Что происходит в процессе инкапсуляции на канальном уровне на компьютере, подключенном к сети

Обновлено: 21.11.2024

Всякий раз, когда мы отправляем данные с одного узла на другой в компьютерной сети. Данные инкапсулируются на стороне отправителя, а деинкапсулируются на стороне получателя. На самом деле, инкапсуляция данных на различных уровнях модели реализации (OSI или TCP/IP) добавляет к передаче данных различные функциональные возможности и возможности. Наиболее важной функцией, которую он добавляет, является безопасность и надежность передачи данных между двумя узлами в сети.

В этом блоге мы в основном узнаем, что такое инкапсуляция. Мы также подробно изучим процесс инкапсуляции и деинкапсуляции в моделях OSI и TCP/IP. Итак, теперь давайте изучим эти вещи один за другим.

Инкапсуляция данных

Инкапсуляция данных — это процесс, в ходе которого к элементу данных добавляется дополнительная информация, чтобы добавить к нему некоторые функции. В нашей сети мы используем либо модель OSI, либо модель TCP/IP, и в этих моделях передача данных происходит через различные уровни. Инкапсуляция данных добавляет информацию о протоколе к данным, чтобы передача данных могла происходить надлежащим образом. Эту информацию можно добавить в верхний или нижний колонтитул данных.

Данные инкапсулируются на стороне отправителя, начиная с уровня приложения и заканчивая физическим уровнем. Каждый уровень берет инкапсулированные данные из предыдущего уровня и добавляет дополнительную информацию для их инкапсуляции и некоторые дополнительные функции с данными. Эти функции могут включать правильную последовательность данных, обнаружение и контроль ошибок, управление потоком, контроль перегрузки, информацию о маршрутизации и т. д.

Деинкапсуляция данных

Деинкапсуляция данных — это обратный процесс инкапсуляции данных. Инкапсулированная информация удаляется из полученных данных для получения исходных данных. Этот процесс происходит на стороне получателя. Данные деинкапсулируются на том же уровне на стороне получателя, что и инкапсулированный уровень на стороне отправителя. Добавленная информация заголовка и трейлера удаляется из данных в этом процессе.

На приведенной ниже диаграмме показано, как верхний и нижний колонтитулы добавляются и удаляются из данных в процессе инкапсуляции и деинкапсуляции соответственно.

Данные инкапсулируются на каждом уровне на стороне отправителя, а также деинкапсулируются на том же уровне на стороне получателя модели OSI или TCP/IP. На самом деле мы используем разные термины для инкапсулированной формы данных, описанной на приведенной ниже диаграмме.

Теперь мы шаг за шагом изучим весь процесс инкапсуляции и деинкапсуляции в модели OSI и TCP/IP, как показано на рисунке ниже.

Процесс инкапсуляции (на стороне отправителя)

Шаг 1. Уровень приложения, представления и сеанса в модели OSI или уровень приложения в модели TCP/IP принимает пользовательские данные в виде потоков данных, инкапсулирует их и пересылает данные на транспортный уровень. . Он не обязательно добавляет к данным какой-либо верхний или нижний колонтитул. Но он зависит от приложения и при необходимости может добавить заголовок.
Шаг 2. Транспортный уровень (в модели OSI или TCP/IP) берет поток данных с верхних уровней и разделяет его на несколько частей. Транспортный уровень инкапсулирует данные, добавляя к каждой части соответствующий заголовок. Эти фрагменты данных теперь называются сегментами данных. Заголовок содержит информацию о последовательности, чтобы сегменты данных могли быть повторно собраны на стороне получателя.
Шаг 3. Сетевой уровень (в модели OSI) или уровень Интернета (в модели TCP/IP) берет сегменты данных с транспортного уровня и инкапсулирует их, добавляя к сегменту данных дополнительный заголовок. Этот заголовок данных содержит всю информацию о маршрутизации для правильной доставки данных. Здесь инкапсулированные данные называются пакетом данных или дейтаграммой.
Шаг 4. Канальный уровень (в модели OSI или TCP/IP) берет пакет данных или дейтаграмму с сетевого уровня и инкапсулирует его, добавляя к пакету данных или дейтаграмме дополнительный заголовок и нижний колонтитул. Заголовок содержит всю информацию о переключении для правильной доставки данных соответствующим аппаратным компонентам, а трейлер содержит всю информацию, относящуюся к обнаружению и контролю ошибок.Здесь инкапсулированные данные называются фреймом данных.
Шаг 5. Физический уровень (в модели OSI или TCP/IP) берет кадры данных с уровня канала передачи данных и инкапсулирует их путем преобразования в соответствующие сигналы данных или биты (соответствующие физическому носителю).< /li>

