नेटवर्क एप्लिकेशन कंप्यूटर एप्लिकेशन हैं जो कंप्यूटर नेटवर्क में भाग लेते हैं। ये एप्लिकेशन नेटवर्क में प्लग इन करके एक दूसरे से बात करते हैं।
उदाहरण के लिए, जब आप google.com पर जाते हैं, तो आपका ब्राउज़र एक नेटवर्क एप्लिकेशन के रूप में कार्य करता है जो Google के कंप्यूटर पर चल रहे नेटवर्क एप्लिकेशन से बात करने के लिए इंटरनेट का लाभ उठाता है।
आमतौर पर, इस संचार के यांत्रिकी को एक एप्लिकेशन डेवलपर से अलग कर दिया जाता है।
सतह पर, यह संचार एक ही कंप्यूटर पर चल रहे दो अनुप्रयोगों के बीच एक अंतर-प्रक्रिया संचार की तरह लग सकता है। लेकिन, नेटवर्क संचार में चुनौतियों का एक अलग सेट है।
उदाहरण के लिए, संचार कंप्यूटर समय में अनंत काल ले सकता है। प्रकाश को पृथ्वी की परिक्रमा करने में 0.1337 सेकंड (2*3.14*6400/30000) का समय लगता है। 1GHz पर चलने वाले एक मामूली CPU को मानते हुए, यह 1 सेकंड में 10^9 ऑप्स कर सकता है।
मान लीजिए कि संचार के लिए प्रक्रियाओं (उसी मशीन पर चलने) के लिए कुछ ऑप्स लगते हैं, लगभग 10^-7 - 10^-8 सेकेंड। इसका अर्थ है पृथ्वी के दूसरी ओर बैठे कंप्यूटर के साथ संचार में ~1 मिलियन गुना धीमा संचार समय!
यह लेख इस बात पर गौर करेगा कि नेटवर्क एप्लिकेशन एक दूसरे से कैसे बात करते हैं, विशेष रूप से इंटरनेट पर। इंटरनेट के उच्च-स्तरीय अवलोकन के लिए, यह लेख देखें।
कंप्यूटर नेटवर्क का परिचय
नेटवर्क संचार में शामिल एक अतिरिक्त जटिलता अंत प्रणालियों की विविधता है (मोबाइल फोन, लैपटॉप, विंडोज़, मैक)। इस जटिलता को अंतरों को सारगर्भित करके और प्रोटोकॉल . नामक नियमों के एक समान सेट को पेश करके प्रबंधित किया जाता है .
प्रोटोकॉल नेटवर्क अनुप्रयोगों के बीच संचार के निर्माण खंड हैं। कुछ लोकप्रिय प्रोटोकॉल में HTTP, TCP, IP, SMTP शामिल हैं। जिस तरह एक मानव भाषा (जैसे अंग्रेजी) विविध लोगों को सार्थक रूप से संवाद करने में सक्षम बनाती है, प्रोटोकॉल नेटवर्क संचार में एक समान अंतर को भरते हैं।
नेटवर्क में निहित पैमाने और अनिश्चितता के कारण नेटवर्क संचार चुनौतीपूर्ण है।
उदाहरण के लिए, लिंक बंद हो सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पैकेट गिर जाते हैं। एक जटिल समस्या को हल करने की एक रणनीति समस्या को उप-समस्याओं में विभाजित करना, उप-समस्याओं को हल करना और मूल समस्या को हल करने के लिए उन्हें संयोजित करना है।
नेटवर्क संचार को हल करने के लिए प्रोटोकॉल स्टैक इस विचार का उपयोग करता है।
कल्पना कीजिए कि आप पिज्जा बेचने के लिए एक वेबसाइट बना रहे हैं। जब उपयोगकर्ता आपकी वेबसाइट से इंटरैक्ट करता है, तो फ़्रंटएंड को आपके बैकएंड सर्वर के साथ संचार करने की आवश्यकता होती है। क्या यह अच्छा नहीं होगा यदि आप इस बात की चिंता किए बिना अपना ऑनलाइन पिज़्ज़ा स्टोर बनाने पर ध्यान केंद्रित कर सकें कि वह डेटा इंटरनेट पर फ्रंटएंड से बैकएंड सर्वर तक कैसे पहुँचाया जाता है?
