A forma como os dados são organizados em redes é fundamental para assegurar uma comunicação eficiente entre o dispositivo que envia e o que recebe informações.
O processo inverso, conhecido como desencapsulamento, também é crucial para o mesmo objetivo. Ambos os procedimentos operam em conjunto para garantir que a comunicação e o fluxo de dados em uma rede ocorram de forma adequada.
Quando um utilizador deseja aceder a certas informações no seu computador, basta introduzir algumas palavras-chave e os resultados são exibidos em instantes.
Contudo, por trás dessa rapidez, uma série de operações complexas ocorrem de forma quase instantânea. A sua rede e os seus componentes estão a trabalhar ativamente para recuperar a informação solicitada.
Apesar disso, a maioria das pessoas desconhece os mecanismos que operam em segundo plano para realizar essa tarefa. Na realidade, redes, componentes e conceitos relacionados desempenham um papel vital na vida diária dos utilizadores modernos.
Neste artigo, exploraremos o encapsulamento e o desencapsulamento para aprofundar a compreensão dos conceitos de rede.
Vamos começar!
O que são encapsulamento e desencapsulamento de dados?
Encapsulamento de dados: No contexto de redes, o encapsulamento de dados refere-se ao processo de adicionar informações suplementares a um conjunto de dados à medida que este percorre o modelo de rede OSI ou TCP/IP, desde a origem até ao destino, com o objetivo de fornecer funcionalidades adicionais.
Através do encapsulamento, informações de protocolo são inseridas no cabeçalho ou rodapé dos dados para facilitar a transmissão adequada. Este processo ocorre desde a camada de aplicação até à camada física no dispositivo emissor. Cada camada recebe as informações encapsuladas da camada anterior, acrescenta novos dados para um encapsulamento adicional e envia para a camada seguinte.
Este procedimento pode incluir mecanismos para deteção de erros, sequenciamento de dados, controlo de congestionamento, controlo de fluxo e encaminhamento.
Desencapsulamento de dados: Este é o processo oposto ao encapsulamento. As informações adicionadas durante o encapsulamento são removidas dos dados recebidos enquanto estes se movem da camada física para a camada de aplicação no dispositivo recetor, permitindo a obtenção das informações originais.
Este processo acontece na mesma camada que efetuou o encapsulamento no dispositivo emissor. As informações adicionais do cabeçalho e rodapé são então removidas.
Em resumo, os dados são encapsulados em cada camada no dispositivo emissor e, posteriormente, desencapsulados no dispositivo recetor, na mesma camada do modelo de rede TCP/IP ou OSI.
O que é uma unidade de dados de protocolo (PDU)?
Unidade de Dados de Protocolo (PDU) refere-se aos dados de controlo adicionados a um conjunto de dados em cada camada do modelo OSI ou TCP/IP durante a transmissão. Estas informações são inseridas no cabeçalho ou rodapé do conjunto de dados.
Assim, cada camada do modelo de rede utiliza a PDU para interagir e trocar dados com a camada adjacente. Estas PDUs são encapsuladas através da sua adição aos dados em cada camada. Cada PDU recebe um nome específico com base nos dados que contém. A camada adjacente no dispositivo recetor apenas pode aceder aos dados antes da sua remoção e entrega à camada seguinte.
PDUs no modelo OSI
Conforme discutido, a PDU em cada camada do modelo OSI recebe um nome particular. De facto, termos distintos são usados para descrever dados encapsulados em diferentes camadas em modelos diferentes, como se pode observar na tabela abaixo.
Na camada de Aplicação da rede TCP/IP, e nas camadas de Aplicação, Apresentação e Sessão do modelo OSI, é simplesmente designada como “dados”, enquanto em outras camadas de ambos os modelos, a designação é diferente.
| Termo encapsulado | Camadas OSI | Camadas TCP/IP |
| Data | Application | Application |
| Data | Presentation | – |
| Data | Session | – |
| Segment | Transport | Transport |
| Packet | Network | Internet |
| Frame | Data-Link | Data-Link |
| Bits | Physical | Physical |
Analisaremos cada um em detalhe e a sua importância nas redes.
PDU da Camada de Transporte
Na camada de transporte, a unidade de dados do protocolo é denominada “segmento”. A camada cria um cabeçalho e anexa-o ao conjunto de dados. Aqui, a unidade de dados conterá informações que serão usadas pelo host remoto para reagrupar os diferentes pedaços de dados.
