Đóng gói trong mạng hoạt động như thế nào?
Đóng gói dữ liệu trong mạng có một vai trò quan trọng trong việc cho phép giao tiếp hiệu quả giữa máy tính nguồn và máy tính đích.
Và quá trình ngược lại của nó, giải mã, cũng cần thiết cho mục đích tương tự. Hai quy trình này hoạt động đồng thời để đảm bảo truyền thông và luồng dữ liệu phù hợp qua mạng.
Khi người dùng muốn truy cập một số dữ liệu trên máy tính của họ, tất cả những gì họ làm là nhập một vài từ khóa và kết quả sẽ hiển thị trong giây lát.
Nhưng rất nhiều điều đang diễn ra đằng sau hậu trường và với tốc độ vượt trội. Mạng của họ và các thành phần của nó đang bận lấy thông tin mà người dùng yêu cầu.
Tuy nhiên, hầu hết mọi người có rất ít ý tưởng về các cơ chế hoạt động ngầm để hoàn thành công việc của họ. Trên thực tế, mạng, thành phần và các khái niệm liên quan đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của người dùng hiện đại.
Trong bài viết này, tôi sẽ thảo luận về đóng gói và giải đóng gói để tiến gần hơn đến khái niệm mạng.
Hãy bắt đầu nào!
Đóng gói dữ liệu và giải đóng gói dữ liệu là gì?
Đóng gói dữ liệu: Trong mạng, đóng gói dữ liệu có nghĩa là bổ sung thêm thông tin vào một mục dữ liệu khi nó di chuyển trong mô hình mạng OSI hoặc TCP/IP từ nguồn đến đích nhằm cung cấp các tính năng bổ sung cho mục đó.
Thông qua đóng gói dữ liệu, thông tin giao thức được thêm vào đầu trang hoặc chân trang của dữ liệu để thực hiện truyền dữ liệu đúng cách. Nó diễn ra ở phía người gửi từ lớp ứng dụng đến lớp vật lý. Ở đây, mỗi lớp nhận thông tin được đóng gói từ lớp trước và thêm nhiều dữ liệu hơn để đóng gói thêm và gửi nó đến lớp tiếp theo.
Quá trình này có thể bao gồm phát hiện lỗi, sắp xếp thứ tự dữ liệu, kiểm soát tắc nghẽn, kiểm soát luồng, dữ liệu định tuyến, v.v.
Đóng gói dữ liệu: Đây là mặt trái của đóng gói dữ liệu. Dữ liệu được đóng gói sẽ bị xóa khỏi dữ liệu nhận được trong khi di chuyển từ lớp vật lý đến lớp ứng dụng ở đầu thu để lấy thông tin gốc.
Quá trình này xảy ra ở cùng một lớp với lớp được đóng gói ở phía người gửi. Sau đó, thông tin tiêu đề và đoạn giới thiệu mới được thêm vào sẽ bị loại khỏi dữ liệu.
Cuối cùng, dữ liệu được đóng gói ở đầu người gửi trong mỗi lớp và sau đó được giải mã ở phía người nhận trong cùng một lớp của mô hình mạng TCP/IP hoặc OSI.
Đơn vị dữ liệu giao thức (PDU) là gì?
Đơn vị dữ liệu giao thức (PDU) đề cập đến dữ liệu điều khiển được gắn vào một mục dữ liệu ở mọi lớp của mô hình OSI hoặc TCP/IP trong quá trình truyền dữ liệu. Thông tin này được thêm vào tiêu đề trường của mục dữ liệu nhưng ở phần cuối hoặc đoạn giới thiệu của nó.
Vì vậy, mỗi lớp trong mô hình mạng sử dụng PDU để tương tác và trao đổi dữ liệu với lớp lân cận của nó. Các PDU này được đóng gói bằng cách thêm chúng ở mỗi lớp vào dữ liệu. Mỗi PDU được đặt tên dựa trên dữ liệu mà nó chứa. Lớp hàng xóm nằm ở đích chỉ có thể đọc dữ liệu trước khi nó bị xóa và chuyển sang lớp tiếp theo.
PDU trong mô hình OSI
Như đã thảo luận ở trên, PDU trong mỗi lớp mô hình OSI được đặt tên. Trên thực tế, các thuật ngữ khác nhau được sử dụng cho dữ liệu được đóng gói ở các lớp khác nhau trong các mô hình khác nhau, như được liệt kê trong bảng bên dưới.
