες πληροφορίες που προστίθενται στο κομμάτι δεδομένων κατά τη διάρκεια της ενθυλάκωσης στο άκρο του αποστολέα θα αφαιρεθούν ενώ ταξιδεύετε στο άκρο του δέκτη.
Ακολουθεί η διαδικασία βήμα προς βήμα για το πώς λειτουργεί η αποκαψούλωση:
Βήμα 1: Τα ενθυλακωμένα δεδομένα στο Φυσικό επίπεδο, που ονομάζονται bits ή σήματα δεδομένων, θα ληφθούν από το επίπεδο για την απο-ενθυλάκωσή τους. Τα δεδομένα γίνονται πλέον ένα πλαίσιο δεδομένων, το οποίο θα προωθηθεί στο ανώτερο επίπεδο ή στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων.
Βήμα 2: Το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων παίρνει τώρα αυτά τα πλαίσια δεδομένων και τα απο-ενθυλακώνει. Το επίπεδο ελέγχει επίσης εάν η κεφαλίδα του πλαισίου δεδομένων έχει αλλάξει στο σωστό υλικό. Εάν το πλαίσιο δεδομένων αντιστοιχεί σε λάθος ή λανθασμένο προορισμό, θα απορριφθεί. Αλλά είναι σωστό, το επίπεδο θα ελέγξει το τρέιλερ του πλαισίου δεδομένων για πληροφορίες.
Όταν εντοπίσει οποιοδήποτε σφάλμα στο τρέιλερ ή στα δεδομένα, θα ζητήσει αναμετάδοση δεδομένων. Αλλά εάν το τρέιλερ έχει τις σωστές πληροφορίες, το επίπεδο θα το απο-ενθυλακώσει για να σχηματίσει ένα datagram ή ένα πακέτο δεδομένων και στη συνέχεια θα το προωθήσει στο υψηλότερο επίπεδο.
Βήμα 3: Το πακέτο δεδομένων που προέρχεται από το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων πηγαίνει τώρα στο επίπεδο Internet (μοντέλο TCP/IP) ή στο επίπεδο δικτύου (μοντέλο OSI). Το επίπεδο παίρνει το πακέτο για να το απο-ενθυλακώσει και να σχηματίσει ένα τμήμα δεδομένων.
Το επίπεδο ελέγχει την κεφαλίδα του πακέτου για πληροφορίες δρομολόγησης εάν έχει δρομολογηθεί στον σωστό προορισμό. Εάν δεν δρομολογηθεί σωστά, το πακέτο δεδομένων θα απορριφθεί. Αλλά εάν έχει τις σωστές πληροφορίες δρομολόγησης, το επίπεδο θα το απο-ενθυλακώσει και θα το στείλει στο ανώτερο επίπεδο, δηλαδή στο επίπεδο μεταφοράς.
Βήμα 4: Τα τμήματα δεδομένων που προέρχονται από το επίπεδο Internet ή το επίπεδο δικτύου πηγαίνουν στο επίπεδο μεταφοράς τόσο στο μοντέλο TCP/IP όσο και στο μοντέλο OSI. Το επίπεδο μεταφοράς παίρνει τα τμήματα και ελέγχει τις πληροφορίες κεφαλίδας τους. Στη συνέχεια, αρχίζει να συναρμολογεί εκ νέου τα τμήματα και να σχηματίζει ροές δεδομένων, οι οποίες στη συνέχεια μετακινούνται στα υψηλότερα επίπεδα.
Βήμα 5: Οι ροές δεδομένων από το επίπεδο μεταφοράς φτάνουν στο επίπεδο εφαρμογής στο μοντέλο TCP/IP. Στο μοντέλο OSI, φτάνει στο επίπεδο περιόδου λειτουργίας, στο επίπεδο παρουσίασης και, τέλος, στο επίπεδο εφαρμογής. Το(τα) επίπεδο(α) θα λάβει τις ροές δεδομένων και θα τις αποενθυλακώσει ενώ θα προωθήσει μόνο δεδομένα για συγκεκριμένες εφαρμογές στον υπολογιστή ή τις εφαρμογές του δέκτη.
