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Class XII
Computer Science
अध्याय 4: Computer Networks (कंप्यूटर नेटवर्क)

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WBB • कक्षा XII • Computer Science • अध्याय 4

अनुमानित समय: 120 mins

प्रगति: अध्ययनरत

Computer Networks (कंप्यूटर नेटवर्क)

कंप्यूटर नेटवर्क स्वायत्त (autonomous) कंप्यूटिंग उपकरणों का एक ऐसा परस्पर जुड़ा हुआ समूह है, जो स्थापित ट्रांसमिशन माध्यमों और संचार प्रोटोकॉल के जरिए डेटा का आदान-प्रदान करने तथा हार्डवेयर व सॉफ्टवेयर संसाधनों को साझा करने में सक्षम होता है। आधुनिक नेटवर्किंग में डेटा संचरण के तरीके (सिम्प्लेक्स, हाफ़-डुप्लेक्स, फुल-डुप्लेक्स), स्विचिंग तकनीकें (सर्किट, मैसेज और पैकेट स्विचिंग) तथा भौगोलिक नेटवर्क श्रेणियां (PAN, LAN, MAN, WAN) शामिल हैं। यह अध्याय गाइडेड भौतिक माध्यमों (ट्विस्टेड पेयर, कोएक्सियल, ऑप्टिकल फाइबर) और अनगाइडेड वायरलेस स्पेक्ट्रम (रेडियो तरंगें, माइक्रोवेव, उपग्रह), टोपोलॉजी संरचनाओं (बस, स्टार, रिंग, मेश, ट्री), नेटवर्किंग उपकरणों (हब, स्विच, ब्रिज, राउटर, गेटवे), मानक ISO-OSI 7-लेयर व TCP/IP संदर्भ मॉडल, तार्किक IPv4/IPv6 व भौतिक MAC एड्रेसिंग, प्रमुख इंटरनेट प्रोटोकॉल (TCP, UDP, DNS, HTTP/S) और फ़ायरवॉल व क्रिप्टोग्राफिक एन्क्रिप्शन जैसी साइबर सुरक्षा प्रणालियों का संपूर्ण विश्लेषण प्रस्तुत करता है।

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यह अध्याय क्यों महत्वपूर्ण है

कंप्यूटर नेटवर्क आधुनिक मानव सभ्यता की रीढ़ और डिजिटल तंत्रिका तंत्र हैं, जो वैश्विक त्वरित संचार, क्लाउड कंप्यूटिंग, ऑनलाइन वित्तीय लेन-देन और वर्ल्ड वाइड वेब को संभव बनाते हैं। नेटवर्क लेयर एनकैप्सुलेशन, पैकेट रूटिंग, स्विचिंग आर्किटेक्चर और साइबर सुरक्षा प्रणालियों को समझना प्रत्येक कंप्यूटर साइंस के छात्र और सॉफ्टवेयर इंजीनियर के लिए अनिवार्य है। यह ज्ञान त्रुटि-सहिष्णु (fault-tolerant), उच्च-थ्रूपुट और सुरक्षित वितरित प्रणालियों को डिजाइन करने की क्षमता प्रदान करता है।

अध्याय रूपरेखा एवं प्रगति

1 मॉड्यूल 1: कंप्यूटर नेटवर्क के मूल...

2 मॉड्यूल 2: ट्रांसमिशन माध्यम – गाइड...

3 मॉड्यूल 3: नेटवर्क टोपोलॉजी एवं हार...

4 मॉड्यूल 4: नेटवर्क संदर्भ मॉडल – OS...

5 मॉड्यूल 5: इंटरनेट प्रोटोकॉल, एड्रे...

6 मॉड्यूल 6: वेब तकनीकें, नेटवर्क सुर...

सम्पूर्ण सैद्धांतिक एवं वैचारिक अध्ययन

मॉड्यूल 1: कंप्यूटर नेटवर्क के मूल सिद्धांत, ट्रांसमिशन मोड्स, स्विचिंग तकनीकें एवं भौगोलिक विस्तार

1.1 डेटा ट्रांसमिशन मोड्स: सिम्प्लेक्स, हाफ़-डुप्लेक्स एवं फुल-डुप्लेक्स

ट्रांसमिशन मोड संचार माध्यम पर दो जुड़े हुए नोड्स के बीच सूचना के प्रवाह की दिशा को निर्धारित करता है:

ट्रांसमिशन मोड	प्रवाह की दिशा	चैनल उपयोग दक्षता	वास्तविक उदाहरण
सिम्प्लेक्स (Simplex)	एकदिशीय (Unidirectional)। केवल एक नोड डेटा भेज सकता है तथा दूसरा केवल प्राप्त करता है।	संपूर्ण चैनल बैंडविड्थ एक ही दिशा के लिए आरक्षित रहती है।	कीबोर्ड से CPU, मॉनिटर डिस्प्ले, पारंपरिक रेडियो/टीवी प्रसारण।
हाफ़-डुप्लेक्स (Half-Duplex)	द्विदिशीय, परंतु एक समय में केवल एक दिशा में (Alternate)। दोनों स्टेशन एक साथ डेटा नहीं भेज सकते।	चैनल की क्षमता दोनों पक्षों द्वारा बारी-बारी साझा की जाती है।	वॉकी-टॉकी (Walkie-Talkie - "ओवर एंड आउट" व्यवस्था)।
फुल-डुप्लेक्स (Full-Duplex)	एक ही समय में दोनों दिशाओं में (Simultaneous)। दोनों नोड एक साथ डेटा भेज व प्राप्त कर सकते हैं।	चैनल क्षमता विभाजित होती है या अलग-अलग ट्रांसमिशन लाइनों का प्रयोग होता है।	टेलीफोन/मोबाइल कॉल, आधुनिक स्विच्ड ईथरनेट नेटवर्क।

1.2 स्विचिंग तकनीकें: सर्किट, मैसेज एवं पैकेट स्विचिंग

स्विचिंग तकनीकें बड़े नेटवर्क में अलग-अलग नोड्स के बीच कुशल डेटा स्थानांतरण मार्ग प्रशस्त करती हैं:

सर्किट स्विचिंग (Circuit Switching): संचार प्रारंभ होने से पूर्व प्रेषक और प्राप्तकर्ता के मध्य एक समर्पित (dedicated) भौतिक पथ स्थापित किया जाता है। पूरे सत्र के दौरान बैंडविड्थ आरक्षित रहती है। उदाहरण: पारंपरिक लैंडलाइन टेलीफोन नेटवर्क (PSTN)।
मैसेज स्विचिंग (Message Switching): संपूर्ण संदेश को एक ब्लॉक के रूप में मध्यवर्ती नोड्स पर स्टोर-एंड-फॉरवर्ड (Store-and-Forward) विधि द्वारा भेजा जाता है। इसमें बड़े मध्यवर्ती स्टोरेज बफ़र की आवश्यकता होती है।
पैकेट स्विचिंग (Packet Switching): संदेश को छोटे, मानकीकृत टुकड़ों में तोड़ा जाता है जिन्हें पैकेट कहते हैं। प्रत्येक पैकेट में स्रोत और गंतव्य IP एड्रेस तथा सीक्वेंस नंबर होता है। पैकेट नेटवर्क में स्वतंत्र रूप से यात्रा करते हैं। आधुनिक इंटरनेट इसी सिद्धांत पर कार्य करता है (डेटाग्राम और वर्चुअल सर्किट दृष्टिकोण)।