Процесс деинкапсуляции (на стороне получателя)

Шаг 1. Физический уровень (в модели OSI или TCP/IP) принимает инкапсулированные сигналы данных или биты от отправителя и деинкапсулирует их в форме кадра данных для пересылки на верхний уровень. т. е. уровень канала передачи данных.
Шаг 2. Канальный уровень (в модели OSI или TCP/IP) получает кадры данных с физического уровня. Он деинкапсулирует кадры данных и проверяет заголовок кадра, переключается ли кадр данных на правильное оборудование или нет. Если кадр переключается в неправильное место назначения, он отбрасывается, в противном случае проверяется информация о трейлере. Если в данных есть какая-либо ошибка, запрашивается повторная передача данных, в противном случае они деинкапсулируются, и пакет данных пересылается на верхний уровень.
Шаг 3. Сетевой уровень (в модели OSI) или уровень Интернета (в модели TCP/IP) принимает пакет данных или дейтаграмму с уровня канала передачи данных. Он деинкапсулирует пакеты данных и проверяет заголовок пакета, направляется ли пакет в правильное место назначения или нет. Если пакет направляется не в тот пункт назначения, пакет отбрасывается, в противном случае он деинкапсулируется, а сегмент данных пересылается на верхний уровень.
Шаг 4. Транспортный уровень (в модели OSI или TCP/IP) берет сегменты данных с сетевого уровня и деинкапсулирует их. Сначала он проверяет заголовок сегмента, а затем повторно собирает сегменты данных для формирования потоков данных, которые затем пересылаются на верхние уровни.
Шаг 5. Уровень приложения, представления и сеанса в модели OSI или уровень приложения в модели TCP/IP берет инкапсулированные данные с транспортного уровня, деинкапсулирует их, и данные приложения пересылаются к приложениям.

Это все об инкапсуляции и деинкапсуляции данных в компьютерных сетях, а также об их процессе. Надеюсь, вы сегодня узнали что-то новое. Вот и все для этого блога.

Делитесь этим блогом со своими друзьями, чтобы распространять информацию. Посетите наш канал YouTube для получения дополнительной информации. Другие блоги можно прочитать здесь .

Понимание инкапсуляции канального уровня даст ответ на важный вопрос: почему уровень 2 использует разные наборы протоколов для разных типов кабелей для инкапсуляции кадров? Что ж, в настоящее время кабели Ethernet (медные или оптоволоконные) и их протокол инкапсуляции доминируют над обоими типами сетей — LAN и WAN. При этом каждая технология WAN, такая как PPP, HDLC, Frame Relay или E-MPLS, использует собственный способ электронного кодирования битов.

Поскольку электронное кодирование битов в каждой технологии WAN отличается, кабели, протоколы и инкапсуляция будут разными. Это объясняет, почему уровень 2 использует разные наборы протоколов для разных типов кабелей при инкапсуляции кадров. Вы редко увидите использование Frame Relay, HDLC или PPP. Всегда помните об этой части: с точки зрения уровня канала передачи данных было бы невозможно кадрировать IP-пакеты, поступающие из разных технологий глобальной сети, с использованием Универсального протокола канала передачи данных.

