परिचय
हम सभी आईपी के वर्गीकरण और गैर-वर्गीकरण सिद्धांतों और नेटवर्क संचार में इसके अनुप्रयोग से परिचित हैं। आईपी विखंडन और पुनर्संयोजन पैकेट संचरण की प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण तंत्र है। जब किसी पैकेट का आकार नेटवर्क लिंक की अधिकतम संचरण इकाई (एमटीयू) सीमा से अधिक हो जाता है, तो आईपी विखंडन पैकेट को संचरण के लिए कई छोटे टुकड़ों में विभाजित कर देता है। ये टुकड़े नेटवर्क में स्वतंत्र रूप से प्रेषित होते हैं और गंतव्य पर पहुंचने पर, आईपी पुनर्संयोजन तंत्र द्वारा उन्हें पूर्ण पैकेट में पुनः संयोजित किया जाता है। विखंडन और पुनर्संयोजन की यह प्रक्रिया डेटा की अखंडता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करते हुए बड़े आकार के पैकेटों को नेटवर्क में प्रेषित करना सुनिश्चित करती है। इस खंड में, हम आईपी विखंडन और पुनर्संयोजन की कार्यप्रणाली का गहन अध्ययन करेंगे।
आईपी विखंडन और पुनर्संयोजन
विभिन्न डेटा लिंक की अधिकतम ट्रांसमिशन यूनिट (MTU) अलग-अलग होती है; उदाहरण के लिए, FDDI डेटा लिंक की MTU 4352 बाइट्स है और ईथरनेट की MTU 1500 बाइट्स है। MTU का मतलब मैक्सिमम ट्रांसमिशन यूनिट है और यह नेटवर्क पर भेजे जा सकने वाले पैकेट के अधिकतम आकार को दर्शाता है।
FDDI (फाइबर डिस्ट्रीब्यूटेड डेटा इंटरफेस) एक हाई-स्पीड लोकल एरिया नेटवर्क (LAN) मानक है जो ट्रांसमिशन माध्यम के रूप में ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करता है। मैक्सिमम ट्रांसमिशन यूनिट (MTU) डेटा लिंक लेयर प्रोटोकॉल द्वारा प्रेषित किए जा सकने वाले पैकेट का अधिकतम आकार है। FDDI नेटवर्क में, MTU का आकार 4352 बाइट्स होता है। इसका मतलब है कि FDDI नेटवर्क में डेटा लिंक लेयर प्रोटोकॉल द्वारा प्रेषित किए जा सकने वाले पैकेट का अधिकतम आकार 4352 बाइट्स है। यदि प्रेषित किए जाने वाले पैकेट का आकार इस आकार से अधिक है, तो ट्रांसमिशन के लिए और रिसीवर पर पुनः संयोजन के लिए पैकेट को MTU आकार के अनुसार कई टुकड़ों में विभाजित करना आवश्यक है।
ईथरनेट के लिए, MTU आमतौर पर 1500 बाइट्स का होता है। इसका मतलब है कि ईथरनेट 1500 बाइट्स तक के पैकेट भेज सकता है। यदि पैकेट का आकार MTU सीमा से अधिक हो जाता है, तो उसे छोटे-छोटे टुकड़ों में विभाजित करके भेजा जाता है और गंतव्य पर पुनः जोड़ा जाता है। विभाजित IP डेटाग्राम को पुनः जोड़ने का कार्य केवल गंतव्य होस्ट द्वारा ही किया जा सकता है, राउटर यह कार्य नहीं करता है।
हमने पहले TCP सेगमेंट के बारे में भी बात की थी, लेकिन MSS का मतलब मैक्सिमम सेगमेंट साइज (MTU) है, और यह TCP प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। MSS TCP कनेक्शन में भेजे जाने वाले अधिकतम डेटा सेगमेंट के आकार को दर्शाता है। MTU की तरह ही, MSS का उपयोग पैकेट के आकार को सीमित करने के लिए किया जाता है, लेकिन यह ट्रांसपोर्ट लेयर, यानी TCP प्रोटोकॉल लेयर पर किया जाता है। TCP प्रोटोकॉल एप्लिकेशन लेयर के डेटा को कई डेटा सेगमेंट में विभाजित करके प्रसारित करता है, और प्रत्येक डेटा सेगमेंट का आकार MSS द्वारा सीमित होता है।
