नेटवर्क आर्किटेक्चर और लेयरिंग
नेटवर्क आर्किटेक्चर एक संचार प्रणाली का प्रोटोकॉल की परतों में संगठन है, जहाँ प्रत्येक परत ऊपर की परत को सेवाएँ प्रदान करती है और नीचे की परत पर आधारित होती है, ताकि होस्ट के बीच डेटा को स्थानांतरित करने की जटिल समस्या को प्रबंधनीय, सु-परिभाषित टुकड़ों में विभाजित किया जा सके।
Definition
एक नेटवर्क आर्किटेक्चर परतों और प्रोटोकॉल का एक संरचित सेट है, साथ ही प्रत्येक परत द्वारा प्रदान की जाने वाली सेवाओं और परतों के बीच के इंटरफेस के साथ, जो मिलकर यह परिभाषित करते हैं कि नेटवर्क पर डेटा कैसे संचारित होता है।
Scope
यह क्षेत्र कंप्यूटर नेटवर्क के संरचनात्मक सिद्धांतों को शामिल करता है: स्तरित प्रोटोकॉल स्टैक (सात-परत ओएसआई संदर्भ मॉडल और पांच-परत इंटरनेट/टीसीपी-आईपी मॉडल), नेटवर्क एज (होस्ट और एक्सेस नेटवर्क) और नेटवर्क कोर (स्विच और राउटर) के बीच का अंतर, पैकेट स्विचिंग और सर्किट स्विचिंग की दो मूलभूत स्विचिंग रणनीतियाँ, और नेटवर्क प्रदर्शन को दर्शाने के लिए उपयोग किए जाने वाले मेट्रिक्स जैसे थ्रूपुट, विलंब और पैकेट हानि। यह आर्किटेक्चर को सभी निम्न- और उच्च-स्तरीय तंत्रों के लिए एक संदर्भ के रूप में मानता है जो संबंधित क्षेत्रों में शामिल हैं, न कि विस्तृत तंत्रों को स्वयं।
Sub-topics
Core questions
- नेटवर्क कार्यक्षमता को परतों में क्यों व्यवस्थित किया जाता है, और लेयरिंग की लागत और लाभ क्या हैं?
- ओएसआई सात-परत मॉडल और इंटरनेट पांच-परत मॉडल में क्या अंतर है, और व्यवहार में इंटरनेट मॉडल क्यों प्रचलित हुआ?
- नेटवर्क एज को नेटवर्क कोर से क्या अलग करता है?
- संसाधन साझाकरण, विलंब और विश्वसनीयता में पैकेट स्विचिंग और सर्किट स्विचिंग कैसे भिन्न होते हैं?
- कौन से मेट्रिक्स — थ्रूपुट, विलंबता, जिटर और हानि — एक नेटवर्क द्वारा प्रदान किए गए प्रदर्शन को दर्शाते हैं?
Key concepts
- प्रोटोकॉल परतें
- ओएसआई संदर्भ मॉडल
- टीसीपी/आईपी (इंटरनेट) मॉडल
- एनकैप्सुलेशन
- नेटवर्क एज और कोर
- पैकेट स्विचिंग
- सर्किट स्विचिंग
- सांख्यिकीय मल्टीप्लेक्सिंग
- थ्रूपुट, विलंब और हानि
- एंड-टू-एंड तर्क
Key theories
- प्रोटोकॉल लेयरिंग और सेवा-इंटरफ़ेस अमूर्तता
- नेटवर्क को परतों के एक स्टैक के रूप में व्यवस्थित किया जाता है जहाँ प्रत्येक परत एक इंटरफ़ेस के माध्यम से ऊपर की परत को एक परिभाषित सेवा प्रदान करती है, नीचे के कार्यान्वयन को छिपाती है; यह मॉड्यूलरिटी परतों को स्वतंत्र रूप से विकसित होने देती है जब तक इंटरफेस संरक्षित रहते हैं।
- एंड-टू-एंड तर्क
- विश्वसनीय डिलीवरी और सुरक्षा जैसे कार्य नेटवर्क कोर के बजाय संचार करने वाले एंड होस्ट पर सबसे अच्छी तरह से लागू होते हैं, क्योंकि कोर अक्सर उन्हें सही ढंग से पूरा नहीं कर सकता है और उन प्रवाहों पर लागत लगाएगा जिन्हें उनकी आवश्यकता नहीं है; इस सिद्धांत ने इंटरनेट के डिजाइन को आकार दिया।