बोर्ड परीक्षा विशेष टिप: सर्किट स्विचिंग में कॉल सेटअप समय अधिक होता है लेकिन डेटा स्थानांतरण में विलंब (delay) न्यूनतम और स्थिर रहता है। इसके विपरीत पैकेट स्विचिंग में कोई सेटअप विलंब नहीं होता, चैनल उपयोगिता अधिकतम होती है, लेकिन कतारबद्ध विलंब (queuing delay) परिवर्तनशील हो सकता है।

1.3 भौगोलिक कवरेज के आधार पर नेटवर्क का वर्गीकरण

नेटवर्क प्रकार	भौगोलिक सीमा	डेटा दर एवं त्रुटि दर	प्रयुक्त तकनीकें एवं स्वामित्व
PAN (पर्सनल एरिया नेटवर्क)	~10 मीटर के भीतर (व्यक्तिगत कार्यक्षेत्र)।	मध्यम गति (1 - 24 Mbps); न्यूनतम हस्तक्षेप।	ब्लूटूथ (Bluetooth IEEE 802.15.1), जिगबी (Zigbee), USB; व्यक्तिगत स्वामित्व।
LAN (लोकल एरिया नेटवर्क)	एक कमरा, कार्यालय भवन या स्कूल परिसर (1 से 2 किमी तक)।	अत्यधिक उच्च गति (100 Mbps - 10 Gbps); न्यूनतम त्रुटि दर।	ईथरनेट (IEEE 802.3), वाई-फाई (IEEE 802.11), ट्विस्टेड पेयर केबल; एकल संस्था स्वामित्व।
MAN (मेट्रोपॉलिटन एरिया नेटवर्क)	पूरे शहर या महानगरीय क्षेत्र में (50 किमी तक)।	उच्च गति (44 Mbps - 1 Gbps); मध्यम त्रुटि दर।	केबल टीवी नेटवर्क, म्यूनिसिपल ऑप्टिकल फाइबर रिंग्स; सार्वजनिक/साझा स्वामित्व।
WAN (वाइड एरिया नेटवर्क)	देश, महाद्वीप या संपूर्ण पृथ्वी (असीमित सीमा)।	परिवर्तनशील गति; संचरण दूरी के कारण उच्च त्रुटि दर व विलंब।	इंटरनेट, सैटेलाइट संचार, समुद्री ऑप्टिकल केबल; वितरित दूरसंचार प्रदाता।

मॉड्यूल 2: ट्रांसमिशन माध्यम – गाइडेड (वायर्ड) एवं अनगाइडेड (वायरलेस)

2.1 गाइडेड माध्यम (वायर्ड संचार): ट्विस्टेड पेयर, कोएक्सियल एवं ऑप्टिकल फाइबर

गाइडेड माध्यम ठोस भौतिक चालकों के माध्यम से विद्युत या प्रकाशीय सिग्नलों को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक निर्देशित करते हैं:

माध्यम का प्रकार	भौतिक संरचना एवं सिद्धांत	बैंडविड्थ एवं गति	EMI संवेदनशीलता एवं उपयोग
ट्विस्टेड पेयर (UTP / STP)	दो पृथक्कृत तांबे के तार आपस में ऐंठे (twisted) होते हैं ताकि क्रॉस्टॉक (crosstalk) और विद्युत-चुंबकीय हस्तक्षेप (EMI) कम हो सके।	Cat5e (1 Gbps / 100 MHz), Cat6 (10 Gbps / 250 MHz) ~100 मीटर तक।	UTP में EMI संवेदनशीलता मध्यम, STP में सुरक्षात्मक शील्ड होती है। LAN केबलों और RJ-45 कनेक्टर में सर्वाधिक प्रयुक्त।
कोएक्सियल केबल (Coaxial Cable)	केंद्रीय तांबे का कोर, डाइइलेक्ट्रिक इंसुलेटर, जालीदार धातु शील्ड और बाहरी प्लास्टिक जैकेट।	10 - 100 Mbps (500 मीटर तक बिना रिपीटर Thicknet 10Base5 में)।	धातु शील्ड के कारण बेहतर EMI प्रतिरोध। केबल टीवी नेटवर्क और ब्रॉडबैंड में प्रयुक्त (BNC कनेक्टर)।
ऑप्टिकल फाइबर (Optical Fibre)	कांच या प्लास्टिक का उच्च अपवर्तनांक वाला कोर तथा कम अपवर्तनांक वाली क्लैडिंग (Cladding)। पूर्ण आंतरिक परावर्तन (Total Internal Reflection - TIR) के सिद्धांत पर प्रकाश पल्स का संचरण।	अत्यधिक उच्च (10 Gbps से 100+ Gbps); कई किलोमीटर तक बिना क्षीणन (attenuation)।	विद्युत-चुंबकीय हस्तक्षेप (EMI) से पूर्णतः मुक्त; टैपिंग से सुरक्षित। इंटरनेट बैकबोन और ट्रांस-ओशनिक केबलों में मानक।

2.2 अनगाइडेड माध्यम (वायरलेस संचार स्पेक्ट्रम)

रेडियो तरंगें (Radio Waves - 3 KHz से 1 GHz): सर्वदिशात्मक (Omnidirectional)। ये दीवारों और ठोस बाधाओं को भेद सकती हैं। बहुबिंदु संचार (AM/FM रेडियो, सेलुलर संचार) के लिए आदर्श।
माइक्रोवेव (Microwaves - 1 GHz से 300 GHz): एकदिशीय (Unidirectional) और दृष्टि-रेखा (Line-of-Sight - LoS) संचरण। ये ठोस बाधाओं को पार नहीं कर सकतीं। पृथ्वी की वक्रता के कारण प्रत्येक 40-50 किमी पर रिपीटर टावर आवश्यक होते हैं।
इन्फ्रारेड (Infrared - 300 GHz से 400 THz): अत्यधिक लघु-दूरी दृष्टि-रेखा संचार। दीवारों को भेदने में असमर्थ, जिससे उच्च सुरक्षा मिलती है। उदाहरण: टीवी रिमोट कंट्रोल, वायरलेस माउस।
सैटेलाइट संचार (Satellite Communication): भू-स्थिर उपग्रह (Geostationary Satellites ~36,000 किमी ऊंचाई पर स्थित)। अपलिंक (Uplink: पृथ्वी से उपग्रह, e.g. 6 GHz) और डाउनलिंक (Downlink: उपग्रह से पृथ्वी, e.g. 4 GHz) अलग आवृत्तियों पर कार्य करते हैं। अत्यधिक लंबी दूरी, मौसम पूर्वानुमान और GPS के लिए अपरिहार्य।

महत्वपूर्ण वैज्ञानिक सिद्धांत: ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश संचरण के लिए दो आवश्यक शर्तें हैं: (1) कोर का अपवर्तनांक क्लैडिंग से अधिक होना चाहिए ($n_{core} > n_{cladding}$), तथा (2) आपतन कोण (angle of incidence) दोनों माध्यमों के क्रांतिक कोण (critical angle) से बड़ा होना चाहिए ($ heta_i > heta_c$)।

मॉड्यूल 3: नेटवर्क टोपोलॉजी एवं हार्डवेयर इंटरकनेक्शन उपकरण

3.1 नेटवर्क टोपोलॉजी का तुलनात्मक विश्लेषण

नेटवर्क टोपोलॉजी किसी कंप्यूटर नेटवर्क में नोड्स और लिंक के ज्यामितीय और तार्किक विन्यास (physical & logical layout) को प्रदर्शित करती है:

टोपोलॉजी	भौतिक संरचना एवं केबल लिंक	प्रमुख लाभ (Pros)	प्रमुख सीमाएं (Cons)
बस टोपोलॉजी (Bus)	सभी नोड एक मुख्य बैकबोन केबल (Backbone) से ड्रॉप लाइनों और टर्मिनेटरों द्वारा जुड़े होते हैं। लिंक संख्या: $1$ मुख्य बैकबोन।	न्यूनतम केबल लागत; छोटे नेटवर्क में स्थापित करना बहुत आसान।	बैकबोन केबल टूटने पर संपूर्ण नेटवर्क ठप; भारी ट्रैफ़िक में पैकेट टकराव (collision) की समस्या।
स्टार टोपोलॉजी (Star)	प्रत्येक नोड एक केंद्रीय नियंत्रक (स्विच या हब) से समर्पित पॉइंट-टू-पॉइंट लिंक द्वारा जुड़ा होता है। लिंक संख्या: $N$।	एक नोड या केबल खराब होने पर बाकी नेटवर्क प्रभावित नहीं होता; दोष निवारण (troubleshooting) आसान।	केंद्रीय स्विच/हब खराब होने पर संपूर्ण नेटवर्क बंद (Single Point of Failure); अधिक केबल की आवश्यकता।
रिंग टोपोलॉजी (Ring)	प्रत्येक नोड ठीक दो निकटवर्ती नोड्स से जुड़कर एक बंद लूप बनाता है। डेटा एकदिशीय टोकन द्वारा घूमता है। लिंक: $N$।	डेटा टकराव नहीं होता (Token Ring); सभी नोड्स को डेटा ट्रांसमिशन का समान अवसर मिलता है।	रिंग में किसी एक नोड या केबल का टूटना पूरे नेटवर्क को बाधित कर देता है; नोड जोड़ना कठिन।
मेश टोपोलॉजी (Mesh)	प्रत्येक नोड हर दूसरे नोड से समर्पित पॉइंट-टू-पॉइंट लिंक से जुड़ा होता है। आवश्यक लिंक: $\frac{N(N-1)}{2}$।	अधिकतम विश्वसनीयता और सुरक्षा; किसी भी लिंक के टूटने पर वैकल्पिक पथ उपलब्ध; मजबूत त्रुटि-सहिष्णुता।	अत्यधिक केबल लागत; संस्थापन और रखरखाव अत्यंत जटिल; प्रत्येक नोड पर $N-1$ I/O पोर्ट चाहिए।
ट्री टोपोलॉजी (Tree)	स्टार और बस टोपोलॉजी का पदानुक्रमित (hierarchical) संयोजन, जिसमें केंद्रीय रूट नोड से शाखाएं निकलती हैं।	विस्तारशीलता (Scalability) उत्कृष्ट; बड़े स्कूल परिसरों और कॉर्पोरेट नेटवर्क के लिए आदर्श।	रूट स्विच या मुख्य ट्रंक केबल में खराबी आने पर उससे जुड़ी पूरी शाखा अलग-थलग पड़ जाती है।

3.2 हार्डवेयर नेटवर्किंग उपकरण (Networking Devices)

नेटवर्क इंटरफेस कार्ड (NIC): कंप्यूटर को नेटवर्क से जोड़ने वाला हार्डवेयर। इस पर निर्माण के समय ही 48-बिट का स्थायी MAC एड्रेस अंकित होता है। (लेयर 1 व 2)।
रिपीटर (Repeater): भौतिक स्तर पर लंबी दूरी तय करने के कारण कमजोर (attenuated) हुए सिग्नलों को पुनः उत्पन्न (regenerate व re-amplify) करता है। (OSI लेयर 1)।
हब (Hub): एक मल्टी-पोर्ट रिपीटर जो प्राप्त बिट्स को सभी जुड़े पोर्ट्स पर आंख मूंदकर ब्रॉडकास्ट कर देता है। यह कोई एड्रेस फिल्टरिंग नहीं करता, जिससे टकराव डोमेन बढ़ता है। (OSI लेयर 1)।
स्विच (Switch): एक बुद्धिमान (intelligent) मल्टी-पोर्ट ब्रिज जो डेटा लिंक लेयर पर कार्य करता है। यह अपनी आंतरिक MAC एड्रेस टेबल बनाकर केवल लक्षित पोर्ट पर ही फ्रेम को यूनिकास्ट करता है। प्रत्येक पोर्ट एक अलग टकराव डोमेन (collision domain) बनाता है। (OSI लेयर 2)।
ब्रिज (Bridge): दो समान प्रोटोकॉल वाले LAN खंडों को जोड़ता है और MAC एड्रेस के आधार पर ट्रैफ़िक को फ़िल्टर करता है। (OSI लेयर 2)।
राउटर (Router): नेटवर्क लेयर पर कार्य करता है। यह तार्किक IP एड्रेस और रूटिंग टेबल (Dijkstra, OSPF, BGP) के आधार पर विभिन्न विषम (heterogeneous) नेटवर्कों के बीच पैकेट का सर्वोत्तम मार्ग निर्धारित करता है। (OSI लेयर 3)।
गेटवे (Gateway): पूरी तरह से भिन्न आर्किटेक्चर और प्रोटोकॉल सूट वाले दो नेटवर्कों के बीच अनुवादक (protocol translator) के रूप में कार्य करता है। (OSI लेयर 4 से 7)।

मॉड्यूल 4: नेटवर्क संदर्भ मॉडल – OSI 7-लेयर मॉडल बनाम TCP/IP प्रोटोकॉल स्टैक

4.1 ISO-OSI 7-लेयर संदर्भ मॉडल की वास्तुकला

ISO द्वारा 1984 में विकसित ओपन सिस्टम्स इंटरकनेक्शन (OSI) मॉडल नेटवर्क संचार के कार्यों को 7 स्वतंत्र, मॉड्यूलर स्तरों में विभाजित करता है:

लेयर संख्या एवं नाम	प्रोटोकॉल डेटा यूनिट (PDU)	प्रमुख उत्तरदायित्व एवं कार्य	मानक प्रोटोकॉल / हार्डवेयर
7. एप्लिकेशन लेयर (Application)	डेटा (Data / Message)	उपयोगकर्ता सॉफ्टवेयर और नेटवर्क सेवाओं के बीच इंटरफेस। वेब ब्राउजिंग, फ़ाइल ट्रांसफर, ईमेल सेवाएं।	HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, DNS, DHCP, Telnet
6. प्रेजेंटेशन लेयर (Presentation)	डेटा (Data)	डेटा का अनुवाद (Translation/Formatting), एन्क्रिप्शन/डिक्रिप्शन (सुरक्षा) एवं डेटा कम्प्रेशन (आकार घटाना)।	SSL, TLS, JPEG, ASCII, MPEG, GIF
5. सेशन लेयर (Session)	डेटा (Data)	दो एप्लिकेशनों के मध्य डायलॉग नियंत्रण, सत्र की स्थापना (Session establishment), रखरखाव एवं चेकपॉइंट सिंक्रोनाइज़ेशन।	RPC, NetBIOS, PPTP
4. ट्रांसपोर्ट लेयर (Transport)	सेगमेंट (Segment / Datagram)	एंड-टू-एंड प्रोसेस संचार, पोर्ट एड्रेसिंग, सेगमेंटेशन व री-असेंबली, प्रवाह नियंत्रण (Flow control) और त्रुटि सुधार।	TCP (विश्वसनीय/कनेक्शन-ओरिएंटेड), UDP (अविश्वसनीय/कनेक्शनलेस)
3. नेटवर्क लेयर (Network)	पैकेट (Packet)	होस्ट-टू-होस्ट डिलीवरी, तार्किक IP एड्रेसिंग, सबनेट रूटिंग, पैकेट फ़्रैगमेंटेशन और कंजेशन कंट्रोल।	IPv4, IPv6, ICMP, ARP, OSPF, BGP, राउटर
2. डेटा लिंक लेयर (Data Link)	फ्रेम (Frame)	नोड-टू-नोड (हॉप-टू-हॉप) डिलीवरी, भौतिक MAC एड्रेसिंग, फ्रेमिंग, एरर डिटेक्शन (CRC) और मीडिया एक्सेस कंट्रोल (CSMA/CD)।	ईथरनेट (802.3), वाई-फाई (802.11), PPP, स्विच, ब्रिज
1. फिजिकल लेयर (Physical)	बिट्स (Bits - 0 और 1)	भौतिक माध्यम पर कच्ची बिट धाराओं का संचरण; विद्युत वोल्टेज, पिन कॉन्फ़िगरेशन, डेटा दर और मॉड्यूलेशन का नियमन।	केबल (Cat6, फाइबर), RJ-45, रिपीटर, हब