प्रत्येक डेटा लिंक का MTU अलग-अलग होता है क्योंकि प्रत्येक प्रकार के डेटा लिंक का उपयोग अलग-अलग उद्देश्यों के लिए किया जाता है। उपयोग के उद्देश्य के आधार पर, विभिन्न MTU होस्ट किए जा सकते हैं।
मान लीजिए कि प्रेषक एक बड़ा 4000 बाइट का डेटाग्राम ईथरनेट लिंक पर भेजना चाहता है, इसलिए इसे तीन छोटे डेटाग्रामों में विभाजित करना आवश्यक है। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रत्येक छोटे डेटाग्राम का आकार MTU सीमा (1500 बाइट) से अधिक नहीं हो सकता। तीनों छोटे डेटाग्राम प्राप्त होने के बाद, प्राप्तकर्ता प्रत्येक डेटाग्राम के अनुक्रम संख्या और ऑफ़सेट के आधार पर उन्हें पुनः संयोजित करके मूल 4000 बाइट के बड़े डेटाग्राम में बदल देता है।
खंडित संचरण में, एक खंड के खो जाने से पूरा आईपी डेटाग्राम अमान्य हो जाता है। इससे बचने के लिए, टीसीपी ने एमएसएस (MSS) की शुरुआत की, जिसमें विखंडन आईपी परत के बजाय टीसीपी परत पर किया जाता है। इस दृष्टिकोण का लाभ यह है कि टीसीपी के पास प्रत्येक खंड के आकार पर अधिक सटीक नियंत्रण होता है, जिससे आईपी परत पर विखंडन से जुड़ी समस्याओं से बचा जा सकता है।
UDP के लिए, हम MTU से बड़ा डेटा पैकेट भेजने से बचने की कोशिश करते हैं। इसका कारण यह है कि UDP एक कनेक्शन रहित परिवहन प्रोटोकॉल है, जो TCP की तरह विश्वसनीयता और पुनः संचरण तंत्र प्रदान नहीं करता है। यदि हम MTU से बड़ा UDP डेटा पैकेट भेजते हैं, तो IP परत द्वारा इसे संचरण के लिए खंडित कर दिया जाएगा। यदि कोई एक खंड खो जाता है, तो UDP प्रोटोकॉल पुनः संचरण नहीं कर सकता, जिसके परिणामस्वरूप डेटा का नुकसान होता है। इसलिए, विश्वसनीय डेटा संचरण सुनिश्चित करने के लिए, हमें UDP डेटा पैकेट के आकार को MTU के भीतर रखने और खंडित संचरण से बचने का प्रयास करना चाहिए।
मायलिंकिंग™ नेटवर्क पैकेट ब्रोकरयह विभिन्न प्रकार के टनल प्रोटोकॉल जैसे VxLAN/NVGRE/IPoverIP/MPLS/GRE आदि की स्वचालित रूप से पहचान कर सकता है, और उपयोगकर्ता प्रोफ़ाइल के अनुसार टनल प्रवाह आउटपुट की आंतरिक या बाहरी विशेषताओं के आधार पर निर्धारण कर सकता है।
○ यह VLAN, QinQ और MPLS लेबल पैकेट को पहचान सकता है
○ आंतरिक और बाहरी वीएलएएन की पहचान कर सकता है
○ IPv4/IPv6 पैकेटों की पहचान की जा सकती है
○ यह VxLAN, NVGRE, GRE, IPoverIP, GENEVE, MPLS टनल पैकेटों की पहचान कर सकता है।
○ आईपी खंडित पैकेटों की पहचान की जा सकती है (आईपी विखंडन पहचान समर्थित है और आईपी विखंडन के पुनर्संयोजन का समर्थन करता है ताकि सभी आईपी विखंडन पैकेटों पर एल4 फीचर फ़िल्टरिंग लागू की जा सके। ट्रैफ़िक आउटपुट नीति लागू करें।)
आईपी और टीसीपी में विखंडन क्यों होता है?