Оглавление

Протоколы канального уровня

В зависимости от используемого носителя канальный уровень инкапсулирует IP-пакеты в кадры HDLC, PPP, Frame Relay или Ethernet. Уровень должен использовать разные типы протоколов (или быть в состоянии говорить на каждом языке кабеля) для рефрейминга/переупаковки IP-пакетов по различным типам кабелей во время маршрутизации IP-пакетов от устройства к устройству.

Тип инкапсуляции зависит от используемой технологии:

Протокол Ethernet будет вызываться для кадрирования, если сетевое устройство использует медные кабели RJ45 UTP.
Протокол PPP или HDLC будет вызываться для формирования кадра, если используется последовательная выделенная кабельная линия через Telco PSTN.
Протокол Frame Relay будет вызываться для кадрирования, если соединение использует коммутацию Frame Relay для подключения к глобальной сети или Интернету.

Обратите внимание на разницу между инкапсуляцией уровня 3 и уровня 2

Сетевой уровень инкапсулирует сегменты в IP-пакеты с использованием универсального логического протокола, называемого IP-протоколом, и, поскольку его система виртуальных, логических, а не физически встроенных адресов, может использоваться во всех типах сетей независимо от типа используется кабель.

Поэтому у нас есть ТОЛЬКО 2 протокола для инкапсуляции на сетевом уровне: IPv4 и IPv6, но на канальном уровне нет системы логической адресации, скорее, это система встроенных адресов, таких как MAC-адреса Ethernet, Аппаратная адресация PPP, HDLC или Frame Relay, следовательно, каждая технология использует свой протокол для кадров IP-пакетов.

Инкапсуляция канального уровня Ethernet

Важно помнить, что у каждого языка есть свой способ инкапсуляции, и Ethernet не является исключением. На следующем изображении показано, как Ethernet использует поле EtherType, чтобы указать, что получатель на другой стороне должен быть совместимым с Ethernet устройством для распаковки полезной нагрузки.

Это означает, что подан запрос службы приложения, расположенный полностью справа, но он не виден на этом изображении полезной нагрузки, поскольку мы сейчас сосредоточены на типе инкапсуляции Ethernet, однако он там есть.

Важно помнить, что HDLC и PPP как разные технологии инкапсуляции используют свои собственные поля инкапсуляции для упаковки IP-пакетов, указывая на то, что получатель на другой стороне должен иметь возможности HDLC или PPP для распаковки инкапсуляции и обработки IP-пакет на сетевой уровень.

Тем не менее, обратите внимание, что оба протокола HDLC и PPP используют один и тот же тип носителя, однако при использовании типа инкапсуляции Ethernet носитель (тип кабеля) отличается, а аппаратный порт также отличается.

Вы не можете использовать протоколы Ethernet и последовательные протоколы, используя один и тот же аппаратный порт, каждая технология инкапсуляции должна использовать разные типы аппаратных портов и, следовательно, разные типы кабелей.

Протоколы инкапсуляции последовательного канала

Управление каналом передачи данных высокого уровня (HDLC)
Протокол двухточечной связи (PPP)

Все протоколы канала передачи данных выполняют одинаковую роль: инкапсулируют и доставляют данные по физическому каналу определенного типа. Например. протокол канала передачи данных Ethernet использует поле адреса назначения для определения правильного устройства, которое должно получить данные (используется MAC-адрес), и поле FCS, которое позволяет принимающему устройству определить, правильно ли поступили данные. HDLC не является исключением, он использует аналогичные функции.

Кадр HDLC с его заголовком и трейлером

HDLC имеет другие поля и функции, аналогичные Ethernet. В следующей таблице показано сходство между полями HDLC и Ethernet.

Изначально HDLC предназначался для сетевой модели OSI; поэтому у него не было поля типа для переноса типа модели TCP/IP, таких как протоколы IPv4 и IPv6.

