Инкапсуляция

Курс по основам компьютерных сетей на базе оборудования Cisco. Этот курс поможет вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA, так как за его основу взят курс Cisco ICND1

Инкапсуляция

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей, напомню, что эти записи основаны на программе Cisco ICND1 и помогут вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA.

Эта запись обобщает информацию, полученную нами в четырех предыдущих.

Разобравшись с процессами инкапсуляции и декапсуляции данных, у вас появится представление о том, как работает компьютерная сеть и почему уровни модели передачи данных и их функционал изолированы друг от друга.

Перед началом я хотел бы вам напомнить, что ознакомиться с опубликованными материалами первой части нашего курса можно по ссылке: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».

1.16.1 Введение

Эта тема подводит итог четырем предыдущим и объединяет их воедино, ранее мы разбирались с моделями передачи данных: сначала мы рассмотрели семуровневую модель передачи данных OSI 7, а затем модель стека протоколов TCP/IP, а до этого мы узнали в чем польза от декомпозиции задачи сетевого взаимодействия и в чем разница между протоколами и службами. Мы очень подробно рассмотрели процессы, происходящие на различных уровнях моделей, перечислили устройства и протоколы, которые выполняют функции того или иного уровня, но мы практически не разбирались с тем, что происходит с данными, когда они переходят с одного уровня на другой.

И на самом деле, процесс передачи данных с одного уровня на другой очень важен для понимания принципов работы сетевых устройств, компьютерных сетей и протоколов, так как вся суть работы протоколов заключена в заголовках, которые добавляются или убираются в зависимости от того, с какого уровня на какой переходят данные. Процесс добавления заголовка поверх существующего называется инкапсуляция данных, это когда данные движутся с более высокого уровня вниз (то есть при подготовке данных к передаче), процесс снятия заголовка называется декапсуляция данных, это когда данные движутся снизу вверх, то есть при приеме.

1.16.2 Принцип инкапсуляции данных в компьютерной сети

В других темах мы уже не раз упоминали, что данные, передаваемые по сети, должны пройти процесс обработки как на передающей стороне, так и на принимающей.

Когда передающая сторона готовит данные к передаче – это процесс инкапсуляции данных, и наоборот, когда принимающая сторона начинает обрабатывать входящую последовательность бит и формировать из нее сообщения – это процесс декапсуляции. Начнем мы с передающей стороны и посмотрим, что происходит с данными, когда они готовятся к передаче.

Процессы инкапсуляции и декапсуляции будем рассматривать на примере модели стека протоколов TCP/IP, можно было бы это сделать и на примере эталонной модели сетевого взаимодействия, но это будет дольше, а принцип один и тот же, с той лишь разницей, что данные в модели OSI 7 никак не фрагментируются при их переходе с седьмого уровня на пятый, с ними просто происходят какие-то изменения (они архивируются, кодируются, шифруются, в общем, как-то преобразуются), но они не разбиваются на сообщения, которые затем будут передаваться по сети, фрагментация начинается только на транспортном уровне.

В обеих моделях передачи данных на каждом уровне, начиная с транспортного, и кроме физического, идет процесс инкапсуляции данных, то есть на каждом уровне к имеющимся данным добавляется заголовок и при необходимости к данным может быть добавлена метка конца.

На транспортном уровне еще происходит процесс фрагментации данных, то есть разбиение больших данных, которые отправляет пользователь, на маленькие сообщения, которые удобно передавать по сети (фрагментация может происходит еще и на сетевом уровне, но это не совсем стандартная ситуация, поэтому сейчас мы ее не рассматриваем).

На физическом уровне модели передачи данных упакованные в несколько слоев сообщения превращаются в последовательность бит, чтобы затем отправиться в среду передачи данных.

Что содержится в заголовках, которыми упаковываются данные? Это зависит от уровня модели передачи данных и того протокола, чей заголовок добавляется к сообщению, самые важные для нас протоколы и заголовки мы рассмотрим (IPv4, IPv6, TCP, UDP, Ethernet), но если говорить в общем, то заголовки содержат служебную информацию, которая помогает устройствам компьютерной сети определить: кому принадлежит данное сообщение, куда его дальше отправить, не повредилось ли сообщение, какое сообщение в полученной последовательности является первым, а какое вторым и многое другое.

Принцип инкапсуляции данных для модели стека протоколов TCP/IP показан ниже на Рисунке 1.16.1.

Рисунок 1.16.1 Принцип инкапсуляции данных в модели стека протоколов TCP/IP

Здесь у нас есть пользователь, который хочет отправить свое другу сообщение: «Привет, Вася!». Этот пользователь открывает почтовый клиент, вводит сообщение и нажимает кнопку «Отправить».

Пока пользователь вводит сообщение и пока его обрабатывает почтовый клиент, оно представлено в виде «Пользовательских данных», как только это сообщение попадет на транспортный уровень, он превратится в сегмент или дейтаграмму (в зависимости от протокола, который будет использован для передачи: TCP или UDP), более того, если пользовательские данные будут слишком большими, то на транспортном уровне будет выполнена фрагментация, то есть данные пользователя будут разбиты на сообщения поменьше и к каждому сообщению будет добавлен заголовок транспортного уровня, по которому принимающая сторона сможет снова собрать сообщение, которое послал пользователь, а также определить: какому приложение следует отправить полученные данные на обработку.

