डेटा संचार (Data Communication)
स्विचिंग तकनीकें
बड़े नेटवर्क में संदेश कई मध्यवर्ती उपकरणों से गुज़रता है, और स्विचिंग तय करती है कि उसका मार्ग कैसे बने। सर्किट स्विचिंग में प्रेषक और प्राप्तकर्ता के बीच एक समर्पित मार्ग कोई भी डेटा भेजने से पहले स्थापित होता है, पूरी बातचीत के लिए आरक्षित रहता है और अंत में छोड़ा जाता है — पारंपरिक टेलीफ़ोन कॉल। चुप्पी के दौरान इसके संसाधन ख़ाली पड़े रहते हैं, पर सर्किट बनने के बाद डेटा बिना प्रतीक्षा क्रम से पहुँचता है। पैकेट स्विचिंग में संदेश छोटे पैकेटों में तोड़ा जाता है, हर एक गंतव्य-पता और क्रम-संख्या लिए; पैकेट स्वतंत्र रूप से, संभवतः भिन्न मार्गों से, दूसरे ट्रैफ़िक के साथ कड़ियाँ साझा करते हुए चलते हैं, और गंतव्य पर क्रम से जोड़े जाते हैं। कोई मार्ग आरक्षित नहीं होता, अतः कड़ियों का कुशल उपयोग होता है; इंटरनेट इसी तरह काम करता है।
संचरण माध्यम
निर्देशित (तारयुक्त) माध्यम संकेतों को भौतिक मार्ग पर ले जाते हैं। ट्विस्टेड-पेयर केबल में कुचालक से ढके ताँबे के तारों के जोड़े आपस में मुड़े होते हैं, मुड़ाव बाहर से और जोड़ों के बीच व्यतिकरण घटाता है; यह सस्ती है और टेलीफ़ोन लाइनों व RJ45 कनेक्टर वाले ईथरनेट LAN में, बिना परिरक्षण (UTP) और परिरक्षित (STP) रूपों में, प्रयोग होती है। कोएक्सियल केबल में ताँबे का केंद्रीय तार, कुचालक, गुँथा धातु-आवरण और बाहरी खोल होता है; आवरण इसे ट्विस्टेड पेयर से बेहतर व्यतिकरण-सुरक्षा और अधिक बैंडविड्थ देता है, और यह केबल टीवी में प्रयोग होती है। ऑप्टिकल फ़ाइबर डेटा को प्रकाश के रूप में क्लैडिंग से घिरे काँच या प्लास्टिक के कोर से ले जाता है, प्रकाश पूर्ण आंतरिक परावर्तन से भीतर रहता है; यह लंबी दूरियों पर बहुत उच्च बैंडविड्थ देता है और विद्युतचुंबकीय व्यतिकरण से अप्रभावित है, पर महँगा और लगाने-जोड़ने में कठिन है, अतः नेटवर्क की बैकबोन बनाता है।
| माध्यम | अनुमानित बैंड | व्यवहार | उपयोग |
|---|---|---|---|
| रेडियो तरंगें | 3 kHz – 1 GHz | सर्वदिशी; लंबी दूरी तय करती हैं और दीवारों से गुज़रती हैं | AM व FM रेडियो, कॉर्डलेस फ़ोन |
| माइक्रोवेव | 1 GHz – 300 GHz | एकदिशी, दृष्टि-रेखा; ठोस बाधाओं से नहीं गुज़रतीं, अतः टावर ऊँचे लगाए जाते हैं | उपग्रह कड़ियाँ, मोबाइल नेटवर्क, टावरों के बीच लंबी दूरी की कड़ियाँ |
| इन्फ़्रारेड | 300 GHz – 400 THz | बहुत कम दूरी, दृष्टि-रेखा; दीवारों से रुकती है, अतः कमरे के भीतर रहती है | टीवी रिमोट, पास के उपकरणों के बीच छोटी कड़ियाँ |
मोबाइल दूरसंचार कई पीढ़ियों से गुज़रा है। 1G एनालॉग आवाज़ ले जाता था; 2G ने आवाज़ को डिजिटल किया और SMS जोड़ा; 3G मोबाइल इंटरनेट और वीडियो कॉल लाया; 4G उच्च-गति मोबाइल ब्रॉडबैंड लाया; और 5G कहीं अधिक गति और बहुत कम विलंब जोड़ता है, जो बड़ी संख्या में उपकरणों को जोड़ने के लिए उपयुक्त है।
प्रोटोकॉल
प्रोटोकॉल नियमों का वह समूह है जो तय करता है कि डेटा कैसे स्वरूपित, भेजा और प्राप्त हो, ताकि भिन्न निर्माताओं के बनाए उपकरण संवाद कर सकें। पुस्तक पाँच का वर्णन करती है:
| प्रोटोकॉल | काम |
|---|---|
