La encapsulación de datos en las redes desempeña un papel crucial a la hora de permitir una comunicación eficaz entre el ordenador de origen y el de destino.
Y su proceso inverso, la desencapsulación, también es esencial para el mismo fin. Estos dos procesos funcionan simultáneamente para garantizar una comunicación y un flujo de datos adecuados a través de una red.
Cuando los usuarios quieren acceder a algún dato en sus ordenadores, lo único que hacen es introducir unas cuantas palabras clave y el resultado aparece en unos instantes.
Pero muchas cosas suceden entre bastidores y a una velocidad excepcional. Su red y sus componentes están ocupados obteniendo la información que los usuarios han solicitado.
Y, sin embargo, la mayoría de la gente tiene poca idea de los mecanismos que trabajan en segundo plano para realizar su trabajo. En realidad, las redes, los componentes y los conceptos relacionados desempeñan un papel importante en la vida cotidiana de los usuarios modernos.
En este artículo, hablaré de la encapsulación y la desencapsulación para acercarnos a los conceptos de red.
Comencemos
¿Qué son la encapsulación y la desencapsulación de datos?
Encapsulación de datos: En las redes, la encapsulación de datos significa añadir más información a un elemento de datos cuando viaja en el modelo de red OSI o TCP/IP desde un origen a un destino con el fin de proporcionarle características adicionales.
Mediante la encapsulación de datos, se añade información de protocolo a la cabecera o al pie de página de los datos para que la transmisión se realice correctamente. Tiene lugar en el extremo del emisor, desde la capa de aplicación hasta la capa física. Aquí, cada capa recibe la información encapsulada de la anterior y añade más datos para encapsularla aún más, y la envía a la capa siguiente.
Este proceso puede incluir la detección de errores, la secuenciación de los datos, el control de la congestión, el control del flujo, el enrutamiento de los datos, etc.
Desencapsulación de datos: Es el proceso inverso a la encapsulación de datos. Los datos encapsulados se eliminan de los datos recibidos mientras viajan de la capa física a la capa de aplicación en el extremo del receptor para obtener la información original.
Este proceso se produce en la misma capa que la encapsulada en el lado del emisor. A continuación, se elimina de los datos la información de cabecera y de remolque recién añadida.
En última instancia, los datos se encapsulan en el extremo del emisor en cada capa y luego se desencapsulan en el lado del receptor en la misma capa del modelo de red TCP/IP u OSI.
¿Qué es una unidad de datos de protocolo (PDU)?
La unidad de datos de protocolo (PDU) se refiere a los datos de control adjuntos a un elemento de datos en cada capa del modelo OSI o TCP/IP durante la transmisión de datos. Esta información se añade a la cabecera de campo del elemento de datos, pero en su extremo o tráiler.
Así, cada capa del modelo de red utiliza la PDU para interactuar e intercambiar datos con su capa vecina. Estas PDU se encapsulan añadiéndolas en cada capa a los datos. Cada una de las PDU recibe un nombre basado en los datos que contiene. La capa vecina situada en el destino sólo puede leer los datos antes de eliminarlos y entregarlos a la capa siguiente.
Las PDU en el modelo OSI
Como se ha comentado anteriormente, la PDU en cada capa del modelo OSI recibe un nombre. De hecho, se utilizan diferentes términos para los datos encapsulados en las distintas capas de los diferentes modelos, como se indica en la tabla siguiente.
En la capa de aplicación de la red TCP/IP y en las capas de aplicación, presentación y sesión del modelo OSI, se denomina simplemente «datos», pero en otras capas de ambos modelos es diferente.
| Término encapsulado | Capas OSI | Capas TCP/IP |
| Datos | Aplicación | Aplicación |
| Datos | Presentación | – |
| Datos | Sesión | – |
| Segmento | Transporte | Transporte |
| Paquete | Red | Internet |
| Trama | Enlace de datos | Enlace de datos |
| Bits | Físico | Físicos |
Entendámoslos uno a uno en detalle y su importancia en la creación de redes.
PDU de la capa de transporte
En la capa de transporte, la unidad de datos de protocolo se denomina «segmento». La capa crea la cabecera y luego la adjunta con una unidad de datos. Aquí, la unidad de datos contendrá los datos que utilizará el host remoto para volver a ensamblar todas las piezas de datos.
Así pues, una cabecera con la pieza de datos en la capa de transporte se denomina segmento que la capa transferirá a la siguiente capa (capa de red) para un mayor procesamiento.