प्रोटोकॉल स्टैक हमारे लिए नेटवर्क संचार का ख्याल रखता है। एक एप्लिकेशन (फ्रंटएंड) दूसरे एप्लिकेशन (बैकएंड) के साथ संचार करने के लिए एप्लिकेशन लेयर का उपयोग करता है।
एप्लिकेशन लेयर पूरे नेटवर्क में सूचना प्रसारित करने के लिए ट्रांसपोर्ट लेयर द्वारा प्रदान की गई "सेवाओं" का उपयोग करती है। ट्रांसपोर्ट लेयर अपने सर्विस एग्रीमेंट को पूरा करने के लिए नेटवर्क लेयर द्वारा प्रदान की गई सेवाओं का भी उपयोग करता है।
इस तरह, उच्च परत नेटवर्क पर अन्य अनुप्रयोगों के साथ संचार करने के लिए निचली परतों द्वारा प्रदान की जाने वाली सेवाओं का उपयोग करती है। भौतिक परत उन तारों का निर्माण करती है जो विद्युत संकेत ले जाते हैं।
संक्षेप में, प्रोटोकॉल स्टैक में विभिन्न परतें होती हैं, जहां प्रत्येक परत बड़ी समस्या के हिस्से को हल करने पर ध्यान केंद्रित करती है।
प्रोटोकॉल उप-समस्याओं के समाधान का वर्णन करते हैं, जो हमें प्रोटोकॉल स्टैक नाम देता है। आम तौर पर, प्रोटोकॉल दो संस्थाओं के बीच संचार के नियमों को परिभाषित करते हैं, जैसे,
- संदेशों के प्रकार, उदाहरण के लिए, अनुरोध और प्रतिक्रिया संदेश
- विभिन्न प्रकार के संदेश जैसे संदेशों में फ़ील्ड का सिंटैक्स
- फ़ील्ड का शब्दार्थ, यानी फ़ील्ड में जानकारी का अर्थ
- यह निर्धारित करने के लिए नियम कि कब और कैसे संदेश भेजे और किस प्रकार प्रतिक्रिया दी जाए
आइए ऊपर से शुरू करते हुए, प्रोटोकॉल स्टैक में गहराई से उतरें।
अनुप्रयोग परत
व्यावसायिक अनुप्रयोग एक नेटवर्क पर संचार करने के लिए अनुप्रयोग परत का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, आपके ऑनलाइन पिज्जा स्टोर पर ऑर्डर देना एप्लिकेशन लेयर का उपयोग करके किया जाता है। HTTP आपके बैकएंड सर्वर पर जानकारी पोस्ट करने का एक विकल्प है।
एप्लिकेशन लेयर प्रोटोकॉल परिभाषित करते हैं कि विभिन्न एंड सिस्टम पर चलने वाले एप्लिकेशन एक दूसरे को संदेश कैसे भेजते हैं। संचार के नियमों (प्रोटोकॉल) के अलावा, अनुप्रयोगों को एक-दूसरे को खोजने के लिए, यानी एक-दूसरे को संबोधित करने के तरीके की भी आवश्यकता होती है। किसी एप्लिकेशन का पता निम्न द्वारा परिभाषित किया जाता है:
- IP पता:एक अंतिम सिस्टम को असाइन किया गया संख्यात्मक लेबल
- पोर्ट नंबर:एक पहचानकर्ता जो गंतव्य होस्ट में प्राप्त करने की प्रक्रिया को निर्दिष्ट करता है। होस्ट पर चलने वाले कई नेटवर्क अनुप्रयोगों के लिए पोर्ट नंबर आवश्यक हैं। उदाहरण के लिए, वेब ब्राउज़र में दो टैब दो अलग-अलग प्रक्रियाओं के रूप में कार्य करते हैं।
किसी एप्लिकेशन का पता नेटवर्क पर उसकी पहचान को परिभाषित करता है, और प्रोटोकॉल संचार के नियमों को परिभाषित करता है। साथ में, ये सॉकेट एड्रेस (प्रोटोकॉल टाइप, आईपी एड्रेस, पोर्ट नंबर) बनाते हैं।
ए सॉकेट एप्लिकेशन लेयर और ट्रांसपोर्ट लेयर के बीच एक इंटरफेस है। यह नेटवर्क में प्रवेश बिंदु के रूप में कार्य करता है, यानी एक एप्लिकेशन संदेश भेजता है और अपने सॉकेट के माध्यम से नेटवर्क संदेश प्राप्त करता है।
संक्षेप में, एप्लिकेशन एक दूसरे से एप्लिकेशन लेयर प्रोटोकॉल का उपयोग करके बात करते हैं। एप्लिकेशन लेयर ट्रांसपोर्ट लेयर द्वारा प्रदान की जाने वाली सेवाओं पर निर्भर करती है ताकि अंतिम सिस्टम के बीच डेटा पास किया जा सके। आईपी पते और पोर्ट नंबर की जोड़ी एक एप्लिकेशन की पहचान करती है। सूचना किसी एप्लिकेशन से उसके सॉकेट के माध्यम से नेटवर्क में प्रवाहित होती है।
