इंटरनेट प्रोटोकॉल और एड्रेसिंग

इंटरनेट प्रोटोकॉल इंटरकनेक्टेड नेटवर्कों पर पैकेटों की कनेक्शनलेस, सर्वोत्तम-प्रयास डिलीवरी प्रदान करता है, प्रत्येक इंटरफ़ेस को एक आईपी एड्रेस से पहचानता है जिसकी संरचना वैश्विक इंटरनेट को स्केलेबल बनाने वाली पदानुक्रमित रूटिंग को सक्षम करती है।

Definition

इंटरनेट प्रोटोकॉल नेटवर्क-लेयर प्रोटोकॉल है जो सर्वोत्तम-प्रयास, कनेक्शनलेस सेवा का उपयोग करके एक इंटरनेटवर्क पर स्रोत से गंतव्य होस्ट तक डेटाग्राम वितरित करता है; एक आईपी एड्रेस इस उद्देश्य के लिए एक नेटवर्क इंटरफ़ेस को सौंपा गया पदानुक्रमित संख्यात्मक पहचानकर्ता है।

Scope

यह विषय नेटवर्क-लेयर डेटाग्राम सेवा को कवर करता है: IPv4 और IPv6 पैकेट प्रारूप, आईपी एड्रेस का अर्थ और संरचना, पदानुक्रमित एड्रेस आवंटन के लिए सबनेटिंग और क्लासलेस इंटर-डोमेन रूटिंग (CIDR), विखंडन (fragmentation), और एड्रेस असाइनमेंट के लिए DHCP और एड्रेस साझाकरण के लिए NAT जैसे सहायक तंत्र। यह एड्रेसिंग को उस नींव के रूप में मानता है जिस पर रूटिंग आधारित है, और रूटिंग एल्गोरिदम और प्रोटोकॉल को स्वयं इसमें शामिल नहीं करता है, जिन्हें अलग से कवर किया गया है।

Core questions

• आईपी कौन सा सेवा मॉडल प्रदान करता है, और सर्वोत्तम-प्रयास डिलीवरी का क्या अर्थ है?
• IPv4 और IPv6 एड्रेस कैसे संरचित होते हैं, और उनके पैकेट प्रारूप कैसे भिन्न होते हैं?
• सबनेटिंग और CIDR पदानुक्रमित, एकत्रीकरण योग्य एड्रेसिंग को कैसे सक्षम करते हैं?
• होस्ट को एड्रेस कैसे असाइन किए जाते हैं, उदाहरण के लिए DHCP के माध्यम से?
• किन समस्याओं के कारण IPv6 और NAT जैसे तंत्रों का विकास हुआ?

Key concepts

• सर्वोत्तम-प्रयास डिलीवरी
• IPv4 और IPv6 पैकेट प्रारूप
• आईपी एड्रेस
• नेटवर्क और होस्ट भाग
• सबनेटिंग
• क्लासलेस इंटर-डोमेन रूटिंग (CIDR)
• विखंडन और पुनर्संयोजन
• DHCP
• नेटवर्क एड्रेस ट्रांसलेशन (NAT)

Key theories

सर्वोत्तम-प्रयास कनेक्शनलेस डेटाग्राम सेवा

आईपी प्रत्येक डेटाग्राम को डिलीवरी, ऑर्डरिंग या समय की कोई गारंटी के बिना स्वतंत्र रूप से अग्रेषित करता है; यह सरलता नेटवर्क कोर को स्टेटलेस और मजबूत रखती है, विश्वसनीयता और ऑर्डरिंग को एंड होस्ट के ट्रांसपोर्ट लेयर पर धकेलती है।

पदानुक्रमित एड्रेसिंग और CIDR

आईपी एड्रेस को नेटवर्क और होस्ट भागों में विभाजित किया जाता है ताकि राउटर एक ही उपसर्ग के तहत कई एड्रेस को एकत्रित कर सकें; क्लासलेस इंटर-डोमेन रूटिंग इसे परिवर्तनीय-लंबाई वाले उपसर्गों के साथ सामान्यीकृत करता है, जिससे रूटिंग-टेबल के विकास पर अंकुश लगता है।

