I nettverkskommunikasjon er datainnkapsling en fundamental prosess som muliggjør effektiv utveksling av informasjon mellom en kilde og en destinasjonsdatamaskin.
Like viktig er den motsatte prosessen, dekapsling, som sikrer at dataene kan forstås ved mottak. Sammen sørger disse to prosessene for at data overføres korrekt og flyter smidig gjennom nettverket.
Når brukere ønsker å hente informasjon, trenger de bare å skrive inn noen få ord, og svaret presenteres på skjermen i løpet av sekunder.
Dette skjer ikke magisk; det er resultatet av komplekse prosesser som foregår i bakgrunnen med utrolig hastighet. Nettverket og dets komponenter jobber kontinuerlig for å innhente den informasjonen brukerne ber om.
De fleste er ikke klar over de intrikate mekanismene som jobber usynlig for å utføre disse oppgavene. Faktisk spiller nettverk, deres komponenter og tilknyttede konsepter en avgjørende rolle i moderne brukers hverdag.
I denne artikkelen skal vi utforske innkapsling og dekapsling i detalj, for å gi en bedre forståelse av hvordan nettverk fungerer.
La oss starte!
Hva betyr datainnkapsling og dekapsling?
Datainnkapsling i nettverk innebærer å legge til ekstra informasjon til et dataelement når det beveger seg gjennom OSI- eller TCP/IP-nettverksmodellen, fra kilde til destinasjon. Dette gir dataene den nødvendige funksjonaliteten for å overføres korrekt.
Ved hjelp av innkapsling legges protokollinformasjon til dataenes topptekst eller bunntekst for å sikre en vellykket dataoverføring. Denne prosessen skjer ved avsenderens side, fra applikasjonslaget helt ned til det fysiske laget. Hvert lag mottar den innkapslede informasjonen fra det forrige, legger til sine egne data og sender den videre til neste lag.
Denne prosessen kan omfatte feilkontroll, sekvensering av data, trafikkstyring, flytkontroll og rutinginformasjon.
Dekapsling er den motsatte prosessen. Data som er kapslet inn fjernes fra de mottatte dataene, mens de går fra det fysiske laget til applikasjonslaget på mottakersiden, slik at den opprinnelige informasjonen kan rekonstrueres.
Denne prosessen foregår i de samme lagene som innkapslingen ved avsendersiden. Topp- og bunntekstinformasjonen som ble lagt til, fjernes gradvis fra dataene.
Dataene blir altså innkapslet ved avsenderens side i hvert lag, og deretter dekapslet ved mottakerens side i de tilsvarende lagene i TCP/IP- eller OSI-nettverksmodellen.
Hva er en Protocol Data Unit (PDU)?
En Protocol Data Unit (PDU) refererer til kontrolldataene som er knyttet til et dataelement i hvert lag av OSI- eller TCP/IP-modellen under dataoverføring. Denne informasjonen legges til i dataelementets topptekst eller bunntekst.
Hvert lag i nettverksmodellen bruker PDU-er for å samhandle og utveksle data med de tilstøtende lagene. Disse PDU-ene er kapslet inn ved å legge dem til dataene i hvert lag. Hver PDU får et navn basert på dataene den inneholder. Det tilstøtende laget ved destinasjonen kan bare lese dataene før de blir fjernet og overlevert til det neste laget.
PDU-er i OSI-modellen
Som nevnt ovenfor, får PDU-en i hvert lag av OSI-modellen et spesifikt navn. Ulike betegnelser brukes for de innkapslede dataene i forskjellige lag i ulike modeller, som vist i tabellen nedenfor.
I applikasjonslaget i TCP/IP-nettverket og applikasjons-, presentasjons- og sesjonslagene i OSI-modellen kalles dataene ganske enkelt «data», men i andre lag av begge modellene brukes det andre navn.
| Innkapslet term | OSI-lag | TCP/IP-lag |
| Data | Applikasjon | Applikasjon |
| Data | Presentasjon | – |
| Data | Sesjon | – |
| Segment | Transport | Transport |
| Pakke | Nettverk | Internett |
| Ramme | Datalink | Datalink |
| Bits | Fysisk | Fysisk |
La oss se nærmere på hver av disse og deres betydning for nettverkskommunikasjon.
Transportlag PDU
I transportlaget kalles protokolldataenheten et «segment». Laget oppretter en topptekst og legger den til datadelen. Her vil dataenheten inneholde informasjon som brukes av den eksterne verten for å sette sammen alle databitene på nytt.
