По вашему запросу ничего не найдено :(
Убедитесь, что запрос написан правильно, или посмотрите другие
наши статьи:
Всякий раз, когда мы отправляем данные из одного узла в другой в компьютерной сети, данные инкапсулируются на стороне отправителя, а деинкапсулируются на стороне получателя. В этой статье мы узнаем, что такое инкапсуляция. Мы также подробно изучим процесс инкапсуляции и деинкапсуляции в моделях OSI и TCP/IP.
Инкапсуляция данных
Инкапсуляция данных - это процесс, в котором некоторая дополнительная информация добавляется к элементу данных, чтобы добавить к нему некоторые функции. В нашей сети мы используем модель OSI или TCP/IP, и в этих моделях передача данных происходит через различные уровни. Инкапсуляция данных добавляет к данным информацию протокола, чтобы передача данных могла происходить надлежащим образом. Эта информация может быть добавлена в заголовок (header) или в конец (footer или trailer) данных.
Данные инкапсулируются на стороне отправителя, начиная с уровня приложения и заканчивая физическим уровнем. Каждый уровень берет инкапсулированные данные из предыдущего слоя и добавляет некоторую дополнительную информацию для их инкапсуляции и некоторые другие функции с данными. Эти функции могут включать в себя последовательность данных, контроль и обнаружение ошибок, управление потоком, контроль перегрузки, информацию о маршрутизации и так далее.
Деинкапсуляция данных
Деинкапсуляция данных - это процесс, обратный инкапсуляции данных. Инкапсулированная информация удаляется из полученных данных для получения исходных данных. Этот процесс происходит на стороне получателя. Данные деинкапсулируются на том же уровне на стороне получателя, что и инкапсулированный уровень на стороне отправителя. Добавленная информация заголовка и футера удаляется из данных в этом процессе.
На рисунке показано, как футер и хедер добавляются и удаляются из данных в процессе инкапсуляции и деинкапсуляции соответственно.
Данные инкапсулируются на каждом уровне на стороне отправителя, а также деинкапсулируются на том же уровне на стороне получателя модели OSI или TCP/IP.
Процесс инкапсуляции (на стороне отправителя)
Шаг 1. Уровень приложения, представления и сеанса в модели OSI принимает пользовательские данные в виде потоков данных, инкапсулирует их и пересылает данные на транспортный уровень. Тут не обязательно добавится к данным какой-либо хедер или футер - это зависит от приложения.
Шаг 2. Транспортный уровень берет поток данных с верхних уровней и разделяет его на несколько частей. Транспортный уровень инкапсулирует данные, добавляя соответствующий заголовок к каждой части. Эти фрагменты данных теперь называются сегментами данных. Заголовок содержит информацию о последовательности, так что сегменты данных могут быть повторно собраны на стороне получателя.
Шаг 3. Сетевой уровень берет сегменты данных с транспортного уровня и инкапсулирует их, добавляя дополнительный заголовок к сегменту данных. Этот заголовок данных содержит всю информацию о маршрутизации для правильной доставки данных. Здесь инкапсулированные данные называются пакетом данных или дейтаграммой.
Шаг 4: Канальный уровень берет пакет данных или дейтаграмму с сетевого уровня и инкапсулирует ее, добавляя дополнительный заголовок и нижний футер. Заголовок содержит всю информацию о коммутации для правильной доставки данных соответствующим аппаратным компонентам, а футер содержит всю информацию, связанную с обнаружением ошибок и контролем. Здесь инкапсулированные данные называются фреймом данных.
Шаг 5: Физический уровень берет кадры данных с уровня канала передачи данных и инкапсулирует их, преобразовывая их в соответствующие сигналы данных или биты, соответствующие физической среде.
Процесс деинкапсуляции (на стороне получателя)
Шаг 1: Физический уровень принимает инкапсулированные сигналы данных или биты от отправителя и деинкапсулирует их в форме кадра данных, который будет перенаправлен на верхний уровень, то есть на канальный уровень.
Шаг 2: Канальный уровень берет кадры данных с физического уровня. Он деинкапсулирует фреймы данных и проверяет заголовок фрейма, скоммутирован ли фрейм данных на правильное оборудование или нет. Если кадр пришел в неправильное место назначения, он отбрасывается, иначе он проверяет информацию в футере. Если есть какая-либо ошибка в данных, запрашивается повторная передача данных, если нет, то они деинкапсулируются, и пакет данных пересылается на верхний уровень.