नेटवर्क ट्रांसमिशन में, IP लेयर डेटा पैकेट को स्वचालित रूप से खंडित कर देती है, भले ही TCP लेयर डेटा को खंडित न करे, IP लेयर द्वारा डेटा पैकेट स्वचालित रूप से खंडित होकर सामान्य रूप से प्रसारित हो जाता है। तो फिर TCP को डेटा विखंडन की आवश्यकता क्यों है? क्या यह अनावश्यक नहीं है?
मान लीजिए कि एक बड़ा पैकेट है जो TCP लेयर पर खंडित नहीं होता और रास्ते में खो जाता है; TCP इसे पुनः प्रेषित करेगा, लेकिन केवल पूरे बड़े पैकेट के रूप में (हालांकि IP लेयर डेटा को छोटे पैकेटों में विभाजित करता है, जिनमें से प्रत्येक की MTU लंबाई होती है)। ऐसा इसलिए है क्योंकि IP लेयर डेटा के विश्वसनीय संचरण की परवाह नहीं करता है।
दूसरे शब्दों में, किसी मशीन के ट्रांसपोर्ट से नेटवर्क लिंक पर, यदि ट्रांसपोर्ट लेयर डेटा को खंडित करती है, तो आईपी लेयर उसे खंडित नहीं करती है। यदि ट्रांसपोर्ट लेयर पर डेटा का विखंडन नहीं किया जाता है, तो आईपी लेयर पर विखंडन संभव है।
सरल शब्दों में कहें तो, TCP डेटा को खंडों में विभाजित करता है ताकि IP लेयर खंडित न हो, और जब डेटा का पुनः प्रसारण होता है, तो खंडित डेटा के केवल छोटे हिस्से ही पुनः प्रसारित होते हैं। इस तरह, प्रसारण दक्षता और विश्वसनीयता में सुधार किया जा सकता है।
यदि TCP परत खंडित है, तो क्या IP परत खंडित नहीं है?
ऊपर की चर्चा में हमने बताया कि प्रेषक पर TCP फ़्रैग्मेंटेशन के बाद IP लेयर पर कोई फ़्रैग्मेंटेशन नहीं होता है। हालांकि, ट्रांसपोर्ट लिंक में अन्य नेटवर्क लेयर डिवाइस हो सकते हैं जिनका मैक्सिमम ट्रांसमिशन यूनिट (MTU) प्रेषक के MTU से कम हो सकता है। इसलिए, भले ही पैकेट प्रेषक पर फ़्रैग्मेंट हो गया हो, इन डिवाइसों की IP लेयर से गुजरते समय यह फिर से फ़्रैग्मेंट हो जाता है। अंततः, रिसीवर पर सभी टुकड़े एक साथ जुड़ जाते हैं।
यदि हम पूरे लिंक पर न्यूनतम MTU निर्धारित कर लें और उस लंबाई का डेटा भेजें, तो डेटा किसी भी नोड पर भेजा जाए, कोई फ़्रैग्मेंटेशन नहीं होगा। पूरे लिंक पर इस न्यूनतम MTU को पाथ MTU (PMTU) कहा जाता है। जब कोई IP पैकेट राउटर पर पहुँचता है, यदि राउटर का MTU पैकेट की लंबाई से कम है और DF (डू नॉट फ़्रैग्मेंट) फ़्लैग 1 पर सेट है, तो राउटर पैकेट को फ़्रैग्मेंट नहीं कर पाएगा और उसे केवल ड्रॉप कर सकता है। इस स्थिति में, राउटर "फ़्रैग्मेंटेशन नीडेड बट DF सेट" नामक एक ICMP (इंटरनेट कंट्रोल मैसेज प्रोटोकॉल) त्रुटि संदेश उत्पन्न करता है। यह ICMP त्रुटि संदेश राउटर के MTU मान के साथ स्रोत पते पर वापस भेजा जाता है। जब प्रेषक को ICMP त्रुटि संदेश प्राप्त होता है, तो वह निषिद्ध फ़्रैग्मेंटेशन की स्थिति से बचने के लिए MTU मान के आधार पर पैकेट का आकार समायोजित कर सकता है।