| HTTP — हाइपरटेक्स्ट ट्रांसफ़र प्रोटोकॉल | वेब पृष्ठ स्थानांतरित करता है: ब्राउज़र (क्लाइंट) अनुरोध भेजता है और वेब सर्वर प्रत्युत्तर |
| FTP — फ़ाइल ट्रांसफ़र प्रोटोकॉल | क्लाइंट और सर्वर के बीच फ़ाइलें स्थानांतरित करता है — अपलोड और डाउनलोड |
| PPP — पॉइंट-टू-पॉइंट प्रोटोकॉल | दो नोडों के बीच सीधी कड़ी पर डेटा ले जाता है, जैसे कंप्यूटर का अपने इंटरनेट सेवा प्रदाता से डायल करके जुड़ना |
| SMTP — सिंपल मेल ट्रांसफ़र प्रोटोकॉल | प्रेषक के क्लाइंट से मेल सर्वर तक और मेल सर्वरों के बीच ई-मेल भेजता है (मेलबॉक्स से मेल पढ़ने में दूसरे प्रोटोकॉल, जैसे POP3, लगते हैं) |
| TCP/IP — ट्रांसमिशन कंट्रोल प्रोटोकॉल / इंटरनेट प्रोटोकॉल | इंटरनेट का मूल समूह: TCP डेटा को पैकेटों में तोड़ता है, जाँचता है कि सब पहुँचे और उन्हें क्रम में जोड़ता है; IP हर पैकेट को पता देता है और गंतव्य तक मार्ग देता है |
मुख्य बिंदु
- डेटा संचार को प्रेषक, प्राप्तकर्ता, संदेश, माध्यम और प्रोटोकॉल चाहिए।
- बैंडविड्थ हर्ट्ज़ में मापी जाती है; डेटा स्थानांतरण दर बिट प्रति सेकंड में।
- सिंप्लेक्स एक दिशा (कीबोर्ड), हाफ़-डुप्लेक्स एक समय में एक दिशा (वॉकी-टॉकी), फ़ुल-डुप्लेक्स दोनों दिशाएँ एक साथ (टेलीफ़ोन)।
- सर्किट स्विचिंग भेजने से पहले मार्ग आरक्षित करती है; पैकेट स्विचिंग स्वतंत्र पैकेट भेजती है जो भिन्न मार्ग ले सकते हैं।
- ट्विस्टेड पेयर सस्ती है, कोएक्सियल बेहतर परिरक्षित, ऑप्टिकल फ़ाइबर पूर्ण आंतरिक परावर्तन से प्रकाश प्रयोग करता है और विद्युतचुंबकीय व्यतिकरण से अप्रभावित है।
- रेडियो तरंगें सर्वदिशी हैं और दीवारें पार करती हैं; माइक्रोवेव और इन्फ़्रारेड को दृष्टि-रेखा चाहिए, इन्फ़्रारेड केवल कम दूरी पर।
- वेब पृष्ठों के लिए HTTP, फ़ाइलों के लिए FTP, सीधी दो-नोड कड़ी के लिए PPP, मेल भेजने के लिए SMTP, विश्वसनीय पता-युक्त वितरण के लिए TCP/IP।
अभ्यास प्रश्न (8)
उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।
वॉकी-टॉकी पर दोनों व्यक्ति बोल सकते हैं, पर एक समय में केवल एक। यह डेटा संचार का कौन-सा प्रकार है?
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उत्तर: C — हाफ़-डुप्लेक्स
डेटा दोनों दिशाओं में बहता है, पर कभी एक साथ दोनों में नहीं, जो हाफ़-डुप्लेक्स है। सिंप्लेक्स केवल एक दिशा देता है, जैसे कीबोर्ड का कंप्यूटर को भेजना। फ़ुल-डुप्लेक्स दोनों एक साथ देता है, जैसे टेलीफ़ोन कॉल पर। प्रसारण एक प्रेषक का अनेक प्राप्तकर्ताओं तक पहुँचना है, आदान-प्रदान की दिशा नहीं।किस स्विचिंग तकनीक में कोई भी डेटा भेजने से पहले प्रेषक और प्राप्तकर्ता के बीच एक समर्पित मार्ग बनाया जाता है, और पूरे सत्र के लिए रखा जाता है?
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उत्तर: A — सर्किट स्विचिंग
सर्किट स्विचिंग पहले पूरा मार्ग स्थापित और आरक्षित करती है, जैसे पारंपरिक टेलीफ़ोन कॉल, और सत्र समाप्त होने पर ही उसे छोड़ती है। पैकेट स्विचिंग विपरीत दृष्टिकोण है: कोई मार्ग आरक्षित नहीं होता और हर पैकेट अपना रास्ता ढूँढता है। हैशिंग एक खोज-तकनीक है, और DNS मार्ग बनाने के बजाय नामों को पतों में बदलता है।पैकेट स्विचिंग के बारे में कौन-सा कथन सही है?