Шаг 3. Сетевой уровень принимает пакет данных или дейтаграмму из канального уровня. Он деинкапсулирует пакеты данных и проверяет заголовок пакета, направлен ли пакет в правильное место назначения или нет. Если пакет направляется в неправильный пункт назначения, пакет отбрасывается, если все ок, то он деинкапсулируется, и сегмент данных пересылается на верхний уровень.
Шаг 4: Транспортный уровень берет сегменты данных с сетевого уровня и деинкапсулирует их. Сначала он проверяет заголовок сегмента, а затем повторно собирает сегменты данных для формирования потоков данных, а затем эти потоки данных пересылаются на верхние уровни.
Шаг 5: Уровень приложения, представления и сеанса в модели OSI берет инкапсулированные данные с транспортного уровня, деинкапсулирует их, и данные, относящиеся к конкретному приложению, пересылаются в приложения.
Транспортный уровень OSI (уровень 4) определяет несколько функций, наиболее важными из которых являются восстановление после ошибок и управление потоком. Точно так же протоколы транспортного уровня TCP / IP также реализуют те же типы функций. Обратите внимание, что и модель OSI, и модель TCP / IP называют этот уровень транспортным. Но, как обычно, когда речь идет о модели TCP / IP, имя и номер уровня основаны на OSI, поэтому любые протоколы транспортного уровня TCP / IP считаются протоколами уровня 4.
Ключевое различие между TCP и UDP заключается в том, что TCP предоставляет широкий спектр услуг приложениям, а UDP-нет. Например, маршрутизаторы отбрасывают пакеты по многим причинам, включая битовые ошибки, перегрузку и случаи, в которых не известны правильные маршруты. Известно, что большинство протоколов передачи данных замечают ошибки (процесс, называемый error detection), и затем отбрасывают кадры, которые имеют ошибки. TCP обеспечивает повторную передачу (error recovery) и помогает избежать перегрузки (управление потоком), в то время как UDP этого не делает. В результате многие прикладные протоколы предпочитают использовать TCP.
Разница между TCP и UDP в одном видео
Однако не думайте, что отсутствие служб у UDP делает UDP хуже TCP. Предоставляя меньше услуг, UDP требует меньше байтов в своем заголовке по сравнению с TCP, что приводит к меньшему количеству байтов служебных данных в сети. Программное обеспечение UDP не замедляет передачу данных в тех случаях, когда TCP может замедляться намеренно. Кроме того, некоторым приложениям, особенно сегодня, к передаче голоса по IP (VoIP) и видео по IP, не требуется восстановление после ошибок, поэтому они используют UDP. Итак, сегодня UDP также занимает важное место в сетях TCP / IP.
В таблице 1 перечислены основные функции, поддерживаемые TCP/UDP. Обратите внимание, что только первый элемент, указанный в таблице, поддерживается UDP, тогда как TCP поддерживаются все элементы в таблице.
Таблица № 1 Функции транспортного уровня TCP/IP
Функции
Описание
Мультиплексирование с использованием портов
Функция, которая позволяет принимающим хостам выбирать правильное приложение, для которого предназначены данные, на основе номера порта.
Восстановление после ошибок (надежность)
Процесс нумерации и подтверждения данных с помощью полей заголовка Sequence и Acknowledgment
Управление потоком с использованием окон
Процесс, использующий размеры окна для защиты буферного пространства и устройств маршрутизации от перегрузки трафиком.
Установление и завершение соединения
Процесс, используемый для инициализации номеров портов, а также полей Sequence и Acknowledgment.
Упорядоченная передача данных и сегментация данных
Непрерывный поток байтов от процесса верхнего уровня, который "сегментируется" для передачи и доставляется процессам верхнего уровня на принимающем устройстве с байтами в том же порядке
Далее описываются возможности TCP, а затем приводится краткое сравнение с UDP.
Transmission Control Protocol
Каждое приложение TCP / IP обычно выбирает использование TCP или UDP в зависимости от требований приложения. Например, TCP обеспечивает восстановление после ошибок, но для этого он потребляет больше полосы пропускания и использует больше циклов обработки. UDP не выполняет исправление ошибок, но требует меньшей пропускной способности и меньшего количества циклов обработки. Независимо от того, какой из этих двух протоколов транспортного уровня TCP / IP приложение выберет для использования, вы должны понимать основы работы каждого из этих протоколов транспортного уровня.
TCP, как определено в Request For Comments (RFC) 793, выполняет функции, перечисленные в таблице 1, через механизмы на конечных компьютерах. TCP полагается на IP для сквозной доставки данных, включая вопросы маршрутизации. Другими словами, TCP выполняет только часть функций, необходимых для доставки данных между приложениями. Кроме того, роль, которую он играет, направлена на предоставление услуг для приложений, установленных на конечных компьютерах. Независимо от того, находятся ли два компьютера в одном Ethernet или разделены всем Интернетом, TCP выполняет свои функции одинаково.