4.2 OSI बनाम TCP/IP मॉडल की तुलना

इंटरनेट का व्यावहारिक आधार TCP/IP प्रोटोकॉल सूट है, जिसमें OSI की ऊपरी तीन लेयरों (Application, Presentation, Session) को एक एकल एप्लिकेशन लेयर में सम्मिलित किया गया है:

OSI मॉडल: 7 स्तरों वाला एक सैद्धांतिक (theoretical) संदर्भ मॉडल है, जिसका विकास प्रोटोकॉल के निर्माण से पहले एक सार्वभौमिक मानक के रूप में हुआ था।
TCP/IP मॉडल: 4 स्तरों (एप्लिकेशन, ट्रांसपोर्ट, इंटरनेट, नेटवर्क एक्सेस) वाला एक व्यावहारिक (practical/implementation) प्रोटोकॉल स्टैक है, जिसके चारों ओर आधुनिक इंटरनेट बना है।
TCP बनाम UDP: TCP (Transmission Control Protocol) कनेक्शन-ओरिएंटेड, विश्वसनीय, 3-वे हैंडशेक (SYN, SYN-ACK, ACK) आधारित है। UDP (User Datagram Protocol) हल्का, कनेक्शनलेस, तीव्र और बिना पावती वाला प्रोटोकॉल है (DNS, वीडियो स्ट्रीमिंग और ऑनलाइन गेमिंग के लिए आदर्श)।

मॉड्यूल 5: इंटरनेट प्रोटोकॉल, एड्रेसिंग (IPv4/IPv6, MAC) एवं क्लाइंट-सर्वर आर्किटेक्चर

5.1 तार्किक IP एड्रेसिंग: IPv4 बनाम IPv6 की विस्तृत तुलना

नेटवर्क में प्रत्येक होस्ट की विशिष्ट पहचान के लिए IP एड्रेसिंग का उपयोग किया जाता है:

विशेषता	IPv4 (इंटरनेट प्रोटोकॉल वर्जन 4)	IPv6 (इंटरनेट प्रोटोकॉल वर्जन 6)
एड्रेस आकार (Bit Length)	32 बिट्स (4 बाइट्स)	128 बिट्स (16 बाइट्स)
कुल संभव एड्रेस संख्या	$2^{32} \approx 4.29 \times 10^9$ (लगभग 4.3 अरब)	$2^{128} \approx 3.4 \times 10^{38}$ (असीमित एड्रेस स्पेस)
प्रतीक चिह्न एवं प्रारूप	डॉटेड-दशमलव संकेतन (चार 8-बिट ऑक्टेट)। उदा: `192.168.1.1`	हेक्साडेसिमल संकेतन (आठ 16-बिट ब्लॉक कोलन द्वारा पृथक)। उदा: `2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334`
सुरक्षा एवं कॉन्फ़िगरेशन	IPsec वैकल्पिक (optional); मैनुअल या DHCP द्वारा एड्रेस आवंटन।	IPsec अनिवार्य अंतर्निहित सुरक्षा; स्वतः स्टेटलेस एड्रेस कॉन्फ़िगरेशन (SLAAC)।

5.2 IPv4 क्लासफुल एड्रेसिंग आर्किटेक्चर

क्लास	प्रथम ऑक्टेट रेंज	डिफ़ॉल्ट सबनेट मास्क	नेटवर्क / होस्ट बिट्स	उद्देश्य एवं उपयोग
Class A	1 – 126 (शुरुआती बिट 0)	255.0.0.0 (/8)	8 नेटवर्क बिट्स, 24 होस्ट बिट्स	विशाल वैश्विक संगठन (प्रति नेटवर्क $2^{24}-2 = 1.67$ करोड़ होस्ट)।
Class B	128 – 191 (शुरुआती बिट्स 10)	255.255.0.0 (/16)	16 नेटवर्क बिट्स, 16 होस्ट बिट्स	मध्यम आकार के विश्वविद्यालय व निगम (प्रति नेटवर्क $2^{16}-2 = 65,534$ होस्ट)।
Class C	192 – 223 (शुरुआती बिट्स 110)	255.255.255.0 (/24)	24 नेटवर्क बिट्स, 8 होस्ट बिट्स	छोटे स्थानीय नेटवर्क और कार्यालय (प्रति नेटवर्क $2^8-2 = 254$ होस्ट)।
Class D	224 – 239 (शुरुआती बिट्स 1110)	लागू नहीं	लागू नहीं	मल्टीकास्टिंग समूह (Multicasting applications)।
Class E	240 – 255 (शुरुआती बिट्स 1111)	लागू नहीं	लागू नहीं	प्रायोगिक एवं भविष्य के अनुसंधान हेतु आरक्षित।

लूपबैक एड्रेस नोट: IP एड्रेस 127.0.0.1 (127.0.0.0/8 रेंज) आंतरिक सॉफ़्टवेयर परीक्षण और लूपबैक (Loopback Testing) के लिए आरक्षित है, इसे किसी होस्ट मशीन को आवंटित नहीं किया जा सकता।

5.3 प्रमुख एप्लिकेशन लेयर इंटरनेट प्रोटोकॉल

HTTP / HTTPS (Port 80 / 443): हाइपरटेक्स्ट ट्रांसफर प्रोटोकॉल। HTTPS में डेटा SSL/TLS द्वारा एन्क्रिप्टेड होकर भेजा जाता है।
FTP (Port 20/21): फ़ाइल ट्रांसफर प्रोटोकॉल। दो पोर्ट का उपयोग करता है (21 नियंत्रण आदेशों के लिए, 20 वास्तविक फ़ाइल डेटा स्थानांतरण के लिए)।
DNS (Domain Name System - Port 53): डोमेन नामों (जैसे targetexams.com) को उनके संगत IP एड्रेस में अनुवादित करने वाली वितरित डेटाबेस सेवा ("इंटरनेट की टेलीफोन डायरेक्टरी")।
SMTP (Port 25): सिंपल मेल ट्रांसफर प्रोटोकॉल - क्लाइंट से मेल सर्वर या सर्वरों के बीच ईमेल प्रेषित (Send) करने हेतु प्रयुक्त।
POP3 (Port 110) एवं IMAP (Port 143): मेलबॉक्स से ईमेल प्राप्त (Retrieve) करने वाले प्रोटोकॉल। IMAP सर्वर पर ईमेल सिंक रखता है, जबकि POP3 मेल को स्थानीय डिस्क पर डाउनलोड कर सर्वर से हटा देता है।
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol - Port 67/68): नेटवर्क से जुड़ने वाले उपकरणों को गतिशील रूप से स्वचालित IP एड्रेस, सबनेट मास्क और गेटवे आवंटित करता है।