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उत्तर: C — पैकेट भिन्न मार्ग ले सकते हैं और गंतव्य पर क्रम से जोड़े जाते हैं
पैकेट स्विचिंग संदेश को क्रमांकित पैकेटों में बाँटती है जो स्वतंत्र रूप से, संभवतः भिन्न मार्गों से, दूसरे ट्रैफ़िक के साथ कड़ियाँ साझा करते हुए चलते हैं; क्रम-संख्याएँ गंतव्य को उन्हें फिर क्रम में लगाने देती हैं। आरक्षित मार्ग और पहले से बना सर्किट दोनों सर्किट स्विचिंग का वर्णन हैं, और इस तकनीक का पूरा आशय ही संदेश का विभाजन है।कौन-सा गुण ऑप्टिकल फ़ाइबर को भारी विद्युत मशीनों के पास बिछाने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है?
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उत्तर: B — यह प्रकाश ले जाती है, अतः विद्युतचुंबकीय व्यतिकरण से अप्रभावित है
ऑप्टिकल फ़ाइबर डेटा को पूर्ण आंतरिक परावर्तन से कोर के भीतर रखे प्रकाश के रूप में ले जाता है, और मशीनों द्वारा उत्पन्न विद्युतचुंबकीय क्षेत्र प्रकाश को विचलित नहीं करते। यह तीनों केबलों में सबसे महँगी है, सबसे सस्ती नहीं। गुँथा आवरण कोएक्सियल केबल का होता है, जो व्यतिकरण से बचती नहीं, उसे घटाती है, और रेडियो तरंगें बेतार माध्यम हैं।टीवी रिमोट तभी काम करता है जब टेलीविज़न की ओर इंगित हो, और बगल के कमरे के टीवी को नहीं चलाता। यह कौन-सा माध्यम प्रयोग करता है?
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उत्तर: A — इन्फ़्रारेड
इन्फ़्रारेड को कम दूरी पर दृष्टि-रेखा चाहिए और दीवारें उसे रोक देती हैं, ठीक इसीलिए रिमोट को इंगित करना पड़ता है और वह बगल के कमरे तक नहीं पहुँचता। रेडियो तरंगें सर्वदिशी हैं और दीवारें पार करती हैं, अतः रेडियो रिमोट दूसरे कमरे से भी चलता। रिमोट में कोई केबल नहीं, और उपग्रह माइक्रोवेव लंबी दूरियाँ तय करते हैं।प्रेषक के मेल क्लाइंट से मेल सर्वर तक ई-मेल भेजने के लिए कौन-सा प्रोटोकॉल प्रयोग होता है?
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उत्तर: D — SMTP
SMTP, सिंपल मेल ट्रांसफ़र प्रोटोकॉल, जाने वाली मेल को क्लाइंट से सर्वर तक और मेल सर्वरों के बीच ले जाता है। FTP फ़ाइलें स्थानांतरित करता है, HTTP वेब पृष्ठ, और PPP दो नोडों के बीच सीधी कड़ी पर डेटा ले जाता है। वेबमेल पृष्ठ HTTP से आता है, पर मेल स्वयं फिर भी SMTP से आगे भेजी जाती है।हर प्रोटोकॉल को उसके काम से मिलाइए। A. HTTP B. FTP C. PPP D. TCP — 1. क्लाइंट और सर्वर के बीच फ़ाइलें स्थानांतरित करता है 2. सुनिश्चित करता है कि पैकेट पूरे और क्रम से पहुँचें 3. वेब पृष्ठ स्थानांतरित करता है 4. दो नोडों के बीच सीधी कड़ी पर डेटा ले जाता है
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उत्तर: D — A-3, B-1, C-4, D-2
HTTP वेब पृष्ठ लाता है, FTP फ़ाइलें ले जाता है, PPP सीधी पॉइंट-टू-पॉइंट कड़ी चलाता है जैसे कंप्यूटर से उसके सेवा प्रदाता तक, और TCP, TCP/IP का वह आधा है जो पूरे, क्रमबद्ध वितरण का ज़िम्मेदार है। A-3, B-1, C-2, D-4 PPP और TCP को बदलता है, दोनों "कनेक्शन" वाले विचार; A-1, B-3, C-4, D-2 HTTP और FTP को, दोनों "स्थानांतरण" प्रोटोकॉल।अभिकथन (A): किसी संचार चैनल की बैंडविड्थ हर्ट्ज़ में मापी जाती है। कारण (R): किसी चैनल की डेटा स्थानांतरण दर बिट प्रति सेकंड में मापी जाती है।
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उत्तर: B — A और R दोनों सत्य हैं, पर R, A की सही व्याख्या नहीं है
बैंडविड्थ आवृत्तियों की परास है, अतः हर्ट्ज़ में मापी जाती है, और डेटा स्थानांतरण दर प्रति सेकंड बिटों की गिनती है — दोनों कथन सत्य हैं। पर वे दो भिन्न राशियों का वर्णन करते हैं, और एक की इकाई इस बारे में कुछ नहीं कहती कि दूसरी हर्ट्ज़ क्यों प्रयोग करती है। "R, A की व्याख्या है" चुनना बैंडविड्थ और डेटा दर को एक ही मानना है, जो भ्रम पकड़ने के लिए यह जोड़ी रखी जाती है।