Trong lớp Ứng dụng của mạng TCP/IP và Lớp Ứng dụng, Bản trình bày và Phiên của mô hình OSI, nó được gọi đơn giản là “dữ liệu”, nhưng trong các lớp khác của cả hai mô hình, nó lại khác.
Thuật ngữ đóng góiCác lớp OSILớp TCP/IPDữ liệuỨng dụngỨng dụngDữ liệuTrình bày–Dữ liệuSession–SegmentTransportTransportPacketNetworkInternetFrameData-LinkData-LinkBitsPhysicalPhysical
Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về chúng và tầm quan trọng của chúng trong mạng.
PDU lớp truyền tải
Trong tầng vận chuyển, đơn vị dữ liệu giao thức được gọi là “phân đoạn”. Lớp tạo tiêu đề và sau đó đính kèm nó với một phần dữ liệu. Tại đây, đơn vị dữ liệu sẽ chứa dữ liệu sẽ được máy chủ từ xa sử dụng để tập hợp lại tất cả các phần dữ liệu.
Vì vậy, một tiêu đề với phần dữ liệu ở lớp vận chuyển được gọi là một phân đoạn mà lớp này sẽ chuyển sang lớp tiếp theo (lớp Mạng) để xử lý thêm.
PDU lớp mạng
PDU trong lớp mạng được gọi là “gói”. Lớp mạng sẽ tạo tiêu đề tương tự cho mọi phân đoạn mà nó nhận được từ lớp vận chuyển. Tiêu đề sẽ chứa dữ liệu về định tuyến và địa chỉ.
Sau khi lớp mạng tạo tiêu đề, nó sẽ gắn nó vào phân đoạn. Đây là nơi mục dữ liệu trở thành gói, sau đó chuyển sang lớp tiếp theo.
Lớp liên kết dữ liệu PDU
Trong lớp này, PDU được gọi là “khung”. Lớp Liên kết dữ liệu sẽ nhận gói từ lớp trước và sau đó tạo tiêu đề và đoạn giới thiệu cho mỗi gói nhận được. Tiêu đề này sẽ có dữ liệu chuyển đổi như địa chỉ của máy tính nguồn, địa chỉ của máy tính đích, v.v. Mặt khác, đoạn giới thiệu có dữ liệu về các gói dữ liệu bị hỏng.
Lớp Liên kết dữ liệu sẽ đính kèm thông tin tiêu đề và đuôi vào gói. Đây là khi đơn vị dữ liệu trở thành Khung sẽ được gửi đến lớp tiếp theo (Lớp vật lý).
Lớp vật lý PDU
PDU trong lớp Vật lý được gọi là “Bit”. Lớp Vật lý lấy khung từ lớp trước đó và sau đó chuyển đổi nó thành định dạng mà phương tiện truyền tải có thể truyền được. Một chút không là gì ngoài định dạng này.
Cách đóng gói hoạt động
Đóng gói xảy ra với một đơn vị dữ liệu hoặc gói nơi nó bắt đầu và kết thúc. Phần đầu của nó là tiêu đề, trong khi phần cuối là đoạn giới thiệu. Và dữ liệu giữa header và trailer của nó có thể gọi là payload.
Tiêu đề của gói chứa dữ liệu trong các byte đầu tiên của nó, đánh dấu phần đầu của gói và xác định thông tin được mang. Bây giờ, gói di chuyển từ máy tính nguồn đến máy tính đích. Ngoài ra, tiêu đề chứa dữ liệu dựa trên giao thức được sử dụng vì mọi giao thức đều có định dạng xác định.
Hơn nữa, đoạn giới thiệu của gói chỉ đến một máy tính nhận đã đến cuối gói. Nó có thể có giá trị kiểm tra lỗi được thiết bị sử dụng để xác nhận xem thiết bị đã nhận được gói hoàn chỉnh hay chưa.
Quá trình đóng gói từng bước:
Bước 1: Lớp Ứng dụng, Bản trình bày và Phiên của mô hình OSI hoặc lớp Ứng dụng của mô hình TCP/IP lấy dữ liệu của người dùng dưới dạng các luồng dữ liệu. Sau đó, nó đóng gói dữ liệu và chuyển tiếp nó đến lớp tiếp theo, tức là lớp Vận chuyển. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là nó nhất thiết phải thêm đầu trang hoặc chân trang vào dữ liệu này. Đó là ứng dụng cụ thể và chỉ thêm đầu trang hoặc chân trang mà nó yêu cầu.
Bước 2: Khi dữ liệu di chuyển đến tầng Vận chuyển trong cả hai mô hình TCP/IP và OSI, tầng này sử dụng luồng dữ liệu đến từ các tầng cao hơn và chia nó thành nhiều phần. Lớp này thực hiện đóng gói dữ liệu bằng cách thêm tiêu đề phù hợp cho từng phần dữ liệu được gọi là phân đoạn. Tiêu đề được thêm vào chứa thông tin trình tự, vì vậy các phân đoạn sẽ tập hợp lại ở phía bên nhận.
Bước 3: Bây giờ, mục dữ liệu có thêm thông tin tiêu đề sẽ chuyển đến lớp tiếp theo được gọi là lớp Mạng (mô hình OSI) hoặc lớp Internet (mô hình TCP/IP). Lớp này lấy các phân đoạn từ lớp trước đó và thực hiện đóng gói bằng cách thêm thông tin định tuyến cần thiết để dữ liệu được phân phối chính xác. Sau khi đóng gói, dữ liệu trở thành một datagram hoặc gói trong lớp này.
Bước 4: Giờ đây, gói dữ liệu sẽ chuyển đến lớp Liên kết dữ liệu trong mô hình TCP/IP hoặc OSI. Lớp lấy gói và đóng gói nó bằng cách đính kèm đầu trang và chân trang. Tại thời điểm này, tiêu đề sẽ có thông tin chuyển đổi để đảm bảo dữ liệu được phân phối đúng cách đến thành phần phần cứng nhận. Ngược lại, đoạn giới thiệu sẽ có dữ liệu liên quan đến phát hiện và giảm thiểu lỗi. Trong giai đoạn này, dữ liệu trở thành một khung, đi đến lớp cuối cùng.
Bước 5: Khung dữ liệu đến từ lớp Liên kết dữ liệu giờ sẽ chuyển sang lớp Vật lý trong mô hình TCP/IP hoặc OSI. Lớp đóng gói nó bằng cách chuyển đổi dữ liệu thành bit hoặc tín hiệu dữ liệu.
Cách hoạt động của quá trình khử đóng gói
Quá trình giải mã hoạt động theo thứ tự ngược lại với quá trình đóng gói, từ Lớp Vật lý đến Lớp Ứng dụng trong mô hình OSI hoặc TCP/IP. Tất cả thông tin bổ sung được thêm vào phần dữ liệu trong quá trình đóng gói ở đầu gửi sẽ bị xóa khi di chuyển đến đầu nhận.
Đây là quy trình từng bước về cách thức hoạt động của quá trình giải mã:
Bước 1: Dữ liệu được đóng gói trong lớp Vật lý, được gọi là bit hoặc tín hiệu dữ liệu, sẽ được lớp này tiến hành giải đóng gói. Dữ liệu bây giờ trở thành khung dữ liệu, sẽ được chuyển tiếp lên lớp cao hơn hoặc lớp Liên kết dữ liệu.
Bước 2: Lớp Liên kết dữ liệu hiện lấy các khung dữ liệu này và giải mã chúng. Lớp này cũng kiểm tra xem tiêu đề của khung dữ liệu có được chuyển sang đúng phần cứng hay không. Nếu khung dữ liệu tương ứng với một đích sai hoặc không chính xác, nó sẽ bị loại bỏ. Nhưng nó đúng, lớp sẽ kiểm tra đoạn giới thiệu của khung dữ liệu để biết thông tin.
Khi tìm thấy bất kỳ lỗi nào trong đoạn giới thiệu hoặc dữ liệu, nó sẽ yêu cầu truyền lại dữ liệu. Nhưng nếu đoạn giới thiệu có thông tin chính xác, lớp sẽ giải mã nó để tạo thành một gói dữ liệu hoặc gói dữ liệu và sau đó chuyển tiếp nó lên lớp cao hơn.
Bước 3: Gói dữ liệu đến từ lớp Liên kết dữ liệu bây giờ sẽ chuyển sang lớp Internet (mô hình TCP/IP) hoặc lớp Mạng (mô hình OSI). Lớp lấy gói để giải mã nó và tạo thành một đoạn dữ liệu.
Lớp kiểm tra tiêu đề của gói để biết thông tin định tuyến nếu nó được định tuyến đến đúng đích. Nếu nó không được định tuyến chính xác, gói dữ liệu sẽ bị loại bỏ. Nhưng nếu nó có thông tin định tuyến phù hợp, lớp này sẽ giải mã nó và gửi nó lên lớp trên, tức là lớp Vận chuyển.
Bước 4: Các đoạn dữ liệu đến từ lớp Internet hoặc lớp Mạng đi đến lớp Vận chuyển trong cả mô hình TCP/IP và OSI. Lớp Vận chuyển lấy các phân đoạn và kiểm tra thông tin tiêu đề của chúng, Tiếp theo, nó bắt đầu tập hợp lại các phân đoạn và tạo thành các luồng dữ liệu, sau đó chuyển đến (các) lớp cao hơn.
Bước 5: Các luồng dữ liệu từ lớp Vận chuyển đến lớp Ứng dụng trong mô hình TCP/IP. Trong mô hình OSI, nó đến lớp Phiên, lớp Trình bày và cuối cùng là lớp Ứng dụng. (Các) lớp sẽ lấy các luồng dữ liệu và giải mã chúng trong khi chỉ chuyển tiếp dữ liệu dành riêng cho ứng dụng tới máy tính hoặc ứng dụng của người nhận.
Ưu điểm của đóng gói
Những lợi thế của đóng gói trong mạng như sau:
#1. Bảo mật dữ liệu
Đóng gói giúp tăng cường bảo mật dữ liệu và quyền riêng tư khỏi truy cập trái phép. Và bạn biết tầm quan trọng của việc bảo vệ dữ liệu trong tình huống hiện tại. Do đó, bạn có thể tránh các rủi ro trực tuyến như đánh cắp dữ liệu, tấn công, v.v. Ngoài ra, bạn có thể cấp quyền truy cập cho bất kỳ cấp độ người dùng cụ thể nào mà không gặp rắc rối.
#2. Dữ liệu đáng tin cậy
Đóng gói đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu cốt lõi để dữ liệu không thể bị giả mạo bởi bất kỳ mã máy khách nào. Nó cũng quyết định xem thông tin cốt lõi có hiển thị với các đối tượng bên ngoài hay không. Trong trường hợp không đóng gói dữ liệu, ngay cả một thay đổi nhỏ trong dữ liệu cũng có thể gây ra thiệt hại cho mạng.
#3. Đã thêm các tính năng và chức năng
Trong đóng gói, dữ liệu được thêm vào trong các lớp khác nhau. Điều này bổ sung thêm nhiều tính năng và chức năng cho việc truyền dữ liệu giữa người gửi và người nhận qua mạng. Các tính năng và chức năng này có thể là kiểm soát luồng dữ liệu, định tuyến, phát hiện lỗi, sắp xếp dữ liệu, v.v. Điều này cũng giúp cho việc truyền dữ liệu được đúng cách và hiệu quả.
#4. Giao tiếp hiệu quả
Quá trình đóng gói và giải đóng gói đang chạy đồng thời trong mạng. Quá trình đóng gói được thực hiện ở phía bên gửi, trong khi quá trình giải đóng gói được thực hiện ở phía bên nhận. Điều này làm cho giao tiếp hiệu quả hơn, điều cần thiết cho cả người nhận và người gửi.
#5. Bảo trì dễ dàng
Lỗi có thể xảy ra bất cứ lúc nào vì một lý do nào đó, dẫn đến việc truyền dữ liệu giữa hai đầu bị gián đoạn. Tuy nhiên, quá trình đóng gói được thực hiện trên dữ liệu giúp bảo mật kết nối và tránh giả mạo dữ liệu. Do đó, thông tin cốt lõi được bảo mật, giảm khả năng xảy ra lỗi, giúp bảo trì dễ dàng.
Phần kết luận
Đóng gói và giải đóng gói dữ liệu là những khía cạnh quan trọng của mạng. Những kỹ thuật này đảm bảo luồng dữ liệu thích hợp trong mạng với bảo mật dữ liệu tốt hơn, quyền riêng tư, độ tin cậy và giao tiếp hiệu quả.