आइए HTTP का उपयोग करके इंटरनेट पर संचार करने वाले दो अनुप्रयोगों का एक उदाहरण देखें।
HTTP एक लोकप्रिय एप्लिकेशन लेयर प्रोटोकॉल है। संचार मेरे वेब ब्राउज़र और एक एप्लिकेशन सर्वर (ilovecookies.com) के बीच है। जब मैं अपने वेब ब्राउज़र में यह पता दर्ज करता हूं, तो यह एप्लिकेशन सर्वर को एक HTTP अनुरोध संदेश भेजता है।
इस अनुरोध संदेश के बारे में ध्यान देने योग्य कुछ बातें:
- अनुरोध का प्रकार GET है
- जिस होस्ट को यह संदेश भेजता है वह ilovecookies.com है (होस्टनाम नामक आईपी पते का मानव-पठनीय संस्करण)
- स्रोत मशीन विशिष्ट प्रतिक्रिया स्वरूपों, भाषाओं आदि को स्वीकार करती है।
यह संरचना HTTP का हिस्सा है जो दो अनुप्रयोगों के बीच संचार नियमों को परिभाषित करता है। जब होस्ट एप्लिकेशन को यह संदेश प्राप्त होता है, तो यह प्रतिक्रिया संदेश के साथ प्रतिक्रिया करता है।
हम देख सकते हैं कि प्रतिक्रिया संदेश में प्रोटोकॉल-विशिष्ट डेटा जैसे स्थिति कोड (200), सामग्री प्रकार, और इसी तरह और HTML डेटा (फिट करने के लिए छोटा) होता है। अनुरोध-प्रतिक्रिया जोड़ी दो अनुप्रयोगों के बीच नेटवर्क संचार का गठन करती है जो मेरी स्क्रीन पर वेबपेज (ilovecookies.com) को सफलतापूर्वक प्रस्तुत करती है।
परिवहन परत
इसके बाद, आइए प्रोटोकॉल स्टैक से एक स्तर नीचे जाएं और समझें कि ट्रांसपोर्ट लेयर नेटवर्क संचार में कैसे मदद करता है।
परिवहन परत तार्किक . प्रदान करती है विभिन्न मेजबानों पर चल रहे अनुप्रयोगों के बीच संचार:अनुप्रयोगों के दृष्टिकोण से, ऐसा लगता है जैसे दो मेजबान सीधे जुड़े हुए हैं। ध्यान दें कि परिवहन परत द्वारा प्रदान किया गया संचार तार्किक है और भौतिक नहीं है:अंतिम मेजबानों के बीच कोई सीधा लिंक या तार नहीं है।
ट्रांसपोर्ट लेयर एप्लिकेशन संदेशों को छोटे टुकड़ों में परिवर्तित करता है, प्रत्येक टुकड़े को हेडर वाले ट्रांसपोर्ट मैसेज में इनकैप्सुलेट करता है, और चंक को नेटवर्क लेयर में भेजता है।
सूचनाओं को टुकड़ों में तोड़ने का कारण कुशल नेटवर्क उपयोग है। इंटरनेट इतना विशाल है कि कई समानांतर पथ दो अंत मेजबानों के बीच डेटा संचारित करते हैं।
उदाहरण के लिए, न्यूयॉर्क और स्टैमफोर्ड के बीच यात्रा करने के दो संभावित रास्ते हैं। इंटरनेट इस विचार का थोड़ा चरम संस्करण है।
पैकेटों का सापेक्ष क्रम चंकिंग और कुशल नेटवर्क उपयोग के आसपास एक स्वाभाविक प्रश्न है:प्राप्त करने वाले मेजबान पर टुकड़ों को उसी क्रम में वापस रखा जाना चाहिए। प्राप्तकर्ता मेजबान में परिवहन परत उचित क्रम में टुकड़ों की सिलाई के लिए जिम्मेदार है।
परिवहन परत को अपने कार्यों के लिए प्रासंगिक कुछ अतिरिक्त डेटा की भी आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, एप्लिकेशन संदेश को वापस सिलाई करने के लिए सापेक्ष अनुक्रम संख्या को विखंडू में जोड़ा जाता है।
परिवहन परत-विशिष्ट जानकारी का एक अन्य उदाहरण पोर्ट नंबर है। प्राप्तकर्ता होस्ट पर, गंतव्य पोर्ट नंबर संदेश को सही एप्लिकेशन तक पहुंचाने में सहायक होता है।
इंटरनेट दो ट्रांसपोर्ट लेयर प्रोटोकॉल उपलब्ध कराता है:
- उपयोगकर्ता डेटाग्राम प्रोटोकॉल (यूडीपी)
- ट्रांसमिशन कंट्रोल प्रोटोकॉल (टीसीपी)
दो प्रोटोकॉल परिवहन सेवाओं में थोड़ा भिन्न होते हैं जो वे एप्लिकेशन परत को प्रदान करते हैं।
| टीसीपी | <थ>यूडीपी|
|---|---|
| विश्वसनीय डेटा स्थानांतरण | अविश्वसनीय डेटा स्थानांतरण |
| खोई या दूषित जानकारी पुन:प्रेषण द्वारा पुनर्प्राप्त की जाती है | खोया या दूषित डेटा पुनर्प्राप्त करने के लिए कोई तंत्र नहीं |
| विश्वसनीय संचार की कीमत पर उच्च विलंबता | अविश्वसनीय संचार की कीमत पर कम विलंबता |
किसी एप्लिकेशन की सेवा आवश्यकताएं आपके द्वारा चुने गए प्रोटोकॉल को नियंत्रित करती हैं। उदाहरण के लिए, एक भुगतान प्रणाली को विश्वसनीय संचार (टीसीपी) की आवश्यकता होगी, जबकि एक वीडियो स्ट्रीमिंग सेवा तेज स्ट्रीमिंग (यूडीपी) के लिए कुछ जानकारी खोने के साथ ठीक हो सकती है।
संक्षेप में, परिवहन परत अनुप्रयोग संदेशों को टुकड़ों में विभाजित करती है और उन्हें परिवहन परत-विशिष्ट जानकारी वाले संदेशों में समाहित करती है। संदेश को फिर से बनाने के लिए प्राप्त करने वाले सिस्टम पर टुकड़ों को सही क्रम में वापस रखा जाता है और पोर्ट नंबर का उपयोग करके उपयुक्त एप्लिकेशन को पास कर दिया जाता है।
आइए मेरे वेब ब्राउज़र और एप्लिकेशन सर्वर के बीच HTTP उदाहरण संचार जारी रखें।
आप मेरे ब्राउज़र द्वारा एप्लिकेशन सर्वर के लिए किए गए HTTP GET अनुरोध का प्रतिनिधित्व करते हुए नीचे दाईं ओर डीकोडेड बाइट्स देख सकते हैं। हम इस पैकेट में HTTP अनुरोध को TCP पेलोड फ़ील्ड के रूप में देखते हैं।
इसके अलावा, पैकेट 1 की अनुक्रम संख्या के साथ सापेक्ष क्रम में पहले है। इसमें मेरे वेब ब्राउज़र पर टैब से जुड़े पोर्ट नंबर (65012) और एप्लिकेशन सर्वर पर गंतव्य पोर्ट नंबर (80) भी शामिल है।
HTTP प्रतिक्रिया से पहले दो पैकेट (57 टीसीपी पैकेट) यहां प्रदर्शित होते हैं। दोनों छवियों के नीचे दाईं ओर, हम HTTP-विशिष्ट जानकारी और वेबपेज ilovecookies.com से संबंधित कुछ HTML देख सकते हैं।
आप ट्रांसपोर्ट लेयर-विशिष्ट जानकारी जैसे पोर्ट नंबर और अनुक्रम संख्या भी देख सकते हैं। ध्यान दें कि अनुरोध संदेश पैकेट की तुलना में स्रोत और गंतव्य पोर्ट नंबर फ़्लिप किए गए हैं।
नेटवर्क परत
परिवहन परत के विपरीत, नेटवर्क परत दो अंत मेजबानों के बीच तार्किक संचार प्रदान करती है। परिवहन और नेटवर्क परत सेवाओं के बीच सूक्ष्म अंतर पर ध्यान दें।
नेटवर्क लेयर ट्रांसपोर्ट लेयर से ट्रांसपोर्ट पैकेट लेती है और इसे नेटवर्क पैकेट में इनकैप्सुलेट करती है। एनकैप्सुलेशन नेटवर्क परत प्रोटोकॉल के कामकाज के लिए विशिष्ट जानकारी जोड़ने में मददगार है।
नेटवर्क परत दो मेजबानों के बीच डेटा स्थानांतरित करने के लिए सर्वोत्तम प्रयास सेवा प्रदान करती है (समय, सापेक्ष आदेश, अंतिम वितरण की गारंटी नहीं है)। सर्वोत्तम प्रयास सेवा टीसीपी के पीछे प्रेरणा है। चूंकि नेटवर्क परत प्रोटोकॉल स्वाभाविक रूप से अविश्वसनीय होते हैं, टीसीपी में विश्वसनीय डेटा स्थानांतरण सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त तर्क होते हैं।
