Способ инкапсуляции что это

ИТ База знаний

Курс по Asterisk

Полезно

— Узнать IP — адрес компьютера в интернете

— Онлайн генератор устойчивых паролей

— Онлайн калькулятор подсетей

— Калькулятор инсталляции IP — АТС Asterisk

— Руководство администратора FreePBX на русском языке

— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке

— Руководство администратора по Linux/Unix

Навигация

Серверные решения

Телефония

FreePBX и Asterisk

Настройка программных телефонов

Корпоративные сети

Протоколы и стандарты

Что такое инкапсуляция данных в сети?

4 минуты чтения

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.

Полный курс по Сетевым Технологиям

В курсе тебя ждет концентрат ТОП 15 навыков, которые обязан знать ведущий инженер или senior Network Operation Engineer

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.

Полный курс по Сетевым Технологиям

В курсе тебя ждет концентрат ТОП 15 навыков, которые обязан знать ведущий инженер или senior Network Operation Engineer

Источник

Инкапсуляция в Python 3

Определение

Значение термина «инкапсуляция» расплывчато и отличается от источника к источнику. Принято считать, что инкапсуляция — один из основополагающих принципов ООП, хотя некоторые научные статьи вовсе упускают инкапсуляцию из списка. К примеру, Джон Митчелл в книге «Концепты в языках программирования» при перечислении основных концептов в ООП упоминает только абстракцию — термин который принято считать близким к инкапсуляции по значению, но все-же более обширным и высокоуровневым. С другой стороны, Роберт Мартин в его книге «Чистая архитектура» явно говорит о том, что инкапсуляция, наследование и полиморфизм считается фундаментом ООП.

Разнообразие определений, данных термину «инкапсуляция», сложно привести к общему знаменателю. В целом можно выделить два подхода к значению этого термина. Инкапсуляция может быть рассмотрена как:

• связь данных с методами которые этими данными управляют;
• набор инструментов для управления доступом к данным или методам которые управляют этими данными.

Инкапсуляция как связь

Подобного рода трактовка термина «инкапсуляция» очень проста в объяснении. В данном случае, любой класс в котором есть хотя бы одна переменная и один метод который ею управляет наглядно демонстрирует этот принцип.

Класс “Phone” объединяет данные в переменной “number” с методом “print_number()”

Можно создать класс, который состоит только из методов (и не содержит переменных), что может быть удобно в некоторых языках программирования. Также возможно создать класс содержащий только данные, без методов, чего, во многих случаях, следует избегать. Обе практики следует применять в случае необходимости и их отношение к «объединяющей» инкапсуляции спорно.

Инкапсуляция как управление доступом

Объяснение концепции ограничения доступа к данным или методам требует гораздо большего количества деталей. Прежде всего, в этом контексте термин «доступ» следует понимать как способность видеть и / или изменять внутреннее содержимое класса. Существует несколько уровней доступа, предоставляемых большинством ООП языков. Обобщая можно сказать что данные объекта могут быть:

• публичными ( public ) — данные доступны всем;
• приватными ( private ) — данные доступны только объекту/классу которому они принадлежат.

Большинство языков имеют дополнительные степени доступа, которые находятся между этими границами. К примеру, в C++ и Python3 есть три уровня доступа: публичный, защищенный и приватный; C# добавляет ключевое слово «внутренний» ( internal ) в список.

Стоит отметить, что в большинстве языков программирования, уровень доступа к любым данным установлен по умолчанию. Например, в C++ по умолчанию уровень доступа к данным в классе задан как приватный— к его данным могут обращаться только члены и друзья класса. Стандартный уровень доступа к структуре ( struct ) в C++ отличается — он публичный, и данные в такой структуре могут быть доступны любому. Уровень доступа для переменных и методов класса в Python 3 полностью зависит от синтаксиса.

Примеры

Инкапсуляция

Python 3 предоставляет 3 уровня доступа к данным:

• публичный ( public , нет особого синтаксиса, publicBanana );
• защищенный ( protected , одно нижнее подчеркивание в начале названия, _protectedBanana );
• приватный ( private , два нижних подчеркивания в начала названия, __privateBanana ).

Для краткости и простоты, только два базовых уровня (приватный и публичный) освещены в примере.