После того, как транспортный уровень закончит свои операции, он передаст получившиеся сообщения на сетевой уровень, сетевой уровень поверх заголовка транспортного уровня добавит свой заголовок и получится пакет, то есть для сетевого уровня данными уже являются сегменты и дейтаграммы, которые приходят к нему с транспортного уровня. По заголовку сетевого уровня маршрутизаторы/роутеры смогут составить маршрут, по которому будет двигаться пакет в компьютерной сети.

Далее пакеты спустятся на канальный уровень, для канального уровня данными уже являются пакеты.

На канальном уровне поверх заголовка сетевого уровня будет добавлен заголовок канального уровня, но, кроме того, после того, как будет добавлен заголовок, клиентский компьютер посчитает контрольную сумму получившейся конструкции и запишет ее после пользовательских данных, чтобы принимающее устройство смогло проверить: а не повредились ли данные при передаче по сети. Вся конструкция целиком называется кадром. Сетевые карты компьютеров и коммутаторы для передачи данных пользуются заголовками канального уровня.

Перед тем, как отправить данные в канал связи, передающий компьютер превратит полученные кадры в последовательность бит. Собственно, сама передача данных ведется в физической среде, которая определяет скорость передачи данных и некоторые другие важные характеристики компьютерной сети.

Тут стоит сказать, что все вышеописанные операции ведутся внутри передающего компьютера и всё это вместе называется инкапсуляцией данных.

Если говорить о устройствах физического уровня, то можно вспомнить хабы и сетевые концентраторы с их недостатками, к счастью, они уже не используются.

Мы рассмотрели инкапсуляцию данных в модели TCP/IP, если говорить про модель OSI 7, то здесь будет несколько незначительных отличий, о которых мы уже говорили выше, основной принцип останется тем же.

1.16.3 Декапсуляция данных

Давайте теперь посмотрим, что будет происходить на принимающей стороне, то есть разберемся с принципом декапсуляции данных в моделях TCP/IP и OSI 7.

Декапсуляция данных – это процесс обратный инкапсуляции, если при подготовке данных к передаче мы их запаковывали, то на принимающей стороне мы их будем распаковывать, если все понятно, то можете пропустить раздел этот раздел, если нет, то давайте разбираться. Декапсуляция данных показана на Рисунке 1.16.2.

Рисунок 1.16.2 Принцип декапсуляции данных в модели стека протоколов TCP/IP

Как видите, второй рисунок ничем не отличается от первого, разница только в направлении стрелки, которая показывает, что компьютер Васи занимается приемом данных, то есть идет процесс декапсуляции данных.

Итак, компьютер Васи, подключенный витой парой к компьютерной сети получает сообщения на скорости 100 Мбит/c, которые на физическом уровне представлены в виде последовательности бит, эти биты поступают на канальный уровень и на нем принимающий компьютер собирает из них кадры, по заголовку кадра компьютер Васи понимает, что это сообщение принадлежит ему, а по контрольной сумме компьютер понимает, что сообщение не было повреждено в процессе передачи по сети.

Компьютер Васи понимает, что пользователь не сможет самостоятельно разобраться с кадрами и понять, что в них находится, кроме того, компьютер Васи может быть транзитным устройством, то есть передавать данные дальше, ему нужно убедиться, что эти данные действительно для него, чтобы в этом убедиться, ему нужно убрать заголовок канального уровня и контрольную сумму и заглянуть в заголовок сетевого уровня, в заголовке сетевого уровня находятся логические адреса, которые однозначно идентифицируют узел в компьютерной сети. Принимающий компьютер проанализировал заголовок сетевого уровня и понял, что эти данные действительно для него и их нужно обрабатывать дальше, поэтому он снимает сетевой заголовок и видит заголовок транспортного уровня.

Заголовок транспортного уровня содержит подсказку для компьютера Васи о том, в какой последовательности нужно собрать сегменты, чтобы из них получились исходные данные, а также по этому заголовку компьютер видит какому прикладному приложению отправить полученные данные на обработку, в нашем случае это почтовый клиент. Как только почтовый клиент получит данные от транспортного уровня и обработает их, он оповестит Васю о том, что пришло новое сообщение. Давайте объединим два наших рисунка, чтобы увидеть картину целиком.

Рисунок 1.16.3 Инкапсуляция и декапсуляция данных в модели стека протоколов TCP/IP или процесс приема и передачи данных в компьютерной сети

Из рисунка видно, что при помощи протокола прикладного уровня общаются клиентские приложения, на транспортном уровне происходит взаимодействие двух компьютеров, как логических устройств, также у компьютеров есть сетевая библиотека, которая помогает ему принимать решения о том, что делать с полученными пакетами, а также у компьютера есть такое устройство, как сетевая карта, которая дает ему доступ к физическим ресурсам компьютерной сети, то есть позволяет подключаться к этой самой сети.

Как видите, ничего сложного в декапсусляции и инкапсуляции нет, это похоже на процесс запаковки и распаковки конфет: на заводе они запаковываются в фантики, а перед тем как их съесть, вы эти фантики разворачиваете.