नेटवर्क लेयर पैकेट को भेजने वाले होस्ट से प्राप्त करने वाले होस्ट तक ले जाने के लिए जिम्मेदार है। एंड होस्ट के अलावा, नेटवर्क लेयर प्रोटोकॉल राउटर . पर भी चलते हैं , नेटवर्क कोर का हिस्सा। राउटर पैकेट स्विचिंग डिवाइस होते हैं जो पैकेट को अग्रेषित करने के लिए जिम्मेदार होते हैं।
मान लीजिए कि अंतिम होस्ट 1 होस्ट 2 को समाप्त करने के लिए एक पैकेट भेजना चाहता है। अंतिम होस्ट 1 पैकेट को राउटर तक पहुंचाता है। राउटर नेटवर्क पैकेट में जानकारी को देखता है और यह पता लगाता है कि उसे लिंक 2 पर पैकेट को अग्रेषित करने की आवश्यकता है, जिससे अंत होस्ट 2 जुड़ा हुआ है।
पैकेट के लिए सही अग्रेषण लिंक को हल करने के लिए प्रत्येक राउटर में एक अग्रेषण तालिका रैम (गतिशील रूप से निर्मित) में संग्रहीत होती है। उदाहरण के लिए, उपरोक्त सेटअप के लिए रूटिंग टेबल इस तरह दिखेगी:
| पता | <थ>लिंक|
|---|---|
| 192.168.1.1 | लिंक 1 |
| 168.134.1.1 | लिंक 2 |
| 172.158.1.2 | लिंक 3 |
राउटर इस तालिका में नेटवर्क पैकेट से इंडेक्स (बिटवाइज एक्सओआर) तक की जानकारी (गंतव्य होस्ट पता) का उपयोग करते हैं। आप निम्न कमांड चलाकर अपने कंप्यूटर पर रूटिंग टेबल देख सकते हैं:
Mac: netstat -nrf inet
Linux: netstat -nr
Windows: Get-NetRoute -AddressFamily IPv4
अपनी रूटिंग तालिका में एक विशेष प्रविष्टि पर ध्यान दें, डिफ़ॉल्ट या 0.0.0.0, जिसे डिफ़ॉल्ट गेटवे कहा जाता है। यदि कोई भी प्रविष्टि गंतव्य पते से मेल नहीं खाती है तो पैकेट को डिफ़ॉल्ट गेटवे पर भेज दिया जाता है।
इंटरनेट में ऐसे कई उपकरण हैं जो दो अंत मेजबानों के बीच तार्किक संचार को सक्षम करने के लिए पैकेट को अग्रेषित करते हैं।
जैसा कि हर कोई इंटरनेट पर डेटा ले जाने वाले राउटर और तारों को साझा करता है, राउटर में कतारें होती हैं जो आने वाले पैकेटों को रखती हैं क्योंकि आउटगोइंग पैकेट को राउटर द्वारा संसाधित (/ अग्रेषित) किया जाता है। यदि कतारें भरी हुई हैं, तो नेटवर्क परत प्रोटोकॉल में अविश्वसनीयता का परिचय दिया जाता है, जो ट्रैफ़िक बढ़ने पर पैक हो सकती है।
इंटरनेट नेटवर्क प्रोटोकॉल को इंटरनेट प्रोटोकॉल (आईपी) कहा जाता है। इंटरनेट नेटवर्क परत के प्रमुख घटक हैं,
- IP:एड्रेसिंग कन्वेंशन (IPv4, IPv6), पैकेट फॉर्मेट, पैकेट हैंडलिंग कन्वेंशन को परिभाषित करता है
- रूटिंग प्रोटोकॉल:यह निर्धारित करें कि एक पैकेट स्रोत से होस्ट तक किस पथ पर जाता है
- ICMP:पैकेट में त्रुटियों की रिपोर्ट करने और कुछ नेटवर्क परत जानकारी के अनुरोधों का जवाब देने की सुविधा
संक्षेप में, नेटवर्क परत दो अंत मेजबानों के बीच तार्किक संचार प्रदान करती है। नेटवर्क लेयर प्रोटोकॉल एंड होस्ट और नेटवर्क कोर डिवाइस जैसे राउटर पर चलते हैं। राउटर नेटवर्क पैकेट को अग्रेषित करते हैं, जो दो अंतिम मेजबानों के बीच तार्किक संचार बनाने में मदद करते हैं।
आइए ilovecookies.com के साथ संचार के अपने उदाहरण को जारी रखें।
हमने देखा है कि मेरा वेब ब्राउज़र एक HTTP अनुरोध संदेश (एप्लिकेशन लेयर प्रोटोकॉल) बनाता है और इसे ट्रांसपोर्ट लेयर पर भेजता है, जो मेरे वेब ब्राउज़र एप्लिकेशन और सर्वर एप्लिकेशन (ilovecookies.com) के बीच एंड-टू-एंड संचार के लिए टीसीपी प्रोटोकॉल का उपयोग करता है। )।