Доступ к публичным переменным и методам можно получить из основной программы. Попытка получить приватные данные или запустить приватный метод приведет к ошибке.

Нарушение инкапсуляции

Сам язык предоставляет программисту синтаксический инструмент, который может обойти инкапсуляцию. Читать и изменять частные переменные и вызывать частные функции все же возможно.

Несколько слов о Магии

Существуют методы, так называемые «магические методы» («magic methods») или «специальные методы» («special methods»), которые позволяют классам определять свое поведение в отношении стандартных языковых операторов. Примером таких языковых операторов могут служить следующие выражения:

Python 3 поддерживает множество таких методов, полный список можно найти на странице официальной документации языка. __init__ (инициализатор) является наиболее часто используемым из них и запускается при создании нового объекта класса. Другой, __lt__ (расширенное сравнение), определяет правила для сравнения двух объектов пользовательского класса. Такие методы не попадают в категорию «приватных» или «публичных», поскольку служат другим целям и корнями глубоко уходят во внутреннюю структуру языка.

Магические методы могут быть вызваны любым пользователем таким же образом как и любой публичный метод в Питоне, однако они предназначены для неявного использования в своих особых случаях. Специальный случай для метода __init__ — инициализация нового объекта класса. __lt__ служит для сравнения двух объектов.

Заключение

Python3 не обеспечивает ограниченный доступ к каким-либо переменным или методам класса. Данные, которые должны быть скрыты, на самом деле могут быть прочитаны и изменены. В Python3 инкапсуляция является скорее условностью, и программист должен самостоятельно заботиться о ее сохранении.

Источник

Инкапсуляция в Си++ и Си

Определение

Инкапсуляция это набор инструментов для управления доступом к данным или методам которые управляют этими данными. С детальным определением термина “инкапсуляция” можно ознакомиться в моей предыдущей публикации на Хабре по этой ссылке. Эта статья сфокусирована на примерах инкапсуляции в Си++ и Си.

Инкапсуляция в Си++

По умолчанию, в классе ( class ) данные и методы приватные ( private ); они могут быть прочитаны и изменены только классом к которому принадлежат. Уровень доступа может быть изменен при помощи соответствующих ключевых слов которые предоставляет Си++.

В Си++ доступно несколько спецификаторов, и они изменяют доступ к данным следующим образом:

• публичные ( public ) данные — доступны всем;
• защищенные ( protected ) — доступны только классу и дочерним классам;
• приватные ( private ) —доступны только классу которому они принадлежат.

Для краткости, только два уровня (приватный и публичный) будут освещены в примерах.

Пример инкапсуляции

В классе Contact , публичные переменные и методы доступны из основной программы ( main ). Приватные переменные и методы могут прочитаны, вызваны или изменены только самим классом.

Попытка напечатать или изменить приватную переменную mobile_number из основной программы ( main ) вызовет ошибку при компиляции потому как доступ к приватным данным в классе ограничен.

Нарушение инкапсуляции с Друзьями (Хорошая практика)

В Си++ присутствует ключевое слово “друг” ( friend ) которое позволяет добавить исключения в общие правила доступа к данным. Если функция или класс названы другом ( friend ) класса Contact — они получают свободный доступ к защищенным или приватным данным.

Существует два основных правила дружбы — дружба не наследуется и не взаимна. Также, наличие “друзей” не изменяет уровень защищенности данных — приватные данные остаются приватными с исключением в виде “друга”.

В этом примере, функция print_numbers() — обычная функция, не метод класса Contact . Объявление функции print_numbers() “другом” класса Contact — единственная причина по которой функция print_numbers() имеет доступ к приватным данным. Если убрать строку с определением друга — код не скомпилируется.

Примечание: друзьями лучше не злоупотреблять. Добавление друга стоит рассматривать как исключение, не как общую практику.

Нарушение инкапсуляции с Преобразованием типов и Указателями (Плохая практика)

Прежде всего, стоит заметить что использовать указатели и преобразование типов таким способом — плохая идея. Этот способ не гарантирует получения нужных данных. Он плохо читается и плохо поддерживается. Невзирая на это, он существует.