На рисунке 1 показаны поля заголовка TCP. Хотя вам не нужно запоминать названия полей или их расположение, оставшаяся часть этой лекции относится к нескольким полям, поэтому весь заголовок включен сюда для справки.
Сообщение, созданное TCP, которое начинается с заголовка TCP, за которым следуют данные приложения, называется сегментом TCP. В качестве альтернативы также может использоваться более общий термин PDU уровня 4 или L4PDU.
Мультиплексирование с использованием номеров портов TCP
И TCP, и UDP используют концепцию, называемую мультиплексированием. Поэтому этот подраздел начинается с объяснения мультиплексирования с TCP и UDP. После этого исследуются уникальные возможности TCP.
Мультиплексирование по TCP и UDP включает в себя процесс того, как компьютер думает при получении данных. На компьютере может быть запущено множество приложений, таких как веб-браузер, электронная почта или приложение Internet VoIP (например, Skype). Мультиплексирование TCP и UDP сообщает принимающему компьютеру, какому приложению передать полученные данные.
Определенные примеры помогут сделать очевидной необходимость мультиплексирования. Сеть из примера состоит из двух компьютеров, помеченных как Анна и Гриша. Анна использует написанное ею приложение для рассылки рекламных объявлений, которые появляются на экране Григория. Приложение отправляет Григорию новое объявление каждые 10 секунд. Анна использует второе приложение, чтобы отправить Грише деньги. Наконец, Анна использует веб-браузер для доступа к веб-серверу, который работает на компьютере Григория. Рекламное приложение и приложение для электронного перевода являются воображаемыми, только для этого примера. Веб-приложение работает так же, как и в реальной жизни.
На рисунке 2 показан пример сети, в которой Гриша запускает три приложения:
Рекламное приложение на основе UDP
Приложение для банковских переводов на основе TCP
Приложение веб-сервера TCP
Грише необходимо знать, в какое приложение передавать данные, но все три пакета поступают из одного и того же Ethernet и IP-адреса. Вы могли подумать, что Григорий может посмотреть, содержит ли пакет заголовок UDP или TCP, но, как вы видите на рисунке, два приложения (wire transfer и web) используют TCP.
TCP и UDP решают эту проблему, используя поле номера порта в заголовке TCP или UDP соответственно. Каждый из сегментов TCP и UDP Анны использует свой номер порта назначения, чтобы Григорий знал, какому приложению передать данные. На рисунке 3 показан пример.
Мультиплексирование основывается на концепции, называемой сокетом. Сокет состоит из трех частей:
IP-адрес
Транспортный протокол
Номер порта
Итак, для приложения веб-сервера Григория, сокет будет (10.1.1.2, TCP, порт 80), потому что по умолчанию веб-серверы используют хорошо известный порт 80. Когда веб-браузер Анны подключается к веб-серверу, Анна также использует сокет - возможно, такой: (10.1.1.1, TCP, 49160). Почему 49160? Что ж, Анне просто нужен номер порта, уникальный для Анны, поэтому Анна видит этот порт 49160.
Internet Assigned Numbers Authority (IANA), организация, которая управляет распределением IP-адресов во всем мире, и подразделяет диапазоны номеров портов на три основных диапазона. Первые два диапазона резервируют номера, которые IANA затем может назначить конкретным протоколам приложений через процесс приложения и проверки, а третья категория резервирует порты, которые будут динамически выделяться для клиентов, как в примере с портом 49160 в предыдущем абзаце. Имена и диапазоны номеров портов (более подробно описано в RFC 6335):
Хорошо известные (системные) порты: номера от 0 до 1023, присвоенные IANA, с более строгим процессом проверки для назначения новых портов, чем пользовательские порты.
Пользовательские (зарегистрированные) порты: номера от 1024 до 49151, присвоенные IANA с менее строгим процессом назначения новых портов по сравнению с хорошо известными портами.
Эфемерные (динамические, частные) порты: номера от 49152 до 65535, не назначены и не предназначены для динамического выделения и временного использования для клиентского приложения во время его работы.
