लिंक लेयर और मीडियम एक्सेस
लिंक लेयर सीधे जुड़े नोड्स के बीच एक ही भौतिक लिंक पर फ़्रेमों को स्थानांतरित करती है, और मीडियम एक्सेस कंट्रोल सबलेयर यह नियंत्रित करती है कि कई नोड अपने ट्रांसमिशन को विनाशकारी रूप से टकराए बिना एक ब्रॉडकास्ट चैनल को कैसे साझा करते हैं।
Definition
लिंक लेयर प्रोटोकॉल परत है जो एक ही लिंक से जुड़े दो नोड्स के बीच फ़्रेमों को स्थानांतरित करने के लिए जिम्मेदार है, जिसमें फ़्रेमिंग, मीडियम एक्सेस कंट्रोल प्रोटोकॉल के माध्यम से लिंक एक्सेस और लिंक पर त्रुटि का पता लगाना शामिल है।
Scope
यह क्षेत्र नेटवर्क स्टैक की दूसरी परत को कवर करता है: डेटा को लिंक-लेयर फ़्रेमों में फ़्रेम करना, शोर वाले लिंक पर त्रुटि का पता लगाना और सुधार करना, और मीडियम एक्सेस कंट्रोल (MAC) प्रोटोकॉल जो एक साझा संचार चैनल तक पहुंच का समन्वय करते हैं। इसमें चैनल-पार्टिशनिंग, रैंडम-एक्सेस और टर्निंग-टर्न्स प्रोटोकॉल, स्विच्ड लोकल-एरिया नेटवर्क और इसके स्विच और एड्रेसिंग के साथ ईथरनेट परिवार शामिल है। इसमें इसके नीचे के भौतिक सिग्नलिंग विवरण और इसके ऊपर कई लिंकों पर संचालित होने वाले नेटवर्क-लेयर रूटिंग को बाहर रखा गया है।
Sub-topics
Core questions
- बिट्स की एक स्ट्रीम को फ़्रेमों में कैसे सीमांकित किया जाता है, और ट्रांसमिशन त्रुटियों का पता कैसे लगाया जाता है या उन्हें कैसे ठीक किया जाता है?
- कई नोड एक ही ब्रॉडकास्ट चैनल को कुशलतापूर्वक और निष्पक्ष रूप से कैसे साझा कर सकते हैं?
- चैनल पार्टिशनिंग, रैंडम एक्सेस और टर्निंग-टर्न्स MAC प्रोटोकॉल के बीच क्या व्यापार-बंद हैं?
- लर्निंग स्विच लोकल-एरिया नेटवर्क में फ़्रेमों को कैसे अग्रेषित करते हैं, और वे राउटर से कैसे भिन्न होते हैं?
- नेटवर्क-लेयर एड्रेस के अतिरिक्त लिंक-लेयर (MAC) एड्रेस की आवश्यकता क्यों है?
Key concepts
- फ़्रेमिंग
- त्रुटि का पता लगाना (पैरिटी, चेकसम, CRC)
- मीडियम एक्सेस कंट्रोल (MAC)
- चैनल पार्टिशनिंग (TDMA, FDMA)
- रैंडम एक्सेस (ALOHA, CSMA/CD)
- MAC एड्रेस
- ईथरनेट
- लिंक-लेयर स्विच
- टकराव और ब्रॉडकास्ट डोमेन
- एड्रेस रेजोल्यूशन (ARP)
Key theories
- रैंडम मल्टीपल एक्सेस और CSMA/CD
- रैंडम-एक्सेस प्रोटोकॉल नोड्स को डेटा होने पर प्रसारित करने और टकराव से उबरने देते हैं; कैरियर-सेंस मल्टीपल एक्सेस विद कोलिजन डिटेक्शन (CSMA/CD), जिसका उपयोग क्लासिक ईथरनेट में किया जाता है, भेजने से पहले सुनता है और टकराव का पता चलने पर रद्द कर देता है, फिर बेतरतीब ढंग से पीछे हट जाता है।
- अतिरेक के माध्यम से त्रुटि का पता लगाना