आईपी फ्रेग्मेंटेशन आवश्यक है और आईपी लेयर पर, विशेष रूप से लिंक में मध्यवर्ती उपकरणों पर, इससे बचना चाहिए। इसलिए, IPv6 में मध्यवर्ती उपकरणों द्वारा आईपी पैकेटों के फ्रेग्मेंटेशन को प्रतिबंधित कर दिया गया है, और फ्रेग्मेंटेशन केवल लिंक के प्रारंभ और अंत में ही किया जा सकता है।
IPv6 की बुनियादी समझ
IPv6 इंटरनेट प्रोटोकॉल का छठा संस्करण है, जो IPv4 का उत्तराधिकारी है। IPv6 128-बिट एड्रेस लेंथ का उपयोग करता है, जो IPv4 की 32-बिट एड्रेस लेंथ की तुलना में अधिक IP एड्रेस प्रदान कर सकता है। इसका कारण यह है कि IPv4 का एड्रेस स्पेस धीरे-धीरे समाप्त हो रहा है, जबकि IPv6 का एड्रेस स्पेस बहुत बड़ा है और भविष्य के इंटरनेट की आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है।
जब हम IPv6 की बात करते हैं, तो अधिक एड्रेस स्पेस के अलावा, यह बेहतर सुरक्षा और स्केलेबिलिटी भी लाता है, जिसका अर्थ है कि IPv6, IPv4 की तुलना में बेहतर नेटवर्क अनुभव प्रदान कर सकता है।
हालाँकि IPv6 काफी समय से मौजूद है, फिर भी इसका वैश्विक स्तर पर प्रसार अपेक्षाकृत धीमा है। इसका मुख्य कारण यह है कि IPv6 को मौजूदा IPv4 नेटवर्क के साथ संगत होना आवश्यक है, जिसके लिए संक्रमण और माइग्रेशन की आवश्यकता होती है। हालांकि, IPv4 पतों की कमी और IPv6 की बढ़ती मांग के साथ, अधिक से अधिक इंटरनेट सेवा प्रदाता और संगठन धीरे-धीरे IPv6 को अपना रहे हैं और धीरे-धीरे IPv6 और IPv4 के दोहरे संचालन को साकार कर रहे हैं।
सारांश
इस अध्याय में, हमने आईपी फ़्रैग्मेंटेशन और रीअसेंबलिंग की कार्यप्रणाली का गहन अध्ययन किया। विभिन्न डेटा लिंक की अधिकतम संचरण इकाई (एमटीयू) अलग-अलग होती है। जब पैकेट का आकार एमटीयू सीमा से अधिक हो जाता है, तो आईपी फ़्रैग्मेंटेशन पैकेट को कई छोटे-छोटे टुकड़ों में विभाजित कर देता है और गंतव्य पर पहुँचने के बाद आईपी रीअसेंबल तंत्र द्वारा उन्हें एक पूर्ण पैकेट में पुनः संयोजित कर देता है। टीसीपी फ़्रैग्मेंटेशन का उद्देश्य आईपी परत को फ़्रैग्मेंट करने से रोकना है, और पुनः संचरण के दौरान केवल खंडित छोटे डेटा को ही पुनः प्रेषित करना है, जिससे संचरण दक्षता और विश्वसनीयता में सुधार होता है। हालांकि, परिवहन लिंक में अन्य नेटवर्क परत उपकरण भी हो सकते हैं जिनकी एमटीयू प्रेषक की एमटीयू से कम हो सकती है, इसलिए पैकेट इन उपकरणों की आईपी परत पर पुनः खंडित हो जाएगा। आईपी परत पर फ़्रैग्मेंटेशन से यथासंभव बचना चाहिए, विशेषकर लिंक में मध्यवर्ती उपकरणों पर।
पोस्ट करने का समय: 7 अगस्त 2025