Маршрутизаторам необходимо знать тип пакета внутри фрейма (это IPv4 или IPv6?). Таким образом, маршрутизаторы Cisco используют проприетарный вариант HDLC, который добавляет поле Type. Тип зеленого цвета в поле ниже указывает, является ли эта инкапсуляция IPv4 или IPv6 в зависимости от определенного числа.

Использование протокола "точка-точка" (PPP)

Протокол PPP, определенный в 1990-х годах, был разработан с учетом требований маршрутизаторов, TCP/IP и других протоколов сетевого уровня, а также многих других дополнительных функций.

Ниже представлена концепция нескольких функций PPP, которые полезны на выделенной линии для успешного соединения двух маршрутизаторов.

Список функций PPP:

Определение заголовка и трейлера: это позволяет доставлять кадр данных по ссылке. (Аналогично другим протоколам передачи данных, таким как Ethernet Header и Trailer)
Поддержка как синхронной, так и асинхронной скорости соединения. (Симметричные или асимметричные тарифы — подходят как для домашних, так и для бизнес-пользователей).
Поле типа протокола в заголовке: разрешает передачу нескольких протоколов уровня 3 по одной и той же ссылке, таких как IPv4 и IPv6.
Встроенные инструменты аутентификации: протокол аутентификации по паролю (PAP) и протокол аутентификации с вызовом рукопожатия (CHAP).
Протоколы управления для каждого протокола более высокого уровня, работающего поверх PPP: упрощение интеграции и поддержки этих протоколов.

PPP определяет поле типа протокола. Поле типа протокола определяет тип пакета внутри кадра: IPv4 или IPv6. Ниже показан кадр PPP.

Протоколы управления PPP

Протокол управления каналом (LCP) — как протокол управления уровня 2: имеет несколько различных отдельных функций; каждый фокусируется на самом уровне канала передачи данных 2.

LCP: PPP LCP реализует функции управления, которые работают одинаково независимо от используемых протоколов уровня 3. В следующей таблице приведены функции LCP (протокол управления уровня 2), названия функций LCP и краткое описание функций.

Примечание: PPP определяет набор протоколов управления уровня 2, которые выполняют различные функции управления каналом. Идея этих дополнительных протоколов немного похожа на то, как Ethernet включает в себя дополнительные протоколы, такие как STP.

Ethernet имеет заголовки и трейлеры для доставки кадров, а также определяет служебные протоколы, такие как STP, чтобы упростить процесс пересылки кадров за счет предотвращения зацикливания кадров через STP.

Аналогичным образом PPP определяет формат кадра, как показано на верхнем рисунке заголовка PPP, а также определяет другие протоколы (аналогичные Ethernet), помогающие управлять последовательным каналом и контролировать его.

Протоколы управления сетью (NCP) — как протокол управления уровня 3: должен иметь дело с двумя IP-протоколами: IPv4 и IPv6. Итак, поскольку на уровне 3 для маршрутизации пакетов используются 2 сетевых протокола IP (IPv4 и IPv6), следовательно, будет 2 разных NCP, по одному для каждого.

Пункты PPP NCP: связаны только для работы с уровнем 3. Следующие протоколы управления сетью используются для управления сетевыми протоколами уровня 3, когда PPP используется через соединение по выделенной линии:

IPCP: управляет IPv4
IPv6CP: управляет IPv6
CDPCP: управляет протоколом обнаружения Cisco (CDP)

Механизм двухточечной аутентификации

Аутентификация WAN чаще всего требуется, когда используется коммутируемое соединение. Однако конфигурация функций аутентификации остается одинаковой как для выделенной линии, так и для коммутируемой линии.