IPv6 के साथ एड्रेस-स्पेस विस्तार

IPv6 IPv4 के 32-बिट एड्रेस को 128-बिट एड्रेस और एक सरलीकृत हेडर से बदल देता है, एड्रेस की कमी को हल करता है और स्टेटलेस ऑटो-कॉन्फ़िगरेशन जैसी सुविधाएँ जोड़ता है, जबकि एक लंबे संक्रमण के दौरान IPv4 के साथ सह-अस्तित्व में रहता है।

Clinical relevance

आईपी एड्रेसिंग इंटरनेट पर पहुंच की नींव है: प्रत्येक कनेक्टेड डिवाइस को एक एड्रेस की आवश्यकता होती है, और जिस तरह से एड्रेस आवंटित और एकत्रित किए जाते हैं, वह वैश्विक रूटिंग सिस्टम के आकार और स्थिरता को निर्धारित करता है। एड्रेस की कमी ने NAT के परिनियोजन और IPv6 में चल रहे प्रवासन को बढ़ावा दिया, ऐसे निर्णय जो अरबों उपकरणों के लिए नेटवर्क डिज़ाइन, सुरक्षा और कनेक्टिविटी को आकार देते हैं।

History

IPv4 को RFC 791 (1981) में 32-बिट एड्रेस स्पेस और एक प्रारंभिक क्लास-आधारित आवंटन योजना के साथ निर्दिष्ट किया गया था। इंटरनेट के तेजी से विकास के कारण रूटिंग-टेबल और एड्रेस की कमी को धीमा करने के लिए CIDR (1990 के दशक के मध्य) और दुर्लभ एड्रेस को साझा करने के लिए NAT का विकास हुआ। 128-बिट एड्रेस के साथ IPv6 को 1990 के दशक में डिज़ाइन किया गया था और RFC 8200 (2017) के रूप में अंतिम रूप दिया गया था, और इसका परिनियोजन तब से लगातार बढ़ा है।

Debates

एक अस्थायी समाधान बनाम एंड-टू-एंड एड्रेसिंग के रूप में NAT

नेटवर्क एड्रेस ट्रांसलेशन ने कई होस्ट को एक एड्रेस साझा करने की अनुमति देकर IPv4 के जीवन को बढ़ाया, लेकिन यह एंड-टू-एंड एड्रेसिंग सिद्धांत को तोड़ता है और पीयर-टू-पीयर कनेक्टिविटी को जटिल बनाता है; IPv6 के समर्थक तर्क देते हैं कि विश्व स्तर पर अद्वितीय एड्रेस को बहाल करना उचित समाधान है।

Key figures

• Jon Postel
• Vinton Cerf
• Steve Deering
• Robert Hinden

Seminal works

• rfc791
• rfc8200
• kurose2021

Frequently asked questions

सर्वोत्तम-प्रयास डिलीवरी का क्या अर्थ है?

सर्वोत्तम-प्रयास का अर्थ है कि आईपी प्रत्येक डेटाग्राम को वितरित करने का प्रयास करता है लेकिन कोई वादा नहीं करता है: पैकेट खो सकते हैं, डुप्लिकेट हो सकते हैं, विलंबित हो सकते हैं या पुनर्व्यवस्थित हो सकते हैं। यह नेटवर्क को सरल और लचीला रखता है, और जब किसी एप्लिकेशन को उनकी आवश्यकता होती है तो विश्वसनीयता और ऑर्डरिंग जोड़ने के लिए इसे TCP जैसे उच्च स्तरों पर छोड़ देता है।

यदि IPv6 मौजूद है तो हम अभी भी IPv4 का उपयोग क्यों करते हैं?

IPv6 को अपनाने के लिए पूरे इंटरनेट पर होस्ट, राउटर और एप्लिकेशन को अपडेट करने की आवश्यकता है, इसलिए संक्रमण धीरे-धीरे हुआ है। NAT जैसी तकनीकें IPv4 को एड्रेस की कमी के बावजूद काम करती रहती हैं, और IPv4 और IPv6 साथ-साथ चलते हैं; प्रवासन एक साथ होने के बजाय जारी रहता है।