मॉड्यूल 6: वेब तकनीकें, नेटवर्क सुरक्षा एवं उभरती प्रवृत्तियां

6.1 वेब तकनीकें: वेब सर्वर, ब्राउज़र, URL एवं स्क्रिप्टिंग

वर्ल्ड वाइड वेब (WWW) इंटरनेट पर अंतर्संबंधित हाइपरटेक्स्ट दस्तावेजों का एक विशाल संग्रह है:

URL (Uniform Resource Locator): किसी वेब संसाधन का वैश्विक पता। प्रारूप: प्रोटोकॉल://डोमेन_नाम:पोर्ट/पथ/फ़ाइल। उदाहरण: https://www.targetexams.com:443/syllabus/cs.html
क्लाइंट-साइड बनाम सर्वर-साइड स्क्रिप्टिंग: क्लाइंट-साइड कोड (HTML, CSS, JavaScript) उपयोगकर्ता के वेब ब्राउज़र पर निष्पादित होता है (UI एनीमेशन, फॉर्म सत्यापन)। सर्वर-साइड कोड (PHP, Python Django, Node.js) वेब सर्वर पर निष्पादित होकर डेटाबेस से इंटरैक्ट करता है और डायनेमिक HTML उत्पन्न करता है।

6.2 नेटवर्क सुरक्षा: खतरे, हमले एवं सुरक्षात्मक उपाय

सुरक्षा खतरा / तकनीक	कार्यप्रणाली एवं प्रभाव	रोकथाम एवं सुरक्षा उपाय
वायरस (Virus)	दुर्भावनापूर्ण प्रोग्राम जो किसी निष्पादन योग्य (.exe) फ़ाइल से जुड़कर उपयोगकर्ता की अनुमति के बिना फैलता है और फ़ाइलों को नष्ट करता है।	अद्यतन एंटीवायरस सॉफ़्टवेयर, संदिग्ध फ़ाइलों को स्कैन करना।
वर्म (Worm)	स्वयं-प्रतिकृति (Self-replicating) मैलवेयर जो बिना किसी होस्ट फ़ाइल के नेटवर्क सुरक्षा खामियों का फायदा उठाकर फैलता है और बैंडविड्थ समाप्त करता है।	नेटवर्क पोर्ट फ़िल्टरिंग, ऑपरेटिंग सिस्टम सुरक्षा पैच अद्यतन रखना।
ट्रोजन हॉर्स (Trojan Horse)	एक वैध और उपयोगी सॉफ़्टवेयर का छद्म रूप धारण करके सिस्टम में बैकडोर बनाता है, जिससे हैकर्स को सिस्टम का अनधिकृत नियंत्रण मिलता है।	अज्ञात स्रोतों से सॉफ़्टवेयर डाउनलोड न करना, मजबूत फ़ायरवॉल सुरक्षा।
फ़िशिंग (Phishing)	नकली वेबसाइट या ईमेल बनाकर उपयोगकर्ताओं को पासवर्ड, क्रेडिट कार्ड विवरण आदि गोपनीय जानकारी दर्ज करने के लिए धोखा देना।	URL की वर्तनी व SSL पैडलॉक की जांच, टू-फैक्टर ऑथेंटिकेशन (2FA) का उपयोग।
DoS / DDoS हमला	लक्षित वेब सर्वर पर बॉटनेट द्वारा भारी मात्रा में नकली ट्रैफ़िक भेजकर सर्वर को क्रैश करना और वैध उपयोगकर्ताओं के लिए सेवा बाधित करना।	रेट लिमिटिंग, क्लाउड स्क्रबर सेवाएं, आधुनिक हार्डवेयर फ़ायरवॉल।
फ़ायरवॉल (Firewall)	आंतरिक सुरक्षित नेटवर्क और बाहरी असुरक्षित नेटवर्क (इंटरनेट) के बीच सुरक्षा दीवार, जो पूर्व-निर्धारित सुरक्षा नियमों पर पैकेट फ़िल्टर करती है।	हार्डवेयर या सॉफ़्टवेयर आधारित स्टेटफुल पैकेट इंस्पेक्शन।

6.3 उभरती नेटवर्किंग प्रवृत्तियां: IoT, क्लाउड कंप्यूटिंग एवं 5G

इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT): इंटरनेट से जुड़े अरबों भौतिक उपकरण (सेंसर, स्मार्ट होम उपकरण, औद्योगिक मशीनें) जो बिना मानवीय हस्तक्षेप के डेटा एकत्र और साझा करते हैं।
क्लाउड कंप्यूटिंग: इंटरनेट पर मांग के अनुसार (on-demand) कंप्यूटिंग संसाधन (सर्वर, स्टोरेज, डेटाबेस) प्रदान करना। मॉडल: IaaS (इन्फ्रास्ट्रक्चर), PaaS (प्लेटफ़ॉर्म), SaaS (सॉफ़्टवेयर)।
5G सेलुलर तकनीक: अत्यधिक उच्च डेटा दर (20 Gbps तक), न्यूनतम विलंबता (< 1 ms latency), तथा मैसिव मशीन-टाइप कम्युनिकेशन (mMTC)।

प्रोग्रामिंग सिंटेक्स, स्टेटमेंट्स एवं भाषा अनुवादक नियम

पूर्ण मेश टोपोलॉजी केबल लिंक सूत्र (Mesh Links Formula)

L = {N(N - 1)}{2} तथा प्रत्येक नोड पर पोर्ट्स = N - 1

IPv4 सबनेट में कुल उपयोग करने योग्य होस्ट (Usable Hosts Per Subnet)

$$H_{\text{usable}} = 2^{h} - 2$$

सिग्नल ट्रांसमिशन विलंब एवं प्रोपोगेशन डिले (Latency Equations)

Total Latency = T_{trans} + T_{prop} + T_{proc} + T_{queue} जहाँ T_{trans} = {L}{B}, \; T_{prop} = {D}{V}

नाइक्विस्ट एवं शैनन चैनल क्षमता प्रमेय (Channel Capacity Theorems)

C_{Nyquist} = 2B _2(M) तथा C_{Shannon} = B _2≤ft(1 + {S}{N})

IPv4 क्लास पहचान एवं सबनेट मास्क नियम तालिका (IPv4 Class Bounds)

$$\text{Class A: } 1-126 (/8) \; | \; \text{Class B: } 128-191 (/16) \; | \; \text{Class C: } 192-223 (/24)$$

पूर्ण आंतरिक परावर्तन क्रांतिक कोण सूत्र (Critical Angle in Optical Fibre)

(_c) = {n_{cladding}}{n_{core}} (जहाँ n_{core} > n_{cladding})

अवधारणात्मक हल उदाहरण एवं अनुप्रयोग (Solved Examples)

उदाहरण 1

स्विच को 'बुद्धिमान हब' (Intelligent Hub) क्यों कहा जाता है? उचित तकनीकी तर्क दीजिए।

विस्तृत समाधान / उत्तर:

उत्तर:

स्विच को 'बुद्धिमान हब' कहा जाता है क्योंकि:

यूनिकास्ट बनाम ब्रॉडकास्ट: हब भौतिक लेयर (लेयर 1) का उपकरण है जो आने वाले सिग्नल को सभी पोर्ट्स पर आंख मूंदकर ब्रॉडकास्ट कर देता है। इसके विपरीत, स्विच डेटा लिंक लेयर (लेयर 2) का उपकरण है जो नोड्स के भौतिक MAC एड्रेस को सीखकर अपनी आंतरिक MAC एड्रेस टेबल में स्टोर करता है और फ्रेम को केवल लक्षित गंतव्य नोड पर ही यूनिकास्ट करता है।
अलग टकराव डोमेन: हब में सभी पोर्ट एक ही टकराव डोमेन (collision domain) साझा करते हैं, जिससे डेटा टकराव की संभावना अधिक होती है। स्विच में प्रत्येक पोर्ट एक स्वतंत्र टकराव डोमेन बनाता है, जिससे नेटवर्क बैंडविड्थ और दक्षता में अत्यधिक वृद्धि होती है।

उदाहरण 2

एक मेश टोपोलॉजी में 8 कंप्यूटर परस्पर जुड़े हैं। (a) पूर्ण मेश (Full Mesh) नेटवर्क बनाने के लिए आवश्यक कुल भौतिक केबल लिंक की संख्या ज्ञात कीजिए। (b) प्रत्येक नोड पर कितने I/O पोर्ट होने चाहिए? (c) स्टार टोपोलॉजी की तुलना में मेश टोपोलॉजी का मुख्य लाभ क्या है?