PPP определяет два протокола аутентификации: PAP и CHAP. Оба протокола требуют обмена сообщениями между устройствами, но с разными деталями. PAP использует пароль открытым текстом, что неприемлемо. Вместо этого CHAP использует алгоритм одностороннего хеширования, называемый дайджестом сообщения 5 (MD5), где входными данными алгоритма являются пароль, который никогда не пересекает ссылку, плюс совместно используемое случайное число.

Процесс CHAP также использует хеш-значение только один раз, поэтому злоумышленник не может просто сделать копию хэш-значения и использовать его позже. Чтобы это работало, CHAP на маршрутизаторе R1 создает запрос и отправляет первое сообщение CHAP, а также случайное число, добавляемое к значению запроса.

R2 получает сообщение с запросом и случайное число, добавляет его, запускает алгоритм хеширования, используя только что полученное от R1 число против локально сохраненного пароля, и отправляет результаты хеширования обратно на R1, который первоначально отправил запрос (Hash Value плюс случайное число).

R1 снова запускает тот же алгоритм хеширования, используя то же случайное число для пароля, хранящегося локально; если результат R2 совпадает, пароли должны совпадать. И поэтому R1 и R2 разрешают доступ друг к другу. Позже, в следующий раз, когда происходит процесс аутентификации, аутентифицирующий маршрутизатор генерирует и использует другое случайное число.

Примечание: вызов CHAP должен быть установлен на обоих маршрутизаторах, чтобы он работал, а пароль никогда не менялся, а вместо него используется хэш-значение пароля плюс случайное число для первоначального подключения.

Помните, что каждая кабельная технология на пути маршрутизации IP-пакетов говорит на своем языке о том, как обрабатывать кадры, которые несут логические IP-пакеты, поэтому уровень канала передачи данных должен определить, какой язык или протокол канала передачи данных следует использовать для повторного кадрирования. логический IP-пакет на основе носителя, используемого для доставки IP-пакета в конечный пункт назначения.

Анализ связи HDLC или PPP

Маршрутизаторы используют HDLC так же, как и любой другой протокол канала передачи данных, используемый маршрутизаторами: для пересылки кадров HDLC или PPP, которые передают IP-пакеты, на следующий маршрутизатор или, можно сказать, для пересылки кадров на следующий переход.

Следующие шаги покажут общую концепцию деинкапсуляции и повторной инкапсуляции маршрутизаторами IP-пакетов, которые были получены обратно из локальной сети Ethernet корпоративных серверов, через маршрутизаторы, использующие выделенную линию (T1), и обратно в филиал. ПК. Итак, что происходит на канальном уровне во время этой связи?

Шаг 1. Канальный уровень в стеке TCP/IP серверов инкапсулирует IP-пакет и данные, предоставленные сетевым уровнем, в заголовок и трейлер Ethernet с MAC-адресом назначения маршрутизатора главного офиса и передает кадр. к следующему переходу с использованием электрического кодирования уровня 1.

Шаг 2. Маршрутизатор главного офиса получил кадр Ethernet через интерфейс локальной сети; применил FCS, деинкапсулировал IP-пакет из кадра Ethernet; отброшен заголовок и трейлер Ethernet (1). Сравнил IP-адрес назначения с его таблицей маршрутизации и решил направить IP-пакет через последовательный интерфейс на маршрутизатор филиала (2). Инкапсулировал IP-пакет в НОВЫЙ кадр HDLC с использованием заголовка и трейлера HDLC и передал кадр HDLC на маршрутизатор филиала с использованием электрического кодирования уровня 1 (3).

Шаг 3. Маршрутизатор филиала получил кадр HDLC через свой последовательный интерфейс; применил FCS, деинкапсулировал IP-пакет из HDLC-кадра; отброшен заголовок и трейлер HDLC (1). Сравнил IP-адрес назначения с его таблицей маршрутизации и решил направить IP-пакет через интерфейс LAN (2). На этом этапе уровень 2 инкапсулировал IP-пакет в НОВЫЙ Ethernet-кадр с MAC-адресом назначения предполагаемого ПК, который первоначально запросил информацию из филиала, и передал заголовок кадра в стек TCP/IP winXP для дальнейшей обработки (3) .