हम देख सकते हैं कि नेटवर्क पैकेट टीसीपी पैकेट को एनकैप्सुलेट करता है, जो एप्लिकेशन पैकेट को इनकैप्सुलेट करता है। हरे रंग का हाइलाइट किया गया टेक्स्ट नेटवर्क पैकेट की सामग्री का प्रतिनिधित्व करता है, परिवहन पैकेट को पीला करता है, और GET से शुरू होने वाला शेष टेक्स्ट एप्लिकेशन पैकेट है।
नेटवर्क पैकेट फ़ील्ड इसके कामकाज के लिए प्रासंगिक हैं। उदाहरण के लिए, स्रोत पता मेरी मशीनों का आईपी पता है, और गंतव्य पता ilovecookies.com सर्वर पता है।
पैकेट में निहित एनकैप्सुलेशन और परत-विशिष्ट जानकारी भी मेजबानों और उन पर चल रहे अनुप्रयोगों के बीच तार्किक संचार के विचार से संबंधित है।
उदाहरण के लिए, नेटवर्क पैकेट में अंतिम मशीनों के आईपी पते शामिल होते हैं, जबकि परिवहन पैकेट में केवल पोर्ट नंबर होते हैं। अंत मशीनों के बीच डेटा स्थानांतरित करने के लिए परिवहन परत नेटवर्क परत पर निर्भर करती है। एक बार डेटा रिसीविंग डिवाइस तक पहुंच जाता है, ट्रांसपोर्ट लेयर ले लेता है और ट्रांसपोर्ट पैकेट में निहित पोर्ट नंबरों का उपयोग करके पैकेट को सही एप्लिकेशन पर रूट करता है।
लिंक परत
अब तक देखी गई परतों की तुलना में, लिंक परत का दायरा संकुचित होता है:यह एंड-टू-एंड पथ में अलग-अलग लिंक पर पैकेट ले जाने के लिए सेवाएं प्रदान करता है।
उदाहरण के लिए, लिंक लाल बिंदीदार रेखाएं हैं (ऊपर चित्र देखें)। लिंक-लेयर पथ में एक ही लिंक पर नेटवर्क लेयर पैकेट के नोड-टू-नोड संचलन को सक्षम बनाता है।
एक लिंक-लेयर प्रोटोकॉल परिभाषित करता है:
- लिंक के अंत में नोड्स के बीच आदान-प्रदान किए गए पैकेट का प्रारूप
- उन नोड्स द्वारा पैकेट पर की गई कार्रवाई
एक नेटवर्क एडेप्टर लिंक लेयर प्रोटोकॉल को लागू करता है। नेटवर्क एडेप्टर भौतिक हार्डवेयर का गठन करता है जो कंप्यूटर को नेटवर्क से कनेक्ट करने और सूचनाओं का आदान-प्रदान करने में सक्षम बनाता है।
अपने कंप्यूटर में नेटवर्क एडेप्टर की सूची देखने के लिए इस कमांड को चलाने का प्रयास करें:
Mac: networksetup -listallhardwareports
Linux: lshw -class network -short
Windows: Get-NetAdapter -Name *
आउटपुट में, आप देखेंगे कि प्रत्येक डिवाइस में एक लिंक-लेयर एड्रेस होता है जिसे मैक एड्रेस के रूप में जाना जाता है। एडेप्टर के रोम में निर्माण के समय निर्दिष्ट मैक पते होते हैं जिन्हें स्थायी माना जाता है। प्रत्येक नोड (होस्ट और राउटर) में पथ के साथ एक लिंक-लेयर पता होता है।
पहले हमने आईपी एड्रेस के बारे में बात की थी, जो डिवाइस के लिए एक आइडेंटिफायर भी है। स्थिति कई पहचानकर्ताओं के समान है:घर का पता और सामाजिक सुरक्षा संख्या। नोड्स में MAC पते और नेटवर्क-लेयर पते होने के कई कारण हैं।
- विभिन्न परतों में प्रोटोकॉल को प्रतिस्थापन योग्य माना जाता है। उदाहरण के लिए, IPX नेटवर्क लेयर एड्रेस का उपयोग नहीं करता है।
- आईपी पतों को रैम में संग्रहीत किया जाता है और जब भी एडेप्टर को स्थानांतरित या संचालित किया जाता है, यानी अस्थायी रूप से पुन:कॉन्फ़िगर किया जाता है।
- मान लीजिए कि प्रोटोकॉल MAC पतों को छोड़ देता है। एडेप्टर को प्रोटोकॉल स्टैक प्राप्त करने वाले प्रत्येक पैकेट को पास करने की आवश्यकता होगी। नेटवर्क लेयर एक आईपी एड्रेस मैच की जांच करेगा। लेकिन, अगर इसे कई बार किया जाए तो यह अक्षम हो सकता है:मदद पैकेट पास करने में बाधा डालता है जो महंगा हो सकता है।