विस्तृत समाधान / उत्तर:

हल:

(a) कुल भौतिक केबल लिंक की गणना:

पूर्ण मेश टोपोलॉजी में $N$ नोड्स के लिए आवश्यक भौतिक लिंक की संख्या का सूत्र है:

$ ext{Links} = \frac{N(N - 1)}{2}$

यहाँ $N = 8$:

$ ext{Links} = \frac{8 \times (8 - 1)}{2} = \frac{8 \times 7}{2} = \frac{56}{2} = 28 ext{ केबल लिंक}$

(b) प्रत्येक नोड पर आवश्यक I/O पोर्ट:

प्रत्येक नोड को नेटवर्क के शेष $(N - 1)$ नोड्स से जुड़ना होता है:

$ ext{I/O Ports प्रति नोड} = N - 1 = 8 - 1 = 7 ext{ पोर्ट्स}$

(c) स्टार टोपोलॉजी की तुलना में मुख्य लाभ:

मेश टोपोलॉजी में कोई केंद्रीय विफलता बिंदु (Single Point of Failure) नहीं होता। यदि कोई एक लिंक टूट भी जाए, तो ट्रैफ़िक वैकल्पिक समर्पित पथों से यात्रा कर सकता है, जिससे उच्चतम विश्वसनीयता और त्रुटि-सहिष्णुता (Fault Tolerance) सुनिश्चित होती है।

उदाहरण 3

IPv4 एड्रेस 192.168.10.45 का विश्लेषण कीजिए: (a) यह किस क्लास (Class) का IP एड्रेस है? (b) इसका डिफ़ॉल्ट सबनेट मास्क क्या है? (c) इस एड्रेस का नेटवर्क ID और होस्ट ID भाग अलग-अलग लिखिए।

विस्तृत समाधान / उत्तर:

हल:

(a) क्लास की पहचान:

दिए गए IP एड्रेस 192.168.10.45 का प्रथम ऑक्टेट मान 192 है। चूँकि Class C की रेंज 192 से 223 तक होती है, अतः यह Class C का IP एड्रेस है।

(b) डिफ़ॉल्ट सबनेट मास्क:

Class C का डिफ़ॉल्ट सबनेट मास्क 255.255.255.0 (/24) होता है। इसमें प्रथम 24 बिट्स नेटवर्क के लिए और अंतिम 8 बिट्स होस्ट के लिए आरक्षित होते हैं।

(c) नेटवर्क ID एवं होस्ट ID:

नेटवर्क ID (Network ID): 192.168.10.0 (प्रथम 3 ऑक्टेट: 192.168.10)
होस्ट ID (Host ID): 45 (अंतिम ऑक्टेट मान)

उदाहरण 4

(a) गाइडेड माध्यम के रूप में UTP (Unshielded Twisted Pair) केबल और ऑप्टिकल फाइबर केबल के बीच तीन मुख्य अंतर लिखिए। (b) ऑप्टिकल फाइबर में प्रयुक्त प्रकाश संचरण के मूल भौतिक सिद्धांत का उल्लेख कीजिए।

विस्तृत समाधान / उत्तर:

हल:

(a) UTP बनाम ऑप्टिकल फाइबर में तुलनात्मक अंतर:

तुलना का आधार	UTP ट्विस्टेड पेयर केबल	ऑप्टिकल फाइबर केबल
1. सिग्नल का रूप	तांबे के तार पर विद्युत सिग्नल (Electrical pulses)।	कांच के कोर पर प्रकाश पल्स (Light rays/pulses)।
2. EMI संवेदनशीलता	बाहरी विद्युत-चुंबकीय हस्तक्षेप (EMI) और शोर से प्रभावित होती है।	EMI से पूर्णतः अप्रभावित (विद्युत रूप से अचालक)।
3. दूरी एवं क्षीणन	अधिक क्षीणन; अधिकतम प्रभावी दूरी ~100 मीटर।	नगण्य क्षीणन; बिना रिपीटर के कई किलोमीटर तक प्रभावी।

(b) प्रकाश संचरण का भौतिक सिद्धांत:

ऑप्टिकल फाइबर पूर्ण आंतरिक परावर्तन (Total Internal Reflection - TIR) के सिद्धांत पर कार्य करता है। जब प्रकाश किरण उच्च अपवर्तनांक वाले कोर (Core) से निम्न अपवर्तनांक वाली क्लैडिंग (Cladding) की सीमा पर क्रांतिक कोण ($ heta_c$) से अधिक कोण पर आपतित होती है, तो वह बाहर निकलने के बजाय पूरी तरह से कोर के भीतर ही परावर्तित होकर आगे बढ़ती है।

उदाहरण 5

(a) OSI मॉडल की ट्रांसपोर्ट लेयर पर TCP (Transmission Control Protocol) और UDP (User Datagram Protocol) की कार्यप्रणाली में तुलना कीजिए। (b) DNS (डोमेन नेम सिस्टम) में TCP के बजाय मुख्य रूप से UDP का उपयोग क्यों किया जाता है?

विस्तृत समाधान / उत्तर:

हल:

(a) TCP बनाम UDP की विस्तृत तुलना:

विशेषता	TCP (Transmission Control Protocol)	UDP (User Datagram Protocol)
कनेक्शन प्रकार	कनेक्शन-ओरिएंटेड (Connection-oriented); 3-वे हैंडशेक आवश्यक।	कनेक्शनलेस (Connectionless); कोई पूर्व कनेक्शन सेटअप नहीं।
विश्वसनीयता व पावती	पूर्ण विश्वसनीय; पावती (ACK) प्राप्त होती है और खोए पैकेट पुनः भेजे जाते हैं।	अविश्वसनीय (Best-effort); कोई पावती नहीं और कोई पुनः प्रेषण नहीं।
हेडर आकार व गति	भारी हेडर (कम से कम 20 बाइट्स); अपेक्षाकृत धीमा।	हल्का हेडर (मात्र 8 बाइट्स); अत्यधिक तीव्र और कम ओवरहेड।

(b) DNS में UDP के उपयोग का कारण:

DNS अनुरोध (Queries) आमतौर पर एक एकल पैकेट में समाहित होते हैं। यदि DNS के लिए TCP का उपयोग किया जाए, तो डेटा अनुरोध भेजने से पहले 3-वे हैंडशेक में अतिरिक्त राउंड-ट्रिप समय (RTT) लगेगा। UDP में बिना कनेक्शन सेटअप के तुरंत अनुरोध भेजा जा सकता है और उत्तर प्राप्त हो जाता है। यदि कभी पैकेट खो जाए, तो एप्लिकेशन लेयर आसानी से टाइमआउट के बाद पुनः अनुरोध भेज सकती है। अतः गति और कम ओवरहेड के कारण DNS मुख्य रूप से UDP (Port 53) का उपयोग करता है।

उदाहरण 6

एक विद्यालय परिसर में तीन भवन हैं: प्रशासनिक भवन (Admin Block), शैक्षणिक भवन (Academic Block) और कंप्यूटर लैब (IT Block)। इनके बीच की दूरियां: Admin से Academic = 80 मीटर, Academic से IT Block = 120 मीटर, Admin से IT Block = 250 मीटर। प्रत्येक भवन में कंप्यूटरों की संख्या: Admin = 25, Academic = 45, IT Block = 110। (a) न्यूनतम केबल लागत के लिए भवनों के बीच सबसे उपयुक्त लेआउट सुझाइए। (b) किस भवन में मुख्य सर्वर (Server) स्थापित करना चाहिए और क्यों? (c) भवनों को आपस में जोड़ने के लिए कौन सा ट्रांसमिशन माध्यम सबसे उपयुक्त होगा? (d) प्रत्येक भवन के भीतर कंप्यूटरों को जोड़ने के लिए किस नेटवर्किंग उपकरण (हार्डवेयर) की आवश्यकता होगी?