Примечание. Маршрутизаторы используют IP-маршрутизацию, когда рассматриваемая сеть физически (напрямую) не подключена к своему интерфейсу. Следовательно, с IPv4 и до тех пор, пока рассматриваемая сеть Ethernet физически подключена к интерфейсу локальной сети маршрутизатора, она использует MAC-адреса с помощью протокола разрешения адресов (ARP) для пересылки или передачи кадра Ethernet через свой интерфейс локальной сети на любой TCP. /IP Сетевое устройство внутри локальной сети.

Итог: выделенная линия с протоколом HDLC или PPP создает канал WAN между двумя маршрутизаторами, чтобы они могли маршрутизировать IP-пакеты туда и обратно, обслуживая устройства в каждой отдельной локальной сети. Сама выделенная линия предоставляет физические средства для преобразования кадров в биты и передачи битов через уровень 1 с использованием электрического кодирования в обоих направлениях. Кадры HDLC или PPP предоставляют средства для правильной инкапсуляции IP-пакета сетевого уровня, который подходит для используемой среды, чтобы он пересекал канал между маршрутизаторами.

IP-пакет является делегатом Crystal Vase, и существуют протоколы передачи данных, позволяющие перемещать его от узла к узлу без изменения его свойств. Таким образом, Ethernet, HDLC, PPP, Frame Relay, ATM и многие другие — это все протоколы передачи данных для пересылки и обработки наиболее важной части «IP-пакетов» связи TCP/IP от узла к узлу.

Выделенные линии имеют множество преимуществ, которые обусловили их относительно долгую жизнь на рынке глобальных сетей. Эти линии удобны для клиента, широко доступны, высокого качества и предоставляют клиенту частную линию между двумя маршрутизаторами. Однако у них есть и некоторые недостатки по сравнению с более новыми технологиями WAN, в том числе более высокая стоимость и, как правило, время на установку службы.

Выделенная линия WAN — это старая технология, но концепция все еще используется. В настоящее время аналогичное качество скорости может быть достигнуто через соединение Ethernet Fiber WAN (EoMPLS). Конфиденциальность может быть достигнута либо с помощью IPSec VPN, L2TP или SSL VPN между двумя местоположениями, либо с использованием виртуальной частной линии (аналогичной концепции выделенной линии старой глобальной сети), основанной на технологии EoMPLS. VPN через общедоступный EoMPLS по-прежнему более доступное решение, чем аренда выделенного виртуального канала с использованием EoMPLS.

Инкапсуляция данных.
Инкапсуляция — это процесс добавления дополнительной информации при передаче данных в модели OSI или TCP/IP. На стороне отправителя добавлена дополнительная информация, начиная с прикладного уровня и заканчивая физическим уровнем.

Дополнительная информация не будет добавлена в данные пользователя на уровне приложения в модели TCP/IP или уровнях приложения, представления и сеанса в модели OSI.
Затем сеансовый уровень отправляет данные на транспортный уровень.
На транспортном уровне данные разбиты на разные части. Он добавляет заголовок в каждый из поврежденных данных, который содержит такую информацию, как порт источника, порт назначения, порядковый номер и т. д. Теперь все объединено в новую форму.
Инкапсулированные данные на транспортном уровне называются сегментами или дейтаграммами. Если передача использует TCP, то она называется сегментами, а UDP называется дейтаграммами.

Теперь данные будут перемещаться вниз и достигать сетевого уровня. Здесь добавляется заголовок уровня 3. Он содержит такую информацию, как IP-адрес источника, IP-адрес назначения и так далее. Эта информация объединяется в новую форму. Инкапсулированные данные на сетевом уровне называются пакетами.