На рисунке 4 показан пример, в котором используются три временных порта на пользовательском устройстве слева, а сервер справа использует два хорошо известных порта и один пользовательский порт. Компьютеры используют три приложения одновременно; следовательно, открыто три сокетных соединения. Поскольку сокет на одном компьютере должен быть уникальным, соединение между двумя сокетами должно идентифицировать уникальное соединение между двумя компьютерами. Эта уникальность означает, что вы можете использовать несколько приложений одновременно, разговаривая с приложениями, запущенными на одном или разных компьютерах. Мультиплексирование на основе сокетов гарантирует, что данные будут доставлены в нужные приложения.
Номера портов являются важной частью концепции сокетов. Серверы используют хорошо известные порты (или пользовательские порты), тогда как клиенты используют динамические порты. Приложения, которые предоставляют услуги, такие как FTP, Telnet и веб-серверы, открывают сокет, используя известный порт, и прослушивают запросы на подключение. Поскольку эти запросы на подключение от клиентов должны включать номера портов источника и назначения, номера портов, используемые серверами, должны быть известны заранее. Таким образом, каждая служба использует определенный хорошо известный номер порта или номер пользовательского порта. Как общеизвестные, так и пользовательские порты перечислены на www.iana.org/assignments/servicenames-port-numbers/service-names-port-numbers.txt.
На клиентских машинах, откуда исходят запросы, можно выделить любой локально неиспользуемый номер порта. В результате каждый клиент на одном и том же хосте использует другой номер порта, но сервер использует один и тот же номер порта для всех подключений. Например, 100 веб-браузеров на одном и том же хост-компьютере могут подключаться к веб-серверу, но веб-сервер со 100 подключенными к нему клиентами будет иметь только один сокет и, следовательно, только один номер порта (в данном случае порт 80). Сервер может определить, какие пакеты отправлены от какого из 100 клиентов, посмотрев на порт источника полученных сегментов TCP. Сервер может отправлять данные правильному веб-клиенту (браузеру), отправляя данные на тот же номер порта, который указан в качестве порта назначения. Комбинация сокетов источника и назначения позволяет всем участвующим хостам различать источник и назначение данных. Хотя в примере объясняется концепция использования 100 TCP-соединений, та же концепция нумерации портов применяется к сеансам UDP таким же образом.
Почитайте продолжение цикла про популярные приложения TCP/IP.
Инструменты командной строки, такие как top, затрудняют мониторинг использования процессора и памяти. Поэтому сегодня мы представляем вам vtop - бесплатный и с открытым исходным кодом, простой, но в то же время мощный и расширяемый инструмент мониторинга активности терминала, написанный на Node.js.
Он разработан для того, чтобы пользователи могли легко просматривать загруженность процессора при использовании многопроцессорных приложений (те, которые имеют мастер-процесс и дочерние процессы, например, NGINX, Apache, Chrome и т.д.). vtop также позволяет легко увидеть всплески сверхурочного функционирования памяти, а также потребление памяти.
vtop использует символы Unicode шрифта Брайля для построения и отображения графиков использования процессора и памяти, что помогает визуализировать скачки. Кроме того, он группирует процессы с одним и тем же именем (мастер и все дочерние процессы) вместе.
В этой статье вы узнаете, как установить инструмент мониторинга vtop в Linux.
Установка vtop в Linux-системах
Требования: в качестве предварительного условия в вашей системе должны быть установлены Node.js и NPM.
После того, как на вашей системе установлены Node.js и NPM, запустите следующую команду для установки vtop. При необходимости используйте команду sudo для получения root прав при установке пакета.
sudo npm install -g vtop
После установки vtop выполните следующую команду, чтобы запустить его.
vtop
Ниже приведены сочетания клавиш vtop, нажав:
u - обновления до последней версии vtop.
k или стрелка вверх перемещает процесс вверх по списку.
j или стрелка вниз перемещает процесс вниз по списку.
g перемещает вас вверх по списку процессов.
G перемещает вас в конец списка.
dd убивает все процессы в этой группе (сначала нужно выбрать имя процесса).
Чтобы изменить цветовую схему, используйте переключатель --theme. Вы можете выбрать любую из доступных тем (такие как: acid, becca, brew, certs, dark, gooey, gruvbox, monokai, nord, parallax, seti, и wizard)
К примеру:
vtop --theme wizard
Для установки интервала между обновлениями (в миллисекундах) используйте --update-interval. В данном примере 20 миллисекунд эквивалентно 0.02 секунды:
vtop --update-interval 20
Вы также можете настроить завершение работы vtop через несколько секунд, используя опцию --quit-after, как показано ниже.
vtop --quit-after 5
Чтобы получить справку по vtop, запустите следующую команду.
vtop -h
vtop имеет множество функций, включая выполнение измерений запросов сервера, запись логов и так далее.