En topptekst sammen med datadelen i transportlaget kalles et segment, som laget deretter sender videre til neste lag (Nettverkslaget) for videre behandling.
Nettverkslag PDU
PDU-en i nettverkslaget kalles en «pakke». Nettverkslaget genererer en topptekst for hvert segment som mottas fra transportlaget. Toppteksten inneholder informasjon om ruting og adressering.
Når nettverkslaget har opprettet toppteksten, fester det den til segmentet. Det er på dette stadiet at dataelementet blir en pakke, som deretter sendes videre til neste lag.
Datalinklag PDU
I dette laget kalles PDU-en en «ramme». Datalinklaget mottar pakken fra det forrige laget og oppretter en topptekst og bunntekst for hver mottatte pakke. Toppteksten inneholder informasjon om bytte, som kildedatamaskinens adresse, destinasjonsdatamaskinens adresse og så videre. Bunnteksten inneholder data om eventuelt korrupte datapakker.
Datalinklaget legger til topptekst- og bunntekstinformasjonen til pakken. Det er her dataenheten blir en ramme, som deretter sendes videre til det neste laget (det fysiske laget).
Fysisk lag PDU
PDU-en i det fysiske laget er kjent som «bits». Det fysiske laget henter rammen fra det forrige laget og konverterer den til et format som kan overføres via et overføringsmedium. En bit er rett og slett denne formen.
Hvordan innkapsling fungerer
Innkapsling skjer med en dataenhet eller pakke, hvor det legges til en start (topptekst) og en slutt (bunntekst). Dataene mellom toppteksten og bunnteksten kalles nyttelast.
En pakkes topptekst inneholder data i de første bytene, som markerer begynnelsen av pakken og identifiserer informasjonen som bæres. Pakken beveger seg fra kildedatamaskinen til destinasjonsdatamaskinen. Toppteksten inneholder også data som er basert på protokollen som brukes, siden hver protokoll har et spesifikt format.
Pakkens bunntekst indikerer at den mottakende datamaskinen har nådd slutten av pakken. Den kan også inneholde en feilkontrollverdi som enheten bruker for å bekrefte at hele pakken er mottatt.
Innkapslingsprosessen steg for steg:
Trinn 1: Applikasjons-, presentasjons- og sesjonslagene i OSI-modellen, eller applikasjonslaget i TCP/IP-modellen, tar brukerdataene som datastrømmer. De innkapsler dataene og sender dem videre til neste lag, dvs. transportlaget. Det betyr ikke nødvendigvis at de legger til en topptekst eller bunntekst til disse dataene. Det er applikasjonsspesifikt, og det legges kun til en topptekst eller bunntekst ved behov.
Trinn 2: Når dataene når transportlaget i både TCP/IP- og OSI-modellen, bruker laget datastrømmen som kommer fra de høyere lagene, og deler den inn i flere deler. Laget utfører datainnkapsling ved å legge til en topptekst for hver datadel, som kalles segmenter. Den tillagte toppteksten inneholder sekvenseringsinformasjon, slik at segmentene settes sammen igjen på mottakersiden.
Trinn 3: Dataelementet med tilleggsinformasjon i toppteksten sendes videre til det påfølgende laget, kalt nettverkslaget (OSI-modellen) eller internettlaget (TCP/IP-modellen). Laget mottar segmentene fra det forrige laget og utfører innkapsling ved å legge til nødvendig rutinginformasjon, slik at dataene leveres riktig. Etter innkapsling blir dataene et datagram eller en pakke i dette laget.
Trinn 4: Datapakken sendes nå til datalinklaget i TCP/IP- eller OSI-modellen. Laget mottar pakken og kapsler den inn ved å legge til en topptekst og bunntekst. På dette tidspunktet vil toppteksten inneholde bytteinformasjon for å sikre at dataene leveres korrekt til den mottakende maskinvarekomponenten. Bunnteksten vil derimot inneholde data relatert til feildeteksjon og avbøtende tiltak. På dette stadiet blir dataene en ramme som går til det siste laget.
Trinn 5: Datarammen som kommer fra datalinklaget, går nå til det fysiske laget i TCP/IP- eller OSI-modellen. Laget innkapsler det ved å konvertere dataene til bits eller datasignaler.
Hvordan dekapsling fungerer
Dekapsling fungerer i omvendt rekkefølge av innkapsling, fra det fysiske laget til applikasjonslaget i OSI- eller TCP/IP-modellen. All tilleggsinformasjon som legges til datadelen under innkapsling på avsendersiden, fjernes når dataene sendes til mottakersiden.