Теперь сетевой уровень отправляет пакет на канальный уровень. Когда он входит на канальный уровень, добавляется новый заголовок (уровень 2).
Кроме того, добавлен трейлер. Он содержит такую информацию, как MAC-адрес источника, MAC-адрес получателя и т. д. Трейлер используется для проверки ошибок. Инкапсулированные данные на уровне канала передачи данных называются фреймами.

Физический уровень берет кадры с уровня канала передачи данных. Инкапсулированные данные на физическом уровне называются битами.
Именно так происходит инкапсуляция.

Блок данных протокола (PDU).
Инкапсулированные данные называются разными именами, когда они перемещаются по следующим уровням. Эти имена называются блоком протокольных данных. В следующей таблице показаны имена инкапсулированных данных на каждом уровне.

Протокольный блок данных (PDU)

Деинкапсуляция.
Деинкапсуляция — это процесс, полностью обратный инкапсуляции. Дополнительная информация, добавленная на стороне отправителя (во время инкапсуляции), удаляется, когда она перемещается на стороне получателя с физического уровня на прикладной уровень.

В этом руководстве объясняется, как модель OSI и модель TCP/IP инкапсулируют и деинкапсулируют данные при их прохождении через уровни.

В сетевой модели термин инкапсуляция относится к процессу, в ходе которого информация о протоколе добавляется к данным. Термин "деинкапсуляция" относится к процессу, в котором информация, добавленная в процессе инкапсуляции, удаляется.

Информацию о протоколе можно добавить до и после данных. Если информация добавляется перед данными, она называется заголовком. Если информация добавляется после данных, она называется трейлером.

На следующем изображении показан процесс инкапсуляции и деинкапсуляции данных.

Заголовок и трейлер, добавленные уровнем на компьютере-отправителе, могут быть удалены только равноправным уровнем на компьютере-получателе. Например, заголовок и трейлер, добавленные транспортным уровнем на компьютере-отправителе, могут быть удалены только транспортным уровнем на компьютере-получателе.

Данные, инкапсулированные уровнем на компьютере-отправителе, деинкапсулируются тем же уровнем на компьютере-получателе. Этот процесс известен как взаимодействие одного слоя.

Процесс инкапсуляции происходит на компьютере-отправителе. Процесс деинкапсуляции происходит на принимающем компьютере. После выполнения инкапсуляции каждый уровень использует определенное имя или термин для представления инкапсулированных данных.

В следующей таблице перечислены термины, используемые слоями в обеих моделях для представления инкапсулированных данных.

< td>Приложение

Термин	Уровень OSI	Уровень TCP/IP
Данные	Приложение
Данные		Презентация
Данные		Сеанс
Сегмент	Транспорт	Транспорт
Пакет	Сеть	Сеть
Фрейм	Канал передачи данных	Канал данных
Биты	Физический	Физический

Давайте подробно разберем каждый термин и процесс инкапсуляции данных.

Это руководство является последней частью статьи "Сетевые эталонные модели подробно объясняются с примерами". Ниже приведены другие части этой статьи.

Это руководство является первой частью статьи. В нем кратко объясняется, почему была создана модель OSI и каковы преимущества модели OSI.

Это руководство является второй частью статьи. В нем подробно объясняются семь уровней модели OSI.

Это руководство является третьей частью статьи. В нем сравнивается эталонная модель OSI с моделью TCP/IP и перечисляются сходства и различия между ними.

Это руководство является четвертой частью статьи. Он подробно объясняет пять уровней модели TCP/IP.

Верхний уровень (уровень приложения в модели TCP/IP) или уровни (уровень приложения, представления и сеанса в модели OSI) создают поток данных и передают его на транспортный уровень.

В процессе инкапсуляции описываются заголовки и трейлеры, добавляемые слоями. Он не описывает заголовки и трейлеры для конкретных приложений. Поскольку верхние уровни не добавляют к данным никаких заголовков или трейлеров, процесс инкапсуляции не использует какой-либо конкретный термин для обозначения инкапсулированных данных на верхних уровнях.

