Potrzeba Enkapsulacji

Kiedy wysyłasz wiadomość przez sieć, nie jest ona przesyłana jako pojedynczy, prosty blok danych. Wymagany jest złożony proces, aby zapewnić, że dotrze ona do właściwego miejsca docelowego, będzie wolna od błędów i zrozumiała dla urządzenia odbiorczego. Enkapsulacja jest kluczowym mechanizmem, który to umożliwia w warstwowej architekturze sieci, takiej jak modele OSI czy TCP/IP.

Pomyśl o tym jak o wysyłaniu listu za granicę. Nie piszesz po prostu wiadomości na kartce i nie dajesz jej pilotowi. Wkładasz ją do koperty (dodając adresy), która trafia do lokalnego worka pocztowego (do lokalnego sortowania), a ten z kolei do kontenera transportowego (do transportu międzynarodowego). Każdy krok dodaje warstwę opakowania i instrukcji potrzebnych na danym etapie podróży. Dokładnie to samo robi enkapsulacja z Twoimi danymi.

Proces Wysyłania: Przepływ Danych w Dół Stosu

Enkapsulacja ma miejsce na urządzeniu wysyłającym, gdy dane przemieszczają się w dół od najwyższej warstwy (Aplikacji) do najniższej (Fizycznej). Na każdej warstwie do danych otrzymanych z warstwy wyższej dodawane są informacje kontrolne, zwane nagłówkiem (a czasami stopką). Taka „opakowana” jednostka danych na każdej warstwie nazywana jest Jednostką Danych Protokołu (PDU).

1. Warstwy Aplikacji, Prezentacji, Sesji (7-5): Aplikacja użytkownika (np. przeglądarka, klient e-mail) tworzy początkowe Dane. Są one formatowane, kompresowane lub szyfrowane w razie potrzeby.
2. Warstwa Transportowa (4): Dane są dzielone na mniejsze fragmenty. Warstwa Transportowa dodaje nagłówek zawierający numery portów (identyfikujące aplikację) i numery sekwencyjne (do ponownego złożenia). To PDU nazywa się Segmentem (w TCP) lub Datagramem (w UDP).
3. Warstwa Sieciowa (3): Segment jest enkapsulowany w nagłówek zawierający adresy logiczne. Powstaje w ten sposób Pakiet.
   • Adres IP jest tutaj kluczową informacją, określającą ostateczne źródło i cel w internecie.
4. Warstwa Łącza Danych (2): Pakiet jest enkapsulowany w nagłówek i stopkę, tworząc Ramkę.
   • Nagłówek zawiera adresy fizyczne, znane jako Adresy MAC, dla następnego skoku w sieci lokalnej.
   • Stopka zawiera sekwencję sprawdzającą ramki (FCS) do wykrywania błędów, często obliczaną za pomocą CRC.
5. Warstwa Fizyczna (1): Ramka jest konwertowana na strumień Bitów i przesyłana przez medium fizyczne (np. jako napięcia elektryczne, impulsy świetlne lub fale radiowe).

Proces Odbierania: Przepływ Danych w Górę Stosu

Urządzenie odbiorcze wykonuje proces odwrotny, znany jako dekapsulacja. Gdy dane przemieszczają się w górę stosu, każda warstwa odczytuje informacje w odpowiadającym jej nagłówku, przetwarza je, a następnie usuwa nagłówek przed przekazaniem pozostałego PDU do warstwy wyższej.

1. Warstwa Fizyczna (1): Odbiera sygnały elektryczne/optyczne i konwertuje je z powrotem na bity, składając je w Ramkę.
2. Warstwa Łącza Danych (2): Odczytuje adresy MAC źródła i celu. Weryfikuje FCS w celu sprawdzenia błędów transmisji. Jeśli wszystko jest w porządku, usuwa nagłówek i stopkę ramki i przekazuje Pakiet w górę do Warstwy Sieciowej.
3. Warstwa Sieciowa (3): Bada nagłówek IP, aby zweryfikować, czy pakiet dotarł do docelowej sieci. Następnie usuwa nagłówek IP i przekazuje Segment/Datagram w górę do Warstwy Transportowej.
4. Warstwa Transportowa (4): Przetwarza informacje z nagłówka (np. używając numerów sekwencyjnych do ponownego złożenia danych w prawidłowej kolejności). Po złożeniu usuwa nagłówek transportowy i dostarcza surowe Dane do właściwej aplikacji na podstawie numeru portu.
5. Warstwy Aplikacji, Prezentacji, Sesji (7-5): Warstwy wyższe odbierają dane, odwracają ewentualną kompresję lub szyfrowanie i prezentują je aplikacji końcowej w użytecznym formacie.