PDU de la capa de red
La PDU en la capa de red se denomina «paquete». De forma similar, la capa de red creará una cabecera para cada segmento que reciba de la capa de transporte. La cabecera contendrá los datos sobre enrutamiento y direccionamiento.
Después de que la capa de red cree la cabecera, la adjuntará al segmento. Aquí es donde el elemento de datos se convierte en el paquete, que pasa a la siguiente capa.
PDU de la capa de enlace de datos
En esta capa, la PDU se conoce como «trama». La capa de enlace de datos recibirá el paquete de la capa anterior y, a continuación, creará una cabecera y un remolque para cada paquete recibido. Esta cabecera tendrá los datos de conmutación como la dirección del ordenador de origen, la dirección del ordenador de destino, etc. Por otro lado, el tráiler tiene datos sobre paquetes de datos corruptos.
La capa de enlace de datos adjuntará la información de la cabecera y del tráiler al paquete. Es entonces cuando la unidad de datos se convierte en trama que se enviará a la siguiente capa (capa física).
PDU de la capa física
La PDU de la capa Física se conoce como «Bit». La capa Física obtiene la trama de la capa anterior y luego la convierte en un formato tal que sea transportable por un medio de transmisión. Un bit no es más que este formato.
Cómo funciona la encapsulación
La encapsulación se produce en una unidad de datos o paquete donde empieza y acaba. Su parte inicial es la cabecera, mientras que la final es el tráiler. Y los datos entre su cabecera y el tráiler pueden denominarse carga útil.
La cabecera de un paquete contiene datos en sus bytes iniciales, que marcan el comienzo del paquete e identifican la información transportada. Ahora, el paquete pasa del ordenador de origen al ordenador de destino. Además, la cabecera contiene datos basados en el protocolo utilizado, ya que cada protocolo tiene un formato definido.
Además, el tráiler del paquete señala un ordenador receptor que ha llegado al final del paquete. Puede tener un valor de comprobación de errores utilizado por el equipo para confirmar si ha recibido el paquete completo o no.
El proceso de encapsulación paso a paso:
Paso 1: La capa de Aplicación, Presentación y Sesión del modelo OSI o la capa de Aplicación del modelo TCP/IP toma los datos del usuario como flujos de datos. A continuación, encapsula los datos y los reenvía a la siguiente capa, es decir, la capa de Transporte. Sin embargo, esto no significa que necesariamente añada una cabecera o pie de página a estos datos. Es específico de la aplicación y sólo añade una cabecera o pie de página que requiera.
Paso 2: Cuando los datos pasan a la capa de Transporte, tanto en el modelo TCP/IP como en el OSI, esta capa utiliza el flujo de datos procedente de las capas superiores y lo divide en muchos trozos. Esta capa realiza la encapsulación de los datos añadiendo una cabecera adecuada a cada pieza de datos denominada segmentos. La cabecera añadida contiene información de secuenciación, por lo que los segmentos vuelven a ensamblarse en el lado del receptor.
Paso 3: Ahora, el trozo de datos con la información de cabecera añadida pasa a la capa siguiente denominada capa de red (modelo OSI) o capa de Internet (modelo TCP/IP). Esta capa toma los segmentos de la capa anterior y realiza la encapsulación añadiendo la información de enrutamiento necesaria para que los datos se entreguen correctamente. Tras la encapsulación, los datos se convierten en un datagrama o paquete en esta capa.
Paso 4: El paquete de datos pasa ahora a la capa de enlace de datos en el modelo TCP/IP u OSI. Esta capa toma el paquete y lo encapsula adjuntándole una cabecera y un pie de página. En este punto, la cabecera tendrá información de conmutación para garantizar que los datos llegan correctamente al componente de hardware receptor. En cambio, el trailer tendrá datos relacionados con la detección y mitigación de errores. En esta etapa, los datos se convierten en una trama, que pasa a la capa final.
Paso 5: La trama de datos procedente de la capa de enlace de datos pasa ahora a la capa física en el modelo TCP/IP u OSI. Esta capa la encapsula convirtiendo los datos en bits o señales de datos.
Cómo funciona la desencapsulación
La desencapsulación funciona en el orden inverso al de la encapsulación, de la capa Física a la capa de Aplicación en el modelo OSI o TCP/IP. Toda la información adicional añadida al trozo de datos durante la encapsulación en el extremo del emisor se eliminará mientras viaja hacia el extremo del receptor.