विस्तृत समाधान / उत्तर:

विस्तृत समाधान (विद्यालय नेटवर्क डिज़ाइन):

(a) सबसे किफायती केबल लेआउट (Topological Cable Layout):

दिए गए दूरियों के आधार पर न्यूनतम केबल दूरी ज्ञात करते हैं:

Admin Block से Academic Block = 80 मीटर
Academic Block से IT Block = 120 मीटर
कुल केबल लंबाई = $80 ext{ m} + 120 ext{ m} = 200 ext{ मीटर}$

यह स्टार/ट्री टोपोलॉजी लेआउट सबसे उपयुक्त है, जिसमें Academic Block केंद्रीय हब के रूप में दोनों अन्य ब्लॉकों से जुड़ेगा। Admin से सीधे IT Block (250 मीटर) केबल बिछाने की आवश्यकता नहीं है।

(b) मुख्य सर्वर (Server) का स्थान:

मुख्य सर्वर को IT Block (कंप्यूटर लैब) में स्थापित किया जाना चाहिए।

कारण (80-20 नियम): IT Block में सर्वाधिक कंप्यूटर (110 कंप्यूटर) हैं। नेटवर्किंग के सर्वमान्य नियम के अनुसार सर्वर को उस भवन में रखना चाहिए जहाँ सबसे अधिक स्थानीय नेटवर्क ट्रैफ़िक उत्पन्न होता है, ताकि लंबी दूरी की अंतर-भवन केबलों पर डेटा भार कम रहे।

(c) भवनों के बीच उपयुक्त ट्रांसमिशन माध्यम:

भवनों के बीच बैकबोन कनेक्शन के लिए ऑप्टिकल फाइबर केबल (अथवा 100 मीटर से कम दूरी Admin-Academic के लिए Cat6 STP केबल) सबसे उपयुक्त माध्यम है, क्योंकि यह हाई-स्पीड डेटा ट्रांसफर प्रदान करता है तथा बाहरी विद्युत-चुंबकीय हस्तक्षेप और आकाशीय बिजली से सुरक्षित रहता है।

(d) प्रत्येक भवन के आंतरिक नेटवर्क हेतु हार्डवेयर:

प्रत्येक भवन में कंप्यूटरों को स्थानीय LAN बनाने के लिए स्विच (Switch) की आवश्यकता होगी। उदाहरण के लिए, IT Block में 110 कंप्यूटरों के लिए 24-पोर्ट या 48-पोर्ट स्विचेस को आपस में स्टैक करके जोड़ा जाएगा।

सामान्य गलतियाँ एवं परीक्षक के जाल (Examiner Traps)

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

हब (Hub) और स्विच (Switch) को एक ही समझ लेना और परीक्षा में उनके कार्य समान लिख देना।

सही वैज्ञानिक तथ्य

हब OSI लेयर 1 पर काम करने वाला एक निष्क्रिय/अज्ञानी उपकरण है जो सभी पोर्ट पर डेटा 'ब्रॉडकास्ट' करता है। स्विच लेयर 2 का बुद्धिमान उपकरण है जो MAC एड्रेस सीखकर केवल लक्षित पोर्ट पर 'यूनिकास्ट' करता है।

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

MAC एड्रेस और IP एड्रेस के बीच भ्रमित होना (दोनों को तार्किक या दोनों को भौतिक मान लेना)।

सही वैज्ञानिक तथ्य

MAC एड्रेस 48-बिट (6 बाइट्स) का स्थायी भौतिक हार्डवेयर पता होता है जो NIC पर निर्माता द्वारा बर्न किया जाता है। IP एड्रेस (32-बिट IPv4 या 128-बिट IPv6) नेटवर्क लेयर का परिवर्तनीय तार्किक पता होता है जो नेटवर्क व्यवस्थापक द्वारा दिया जाता है।

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

IPv4 क्लास सबनेट में उपलब्ध होस्ट्स की संख्या निकालते समय 2 घटाना भूल जाना।

सही वैज्ञानिक तथ्य

किसी भी सबनेट में उपलब्ध कुल होस्ट एड्रेस 2^h होते हैं, लेकिन उपयोग करने योग्य (usable) होस्ट्स की संख्या हमेशा (2^h - 2) होती है, क्योंकि पहला पता नेटवर्क पता और अंतिम पता ब्रॉडकास्ट पता होता है।

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

हाफ़-डुप्लेक्स और फुल-डुप्लेक्स के वास्तविक जीवन के उदाहरणों को उल्टा लिख देना।

सही वैज्ञानिक तथ्य

वॉकी-टॉकी हाफ़-डुप्लेक्स का उदाहरण है (दोनों बोल सकते हैं लेकिन बारी-बारी से)। मोबाइल या लैंडलाइन टेलीफोन बातचीत फुल-डुप्लेक्स का उदाहरण है (दोनों व्यक्ति एक ही समय में बोल और सुन सकते हैं)।

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

मैलवेयर वर्गीकरण में वायरस, वर्म और ट्रोजन के बीच अंतर न कर पाना।

सही वैज्ञानिक तथ्य

वायरस को फैलने के लिए एक होस्ट निष्पादन योग्य फ़ाइल (.exe) और मानवीय क्रिया की आवश्यकता होती है। वर्म स्वतंत्र रूप से बिना होस्ट फ़ाइल के नेटवर्क पर खुद की नकल बनाकर फैलता है। ट्रोजन उपयोगी सॉफ़्टवेयर का मुखौटा पहनकर पिछले दरवाजे (बैकडोर) से अनधिकृत प्रवेश देता है।

चित्रात्मक व्याख्या एवं मॉडल

अध्याय का सार संक्षेप एवं 10 मुख्य निष्कर्ष

मुख्य बिंदु 1

कंप्यूटर नेटवर्क दो या दो से अधिक स्वायत्त प्रणालियों को जोड़कर डेटा संचार और परिधीय हार्डवेयर/सॉफ्टवेयर संसाधन साझाकरण को सक्षम बनाता है।

मुख्य बिंदु 2

डेटा ट्रांसमिशन मोड तीन प्रकार के होते हैं: सिम्प्लेक्स (एकदिशीय), हाफ़-डुप्लेक्स (बारी-बारी द्विदिशीय), और फुल-डुप्लेक्स (एक साथ दोनों दिशाओं में)।

मुख्य बिंदु 3

स्विचिंग विधियों में आधुनिक इंटरनेट पैकेट स्विचिंग (Store-and-Forward Datagram दृष्टिकोण) पर आधारित है, जबकि पारंपरिक टेलीफोनी सर्किट स्विचिंग पर कार्य करती थी।

मुख्य बिंदु 4

भौगोलिक दृष्टि से नेटवर्क चार श्रेणियों में विभाजित हैं: PAN (~10 मीटर), LAN (भवन/परिसर), MAN (शहर), और WAN (वैश्विक/इंटरनेट)।