1.16.4 Выводы

Давайте подведем итоги разговору о принципе инкапсуляции и декапсуляции данных, который реализован в моделях передачи данных TCP/IP и OSI 7, то есть этот принцип работает во всех компьютерных сетях, как в самых маленьких, так и в самых больших, вне зависимости от типа сетевого трафика, передаваемого по компьютерной сети.

Пользователь или конечный потребитель услуги взаимодействует с приложениями, то есть с самым верхним уровнем модели передачи данных.

То есть протоколы верхнего уровня используются для взаимодействия приложений друг с другом, так, например, http-клиент или просто браузер взаимодействует с http-сервером в сети Интернет по одноименному протоколу (в качестве примера веб-сервера можно привести сервер Apache), особенностью схемы взаимодействия клиент-сервер в данном случае является то, что ни клиентское, ни серверное приложение ничего не знают о существование компьютерной сети, даже если клиент находится в Сибири, а сервер в Нью-Йорке, так как от этих приложений эта информация скрыта, благодаря принципу инкапсуляции данных, эти приложения общаются на своем уровне при помощи http-сообщений: клиент шлет запросы, а сервер ответы.

С верхних уровней данные попадают на транспортный уровень, этот уровень отвечает за взаимодействие двух конечных узлов, он помогает узлам разделять трафик различных приложений при отправки и при получении, но кроме этого, транспортный уровень делит большие объемы данных, которые пользователи отправляют, на небольшие фрагменты, каждому такому фрагменту на транспортном уровне добавляется специальный заголовок, который нужен для того, чтобы принимающая сторона смогла собрать из мелких сообщений исходные данные. На транспортном уровне также еще нет представления о устройстве сети, так как транспортный уровень создает надежный виртуальный канал поверх ненадежной сети передачи данных, а нижние уровни от него изолированы.

Сообщения транспортного уровня спускаются на сетевой уровень и к ним добавляется сетевой заголовок, этот заголовок помогает маршрутизаторам определить путь, по которому будут следовать данный при их передаче из пункта А в пункт Б, то есть здесь у нас появляется представление о логической топологии компьютерной сети, но нет понимания того, как получить физический доступ к ресурсам нашей сети, эта информация сокрыта от сетевого уровня.

С сетевого уровня пакеты попадают на канальный уровень и к ним добавляются соответствующие заголовки, после чего они становятся кадрами.

Канальный уровень дает доступ нашему компьютеру к реальным ресурсам компьютерной сети, то есть определяет интерфейсы и технологии, по которым будет осуществляться передача данных от узла к узлу.

А также на канальном уровне реализована функция проверки целостности данных.

После того, как кадр будет сформирован, компьютер превратит его в последовательность нулей и единиц и отправит эту последовательность по линии связи.

Если говорить коротко, то принцип инкапсуляции и декапсуляции данных решает проблему изоляции и разграничения функционала между уровнями модели передачи данных, это всё возможно благодаря тому, что на каждом уровне данные оборачиваются в дополнительный заголовок, когда они готовятся к передаче, а на приемной стороне эти заголовки снимаются.

Источник: //zametkinapolyah.ru/kompyuternye-seti/inkapsulyaciya-dannyx.html

C # – Инкапсуляция

Инкапсуляция

Инкапсуляция определяется как процесс включения одного или нескольких элементов в физический или логический пакет. Инкапсуляция в методологии объектно-ориентированного программирования препятствует доступу к деталям реализации.

Абстракция и инкапсуляция связаны с объектно-ориентированным программированием. Абстракция позволяет сделать соответствующую информацию видимой, а инкапсуляция позволяет программисту реализовать желаемый уровень абстракции .

Инкапсуляция реализуется с использованием спецификаторов доступа . Спецификатор доступа определяет область видимости члена класса. C # поддерживает следующие спецификации доступа –

  • общественного
  • Частный
  • защищенный
  • внутренний
  • Защищенный внутренний

Спецификатор общего доступа

Открытый спецификатор доступа позволяет классу подвергать свои переменные-члены и функции-члены другим функциям и объектам. Доступ к любому публичному члену можно получить извне класса.

Следующий пример иллюстрирует это:

using System; namespace RectangleApplication { class Rectangle { //member variables public double length; public double width; public double GetArea() { return length * width; } public void Display() { Console.WriteLine(“Length: {0}”, length); Console.WriteLine(“Width: {0}”, width); Console.WriteLine(“Area: {0}”, GetArea()); } }//end class Rectangle class ExecuteRectangle { static void Main(string[] args) { Rectangle r = new Rectangle(); r.length = 4.5; r.width = 3.5; r.Display(); Console.ReadLine(); } }}

Когда приведенный выше код компилируется и выполняется, он производит следующий результат:

Length: 4.5Width: 3.5Area: 15.75

В предыдущем примере длина и ширина переменных-членов объявляются общедоступными , поэтому к ним можно получить доступ из функции Main (), используя экземпляр класса Rectangle с именем r .

Функция участника Display () и GetArea () также может напрямую обращаться к этим переменным без использования какого-либо экземпляра класса.

Функции-члены Display () также объявляются общедоступными , поэтому к нему также можно получить доступ из Main (), используя экземпляр класса Rectangle с именем r .