Portanto, um cabeçalho com a parte de dados na camada de transporte é conhecido como segmento, o qual a camada encaminhará para a camada seguinte (camada de rede) para processamento adicional.
PDU da Camada de Rede
A PDU na camada de rede é chamada de “pacote”. A camada de rede também cria um cabeçalho para cada segmento recebido da camada de transporte. O cabeçalho incluirá dados sobre encaminhamento e endereçamento.
Após a camada de rede gerar o cabeçalho, ela anexa-o ao segmento. É neste ponto que o conjunto de dados se transforma num pacote, que posteriormente se move para a camada seguinte.
PDU da Camada de Enlace de Dados
Nesta camada, a PDU é designada como “frame” (quadro). A camada de Enlace de Dados recebe o pacote da camada anterior e cria um cabeçalho e um rodapé para cada pacote recebido. O cabeçalho incluirá dados de comutação, como o endereço do computador de origem e o endereço do computador de destino. O rodapé, por sua vez, contém informações sobre pacotes de dados corrompidos.
A camada de enlace de dados anexa as informações do cabeçalho e rodapé ao pacote. É neste momento que a unidade de dados se transforma em um Quadro, que será enviado para a camada seguinte (camada física).
PDU da Camada Física
A PDU na camada física é denominada “Bit”. A camada física recebe o quadro da camada anterior e converte-o num formato adequado para transmissão através de um meio físico. Um bit é simplesmente esse formato.
Como funciona o encapsulamento
O encapsulamento ocorre num conjunto de dados ou pacote, onde tem início e fim. A sua parte inicial é o cabeçalho, enquanto a parte final é o rodapé. Os dados compreendidos entre o cabeçalho e o rodapé podem ser considerados como a carga útil.
O cabeçalho de um pacote contém dados nos seus bytes iniciais, sinalizando o início do pacote e identificando as informações transportadas. O pacote desloca-se do dispositivo emissor para o dispositivo recetor. O cabeçalho contém dados específicos do protocolo usado, uma vez que cada protocolo tem um formato definido.
Além disso, o rodapé do pacote indica ao dispositivo recetor que o final do pacote foi alcançado. Ele pode incluir um valor de verificação de erros, que o dispositivo utiliza para confirmar se recebeu o pacote completo.
O processo de encapsulamento passo a passo:
Passo 1: A camada de aplicação, apresentação e sessão do modelo OSI ou a camada de aplicação do modelo TCP/IP recebem os dados do utilizador como fluxos de dados. De seguida, encapsula os dados e encaminha-os para a camada seguinte, a camada de transporte. Contudo, isto não implica necessariamente a adição de um cabeçalho ou rodapé a estes dados. Esta etapa é específica da aplicação e apenas adiciona cabeçalho ou rodapé quando necessário.
Passo 2: À medida que os dados são movidos para a camada de transporte nos modelos TCP/IP e OSI, a camada utiliza o fluxo de dados das camadas superiores e divide-o em várias partes. Esta camada realiza o encapsulamento de dados, adicionando um cabeçalho adequado a cada parte de dados, chamados de segmentos. O cabeçalho adicionado contém informações de sequenciamento, de forma que os segmentos são reagrupados no dispositivo recetor.
Passo 3: O conjunto de dados com as informações de cabeçalho adicionadas é direcionado para a camada subsequente, designada como camada de rede (modelo OSI) ou camada de Internet (modelo TCP/IP). A camada recebe os segmentos da camada anterior e realiza o encapsulamento, adicionando as informações de encaminhamento necessárias para garantir a correta entrega dos dados. Após o encapsulamento, os dados transformam-se em um datagrama ou pacote nesta camada.
Passo 4: O pacote de dados desloca-se agora para a camada de enlace de dados no modelo TCP/IP ou OSI. Esta camada recebe o pacote e encapsula-o, anexando um cabeçalho e um rodapé. Nesta fase, o cabeçalho conterá informações de comutação, para garantir que os dados são entregues corretamente ao componente de hardware recetor. O rodapé conterá dados relacionados à deteção e mitigação de erros. Nesta etapa, os dados transformam-se em um quadro, que será direcionado para a camada final.
Passo 5: O quadro de dados proveniente da camada de Enlace de Dados é encaminhado para a camada física no modelo TCP/IP ou OSI. Esta camada encapsula-o, convertendo os dados em bits ou sinais de dados.
