Cisco CCNAv7 - Encapsulamento de dados e PDU

Introdução

Quando você envia uma foto por uma rede, ela não viaja de uma vez, como um arquivo único. Os dados são divididos, identificados e embalados em várias etapas até virarem sinais no cabo. Neste post, você vai acompanhar esse processo, chamado encapsulamento, e o inverso, o desencapsulamento.

Segmentação e sequenciamento

Segmentação

A segmentação divide uma mensagem grande em partes menores. Isso traz duas vantagens:

Vantagem	Explicação
Mais velocidade e eficiência	Várias conversas compartilham o mesmo canal, alternando as pequenas partes
Mais confiabilidade	Se uma parte se perder, só ela é reenviada, e não a mensagem inteira

Sequenciamento

Como cada parte pode seguir um caminho diferente e chegar em ordem diferente, o sequenciamento numera as partes. No destino, os números permitem remontar a mensagem na ordem correta.

flowchart LR
  M["Mensagem grande"] --> S1["Parte 1"]
  M --> S2["Parte 2"]
  M --> S3["Parte 3"]
  S1 --> D["Destino: remonta na ordem 1, 2, 3"]
  S2 --> D
  S3 --> D

O que é encapsulamento?

O encapsulamento é o processo em que cada camada adiciona informações próprias (um cabeçalho, e às vezes um trailer) aos dados recebidos da camada superior. É como colocar uma carta em um envelope, depois em outro, e assim por diante.

flowchart TB
  A["Dados da aplicação"] --> B["Transporte: cabeçalho TCP ou UDP mais os dados"]
  B --> C["Internet: cabeçalho IP mais o segmento"]
  C --> D["Acesso à rede: cabeçalho e trailer Ethernet mais o pacote"]
  D --> E["Bits transmitidos pelo meio"]

Camada	O que é adicionado	Principais informações
Transporte	Cabeçalho TCP ou UDP	Portas de origem e de destino, números de sequência
Internet (Rede)	Cabeçalho IP	Endereços IP de origem e de destino
Acesso à rede (Enlace)	Cabeçalho e trailer (Ethernet)	Endereços MAC de origem e de destino, verificação de erros (FCS)

Unidades de dados de protocolo (PDU)

A PDU (Protocol Data Unit) é o nome dado ao “pacote” de dados em cada camada. O nome muda conforme o encapsulamento avança:

Camada	Nome da PDU	Conteúdo
Aplicação	Dados	A informação do usuário
Transporte	Segmento (TCP) ou datagrama (UDP)	Dados + cabeçalho de transporte
Internet (Rede)	Pacote	Segmento + cabeçalho IP
Acesso à rede (Enlace)	Quadro (frame)	Pacote + cabeçalho e trailer
Física	Bits	Sinais no meio

Exemplo: uma página web, do clique ao cabo

Imagine que você abre uma página em um servidor web:

Etapa	O que acontece
1. Aplicação	O navegador monta o pedido HTTP (os dados)
2. Transporte	O TCP divide em segmentos, e coloca as portas de origem e destino
3. Internet	O IP coloca os endereços IP de origem e destino, formando o pacote
4. Acesso à rede	A Ethernet coloca os endereços MAC e o FCS, formando o quadro
5. Física	O quadro vira bits, enviados como sinais pelo cabo ou pelo Wi-Fi

Desencapsulamento

No destino, o processo se inverte. Cada camada lê e remove o seu cabeçalho e entrega o conteúdo para a camada de cima:

flowchart BT
  F["Bits recebidos"] --> E["Enlace: confere MAC e FCS, remove cabeçalho e trailer"]
  E --> D["Rede: confere o IP, remove o cabeçalho IP"]
  D --> C["Transporte: confere a porta, remonta e remove o cabeçalho"]
  C --> B["Aplicação: recebe os dados"]

Camada	O que verifica	O que remove
Enlace	Endereço MAC de destino e FCS	Cabeçalho e trailer Ethernet
Rede	Endereço IP de destino	Cabeçalho IP
Transporte	Porta de destino e sequência	Cabeçalho TCP ou UDP
Aplicação	Conteúdo da mensagem	Entrega o resultado ao programa

Uma imagem útil: como descascar uma cebola, uma camada de cada vez, até chegar ao centro.

Conversa entre camadas pares

Cada camada do emissor “conversa” com a camada equivalente do receptor. O cabeçalho TCP escrito pelo emissor só é lido pelo TCP do receptor. Os dispositivos no meio do caminho não leem os cabeçalhos das camadas superiores aos que usam:

Dispositivo	Camadas que processa
Switch	Até o enlace (cabeçalho Ethernet)
Roteador	Até a rede (cabeçalho IP)
Origem e destino	Todas as camadas

Mini laboratório: acompanhando o encapsulamento no Packet Tracer

Objetivo: ver o encapsulamento e o desencapsulamento no modo de simulação.

Cenário: um PC, um switch e um servidor (com o serviço HTTP ativado), todos na mesma rede.

flowchart LR
  PC["PC: 192.168.1.10"] --- SW["Switch"]
  SW --- SRV["Servidor Web: 192.168.1.100"]

Monte a topologia e configure os IPs: PC 192.168.1.10, servidor 192.168.1.100, máscara 255.255.255.0.
No servidor, na aba Services, confirme que o HTTP está ativado.
Mude para o modo Simulation (botão no canto inferior direito).
Em Edit Filters, deixe apenas HTTP e TCP marcados, para simplificar.
No PC, abra Desktop → Web Browser e acesse http://192.168.1.100.
Clique em Capture / Forward repetidamente e acompanhe o pacote passando pelos dispositivos.
Clique no envelope do pacote na topologia e abra a aba OSI Model.
Observe, no PC, as camadas de cima para baixo (encapsulamento), e, no servidor, de baixo para cima (desencapsulamento).
Na aba Outbound PDU Details, identifique o cabeçalho Ethernet (MAC), o IP e o TCP (portas).

Perguntas para fixar:

Qual é o nome da PDU na camada de transporte? E na de rede?
Que informações o cabeçalho Ethernet carrega?
O que o switch lê do quadro para encaminhá-lo?

Resumo

A segmentação divide a mensagem em partes, e o sequenciamento as numera para remontagem.
No encapsulamento, cada camada adiciona seu cabeçalho (e o enlace, um trailer).
As PDUs são: Dados → Segmento → Pacote → Quadro → Bits.
No desencapsulamento, cada camada do destino lê e remove o seu cabeçalho.
Switches processam até o enlace (MAC), e roteadores, até a rede (IP).