विश्वसनीय डेटा स्थानांतरण

विश्वसनीय डेटा स्थानांतरण उन सिद्धांतों का समूह है जिनके द्वारा एक प्रोटोकॉल डेटा को सही ढंग से, क्रम में, और बिना किसी हानि या दोहराव के एक अंतर्निहित नेटवर्क पर वितरित करता है जो पैकेट को दूषित, खो सकता है या पुनर्व्यवस्थित कर सकता है।

Definition

विश्वसनीय डेटा स्थानांतरण एक परिवहन-परत सेवा है जो यह गारंटी देती है कि डेटा प्राप्त करने वाले एप्लिकेशन को सही ढंग से और क्रम में वितरित किया जाता है, भले ही अंतर्निहित चैनल अविश्वसनीय हो, जो अभिस्वीकृति, अनुक्रम संख्या, टाइमआउट और पुन:प्रेषण के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।

Scope

यह विषय किसी एक प्रोटोकॉल से स्वतंत्र, विश्वसनीय वितरण के पीछे के सामान्य तंत्रों को शामिल करता है: अभिस्वीकृति (acknowledgments) और नकारात्मक अभिस्वीकृति (negative acknowledgments), हानि और दोहराव का पता लगाने के लिए अनुक्रम संख्याएँ (sequence numbers), भ्रष्टाचार के लिए चेकसम (checksums), पुन:प्रेषण टाइमर (retransmission timers), और पाइपलाइन वाली स्लाइडिंग-विंडो प्रोटोकॉल गो-बैक-एन (go-back-N) और सेलेक्टिव रिपीट (selective repeat) जो दक्षता के लिए कई पैकेटों को उड़ान में रखते हैं। यह इन्हें उस नींव के रूप में विकसित करता है जिस पर टीसीपी (TCP) का निर्माण होता है। इसमें कंजेशन कंट्रोल (congestion control) शामिल नहीं है, जो प्रति-लिंक विश्वसनीयता के बजाय नेटवर्क अधिभार को संबोधित करता है, और टीसीपी की विशिष्टताएँ भी नहीं।

Core questions

• एक विश्वसनीय प्रोटोकॉल को किन विफलताओं — भ्रष्टाचार, हानि, दोहराव, पुनर्व्यवस्था — पर काबू पाना चाहिए?
• अभिस्वीकृति और अनुक्रम संख्याएँ एक रिसीवर को समस्याओं का पता लगाने और संकेत देने की अनुमति कैसे देती हैं?
• एक प्रेषक हानि से उबरने के लिए टाइमआउट और पुन:प्रेषण का उपयोग कैसे करता है?
• पाइपलाइन वाले प्रोटोकॉल (गो-बैक-एन, सेलेक्टिव रिपीट) स्टॉप-एंड-वेट की तुलना में दक्षता में कैसे सुधार करते हैं?
• गो-बैक-एन और सेलेक्टिव रिपीट के बीच क्या समझौता है?

Key concepts

• अभिस्वीकृति (ACK/NAK)
• अनुक्रम संख्याएँ
• चेकसम
• पुन:प्रेषण टाइमर और टाइमआउट
• स्टॉप-एंड-वेट
• स्वचालित पुनरावृत्ति अनुरोध (ARQ)
• पाइपलाइनिंग
• स्लाइडिंग विंडो
• गो-बैक-एन और सेलेक्टिव रिपीट

Key theories

स्टॉप-एंड-वेट और स्वचालित पुनरावृत्ति अनुरोध

सबसे सरल विश्वसनीय प्रोटोकॉल एक पैकेट भेजता है और एक अभिस्वीकृति की प्रतीक्षा करता है, टाइमआउट पर पुन:प्रेषित करता है; अनुक्रम संख्याएँ नए डेटा को पुन:प्रेषण से अलग करती हैं, कोर ARQ मशीनरी स्थापित करती हैं जिस पर सभी विश्वसनीय स्थानांतरण आधारित होते हैं।

स्लाइडिंग विंडो के साथ पाइपलाइनिंग

एक विंडो द्वारा सीमित, उड़ान में कई अपुष्ट पैकेटों की अनुमति देने से उच्च-विलंबता लिंक पर थ्रूपुट बढ़ता है; गो-बैक-एन पहले खोए हुए पैकेट से सब कुछ पुन:प्रेषित करता है, जबकि सेलेक्टिव रिपीट केवल लापता पैकेटों को पुन:प्रेषित करता है, जिसमें अधिक बफरिंग और बहीखाता की लागत आती है।

Clinical relevance

विश्वसनीय डेटा स्थानांतरण सिद्धांत ही हैं जो फ़ाइल स्थानांतरण, वेब पेज और अधिकांश एप्लिकेशन डेटा को हानिपूर्ण, भीड़भाड़ वाले रास्तों पर भी अक्षुण्ण रूप से पहुँचाते हैं। वही विचार — अभिस्वीकृति, अनुक्रम संख्या, विंडो और पुन:प्रेषण — टीसीपी में, लिंक-लेयर विश्वसनीयता में, और नए परिवहन प्रोटोकॉल में दोहराए जाते हैं, इसलिए उन्हें समझना थ्रूपुट, विलंबता और हानि से उबरने के बारे में तर्क करने के लिए मूलभूत है।

History

विश्वसनीय स्थानांतरण तंत्र शुरुआती लिंक प्रोटोकॉल और ARPANET के लिए विकसित किए गए थे, जहाँ स्टॉप-एंड-वेट (stop-and-wait) और फिर स्लाइडिंग-विंडो ARQ (Automatic Repeat Request) योजनाओं को विश्वसनीयता और थ्रूपुट को संतुलित करने के लिए परिष्कृत किया गया था। विश्वसनीय-स्थानांतरण सिद्धांतों का व्यवस्थित, वृद्धिशील विकास — एक आदर्श चैनल से लेकर हानि और पुनर्व्यवस्था तक — एक मानक शैक्षणिक दृष्टिकोण बन गया और टीसीपी के डिजाइन का आधार है।

Key figures

• James F. Kurose
• Keith W. Ross
• Andrew S. Tanenbaum

Seminal works

• kurose2021
• tanenbaum2010

Frequently asked questions

अनुक्रम संख्याओं का उपयोग क्यों करें?

अनुक्रम संख्याएँ रिसीवर को पैकेटों को अलग-अलग बताने देती हैं ताकि वह हानि (अनुक्रम में एक अंतर), डुप्लिकेट (पुन:प्रेषण के कारण एक दोहराई गई संख्या) का पता लगा सके, और उस डेटा को पुनर्व्यवस्थित कर सके जो क्रम से बाहर आया था। उनके बिना, एक प्रेषक और रिसीवर एक नए पैकेट को पुन:प्रेषित पैकेट से अलग नहीं कर सकते थे।

गो-बैक-एन और सेलेक्टिव रिपीट में क्या अंतर है?

दोनों कई पैकेटों को पाइपलाइन करते हैं। गो-बैक-एन में प्रेषक पहले खोए हुए पैकेट से सब कुछ आगे पुन:प्रेषित करता है, जो सरल है लेकिन सही ढंग से प्राप्त डेटा को फिर से भेज सकता है। सेलेक्टिव रिपीट केवल उन विशिष्ट पैकेटों को पुन:प्रेषित करता है जो खो गए थे और आउट-ऑफ-ऑर्डर आगमन को बफर करता है, जो अधिक कुशल है लेकिन दोनों छोर पर अधिक स्थिति की आवश्यकता होती है।