He aquí el proceso paso a paso de cómo funciona la desencapsulación:
Paso 1: Los datos encapsulados en la capa física, llamados bits o señales de datos, serán tomados por la capa para desencapsularlos. Los datos se convierten ahora en una trama de datos, que será reenviada a la capa superior o capa de Enlace de Datos.
Paso 2: La capa de Enlace de Datos toma ahora estas tramas de datos y las desencapsula. La capa también comprueba si la cabecera de la trama de datos corresponde al hardware correcto. Si la trama de datos corresponde a un destino erróneo o incorrecto, será descartada. Si es correcto, la capa comprobará el tráiler de la trama de datos en busca de información.
Si encuentra algún error en el tráiler o en los datos, solicitará la retransmisión de los datos. Pero si el tráiler tiene la información correcta, la capa lo desencapsulará para formar un datagrama o paquete de datos y lo reenviará a la capa superior.
Paso 3: El paquete de datos procedente de la capa de enlace de datos pasa ahora a la capa de Internet (modelo TCP/IP) o a la capa de red (modelo OSI). Esta capa toma el paquete para desencapsularlo y formar un segmento de datos.
La capa comprueba la cabecera del paquete para saber si está enrutado al destino correcto. Si no está correctamente encaminado, el paquete de datos será descartado. Pero si tiene la información de enrutamiento correcta, la capa lo desencapsulará y lo enviará a la capa superior, es decir, a la capa de Transporte.
Paso 4: Los segmentos de datos procedentes de la capa de Internet o de la capa de Red pasan a la capa de Transporte tanto en el modelo TCP/IP como en el OSI. La capa de Transporte toma los segmentos y comprueba su información de cabecera, A continuación, empieza a reensamblar los segmentos y a formar flujos de datos, que luego pasan a la capa o capas superiores.
Paso 5: Los flujos de datos de la capa de Transporte llegan a la capa de Aplicación en el modelo TCP/IP. En el modelo OSI, llega a la capa de Sesión, a la capa de Presentación y, finalmente, a la capa de Aplicación. La(s) capa(s) tomará(n) los flujos de datos y los desencapsulará(n) reenviando únicamente los datos específicos de la aplicación al ordenador o a las aplicaciones del receptor.
Ventajas de la encapsulación
Las ventajas de la encapsulación en las redes son las siguientes:
#1. Seguridad de los datos
La encapsulación ayuda a aumentar la seguridad y la privacidad de los datos frente a accesos no autorizados. Y ya sabe lo importante que es la protección de datos en el escenario actual. Así, puede evitar riesgos en línea como el robo de datos, ataques, etc. Además, puede dar acceso a cualquier nivel especificado de usuarios sin complejidad.
#2. Datos fiables
La encapsulación garantiza la integridad de los datos centrales para que no puedan ser manipulados por ningún código cliente. También decide si la información del núcleo es visible para objetos externos. En ausencia de encapsulación de datos, incluso un pequeño cambio en los datos puede causar daños en la red.
#3. Características y funcionalidades añadidas
En la encapsulación, los datos se añaden en diferentes capas. Esto añade más características y funcionalidades a la transmisión de datos entre el emisor y el receptor a través de una red. Estas características y funcionalidades podrían ser el control del flujo de datos, el enrutamiento, la detección de errores, la secuenciación de datos, etc. Esto también ayuda a que la transmisión de datos sea adecuada y eficaz.
#4. Comunicación eficaz
La encapsulación y la desencapsulación se ejecutan simultáneamente en una red. La encapsulación se ejecuta en el extremo del emisor, mientras que la desencapsulación se realiza en el extremo del receptor. Esto hace que la comunicación sea más eficaz, lo que es esencial tanto para el receptor como para el emisor.
#5. Fácil mantenimiento
En cualquier momento pueden producirse errores por algún motivo, lo que provoca la interrupción de la transmisión de datos entre los dos extremos. Pero la encapsulación realizada en los datos ayuda a asegurar la conexión y evita la manipulación de los datos. Por lo tanto, la información central permanece segura, reduciendo las posibilidades de errores, lo que favorece un mantenimiento sencillo.
Conclusión
La encapsulación y la desencapsulación de datos son aspectos importantes de las redes. Estas técnicas garantizan el flujo adecuado de datos dentro de la red con una mayor seguridad de los datos, privacidad, fiabilidad y una comunicación eficaz.