IP Datagram Format and Its Delivery | IP डेटाग्राम प्रारूप और उसका वितरण


IP डेटाग्राम प्रारूप और उसका वितरण (IP Datagram Format and Its Delivery)

परिचय (Introduction)

नेटवर्क में डेटा का आदान-प्रदान छोटे-छोटे पैकेट्स के रूप में होता है जिन्हें IP Datagram कहा जाता है। IP डेटाग्राम इंटरनेट प्रोटोकॉल (IP) की मुख्य इकाई है जो नेटवर्क लेयर पर कार्य करती है। यह डेटा को स्रोत (Sender) से गंतव्य (Receiver) तक भेजने के लिए आवश्यक जानकारी जैसे IP एड्रेस, हैडर और पेलोड को समाहित करती है।

IP डेटाग्राम क्या है?

IP डेटाग्राम एक संरचित पैकेट होता है जिसमें डेटा के साथ-साथ नियंत्रण जानकारी (Control Information) भी होती है। यह TCP/IP आर्किटेक्चर की Internet Layer का मूल भाग है और पैकेट डिलीवरी की जिम्मेदारी निभाता है।

IP डेटाग्राम की संरचना (Structure of IP Datagram)

एक IP डेटाग्राम दो मुख्य भागों में विभाजित होता है:

  • Header: नियंत्रण और रूटिंग से संबंधित जानकारी रखता है।
  • Data (Payload): वह वास्तविक संदेश जो भेजा जा रहा है।

IPv4 Datagram Header Format (IPv4 डेटाग्राम हैडर प्रारूप)

FieldSize (Bits)Description
Version4IP का संस्करण (IPv4 या IPv6)
Header Length (IHL)4हैडर की लंबाई (20 से 60 बाइट्स तक)
Type of Service (ToS)8सेवा की प्राथमिकता दर्शाता है।
Total Length16पूरा डेटाग्राम (Header + Data) की लंबाई।
Identification16फ्रैगमेंटेशन के लिए यूनिक आईडी।
Flags3फ्रैगमेंटेशन नियंत्रण।
Fragment Offset13फ्रैगमेंट के स्थान की जानकारी।
Time to Live (TTL)8डेटाग्राम कितने हॉप्स तक जा सकता है।
Protocol8ऊपरी लेयर प्रोटोकॉल (TCP/UDP)।
Header Checksum16त्रुटि जांच।
Source IP Address32स्रोत का IP पता।
Destination IP Address32गंतव्य का IP पता।
Options (Optional)Variableअतिरिक्त नियंत्रण जानकारी।

IP Datagram Fields का विवरण (Explanation of Fields)

  • Version: दर्शाता है कि डेटाग्राम IPv4 या IPv6 के लिए है।
  • IHL (Header Length): हैडर के कुल शब्दों की संख्या बताता है।
  • Type of Service (ToS): पैकेट की प्राथमिकता और सेवा गुणवत्ता को नियंत्रित करता है।
  • Total Length: डेटाग्राम की कुल लंबाई (65,535 बाइट्स तक)।
  • Identification, Flags, Fragment Offset: ये तीनों फील्ड्स फ्रैगमेंटेशन को संभालते हैं।
  • TTL: यह पैकेट के जीवनकाल को सीमित करता है ताकि वह अनंत लूप में न फंसे।
  • Protocol: यह बताता है कि ऊपरी लेयर कौन सी है (TCP=6, UDP=17)।
  • Header Checksum: हैडर में त्रुटियों की जांच करता है।
  • Source/Destination Address: डेटा के स्रोत और गंतव्य की पहचान।

Fragmentation और Reassembly (खंडन और पुनर्संयोजन)

जब किसी नेटवर्क की MTU (Maximum Transmission Unit) छोटी होती है, तो बड़े डेटाग्राम को कई हिस्सों में विभाजित किया जाता है जिसे Fragmentation कहते हैं।

Fragmentation के दौरान:

  • Identification एक जैसा रहता है ताकि सभी फ्रैगमेंट पहचाने जा सकें।
  • Fragment Offset प्रत्येक टुकड़े की स्थिति बताता है।
  • Flags से तय होता है कि और फ्रैगमेंट हैं या नहीं।

Reassembly:

गंतव्य पर सभी फ्रैगमेंट्स को जोड़कर मूल डेटाग्राम पुनः बनाया जाता है।

IP Datagram Delivery (डेटाग्राम वितरण प्रक्रिया)

IP Datagram वितरण दो प्रकार का होता है:

  • Direct Delivery: जब स्रोत और गंतव्य एक ही नेटवर्क में होते हैं।
  • Indirect Delivery: जब गंतव्य दूसरे नेटवर्क में होता है और Routing की आवश्यकता होती है।

Direct Delivery Steps:

  1. स्रोत ARP का उपयोग करके गंतव्य का MAC Address ज्ञात करता है।
  2. डेटाग्राम को Ethernet Frame में पैक करता है।
  3. फ्रेम को नेटवर्क पर भेजा जाता है।
  4. गंतव्य फ्रेम को प्राप्त कर डेटाग्राम निकालता है।

Indirect Delivery Steps:

  1. स्रोत IP Layer गंतव्य नेटवर्क की जांच करता है।
  2. यदि गंतव्य दूर है, तो पैकेट Gateway (Router) को भेजा जाता है।
  3. Router पैकेट को अगली Hop पर फॉरवर्ड करता है।
  4. यह प्रक्रिया तब तक चलती रहती है जब तक पैकेट गंतव्य तक नहीं पहुंच जाता।

Datagram Delivery में Routing की भूमिका

Routing टेबल IP Datagram के सही मार्ग का निर्धारण करती है। प्रत्येक एंट्री में Destination Network, Next Hop, Interface और Metric शामिल होते हैं।

Routing Algorithms:

  • Static Routing
  • Dynamic Routing (RIP, OSPF, BGP)

IP Datagram का जीवनकाल (Time to Live - TTL)

TTL हर राउटर से गुजरने पर घटता जाता है। जब TTL शून्य हो जाता है, तो पैकेट को ड्रॉप कर दिया जाता है और ICMP Error संदेश भेजा जाता है। यह अनंत लूप को रोकने के लिए आवश्यक है।

IP Datagram में त्रुटि जांच (Error Checking)

Header Checksum का उपयोग हैडर की त्रुटियों की पहचान के लिए किया जाता है। यदि हैडर भ्रष्ट होता है, तो पैकेट को त्याग दिया जाता है।

IPv6 Datagram Format (IPv6 डेटाग्राम प्रारूप)

IPv6 में हैडर सरल और अधिक कुशल बनाया गया है। इसमें केवल 8 मुख्य फील्ड होते हैं:

  • Version
  • Traffic Class
  • Flow Label
  • Payload Length
  • Next Header
  • Hop Limit (TTL का स्थानापन्न)
  • Source Address
  • Destination Address

उदाहरण (Example)

मान लीजिए Host A (192.168.1.2) Host B (192.168.1.10) को डेटा भेजना चाहता है:

  1. Host A IP Datagram बनाता है।
  2. Source IP = 192.168.1.2, Destination IP = 192.168.1.10।
  3. डेटाग्राम Ethernet Frame में पैक होता है।
  4. Host B इसे प्राप्त कर हैडर की जांच करता है और डेटा निकालता है।

निष्कर्ष (Conclusion)

IP Datagram नेटवर्क संचार का हृदय है। यह डेटा को छोटे टुकड़ों में विभाजित कर कुशलता से स्रोत से गंतव्य तक पहुंचाता है। इसके हैडर के प्रत्येक फील्ड का एक विशिष्ट कार्य होता है जो डिलीवरी, रूटिंग और सुरक्षा को सुनिश्चित करता है। इसकी समझ वायरलेस और मोबाइल कंप्यूटिंग की मूलभूत आवश्यकताओं में से एक है।

Related Post