- पैकेट स्विचिंग में सांख्यिकीय मल्टीप्लेक्सिंग
- पैकेट स्विचिंग कई प्रवाहों के बीच मांग पर लिंक क्षमता साझा करता है, जब ट्रैफ़िक बर्स्टी होता है तो उच्च उपयोगिता प्राप्त करता है, परिवर्तनीय कतार विलंब और संभावित हानि की लागत पर — सर्किट स्विचिंग की आरक्षित लेकिन संभावित रूप से निष्क्रिय क्षमता के विपरीत।
Clinical relevance
स्तरित आर्किटेक्चर अनिवार्य रूप से सभी आधुनिक नेटवर्किंग के पीछे का संगठनात्मक सिद्धांत है: यह एक वेब ब्राउज़र, एक वाई-फाई एडाप्टर और एक अंडरसी फाइबर लिंक को एक-दूसरे के आंतरिक कामकाज को जाने बिना इंटरऑपरेट करने देता है। एज-बनाम-कोर और पैकेट-बनाम-सर्किट स्विचिंग को समझना क्षमता नियोजन, क्लाउड डेटा-सेंटर डिज़ाइन और वीडियो कॉन्फ्रेंसिंग और ऑनलाइन गेमिंग जैसे विलंबता-संवेदनशील अनुप्रयोगों के बारे में तर्क करने के लिए मूलभूत है।
History
स्तरित संचार आर्किटेक्चर 1970 के दशक में ARPANET और ओएसआई संदर्भ मॉडल के समानांतर विकास के साथ क्रिस्टलीकृत हुआ, जिसे 1980 में ज़िम्मरमैन द्वारा औपचारिक रूप दिया गया। सेर्फ और कान के TCP/IP प्रोटोकॉल सूट, और 1988 में क्लार्क द्वारा व्यक्त डिजाइन दर्शन ने सरल इंटरनेट मॉडल की स्थापना की जो अंततः हावी हुआ। व्यापक ओएसआई स्टैक और व्यावहारिक टीसीपी/आईपी स्टैक के बीच तनाव ने नेटवर्किंग की प्रारंभिक बहस को बहुत परिभाषित किया।
Debates
- ओएसआई सात-परत मॉडल बनाम टीसीपी/आईपी मॉडल
- ओएसआई मॉडल अलग सत्र और प्रस्तुति परतों के साथ एक समृद्ध शैक्षणिक संदर्भ है, लेकिन दुबला पांच-परत टीसीपी/आईपी मॉडल वास्तविक इंटरनेट कार्यान्वयन से मेल खाता था और व्यवहार में प्रचलित हुआ; पाठ्यपुस्तकें अभी भी दोनों को पढ़ाती हैं क्योंकि ओएसआई उन कार्यों को स्पष्ट करता है जिन्हें इंटरनेट स्टैक संक्षिप्त करता है।
Key figures
- Hubert Zimmermann
- David D. Clark
- Vinton Cerf
- Robert Kahn
- Andrew S. Tanenbaum
Related topics
Seminal works
- kurose2021
- tanenbaum2010
- clark1988
Frequently asked questions
- नेटवर्क एक मोनोलिथिक सिस्टम के बजाय परतों में क्यों बनाए जाते हैं?
- लेयरिंग एक कठिन समस्या को स्वच्छ इंटरफेस के साथ छोटी समस्याओं में विभाजित करती है, ताकि प्रत्येक परत को स्वतंत्र रूप से डिज़ाइन, कार्यान्वित और प्रतिस्थापित किया जा सके। एक नया भौतिक माध्यम अनुप्रयोगों को बदले बिना जोड़ा जा सकता है, और एक नया एप्लिकेशन किसी भी नेटवर्क पर चल सकता है जो अपेक्षित निम्न-स्तरीय सेवाएँ प्रदान करता है।
- क्या इंटरनेट पैकेट-स्विच्ड है या सर्किट-स्विच्ड?
- इंटरनेट मौलिक रूप से पैकेट-स्विच्ड है: डेटा को पैकेटों में तोड़ा जाता है जिन्हें हॉप-बाय-हॉप अग्रेषित किया जाता है और लिंक क्षमता को सांख्यिकीय रूप से साझा किया जाता है। कुछ एक्सेस और ट्रांसपोर्ट प्रौद्योगिकियां सर्किट का अनुकरण करती हैं या संसाधनों को आरक्षित करती हैं, लेकिन कोर आईपी परत पैकेट स्विचिंग का उपयोग करती है।