Спецификатор частного доступа

Спецификатор частного доступа позволяет классу скрыть свои переменные-члены и функции-члены от других функций и объектов. Только функции одного класса могут обращаться к своим частным членам. Даже экземпляр класса не может получить доступ к своим частным членам.

Следующий пример иллюстрирует это:

using System; namespace RectangleApplication { class Rectangle { //member variables private double length; private double width; public void Acceptdetails() { Console.WriteLine(“Enter Length: “); length = Convert.ToDouble(Console.ReadLine()); Console.WriteLine(“Enter Width: “); width = Convert.ToDouble(Console.ReadLine()); } public double GetArea() { return length * width; } public void Display() { Console.WriteLine(“Length: {0}”, length); Console.WriteLine(“Width: {0}”, width); Console.WriteLine(“Area: {0}”, GetArea()); } }//end class Rectangle class ExecuteRectangle { static void Main(string[] args) { Rectangle r = new Rectangle(); r.Acceptdetails(); r.Display(); Console.ReadLine(); } }}

Когда приведенный выше код компилируется и выполняется, он производит следующий результат:

Enter Length:4.4Enter Width:3.3Length: 4.4Width: 3.3Area: 14.52

В предыдущем примере длина и ширина переменных-членов объявляются частными , поэтому к ним нельзя получить доступ из функции Main ().

 Функции-члены AcceptDetails () и Display () могут обращаться к этим переменным.

 Поскольку функции-члены AcceptDetails () и Display ()объявлены общедоступными , к ним можно получить доступ из Main (),используя экземпляр класса Rectangle с именем r .

Защищенный спецификатор доступа

Защищенный спецификатор доступа позволяет дочернему классу обращаться к переменным-членам и функциям-членам его базового класса. Таким образом, это помогает в реализации наследования. Мы обсудим это более подробно в главе наследования.

Внутренний спецификатор доступа

Спецификатор внутреннего доступа позволяет классу подвергать свои переменные-члены и функции-члены другим функциям и объектам в текущей сборке. Другими словами, любой член с внутренним спецификатором доступа может быть доступен из любого класса или метода, определенных в приложении, в котором определяется член.

Следующая программа иллюстрирует это:

using System; namespace RectangleApplication { class Rectangle { //member variables internal double length; internal double width; double GetArea() { return length * width; } public void Display() { Console.WriteLine(“Length: {0}”, length); Console.WriteLine(“Width: {0}”, width); Console.WriteLine(“Area: {0}”, GetArea()); } }//end class Rectangle class ExecuteRectangle { static void Main(string[] args) { Rectangle r = new Rectangle(); r.length = 4.5; r.width = 3.5; r.Display(); Console.ReadLine(); } }}

Когда приведенный выше код компилируется и выполняется, он производит следующий результат:

Length: 4.5Width: 3.5Area: 15.75

В предыдущем примере обратите внимание, что функция-член GetArea ()не объявлена ​​с помощью любого спецификатора доступа. Тогда какой будет спецификатор доступа по умолчанию для члена класса, если мы не будем упоминать о нем?

Защищенный спецификатор внутреннего доступа

Защищенный спецификатор внутреннего доступа позволяет классу скрыть свои переменные-члены и функции-члены из других объектов и функций класса, кроме дочернего класса в одном приложении. Это также используется при реализации наследования.

Источник: //unetway.com/tutorial/c-inkapsulacia/

Инкапсуляция – это что такое? Инкапсуляция в программировании

Инкапсуляция

Инкапсуляция – это одна из трех основных особенностей объектно-ориентированного программирования (ООП). Две другие – полиморфизм и наследование. Вместе они составляют базу ООП, определяющую целый спектр возможностей написания программ на разных языках, используя эти три принципа. Объектно-ориентированные языки, в свою очередь, обязаны четко им следовать.

Основы ООП

Объектно-ориентированное программирование стоит на трех китах своего мироздания:

  • Полиморфизме, отвечающем на вопрос, как определенный язык программирования трактует объекты, имеющие между собой связь, сходным образом.
  • Наследовании, дающем ответ, каким образом происходит стимуляция использования кода многократно.
  • Инкапсуляции, являющейся ответом на вопрос, как происходит сокрытие реализации, а значит и сохранения целостности данных.

Терминология

Инкапсуляция (программирование) – это использование модификаторов доступа с целью сокрытия частей программного кода от конечного пользователя. Под ним, в свою очередь, подразумевается разработчик или наследующий объект.

Дефиниция определяет, что под инкапсуляцией подразумевается сокрытие всего или части программного кода. Суть же понятия “инкапсуляция” заключается в манипулировании модификаторами доступа. Это означает, что разработчик сам решает, какие свойства, методы и классы будут открыты классу-клиенту, а какие – скрыты.

Модификаторы доступа

Существуют такие модификаторы доступа, которыми, в числе прочих, способна манипуляривать инкапсуляция (программирование Java):

  • public (“паблик” – публичный, открытый, доступ) – общий доступ как для текущих объектов и классов, так и для внешнего мира;
  • private (“прайват” – приватный, частный, скрытый доступ) – закрытый доступ, суть которого полностью противоположна предыдущему. Обеспечивает доступ только из текущего класса;
  • protected (“протектед” – защищенный, полускрытый, доступ) – доступ для текущего класса и производных от него;
  • по умолчанию – неуказанный модификатор доступа подразумевает, что поле/метод видно для всего текущего пакета классов.