Her er den trinnvise prosessen for hvordan dekapsling fungerer:
Trinn 1: De innkapslede dataene i det fysiske laget, kalt bits eller datasignaler, tas av laget for å dekapsle dem. Dataene blir nå en dataramme, som sendes videre til det høyere laget, eller datalinklaget.
Trinn 2: Datalinklaget mottar datarammen og dekapsler den. Laget sjekker også om datarammen er byttet til riktig maskinvare. Hvis datarammen tilsvarer en feil eller feil destinasjon, vil den bli forkastet. Men hvis destinasjonen er korrekt, vil laget sjekke datarammes bunntekst for informasjon.
Hvis det oppdages feil i bunnteksten eller dataene, vil en ny overføring av data bli forespurt. Men hvis bunnteksten har korrekt informasjon, vil laget dekapsle den for å danne et datagram eller en datapakke og deretter sende den videre til det høyere laget.
Trinn 3: Datapakken som kommer fra datalinklaget går nå til internettlaget (TCP/IP-modellen) eller nettverkslaget (OSI-modellen). Laget mottar pakken for å dekapsle den og danne et datasegment.
Laget sjekker pakkens topptekst for ruteinformasjon og verifiserer om den er rutet til riktig destinasjon. Hvis den ikke er riktig rutet, vil datapakken bli forkastet. Men hvis den har riktig ruteinformasjon, vil laget dekapsle den og sende den til det øvre laget, dvs. transportlaget.
Trinn 4: Datasegmentene som kommer fra internettlaget eller nettverkslaget går til transportlaget i både TCP/IP- og OSI-modellen. Transportlaget mottar segmentene og kontrollerer deres topptekstinformasjon. Deretter begynner laget å sette sammen segmentene igjen og danne datastrømmer, som sendes videre til det eller de høyere lagene.
Trinn 5: Datastrømmer fra transportlaget når applikasjonslaget i TCP/IP-modellen. I OSI-modellen når den sesjonslaget, presentasjonslaget og til slutt applikasjonslaget. Laget/lagene mottar datastrømmene og dekapsler dem, og sender kun applikasjonsspesifikke data videre til mottakerens datamaskin eller applikasjoner.
Fordeler med innkapsling
Fordelene med innkapsling i nettverk er som følger:
#1. Datasikkerhet
Innkapsling bidrar til å øke datasikkerheten og personvernet mot uautorisert tilgang. Databeskyttelse er av største viktighet i dagens samfunn. Ved hjelp av innkapsling kan du beskytte deg mot nettverksrisikoer som datatyveri og angrep. I tillegg kan du gi tilgang til alle spesifiserte brukernivåer uten kompleksitet.
#2. Pålitelige data
Innkapsling sikrer integriteten til kjerneinformasjonen, slik at den ikke kan endres av klientkode. Det bestemmer også om kjerneinformasjonen er synlig for eksterne objekter. Hvis datainnkapsling ikke var på plass, kunne selv en liten endring i dataene føre til skade på nettverket.
#3. Ekstra funksjoner
Ved innkapsling legges data til i de forskjellige lagene. Dette gir ekstra funksjonalitet til dataoverføringen mellom avsender og mottaker over et nettverk. Disse funksjonene kan inkludere dataflytkontroll, ruting, feildeteksjon, datasekvensering og mer. Dette bidrar også til at dataoverføringen blir korrekt og effektiv.
#4. Effektiv kommunikasjon
Innkapsling og dekapsling kjører samtidig i et nettverk. Innkapsling utføres på avsendersiden, mens dekapsling utføres på mottakersiden. Dette gjør kommunikasjonen mer effektiv, noe som er viktig for både mottaker og avsender.
#5. Enkelt vedlikehold
Feil kan oppstå når som helst, og av ulike årsaker, noe som fører til avbrudd i dataoverføringen mellom de to endene. Men innkapsling bidrar til å sikre forbindelsen og unngår tukling med dataene. Derfor forblir kjerneinformasjonen beskyttet, noe som reduserer sjansen for feil og fremmer enkelt vedlikehold.
Konklusjon
Datainnkapsling og dekapsling er viktige prosesser innen nettverkskommunikasjon. Disse teknikkene sikrer korrekt dataflyt i nettverket med bedre datasikkerhet, personvern, pålitelighet og effektiv kommunikasjon.