- डेटा से गणना किए गए चेक बिट्स को जोड़ना — पैरिटी, चेकसम, या साइक्लिक रिडंडेंसी चेक — एक रिसीवर को लिंक पर उत्पन्न बिट त्रुटियों का पता लगाने (और कभी-कभी ठीक करने) देता है, विश्वसनीयता के लिए एक छोटे ओवरहेड का व्यापार करता है।
- स्व-शिक्षण स्विच्ड LANs
- ईथरनेट स्विच आने वाले फ़्रेमों के स्रोत एड्रेस का अवलोकन करके स्वचालित रूप से फ़ॉरवर्डिंग टेबल बनाते हैं, ब्रॉडकास्ट करने के बजाय चुनिंदा रूप से अग्रेषित करते हैं, जो टकराव डोमेन को खंडित करता है और लोकल-एरिया नेटवर्क को स्केल करता है।
Clinical relevance
लिंक-लेयर तकनीक वह है जो उपकरणों को भौतिक रूप से जोड़ती है: ईथरनेट स्विच उद्यम और डेटा-सेंटर नेटवर्क की रीढ़ बनाते हैं, वाई-फाई का MAC प्रोटोकॉल हर वायरलेस LAN को नियंत्रित करता है, और त्रुटि-पहचान कोड तांबे से फाइबर से रेडियो तक हर लिंक पर डेटा की सुरक्षा करते हैं। कम-विलंबता वाले डेटा केंद्रों को डिजाइन करना, टकराव और ब्रॉडकास्ट-स्टॉर्म समस्याओं का निदान करना, और VLANs के साथ नेटवर्क को खंडित करना सभी लिंक-लेयर अवधारणाओं पर आधारित हैं।
History
हवाई विश्वविद्यालय में ALOHA प्रणाली (अब्रामसन, 1970 के दशक की शुरुआत) ने एक साझा रेडियो चैनल पर रैंडम मल्टीपल एक्सेस का बीड़ा उठाया। मेटकाफ और बोग्स ने 1976 में ज़ेरॉक्स PARC में इन विचारों को ईथरनेट में अनुकूलित किया, जिसमें एक समाक्षीय केबल पर CSMA/CD का उपयोग किया गया। ईथरनेट को बाद में IEEE 802.3 के रूप में मानकीकृत किया गया और साझा समाक्षीय से स्विच्ड ट्विस्टेड-पेयर और फाइबर तक विकसित हुआ, जिसने पूर्ण-द्वैध स्विचिंग के साथ टकराव-आधारित विवाद को विस्थापित कर दिया।
Key figures
- Robert Metcalfe
- David Boggs
- Norman Abramson
- Andrew S. Tanenbaum
Related topics
Seminal works
- metcalfe1976
- kurose2021
- tanenbaum2010
Frequently asked questions
- एक स्विच और एक राउटर के बीच क्या अंतर है?
- एक लिंक-लेयर स्विच MAC एड्रेस के आधार पर एक लोकल-एरिया नेटवर्क के भीतर फ़्रेमों को अग्रेषित करता है और नेटवर्क लेयर के लिए पारदर्शी होता है, जबकि एक राउटर नेटवर्क-लेयर (IP) एड्रेस के आधार पर नेटवर्क के बीच पैकेटों को अग्रेषित करता है और रूटिंग प्रोटोकॉल चलाता है। स्विच एक सिंगल LAN बनाते हैं; राउटर विभिन्न नेटवर्क को एक साथ जोड़ते हैं।
- यदि हमारे पास पहले से ही IP एड्रेस हैं तो हमें MAC एड्रेस की आवश्यकता क्यों है?
- MAC एड्रेस एक लोकल लिंक पर एक नेटवर्क इंटरफ़ेस की पहचान करते हैं और उस सिंगल हॉप पर डिलीवरी के लिए उपयोग किए जाते हैं, जबकि IP एड्रेस वैश्विक एड्रेसिंग संरचना के भीतर एक होस्ट की पहचान करते हैं और एंड-टू-एंड रूटिंग के लिए उपयोग किए जाते हैं। दोनों अलग-अलग लेयर पर काम करते हैं, और एड्रेस रेजोल्यूशन एक IP एड्रेस को अगले हॉप के MAC एड्रेस पर मैप करता है।