В языке C# (“Си Шарп”), помимо указанных (исключая последний), есть еще такие модификаторы:

  • internal (“интернал” – внутренний доступ) – общедоступность в текущем сборе, закрытый доступ по всем остальным случаям;
  • internal protected (“интернал протектед” – внутренний защищенный доступ) – объединение двух модификаторов в один, в котором проявляются свойства обоих из них.

Роль инкапсуляции

Механизм инкапсуляции позволяет исключить внешнее влияние на программный код и неверное использование заложенных в нем данных. Это происходит за счет объединения кода и данных в одно целое.

Объединение реализации программного модуля и данных, заложенных в коде, в программировании называется объектом. Суть связи его с инкапсуляцией заключается в том, что именно такая методика позволяет поддерживать и обеспечивать целостное функционирование рассматриваемого механизма.

Преимущество инкапсуляции

Инкапсуляция – это способ упростить процесс кодирования. Многочисленные строки кода остаются “за кулисами”, а в основном классе работа идет с экземплярами объектов.

Идея защиты данных

Инкапсуляция – это также механизм, который реализует идею защиты данных.

Программная логика объектно-ориентированного программирования построена на базе того, что большая часть данных будет скрыта модификатором доступа private (приватный, частный) или protected (защищенный).

Внешний мир, клиент случайно или преднамеренно не смогут повредить реализации программного модуля. Поскольку на самом деле сделать это очень легко даже не нарочно, инкапсуляция – это очень хороший принцип.

Единицы инкапсуляции

Класс, как основная единица инкапсуляции, описывает данные и содержит код, который этими данными способен оперировать. Также он является базой для построения объекта. Последний, в свою очередь, представлен как экземпляр класса.

Используется также следующая терминология:

  • члены – это код и данные, входящие в класс;
  • поля, или переменные экземпляра – так называются данные, которые определяет класс;
  • функции-члены – в них содержится сам код. Функции-члены – общее название. Частный случай – методы.

Инкапсуляция на конкретном примере

Инкапсуляция (программирование) пример:

* Примечание:

description – это описание метода/свойства/переменной, то есть комментирование того, что, собственно, происходит в программе. Продемонстрировано при помощи открывающихся/закрывающихся тегов

using System;

namespace OOPLibrary.Auto

{

///

/// Данный класс предназначен для того, чтобы описывать свойства и действия автомобиля

///

public class Auto

{

///

/// Переменная, созданная для того, чтобы в нее записывать, сколько автомобилю лет, так как внешнее вмешательство в это свойство разработчик считает лишним

/// оно помечается модификатором private, то есть закрытый, частный доступ (см. описание выше).

///

private int _age;

///

/// Булевская переменная (только два возможных значения – либо да, либо нет), которая описывает, движется ли автомобиль на данный момент

/// Она также не должна быть открыта для конечного пользователя, кем бы он ни был. Потому и этой переменной присваивается закрытый модификатор доступа “прайват”

///

private bool _isMoving;

///

/// В данной строковой переменной должна содержаться информация о цвете автомобиля. Он может подвергаться изменениям со стороны внешнего воздействия

/// потому для Цвета выбран модификатор открытого доступа “паблик”.

///

public string Color;

///

/// В данном конкретном случае допускаем, что имя автомобиля тоже можно менять

/// присваивается модификатор паблик (открытый доступ для всех, вне зависимости от класса или сборки).

///

public string Name;

///

/// Открывается конструктор класса и все свойства, выраженные переменными и заданные чуть ранее, получают свои значения

///

public Auto()

{

_age = 5;

_isMoving = false;

Color = “Фиолетовый”;

Name = “Шкода Октавиа”;

}

///

/// Метод реализует возврат значения возраста авто. Зачем это необходимо?

/// закрытый модификатор доступа не делает его возможным для изменения клиентом.

///

/// Возвращает возраст автомобиля.

public string GetAge()

{

return “На данный момент выбранной машине” + _age + ” лет.”;

}

///

/// Если автомобиль не движется, этот метод реализует старт движения. Выполняется проверка переменной, обознающей, в каком состоянии находится автомобиль (едет он или нет), и, в зависимости от результатов, выполняется соответствующее действие/выводится соответствующее сообщение.

///

public void Start()

{

if (_isMoving)

{

Console.WriteLine(“Движение уже было начато”);

}

else

{

_isMoving = true;

Console.WriteLine(“На старт, внимание.. Вперед! Поехали!”);

}

}

///

/// Если движение было начато, то этот метод его останавливает. Та же программная логика, что и в предыдущем рассмотренном случае.