Сегмент

Транспортный уровень получает поток данных от верхних уровней. Он разбивает полученный поток данных на более мелкие части. Этот процесс известен как сегментация. После сегментации он создает заголовок для каждой части данных и прикрепляет этот заголовок к части данных. Заголовки содержат информацию, необходимую удаленному хосту для повторной сборки всех частей данных. После прикрепления заголовка часть данных называется сегментом.Транспортный уровень передает сегменты на сетевой уровень для дальнейшей обработки.

Пакет

Сетевой уровень создает заголовок для каждого сегмента, полученного от транспортного уровня. Этот заголовок содержит информацию, необходимую для адресации и маршрутизации, например адрес программного обеспечения источника и адрес программного обеспечения получателя. После прикрепления заголовка сегмент называется пакетом. Пакеты передаются на канальный уровень.

В исходной модели TCP/IP термин "пакет" упоминается как термин "датаграмма". Оба термина идентичны и взаимозаменяемы. Пакет или дейтаграмма содержит заголовок сетевого уровня и инкапсулированный сегмент.

Рамка

Уровень канала передачи данных получает пакеты от сетевого уровня. В отличие от транспортного уровня и сетевого уровня, которые создают только заголовок, он также создает трейлер вместе с заголовком для каждого принятого пакета. Заголовок содержит информацию, необходимую для переключения, например аппаратный адрес источника и аппаратный адрес получателя. Трейлер содержит информацию, необходимую для обнаружения и удаления поврежденных пакетов данных на самом раннем этапе деинкапсуляции. После прикрепления заголовка и трейлера пакет называется кадром. Кадры передаются на физический уровень.

Физический уровень получает кадры от уровня канала передачи данных и преобразует их в формат, который может передавать подключенный носитель. Например, если хост подключен через медный провод, физический уровень преобразует кадры в напряжения. А если хост подключен через беспроводную сеть, физический уровень преобразует их в радиосигналы.

Деинкапсуляция

Деинкапсуляция происходит на принимающем компьютере. Процесс деинкапсуляции противоположен процессу инкапсуляции. В этом процессе заголовки и трейлеры, присоединенные в процессе инкапсуляции, удаляются.

Физический уровень получает закодированные сигналы от носителя, преобразует их в кадры и передает на уровень канала передачи данных.

Уровень канала передачи данных считывает трейлер кадра и подтверждает, что полученный кадр имеет правильную форму. Если фрейм имеет правильную форму, он считывает аппаратный адрес назначения фрейма, чтобы определить, предназначен ли фрейм для него.

Если кадр не предназначен для него, он отбрасывает кадр. Если кадр предназначен для него, он удалит заголовок и трейлер из кадра. Как только заголовок и трейлер уровня канала передачи данных удалены из кадра, он становится пакетом. Пакеты передаются на сетевой уровень.

Сетевой уровень проверяет программный адрес получателя в заголовке каждого пакета. Если пакет не предназначен для него, он отбрасывает пакет. Если пакет предназначен для него, он удалит заголовок. После удаления заголовка сетевого уровня пакет становится сегментом. Сегменты передаются транспортному уровню.

Транспортный уровень получает сегменты от сетевого уровня. Из заголовков сегментов он собирает всю необходимую информацию и на ее основе упорядочивает все сегменты в правильном порядке. Затем он удаляет заголовок сегмента из всех сегментов и собирает их в исходный поток данных. Поток данных передается на верхние уровни.

Верхние уровни преобразуют поток данных в такой формат, который может понять целевое приложение.

На следующем рисунке показан процесс инкапсуляции и деинкапсуляции в модели OSI.

На следующем рисунке показан процесс инкапсуляции и деинкапсуляции в модели TCP/IP.

Это все для этой статьи. Если вам понравилась эта статья, не забудьте поделиться ею с друзьями через вашу любимую социальную сеть.

Читайте также: