Вопрос 5. Принцип инкапсуляции (конвертирования) данных в эм вос

Определение инкапсуляции

Инкапсуляция (конвертирование) — это процесс упаковки данных с добавлением управляющей информации (заголовков и концевиков) при передаче данных с верхних уровней модели OSI к нижним. Инкапсуляция обеспечивает:

• Преобразование данных в формат, пригодный для передачи

• Добавление адресной и управляющей информации на каждом уровне

• Подготовку данных к физической передаче по сетиinfocisco​

Противоположный процесс — декапсуляция — происходит на приёмной стороне, когда данные движутся от нижних уровней к верхним, и каждый уровень удаляет свой заголовок.

Понятие PDU (Protocol Data Unit) и SDU (Service Data Unit)

Критически важные термины для понимания инкапсуляции:infocisco​

SDU (Service Data Unit) — единица данных, которую верхний уровень передаёт нижнему через точку доступа к услуге (SAP). Это данные без заголовка самого нижнего уровня.

PDU (Protocol Data Unit) — единица данных протокола, которую передаёт каждый уровень. PDU включает:

• Заголовок уровня (header)

• Полезные данные (payload)

• Концевик/трейлер (trailer/footer), если требуется

Формула связи: PDU одного уровня = Header + SDU (который был PDU верхнего уровня)

Процесс инкапсуляции при передаче данных

Когда пользователь отправляет данные (например, email), происходит последовательная инкапсуляция через все 7 уровней:ciscostr+1​

Уровень 7 (Прикладной)

• Приложение (Thunderbird, Chrome, Outlook) подготавливает данные: текст письма, вложения

• PDU уровня 7: исходные данные приложения

• Передача вниз к уровню 6 через SAP

Уровень 6 (Представительный)

• Кодирует текст в стандартный формат (UTF-8, ASCII)

• Сжимает вложения (JPEG, MPEG)

• Шифрует конфиденциальную информацию (SSL/TLS)

• PDU уровня 6 = [Заголовок Уровня 6] + [Данные уровня 7]

• Передача вниз к уровню 5

Уровень 5 (Сеансовый)

• Инициирует логический сеанс между системами

• Добавляет информацию о маркерах синхронизации

• PDU уровня 5 = [Заголовок Уровня 5] + [PDU уровня 6]

• Передача вниз к уровню 4

Уровень 4 (Транспортный)

• Разбивает большие объёмы данных на меньшие фрагменты

• Добавляет заголовок с портами источника и назначения (например, порт 587 для SMTP)

• Выбирает протокол: TCP (надёжная доставка) или UDP (ненадёжная)

• Добавляет информацию для контроля потока и восстановления ошибок

• Единица данных на уровне 4 называется СЕГМЕНТОМ

• PDU уровня 4 (Сегмент) = [Заголовок TCP/UDP] + [PDU уровня 5]

• Передача вниз к уровню 3

Уровень 3 (Сетевой)

• Добавляет IP-адреса отправителя и получателя

• Определяет маршрут через интернет (маршрутизация)

• Может фрагментировать сегмент, если требуется

• Единица данных на уровне 3 называется ПАКЕТОМ

• PDU уровня 3 (Пакет) = [Заголовок IP] + [PDU уровня 4]

• Передача вниз к уровню 2

Уровень 2 (Канальный)

• Добавляет MAC-адреса (физические адреса) отправителя и получателя в локальной сети

• Добавляет информацию для обнаружения и коррекции ошибок (CRC — контрольная сумма)

• Добавляет концевик (trailer) с кодом целостности кадра

• Единица данных на уровне 2 называется КАДРОМ (ФРЕЙМОМ)

• PDU уровня 2 (Кадр) = [Заголовок Eth] + [PDU уровня 3] + [CRC трейлер]

• Передача вниз к уровню 1

Уровень 1 (Физический)

• Преобразует кадр в последовательность электрических сигналов (битов: 0 и 1)

• Определяет напряжение, длительность импульса, тип модуляции

• Единица данных на уровне 1 — БИТ

• Передача по физической среде (кабель, волны, оптиковолокно)

Таблица инкапсуляции по уровням

Уровень	Название	Единица данных	Содержит заголовок	Пример
7	Прикладной	Данные	Нет	Письмо с текстом и вложением
6	Представительный	Сообщение	Да	Кодирование + шифрование
5	Сеансовый	Сообщение	Да	Маркеры синхронизации
4	Транспортный	Сегмент	Да	TCP/UDP с портами (587, 25)
3	Сетевой	Пакет	Да	IP-адреса (192.168.1.1 → 8.8.8.8)
2	Канальный	Кадр	Да + Трейлер	MAC-адреса + CRC
1	Физический	Бит	—	Электрические сигналы (0/1)

Пример реальной инкапсуляции: HTTP-запрос

Когда вы вводите адрес в браузер (http://example.com), происходит следующее:

text

Исходные данные: "GET / HTTP/1.1\r\nHost: example.com"

↓ (инкапсуляция)

Уровень 7: Данные приложения

↓

Уровень 6: [Hdr6] + Данные | (кодирование, преобразование)

↓

Уровень 5: [Hdr5] + [Hdr6] + Данные | (сеансовый уровень)

↓

Уровень 4: [TCP Hdr: src_port:54321, dst_port:80] + [Hdr5] + [Hdr6] + Данные |

= СЕГМЕНТ

↓

Уровень 3: [IP Hdr: src:192.168.1.100, dst:93.184.216.34] + СЕГМЕНТ |

= ПАКЕТ

↓

Уровень 2: [Eth Hdr: src_MAC, dst_MAC] + ПАКЕТ + [FCS/CRC] |

= КАДР

↓

Уровень 1: 01100101 01101011 11010010 ... (биты)

Передача по кабелю

Процесс декапсуляции при получении (обратный процесс)

На принимающей стороне (web-сервер) происходит обратный процесс:selectel+1​

Уровень 1: Физический уровень принимает биты (0 и 1) ↓ Уровень 2: Канальный уровень преобразует биты в кадры, проверяет CRC ↓ Уровень 3: Сетевой уровень проверяет IP-адрес, извлекает пакет ↓ Уровень 4: Транспортный уровень проверяет порты, собирает сегменты ↓ Уровень 5: Сеансовый уровень управляет сеансом ↓ Уровень 6: Представительный уровень декодирует данные (обратное кодирование) ↓ Уровень 7: Прикладной уровень получает исходные данные в читаемом виде

Ключевые особенности инкапсуляции

1. Иерархичность: каждый уровень добавляет только свой заголовок, не вмешиваясь в другие

2. Независимость: верхние уровни не знают деталей нижних уровней и наоборот

3. Эффективность: инкапсуляция позволяет независимо разрабатывать протоколы для каждого уровня

4. Универсальность: один и тот же механизм инкапсуляции используется для всех типов данных