///

public void Stop()

{

if (_isMoving)

{

_isMoving = false;

Console.WriteLine(“Стоп, машина”);

}

else

{

Console.WriteLine(“Ошибка. Автомобиль и так стоит на месте, не движется”);

}

}

///

/// Осуществляется поворот налево, если имеет место движения автомобиля

///

public void MoveLeft()

{

if (_isMoving)

{

Console.WriteLine(“Осуществлен поворот налево”);

}

else

{

Console.WriteLine(“Ошибка. Автомобиль стоит на месте. Функция поворота на данный момент недоступна”);

}

}

///

/// Аналогичный метод с поворотом направо

///

public void MoveRight()

{

if (_isMoving)

{

Console.WriteLine(“Поворот направо был осуществлен успешно”);

}

else

{

Console.WriteLine(“Ошибка. Автомобиль еще не двигался с места. Поворот направо является на данный момент действием, невозможным для выполнения.”);

}

}

}

}

Источник: //FB.ru/article/225829/inkapsulyatsiya---eto-chto-takoe-inkapsulyatsiya-v-programmirovanii

Ооп с примерами (часть 2)

Инкапсуляция

Волею судьбы мне приходится читать спецкурс по паттернам проектирования в вузе. Спецкурс обязательный, поэтому, студенты попадают ко мне самые разные. Конечно, есть среди них и практикующие программисты.

Но, к сожалению, большинство испытывают затруднения даже с пониманием основных терминов ООП. Для этого я постарался на более-менее живых примерах объяснить базовые понятия ООП (класс, объект, интерфейс, абстракция, инкапсуляция, наследование и полиморфизм).

Первая часть посвящена классам, объектам и интерфейсам.

Вторая часть, представленная ниже, иллюстрирует инкапсуляцию, полиморфизм и наследование

Инкапсуляция

Представим на минутку, что мы оказались в конце позапрошлого века, когда Генри Форд ещё не придумал конвейер, а первые попытки создать автомобиль сталкивались с критикой властей по поводу того, что эти коптящие монстры загрязняют воздух и пугают лошадей.

Представим, что для управления первым паровым автомобилем необходимо было знать, как устроен паровой котёл, постоянно подбрасывать уголь, следить за температурой, уровнем воды. При этом для поворота колёс использовать два рычага, каждый из которых поворачивает одно колесо в отдельности.

Думаю, можно согласиться с тем, что вождение автомобиля того времени было весьма неудобным и трудным занятием. Теперь вернёмся в сегодняшний день к современным чудесам автопрома с коробкой-автоматом. На самом деле, по сути, ничего не изменилось.

Бензонасос всё так же поставляет бензин в двигатель, дифференциалы обеспечивают поворот колёс на различающиеся углы, коленвал превращает поступательное движение поршня во вращательное движение колёс. Прогресс в другом.

Сейчас все эти действия скрыты от пользователя и позволяют ему крутить руль и нажимать на педаль газа, не задумываясь, что в это время происходит с инжектором, дроссельной заслонкой и распредвалом. Именно сокрытие внутренних процессов, происходящих в автомобиле, позволяет эффективно его использовать даже тем, кто не является профессионалом-автомехаником с двадцатилетним стажем. Это сокрытие в ООП носит название инкапсуляции.

Инкапсуляция – это свойство системы, позволяющее объединить данные и методы, работающие с ними, в классе и скрыть детали

реализации от пользователя. Инкапсуляция неразрывно связана с понятием интерфейса класса. По сути, всё то, что не входит в интерфейс, инкапсулируется в классе.

Абстракция

Представьте, что водитель едет в автомобиле по оживлённому участку движения.

Понятно, что в этот момент он не будет задумываться о химическом составе краски автомобиля, особенностях взаимодействия шестерён в коробке передач или влияния формы кузова на скорость (разве что, автомобиль стоит в глухой пробке и водителю абсолютно нечем заняться).

Однако, руль, педали, указатель поворота (ну и, возможно, пепельницу) он будет использовать регулярно.

Абстрагирование – это способ выделить набор значимых характеристик объекта, исключая из рассмотрения незначимые. Соответственно, абстракция – это набор всех таких характеристик.

Если бы для моделирования поведения автомобиля приходилось учитывать химический состав краски кузова и удельную теплоёмкость лампочки подсветки номеров, мы никогда бы не узнали, что такое NFS.

Полиморфизм

Любое обучение вождению не имело бы смысла, если бы человек, научившийся водить, скажем, ВАЗ 2106 не мог потом водить ВАЗ 2110 или BMW X3. С другой стороны, трудно представить человека, который смог бы нормально управлять автомобилем, в котором педаль газа находится левее педали тормоза, а вместо руля – джойстик.

Всё дело в том, что основные элементы управления автомобиля имеют одну и ту же конструкцию и принцип действия. Водитель точно знает, что для того, чтобы повернуть налево, он должен повернуть руль, независимо от того, есть там гидроусилитель или нет.

Если человеку надо доехать с работы до дома, то он сядет за руль автомобиля и будет выполнять одни и те же действия, независимо от того, какой именно тип автомобиля он использует. По сути, можно сказать, что все автомобили имеют один и тот же интерфейс, а водитель, абстрагируясь от сущности автомобиля, работает именно с этим интерфейсом.

Если водителю предстоит ехать по немецкому автобану, он, вероятно выберет быстрый автомобиль с низкой посадкой, а если предстоит возвращаться из отдалённого маральника в Горном Алтае после дождя, скорее всего, будет выбран УАЗ с армейскими мостами.

Но, независимо от того, каким образом будет реализовываться движение и внутреннее функционирование машины, интерфейс останется прежним.

Полиморфизм – это свойство системы использовать объекты с одинаковым интерфейсом без информации о типе и внутренней структуре объекта.

Например, если вы читаете данные из файла, то, очевидно, в классе, реализующем файловый поток, будет присутствовать метод похожий на следующий: byte[] readBytes( int n );

Предположим теперь, что вам необходимо считывать те же данные из сокета. В классе, реализующем сокет, также будет присутствовать метод readBytes. Достаточно заменить в вашей системе объект одного класса на объект другого класса, и результат будет достигнут.

При этом логика системы может быть реализована независимо от того, будут ли данные прочитаны из файла или получены по сети. Таким образом, мы абстрагируемся от конкретной специализации получения данных и работаем на уровне интерфейса. Единственное требование при этом – чтобы каждый используемый объект имел метод readBytes.

Наследование

Представим себя, на минуту, инженерами автомобильного завода. Нашей задачей является разработка современного автомобиля. У нас уже есть предыдущая модель, которая отлично зарекомендовала себя в течение многолетнего использования.

Всё бы хорошо, но времена и технологии меняются, а наш современный завод должен стремиться повышать удобство и комфорт выпускаемой продукции и соответствовать современным стандартам. Нам необходимо выпустить целый модельный ряд автомобилей: седан, универсал и малолитражный хэтч-бэк.

Очевидно, что мы не собираемся проектировать новый автомобиль с нуля, а, взяв за основу предыдущее поколение, внесём ряд конструктивных изменений. Например, добавим гидроусилитель руля и уменьшим зазоры между крыльями и крышкой капота, поставим противотуманные фонари. Кроме того, в каждой модели будет изменена форма кузова.

Очевидно, что все три модификации будут иметь большинство свойств прежней модели (старый добрый двигатель 1970 года, непробиваемая ходовая часть, зарекомендовавшая себя отличным образом на отечественных дорогах, коробку передач и т.д.). При этом каждая из моделей будет реализовать некоторую новую функциональность или конструктивную особенность.

В данном случае, мы имеем дело с наследованием.

Наследование – это свойство системы, позволяющее описать новый класс на основе уже существующего с частично или полностью заимствующейся функциональностью. Класс, от которого производится наследование, называется базовым или родительским. Новый класс – потомком, наследником или производным классом.

Необходимо отметить, что производный класс полностью удовлетворяет спецификации родительского, однако может иметь дополнительную функциональность. С точки зрения интерфейсов, каждый производный класс полностью реализует интерфейс родительского класса. Обратное не верно. Действительно, в нашем примере мы могли бы произвести с новыми автомобилями все те же действия, что и со старым: увеличить или уменьшить скорость, повернуть, включить сигнал поворота. Однако, дополнительно у нас бы появилась возможность, например, включить противотуманные фонари.

Отсутствие обратной совместимости означает, что мы не должны ожидать от старой модели корректной реакции на такие действия, как включения противотуманок (которых просто нет в данной модели).

  • ооп
  • образование
  • обучение
  • лекция

Источник: //habr.com/post/87205/

Инкапсуляция и декапсуляция, PDU, уровни OSI

Инкапсуляция

Инкапсуляция – это процесс передачи данных с верхнего уровня приложений вниз (по стеку протоколов) к физическому уровню, чтобы быть переданными по сетевой физической среде (витая пара, оптическое волокно, Wi-Fi, и др.). Причём на каждом уровне различные протоколы добавляют к передающимся данным свою информацию.

Напомню, что сетевая модель OSI состоит из 7 уровней (уровень приложений, уровень представления, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический). Все сетевые устройства работают согласно модели OSI, только некоторые используют все 7 уровней, а другие меньше. Это позволяет обрабатывать поступающие данные в несколько раз быстрее.

Например, Ваш компьютер использует все 7 уровней, маршрутизатор – 3 нижних уровня, коммутатор – только 2 нижних уровня.

На рисунке Вы видите взаимодействие двух компьютеров, между которыми находится маршрутизатор. Компьютерами PC1 и PC2 могут быть как домашние компьютеры, так и сервера. Маршрутизатор, как и говорилось выше, работает только на трех уровнях модели, их (трех уровней) достаточно, чтобы проложить маршрут в любой сети.

Теперь перейдем к самому процессу инкапсуляции, декапсуляции.

Проще будет разобрать эти процессы инкапсуляции и декапсуляции на примере. Допустим, Вы захотели посмотреть какую-то веб-страничку, ввели в адресную строк браузера адрес сайта и нажали кнопку Enter.

После этого браузер должен отправить запрос на сервер (на котором хранится эта веб-страничка), с целью получения данных.

Вот как раз на этом этапе, введённый Вами адрес сайта является данными, которые должны передаться на сервер в виде запроса.

Эти данные опускаются с уровня приложений, на уровень представления данных.

На этом уровне Ваш компьютер преобразует строку введенного текста (адреса) в формат удобный для передачи далее на нижний уровень.

Далее данные (уже не текст) поступают на сеансовый уровень, но на нём (в данном случае) нам нет необходимости использовать протоколы (этого уровня), и поэтому данные передаются далее.

Транспортный уровень получает данные и определяет, что дальше они должны быть переданы используя протокол TCP.

Перед передачей транспортный уровень разбивает данные на кусочки данных и добавляет к каждому кусочку заголовок, в котором содержится информация о логических портах компьютеров (с какого данные были посланы (например 1223) и для какого предназначаются (в данном случае 80)). На транспортном уровне эти кусочки данных с заголовком называются сегментами. Сегменты передаются дальше вниз к сетевому уровню.