Como funciona o desencapsulamento
O desencapsulamento opera na ordem inversa do encapsulamento, desde a camada física até à camada de aplicação no modelo OSI ou TCP/IP. Todas as informações adicionais inseridas no conjunto de dados durante o encapsulamento no dispositivo emissor são removidas durante a transmissão para o dispositivo recetor.
Aqui está o processo passo a passo de como funciona o desencapsulamento:
Passo 1: Os dados encapsulados na camada física, denominados como bits ou sinais de dados, são recebidos pela camada para serem desencapsulados. Os dados transformam-se agora num quadro de dados, que será direcionado para a camada superior, ou seja, a camada de enlace de dados.
Passo 2: A camada de enlace de dados recebe esses quadros de dados e desencapsula-os. A camada verifica também se o cabeçalho do quadro de dados está comutado para o hardware correto. Se o quadro de dados corresponder a um destino incorreto, ele é descartado. Caso contrário, a camada verifica o rodapé do quadro de dados para obter informações adicionais.
Caso seja detetado algum erro no rodapé ou nos dados, será solicitada a retransmissão dos dados. Se o rodapé contiver as informações corretas, a camada desencapsula o quadro para formar um datagrama ou pacote de dados, e encaminha-o para a camada superior.
Passo 3: O pacote de dados proveniente da camada de enlace de dados é direcionado para a camada de Internet (modelo TCP/IP) ou para a camada de rede (modelo OSI). Esta camada recebe o pacote para desencapsulá-lo e formar um segmento de dados.
A camada verifica o cabeçalho do pacote para determinar se ele foi encaminhado para o destino correto. Caso contrário, o pacote de dados é descartado. Se as informações de encaminhamento estiverem corretas, a camada irá desencapsular o pacote e enviar para a camada superior, ou seja, a camada de transporte.
Passo 4: Os segmentos de dados provenientes da camada de Internet ou da camada de rede são direcionados para a camada de transporte nos modelos TCP/IP e OSI. A camada de transporte recebe os segmentos e verifica as informações dos respetivos cabeçalhos. Em seguida, começa a reagrupar os segmentos e a formar fluxos de dados, que são encaminhados para as camadas superiores.
Passo 5: Os fluxos de dados provenientes da camada de transporte alcançam a camada de aplicação no modelo TCP/IP. No modelo OSI, o fluxo alcança a camada de sessão, a camada de apresentação e, por fim, a camada de aplicação. As camadas recebem os fluxos de dados e desencapsulam-nos, enquanto apenas encaminham os dados específicos da aplicação para o computador ou aplicações do dispositivo recetor.
Vantagens do Encapsulamento
As vantagens do encapsulamento numa rede são as seguintes:
#1. Segurança de dados
O encapsulamento contribui para aumentar a segurança dos dados e a privacidade contra acessos não autorizados. A proteção de dados é crucial no cenário atual. Assim, é possível evitar riscos como roubo de dados e ataques, entre outros. Além disso, é possível conceder acesso a qualquer nível de utilizadores sem dificuldades.
#2. Dados fiáveis
O encapsulamento assegura a integridade dos dados principais, evitando que sejam adulterados por qualquer código de cliente. Também define se as informações principais são visíveis para objetos externos. Sem o encapsulamento de dados, uma alteração mínima nos dados poderia causar danos à rede.
#3. Recursos e funcionalidades adicionais
No encapsulamento, dados são adicionados em diferentes camadas, o que aumenta os recursos e funcionalidades para a transmissão de dados entre o emissor e o recetor numa rede. Esses recursos e funcionalidades podem incluir controlo de fluxo de dados, encaminhamento, deteção de erros, sequenciamento de dados, entre outros, o que permite uma transmissão de dados adequada e eficaz.
#4. Comunicação eficaz
O encapsulamento e o desencapsulamento são executados simultaneamente numa rede. O encapsulamento é realizado no dispositivo emissor, enquanto o desencapsulamento é efetuado no dispositivo recetor. Este processo permite uma comunicação mais eficaz, o que é essencial tanto para o emissor como para o recetor.
#5. Manutenção simplificada
Erros podem surgir a qualquer momento, levando à interrupção da transmissão de dados entre as duas extremidades. Contudo, o encapsulamento realizado nos dados contribui para proteger a ligação e evitar a adulteração dos dados. As informações centrais ficam seguras, reduzindo a ocorrência de erros, o que facilita a manutenção.
Conclusão
O encapsulamento e o desencapsulamento de dados são aspetos importantes das redes. Estas técnicas garantem o fluxo adequado de dados na rede, com maior segurança, privacidade, fiabilidade e uma comunicação eficaz.