Πλεονεκτήματα της ενθυλάκωσης
Τα πλεονεκτήματα της ενθυλάκωσης στη δικτύωση είναι τα εξής:
#1. Ασφάλεια δεδομένων
Η ενθυλάκωση συμβάλλει στην αύξηση της ασφάλειας των δεδομένων και του απορρήτου από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση. Και γνωρίζετε πόσο σημαντική είναι η προστασία δεδομένων στο παρόν σενάριο. Έτσι, μπορείτε να αποφύγετε διαδικτυακούς κινδύνους όπως κλοπή δεδομένων, επιθέσεις κ.λπ. Επιπλέον, μπορείτε να δώσετε πρόσβαση σε οποιοδήποτε καθορισμένο επίπεδο χρηστών χωρίς πολυπλοκότητα.
#2. Αξιόπιστα δεδομένα
Η ενθυλάκωση διασφαλίζει την ακεραιότητα των βασικών δεδομένων, έτσι ώστε να μην μπορούν να παραβιαστούν από κανέναν κωδικό πελάτη. Αποφασίζει επίσης εάν οι βασικές πληροφορίες είναι ορατές σε εξωτερικά αντικείμενα. Ελλείψει ενθυλάκωσης δεδομένων, ακόμη και μια μικρή αλλαγή στα δεδομένα μπορεί να προκαλέσει βλάβη στο δίκτυο.
#3. Προστέθηκαν χαρακτηριστικά και λειτουργίες
Στην ενθυλάκωση, τα δεδομένα προστίθενται σε διαφορετικά επίπεδα. Αυτό προσθέτει περισσότερες δυνατότητες και λειτουργίες στη μετάδοση δεδομένων μεταξύ του αποστολέα και του παραλήπτη μέσω ενός δικτύου. Αυτές οι δυνατότητες και λειτουργίες θα μπορούσαν να είναι ο έλεγχος ροής δεδομένων, η δρομολόγηση, ο εντοπισμός σφαλμάτων, η αλληλουχία δεδομένων και άλλα. Αυτό βοηθά επίσης στη σωστή και αποτελεσματική μετάδοση δεδομένων.
#4. Αποδοτική επικοινωνία
Η ενθυλάκωση και η απο-ενθυλάκωση εκτελούνται ταυτόχρονα σε ένα δίκτυο. Η ενθυλάκωση εκτελείται στο άκρο του αποστολέα, ενώ η απο-ενθυλάκωση στο άκρο του δέκτη. Αυτό κάνει την επικοινωνία πιο αποτελεσματική, κάτι που είναι απαραίτητο τόσο για τον παραλήπτη όσο και για τον αποστολέα.
#5. Εύκολη Συντήρηση
Σφάλματα μπορεί να προκύψουν ανά πάσα στιγμή για κάποιο λόγο, οδηγώντας σε διακοπή στη μετάδοση δεδομένων μεταξύ των δύο άκρων. Αλλά η ενθυλάκωση που εκτελείται στα δεδομένα βοηθά στην ασφάλεια της σύνδεσης και αποφεύγει την παραβίαση των δεδομένων. Ως εκ τούτου, οι βασικές πληροφορίες παραμένουν ασφαλείς, μειώνοντας τις πιθανότητες σφαλμάτων, γεγονός που προάγει την εύκολη συντήρηση.
συμπέρασμα
Η ενθυλάκωση δεδομένων και η απο-ενθυλάκωση είναι σημαντικές πτυχές της δικτύωσης. Αυτές οι τεχνικές διασφαλίζουν τη σωστή ροή δεδομένων εντός του δικτύου με καλύτερη ασφάλεια δεδομένων, απόρρητο, αξιοπιστία και αποτελεσματική επικοινωνία.