Сетевой уровень, получая каждый сегмент, разделяет его на еще более маленькие части и к каждой части добавляет свой заголовок. В заголовке сетевого уровня указываются логические сетевые адреса отправителя (Ваш компьютер) и получателя (Сервер).

Логические сетевые адреса – это всем известные IP-адреса, еще наверное непонятно что обозначают цифры и точки в них, но вскоре, этот пробел в знаниях заполнит соответствующая информация 😉

Эти маленькие кусочки данных уже с несколькими заголовками (на верхних уровнях тоже добавляются специфичные заголовки) на сетевом уровне называются пакетами, которые в свою очередь передаются на канальный уровень.

На канальном уровне пакеты разделяются на еще более маленькие кусочки данных, и к ним помимо опять добавляемого заголовка, только уже канального уровня, добавляется еще и трейлер.

На этом уровне в заголовках содержатся физические адреса устройств – передающего и для кого они предназначаются, а в трейлере находится вычисленная контрольная сумма, некий код (информация), который используется для определения целостности данных.

Физические адреса устройств – это MAC-адреса.

Эти очень маленькие кусочки данных именуются кадрами или фреймами (одно и тоже). Далее кадры передаются на физический уровень.

На физический уровень кадры передаются уже в виде сигналов битов и следуют через другие сетевые устройства в пункт назначения.

Весь процесс преобразования данных (с верхнего уровня) в сигналы (на нижний уровень) называется инкапсуляцией. Посмотрите на рисунок ниже, там представлена общая схема инкапсулирования с верхнего уровня на нижний:

Далее сигналы, проходя через несколько сетевых устройств (в нашем случае это маршрутизатор и коммутатор), доходят до получателя, в данном случае до сервера (По всем картинкам можно кликнуть и они увеличится).

Сетевая карта сервера принимает биты (на физическом уровне) и преобразует их в кадры (для канального уровня).

Канальный уровень в обратной последовательности должен преобразовать кадры в пакеты (для сетевого уровня), только перед преобразованием уровень сначала смотрит на МАС-адрес (физический адрес) получателя, он должен совпадать с MAC-адресом сетевой карты, иначе кадр будет уничтожен. Затем канальный уровень (в случае совпадения MAC-адреса) высчитывает сумму полученных данных и сравнивает полученное значение со значением трейлера. Напомню, что значение трейлера высчитывалось на Вашем компьютере, а теперь оно, после передачи по проводам, сравнивается с полученным значением на сервере и если они совпадают, кадр преобразуется в пакет. Если проверочный код целостности данных рознится – кадр незамедлительно уничтожается.

На сетевом уровне происходит проверка логического адреса (IP-адреса), в случае успешной проверки пакет преобразуется в сегмент, попадая на транспортный уровень.

На транспортном уровне проверяется информация из заголовка, что это за сегмент, какой используется протокол, для какого логического порта предназначается и т.п.

Протокол использовался TCP, поэтому назад на Ваш компьютер посылается уведомление о прибытии сегмента. Как говорилось выше (когда данные упаковывали в сегмент) в том случае использовался 80 порт назначения. Т.к.

на веб-сервере как раз открыт этот порт, данные передаются дальше на верхний уровень.

На верхних уровнях запрос (введенный адрес сайта) обрабатывается веб-сервером (проверяется, доступна-ли запрашиваемая веб-страничка).

Этот процесс преобразования сигналов из провода в данные называется процессом декапсуляции.

После того, как страница будет найдена на сервере, она (текст, изображения, музыка) преобразуется в цифровой код, удобный для инкапсулирования. Большой объём данных делится на части и поступает ниже на уровень – транспортный. Там кусочек данных преобразуется в сегмент, только порт назначения теперь будет тот, с которого вы посылали (вспоминайте, 1223).

Сегмент преобразуется в пакет, в заголовке которого содержится IP-адрес вашего компьютера и переходит ниже. На канальном уровне пакет в свою очередь преобразуется в кадры и добавляется заголовок и трейлер. В заголовок помещается МАС-адрес назначения (в данном случае это будет адрес шлюза), а в трейлер проверочный код на целостность данных.

Далее сетевая карта посылает кадры в виде сигналов по кабелю по направлению к Вашему компьютеру.

Так и происходит сетевой обмен данными, инкапсуляция и декапсуляция.

Вам обязательно надо запомнить, что те кусочки данных (вместе с заголовками), которые переходят с уровня на уровень (с добавлением заголовков или наоборот) называются Protocol Data Unit или PDU.

Если перевести литературно на русский язык, то получается фрагмент данных на каждом уровне модели.

В первой части CCNA попадаются вопросы связанные с PDU, так что обязательно запомните что это такое 😉

Вы познакомились с эталонными сетевыми моделями OSI, TCP/IP (DOD), разобрались с процессами инкапсуляции (encapsulation) и декапсуляции (decapsulation).

Также узнали, что разные сетевые устройства работают на разных уровнях. А вот какие сетевые устройства существуют и чем они отличаются узнаем в следующей статье.

Источник: //infocisco.ru/network_model_encapsulation_pdu.html

Ваш Недуг
Добавить комментарий