Си++ получил в наследство от Си множество инструментов, один из которых — преобразование типов ( typecasting ). По умолчанию, все переменные и методы в классе приватные. В то же время, стандартный уровень доступа к данным в структуре ( struct ) — публичный. Возможно создать структуру или полностью публичный класс в котором данные будут расположены идентично данным в классе Contact и используя преобразование типов получить доступ к приватным данным.

Приватные данные были прочитаны и изменены благодаря преобразованию типов

Инкапсуляция в Си

Традиционно считается что инкапсуляция — один из ключевых ООП принципов. Тем не менее, это не лимитирует использование этого принципа в процедурно-ориентированных языках. В Си, инкапсуляция используется давно, невзирая на отсутствие ключевых слов “приватный” и “публичный”.

Приватные переменные

В контексте инкапсуляции, все данные в Си могут быть рассмотрены как публичные по умолчанию. Уровень доступа к переменным в структурах ( struct ) может быть изменен на приватный если изолировать их определение от основной программы. Нужный эффект может быть достигнут при использовании отдельных заголовочных (header, .h) и исходных (source, .c) файлов.

В данном примере, структура была определена в отдельном исходном файле “private_var.c”. Поскольку инициализация структуры в Си требует выделения и освобождения памяти, несколько вспомогательных функций были добавлены.

В соответствующем заголовочном файле «private_var.h», структура Contact была объявлена, но ее содержание осталось скрытым для основной программы.

Таким образом, для “main.c” содержание структуры неизвестно и попытки прочитать или изменить приватные данные вызовут ошибку при компиляции.

Получение доступа к приватным переменным с Указателями

Преобразование типов может быть использовано для преодоления инкапсуляции в Си также как и в Си++, но данный подход уже был описан. Зная, что в структуре данные расположены в порядке их декларации, указатели и арифметика указателей подойдет для достижения цели.

Доступ к переменным в структуре ограничен. Тем не менее, спрятаны только переменные, не память в которой хранятся данные. Указатели можно рассматривать как ссылку на адрес памяти, и если эта память доступна программе — данные сохраненные в этой памяти можно прочитать и изменить. Если указатель назначен на память в которой структура хранит свои данные — их можно прочитать. Используя то же определение структуры (те же “.c” и “.h” файлы) и модифицированный “main.c” файл, ограничение доступа было преодолено.

Данные в структуре были прочитаны и модифицированы

Приватные функции

Функции, будучи внешними ( extern ) по умолчанию, видимы во всей так называемой единице трансляции ( translation unit ). Другими словами, если несколько файлов скомпилированы вместе в один объектный файл, любой из этих файлов сможет получить доступ к любой функции из любого другого файла. Использование ключевого слова “статический” ( static ) при создании функции ограничит ее видимость до файла в котором она была определена.Следовательно, для обеспечения приватности функции необходимо выполнить несколько шагов:

• функция должна быть объявлена статической ( static ) либо в исходном файле (.c), либо в соответствующем заголовочном файле (.h);
• определение функции должно находиться в отдельном исходном файле.

В данном примере, в файле “private_funct.c”, была определена статическая функция print_numbers() . К слову, функция delete_contact() успешно вызывает print_numbers() поскольку они находятся в одном файле.

В соответствующем заголовочном файле «private_funct.h», print_numbers() была декларирована как статическая функция.

Основная программа, “main.c”, успешно вызывает print_numbers() опосредовательно через delete_contact() , поскольку обе функции находятся в одном документе. Тем не менее, попытка вызвать print_numbers() из основной программы вызовет ошибку.

Получение доступа к приватным функциям

Вызвать функцию print_numbers() из основной программы возможно. Для этого можно использовать ключевое слово goto или передавать в main указатель на приватную функцию. Оба способа требуют изменений либо в исходном файле “private_funct.c”, либо непосредственно в теле самой функции. Поскольку эти методы не обходят инкапсуляцию а отменяют её, они выходят за рамки этой статьи.

Заключение

Инкапсуляция существует за пределами ООП языков. Современные ООП языки делают использование инкапсуляции удобным и естественным. Существует множество способов обойти инкапсуляцию и избежание сомнительных практик поможет ее сохранить как в Си, так и в Си++.

Источник