संक्षेप में, नेटवर्क आर्किटेक्चर में परतों को बड़े पैमाने पर स्वतंत्र बिल्डिंग ब्लॉक्स होने के लिए, कई परतों को अपनी एड्रेसिंग स्कीम की आवश्यकता होती है।
एक त्वरित पुनर्कथन के रूप में, हमने अब तक तीन प्रकार के पते देखे हैं:
- एप्लिकेशन परत के लिए होस्टनाम (ilovecookies.com)। इन्हें DNS का उपयोग करके संबंधित IP पतों में परिवर्तित किया जाता है।
- नेटवर्क परत के लिए IP पता
- लिंक परत के लिए MAC पता
डोमेन नेम सिस्टम की तरह, जो होस्टनाम से आईपी पते को हल करने में मदद करता है, एड्रेस रेज़ोल्यूशन प्रोटोकॉल (एआरपी) एक आईपी पते से (गंतव्य) मैक पते निर्धारित करने के लिए उपयोगी है।
एआरपी रैम में एक टेबल बनाता है जिसमें मैक एड्रेस के लिए आईपी एड्रेस की मैपिंग होती है। इस तालिका को स्वचालित रूप से बनाने के लिए प्रोटोकॉल में विनिर्देश (जैसे एक विशेष पैकेट) शामिल हैं।
नेटवर्क लेयर डेस्टिनेशन नोड के पैकेट और मैक एड्रेस (एआरपी टेबल से) को लिंक लेयर तक पहुंचाता है। लिंक-लेयर पैकेट को लिंक-लेयर पैकेट में इनकैप्सुलेट करता है और इसे लिंक के साथ गंतव्य नोड तक ले जाता है।
मान लीजिए उपरोक्त सेटअप में होस्ट 222.222.222.220 दूसरे होस्ट को एक पैकेट भेजना चाहता है 222.222.222.222। संजाल परत संबंधित MAC पते को 49-BD-D2-C7-56-A2 के रूप में हल करने के लिए ARP का उपयोग करती है और पैकेट और MAC पते को लिंक परत तक पहुंचाती है। लिंक परत पैकेट को दो मेजबानों के बीच की कड़ी पर ले जाती है।
इसके बाद, एक अधिक जटिल परिदृश्य पर विचार करें जहां एक होस्ट एक अलग नेटवर्क पर दूसरे होस्ट को एक पैकेट भेजना चाहता है। उदाहरण के लिए, मेरे कंप्यूटर से ilovecookies.com पर एक पैकेट मेरे होम नेटवर्क से दूसरे नेटवर्क पर जाता है।
इस तस्वीर में दो बातें ध्यान देने योग्य हैं। सबसे पहले, राउटर में दो आईपी पते होते हैं। चूंकि राउटर दो अलग-अलग नेटवर्क में भाग लेता है, इसलिए इसे संबंधित नेटवर्क में पहचानने के लिए दो आईपी पते की आवश्यकता होती है। अधिक विवरण के लिए, इसे देखें।
दूसरा, दो अलग-अलग नेटवर्क को सबनेट के रूप में जाना जाता है। सबनेट नेटवर्क उपकरणों का एक तार्किक समूह है जो नेटवर्क डिवाइस प्रबंधन को अधिक सुलभ बनाता है।
मान लीजिए कि इस सेटअप में होस्ट 222.222.222.222 होस्ट 111.11.111.111 को एक पैकेट भेजना चाहता है, जिसमें क्रॉस-नेटवर्क ट्रिप करना शामिल है। यह अपने सबनेट में गंतव्य होस्ट (111.111.111.111) का पता नहीं लगाएगा, और यह पैकेट को डिफ़ॉल्ट गेटवे (राउटर) पर अग्रेषित करता है।
मैक पते को 88-B2-2F-54-1A-0F के रूप में हल करने के लिए नेटवर्क परत ARP तालिका का उपयोग करती है। राउटर अपने रूटिंग टेबल का उपयोग पैकेट को दूसरे सबनेट से कनेक्ट करने वाले लिंक तक पहुंचाने के लिए करता है। एक बार फिर, एआरपी तालिका गंतव्य होस्ट के मैक पते को हल करने में मदद करती है, और पैकेट लिंक के साथ चलता है।
संक्षेप में, आपके कंप्यूटर हार्डवेयर का एडेप्टर भाग लिंक परत प्रोटोकॉल को लागू करता है। लिंक-लेयर प्रोटोकॉल मैक एड्रेस नामक एक एड्रेसिंग स्कीम को परिभाषित करता है, और एआरपी का उपयोग आईपी एड्रेस को मैक एड्रेस पर मैप करने के लिए किया जाता है। लिंक-लेयर नेटवर्क लेयर पैकेट्स को इनकैप्सुलेट करती है और उन्हें एक लिंक पर ले जाती है।