मुख्य बिंदु 5

गाइडेड माध्यमों में ऑप्टिकल फाइबर पूर्ण आंतरिक परावर्तन (TIR) पर काम करता है और उच्चतम गति व शून्य EMI हस्तक्षेप प्रदान करता है।

मुख्य बिंदु 6

स्टार टोपोलॉजी आधुनिक LAN में सबसे लोकप्रिय है क्योंकि इसमें किसी एक केबल के कटने पर बाकी नेटवर्क अप्रभावित रहता है, जबकि पूर्ण मेश टोपोलॉजी N(N-1)/2 लिंक के साथ अधिकतम विश्वसनीयता देती है।

मुख्य बिंदु 7

ISO-OSI 7-लेयर मॉडल (फिजिकल, डेटा लिंक, नेटवर्क, ट्रांसपोर्ट, सेशन, प्रेजेंटेशन, एप्लिकेशन) एक वैचारिक वास्तुकला है, जबकि TCP/IP इंटरनेट का व्यावहारिक 4-लेयर कार्यान्वयन है।

मुख्य बिंदु 8

IPv4 एड्रेस 32-बिट (4 बाइट) का होता है और क्लास A, B, C, D, E में विभाजित है, जबकि IPv6 128-बिट का हेक्साडेसिमल एड्रेस स्पेस प्रदान करता है।

मुख्य बिंदु 9

ट्रांसपोर्ट लेयर पर TCP विश्वसनीय, कनेक्शन-ओरिएंटेड संचार (3-वे हैंडशेक) प्रदान करता है, जबकि UDP तीव्र, कनेक्शनलेस और न्यूनतम ओवरहेड वाला प्रोटोकॉल है।

मुख्य बिंदु 10

नेटवर्क सुरक्षा में फ़ायरवॉल अनधिकृत ट्रैफ़िक को ब्लॉक करता है, SSL/TLS डेटा को पारगमन में एन्क्रिप्ट करता है, और 2FA पासवर्ड चोरी से सुरक्षा प्रदान करता है।

स्व-मूल्यांकन अभ्यास (Check Your Understanding)

मूल वैचारिक स्पष्टता की जांच के लिए नैदानिक प्रश्न। पहले स्वयं हल करें, फिर उत्तर देखें।

एक कंप्यूटर लैब में 12 कंप्यूटरों को आपस में जोड़ना है। यदि नेटवर्क इंजीनियर स्टार टोपोलॉजी के स्थान पर पूर्ण मेश (Full Mesh) टोपोलॉजी चुनता है, तो उसे कितने अतिरिक्त केबल लिंक की व्यवस्था करनी होगी?

उत्तर एवं व्याख्या देखें

उत्तर: स्टार टोपोलॉजी में आवश्यक लिंक = N = 12। पूर्ण मेश टोपोलॉजी में आवश्यक लिंक = 12 × 11 / 2 = 66। अतः अतिरिक्त केबल लिंक = 66 - 12 = 54 अतिरिक्त लिंक।
स्टार टोपोलॉजी में N लिंक लगते हैं जबकि पूर्ण मेश में N(N-1)/2 लिंक लगते हैं। अंतर की गणना करें।

IP एड्रेस 172.16.50.10 किस क्लास का एड्रेस है और इसका डिफ़ॉल्ट सबनेट मास्क क्या होगा?

उत्तर एवं व्याख्या देखें

उत्तर: यह Class B का IP एड्रेस है। Class B का डिफ़ॉल्ट सबनेट मास्क 255.255.0.0 (/16) होता है।
प्रथम ऑक्टेट 172 है। Class B की रेंज 128 से 191 होती है।

ईमेल भेजने और ईमेल प्राप्त करने के लिए क्रमशः किन दो अलग-अलग प्रोटोकॉल का उपयोग किया जाता है?

उत्तर एवं व्याख्या देखें

उत्तर: ईमेल प्रेषित (Send) करने के लिए SMTP (Simple Mail Transfer Protocol - Port 25) का उपयोग होता है, और मेल सर्वर से ईमेल डाउनलोड/प्राप्त करने के लिए POP3 (Port 110) या IMAP (Port 143) का उपयोग होता है।
एक प्रोटोकॉल पुश (Push) करता है और दूसरा पुल (Pull) करता है।

LAN में ब्रॉडकास्ट स्टॉर्म (Broadcast Storm) को रोकने के लिए हब के स्थान पर किस उपकरण का प्रयोग अनिवार्य है?

उत्तर एवं व्याख्या देखें

उत्तर: स्विच (Switch)। स्विच प्रत्येक पोर्ट को एक अलग टकराव डोमेन प्रदान करता है और फ्रेम को केवल गंतव्य MAC एड्रेस वाले पोर्ट पर ही भेजता है, जिससे अनियंत्रित प्रसारण रुकता है।
यह उपकरण OSI लेयर 2 पर कार्य करता है और MAC टेबल के आधार पर फ्रेम यूनिकास्ट करता है।

ऑप्टिकल फाइबर के दो प्रमुख भागों (कोर और क्लैडिंग) में से किसका अपवर्तनांक (Refractive Index) अधिक होना चाहिए और क्यों?

उत्तर एवं व्याख्या देखें

उत्तर: कोर (Core) का अपवर्तनांक क्लैडिंग (Cladding) से अधिक होना चाहिए (n_core > n_cladding), ताकि प्रकाश किरण कोर-क्लैडिंग सीमा पर टकराने के बाद पूर्ण आंतरिक परावर्तन (TIR) द्वारा वापस कोर में ही लौट आए।
पूर्ण आंतरिक परावर्तन के लिए प्रकाश का सघन से विरल माध्यम की ओर जाना आवश्यक है।

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कक्षा 12 Computer Science के सभी अध्याय

अध्याय 1: Programming in Python (पायथन में प्रोग्रामिंग) अध्याय 2: Data Structures (डेटा संरचनाएं) अध्याय 3: Database Management System (DBMS) (डेटाबेस प्रबंधन प्रणाली) अध्याय 4: Computer Networks (कंप्यूटर नेटवर्क) अध्याय 5: Boolean Algebra and Logic Gates (बूलियन बीजगणিত एवं लॉजिक गेट्स) अध्याय 6: Computer Security and Ethics (कंप्यूटर सुरक्षा एवं नैतिकता)

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यह अध्याय क्यों महत्वपूर्ण है

अध्याय रूपरेखा एवं प्रगति

सम्पूर्ण सैद्धांतिक एवं वैचारिक अध्ययन

मॉड्यूल 1: कंप्यूटर नेटवर्क के मूल सिद्धांत, ट्रांसमिशन मोड्स, स्विचिंग तकनीकें एवं भौगोलिक विस्तार

मॉड्यूल 2: ट्रांसमिशन माध्यम – गाइडेड (वायर्ड) एवं अनगाइडेड (वायरलेस)

मॉड्यूल 3: नेटवर्क टोपोलॉजी एवं हार्डवेयर इंटरकनेक्शन उपकरण

मॉड्यूल 4: नेटवर्क संदर्भ मॉडल – OSI 7-लेयर मॉडल बनाम TCP/IP प्रोटोकॉल स्टैक

मॉड्यूल 5: इंटरनेट प्रोटोकॉल, एड्रेसिंग (IPv4/IPv6, MAC) एवं क्लाइंट-सर्वर आर्किटेक्चर

मॉड्यूल 6: वेब तकनीकें, नेटवर्क सुरक्षा एवं उभरती प्रवृत्तियां

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सही वैज्ञानिक तथ्य

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