लोकप्रिय लिंक लेयर प्रोटोकॉल में से एक ईथरनेट है। कार्रवाई में ईथरनेट प्रोटोकॉल की जांच करने के लिए आइए अपना उदाहरण (ilovecookies.com) जारी रखें।
हम देख सकते हैं कि ईथरनेट पैकेट में गंतव्य और स्रोत मैक पते (छोड़े गए) हैं, और यह आईपी पैकेट को इनकैप्सुलेट करता है।
रिकैप करें
आइए संक्षेप में बताएं कि हमने इस लेख में नीचे दी गई तस्वीर का उपयोग करके क्या देखा।
दो अलग-अलग प्रणालियों (जिन्हें होस्ट कहा जाता है) पर चलने वाले कंप्यूटर अनुप्रयोग प्रोटोकॉल का उपयोग करके संचार करते हैं।
प्रोटोकॉल नियम हैं जो दो मेजबानों के बीच संचार को नियंत्रित करते हैं। प्रोटोकॉल स्टैक नेटवर्क संचार की समस्या को हल करने के लिए कई उप-समस्याओं को हल करता है। प्रत्येक परत अमूर्त पदानुक्रम में निचली परतों द्वारा दी जाने वाली सेवाओं का उपयोग करके एक उप-समस्या को हल करने पर ध्यान केंद्रित करती है।
एप्लिकेशन लेयर प्रोटोकॉल एब्स्ट्रैक्शन के उच्चतम स्तर पर काम करते हैं। एक एप्लिकेशन संदेश भेजकर संचार करता है जो एक एप्लिकेशन प्रोटोकॉल के नियमों का पालन करता है (उदाहरण के लिए HTTP)।
DNS का उपयोग होस्टनाम (www.ilovecookies.com) को IP पते पर मैप करने के लिए किया जाता है। इन संदेशों को ट्रांसपोर्ट लेयर का उपयोग करके नेटवर्क पर प्रसारित करने के लिए सॉकेट इंटरफ़ेस के माध्यम से धकेला जाता है।
परिवहन परत विभिन्न मेजबानों पर चल रहे दो अनुप्रयोगों के बीच तार्किक संचार को उजागर करती है। यह एप्लिकेशन संदेशों को छोटे टुकड़ों में तोड़ देता है और उन्हें अतिरिक्त जानकारी (हेडर) वाले पैकेट में समाहित कर देता है।
इन पैकेटों से एप्लिकेशन संदेश बनाया जाता है और पैकेट पर पोर्ट नंबर का उपयोग करके सॉकेट इंटरफ़ेस के माध्यम से धकेला जाता है। ये पैकेट नेटवर्क परत पर निर्भर होकर नेटवर्क पर भेजे जाते हैं।
इसके बाद, नेटवर्क परत दो मेजबानों के बीच तार्किक संचार प्रदान करती है। यह एक नेटवर्क पैकेट में ट्रांसपोर्ट पैकेट को भी इनकैप्सुलेट करता है।
इंटरनेट में पैकेट स्विचिंग डिवाइस होते हैं जो रैम में संग्रहीत रूटिंग टेबल का उपयोग करके नेटवर्क पैकेट को अग्रेषित करते हैं और रूटिंग प्रोटोकॉल का उपयोग करके गतिशील रूप से निर्मित होते हैं। पैकेट को स्थानांतरित करने के लिए नेटवर्क परत लिंक परत पर निर्भर करती है।
लिंक-लेयर अलग-अलग लिंक पर पैकेट ले जाने के लिए ज़िम्मेदार है। हार्डवेयर डिवाइस, जिन्हें एडेप्टर कहा जाता है, लिंक-लेयर प्रोटोकॉल को लागू करते हैं और उनके साथ एक स्थायी पता जुड़ा होता है, जिसे मैक एड्रेस कहा जाता है। MAC पता इस परत के लिए पहचानकर्ता के रूप में कार्य करता है। एड्रेस रेज़ोल्यूशन प्रोटोकॉल (एआरपी) आईपी पते को मैक पते पर मैप करता है।
अंत में, लिंक परत पैकेट को भौतिक परत तक पहुंचाती है, जो उन तारों का निर्माण करती है जिन पर सूचना यात्रा करती है।
पढ़ने के लिए धन्यवाद! मुझे आशा है कि आपने आज कंप्यूटर नेटवर्क के बारे में कुछ नया सीखा होगा।
स्रोत
कंप्यूटर नेटवर्किंग:एक टॉप-डाउन दृष्टिकोण, 7वां संस्करणकंप्यूटर नेटवर्किंग:एक टॉप-डाउन दृष्टिकोण, 7वां संस्करण
जेम्स एफ. कुरोज़, मैसाचुसेट्स विश्वविद्यालय, एमहर्स्ट कीथ रॉस पियरसन 
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