પરિચય
આપણે બધા IP ના વર્ગીકરણ અને બિન-વર્ગીકરણ સિદ્ધાંત અને નેટવર્ક સંચારમાં તેનો ઉપયોગ જાણીએ છીએ. IP ફ્રેગમેન્ટેશન અને રિએસેમ્બલિંગ એ પેકેટ ટ્રાન્સમિશનની પ્રક્રિયામાં એક મુખ્ય પદ્ધતિ છે. જ્યારે પેકેટનું કદ નેટવર્ક લિંકની મહત્તમ ટ્રાન્સમિશન યુનિટ (MTU) મર્યાદા કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે IP ફ્રેગમેન્ટેશન ટ્રાન્સમિશન માટે પેકેટને બહુવિધ નાના ટુકડાઓમાં વિભાજીત કરે છે. આ ટુકડાઓ નેટવર્કમાં સ્વતંત્ર રીતે ટ્રાન્સમિટ થાય છે અને, ગંતવ્ય સ્થાને પહોંચ્યા પછી, તેમને IP રિએસેમ્બલ મિકેનિઝમ દ્વારા સંપૂર્ણ પેકેટમાં ફરીથી એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે. ફ્રેગમેન્ટેશન અને રિએસેમ્બલિંગની આ પ્રક્રિયા ખાતરી કરે છે કે ડેટાની અખંડિતતા અને વિશ્વસનીયતા સુનિશ્ચિત કરતી વખતે નેટવર્કમાં મોટા કદના પેકેટ ટ્રાન્સમિટ કરી શકાય છે. આ વિભાગમાં, આપણે IP ફ્રેગમેન્ટેશન અને રિએસેમ્બલિંગ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેના પર ઊંડાણપૂર્વક નજર નાખીશું.
IP ફ્રેગમેન્ટેશન અને ફરીથી એસેમ્બલી
વિવિધ ડેટા લિંક્સમાં અલગ અલગ મહત્તમ ટ્રાન્સમિશન યુનિટ્સ (MTU) હોય છે; ઉદાહરણ તરીકે, FDDI ડેટા લિંકમાં 4352 બાઇટ્સનું MTU અને 1500 બાઇટ્સનું ઇથરનેટ MTU હોય છે. MTU એટલે મહત્તમ ટ્રાન્સમિશન યુનિટ અને તે નેટવર્ક પર ટ્રાન્સમિટ કરી શકાય તેવા મહત્તમ પેકેટ કદનો ઉલ્લેખ કરે છે.
FDDI (ફાઇબર ડિસ્ટ્રિબ્યુટેડ ડેટા ઇન્ટરફેસ) એ એક હાઇ-સ્પીડ લોકલ એરિયા નેટવર્ક (LAN) સ્ટાન્ડર્ડ છે જે ટ્રાન્સમિશન માધ્યમ તરીકે ઓપ્ટિકલ ફાઇબરનો ઉપયોગ કરે છે. મેક્સિમમ ટ્રાન્સમિશન યુનિટ (MTU) એ ડેટા લિંક લેયર પ્રોટોકોલ દ્વારા ટ્રાન્સમિટ કરી શકાય તેવું મહત્તમ પેકેટ કદ છે. FDDI નેટવર્ક્સમાં, MTU નું કદ 4352 બાઇટ્સ છે. આનો અર્થ એ છે કે FDDI નેટવર્કમાં ડેટા લિંક લેયર પ્રોટોકોલ દ્વારા ટ્રાન્સમિટ કરી શકાય તેવું મહત્તમ પેકેટ કદ 4352 બાઇટ્સ છે. જો ટ્રાન્સમિટ કરવાનું પેકેટ આ કદ કરતાં વધી જાય, તો તેને રીસીવર પર ટ્રાન્સમિશન અને ફરીથી એસેમ્બલી માટે MTU કદ માટે યોગ્ય બહુવિધ ટુકડાઓમાં વિભાજીત કરવા માટે ટુકડા કરવાની જરૂર છે.
ઇથરનેટ માટે, MTU સામાન્ય રીતે 1500 બાઇટ કદનું હોય છે. આનો અર્થ એ થાય કે ઇથરનેટ 1500 બાઇટ કદ સુધીના પેકેટ ટ્રાન્સમિટ કરી શકે છે. જો પેકેટનું કદ MTU મર્યાદા કરતાં વધી જાય, તો પેકેટ ટ્રાન્સમિશન માટે નાના ટુકડાઓમાં વિભાજીત થાય છે અને ગંતવ્ય સ્થાને ફરીથી એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે. ફ્રેગમેન્ટેડ IP ડેટાગ્રામને ફરીથી એસેમ્બલ કરવાનું કામ ફક્ત ગંતવ્ય હોસ્ટ દ્વારા જ કરી શકાય છે, અને રાઉટર ફરીથી એસેમ્બલ કરવાની કામગીરી કરશે નહીં.
આપણે પહેલા TCP સેગમેન્ટ્સ વિશે પણ વાત કરી હતી, પરંતુ MSS નો અર્થ મેક્સિમમ સેગમેન્ટ સાઈઝ થાય છે, અને તે TCP પ્રોટોકોલમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. MSS એ TCP કનેક્શનમાં મોકલવા માટે માન્ય મહત્તમ ડેટા સેગમેન્ટના કદનો ઉલ્લેખ કરે છે. MTU ની જેમ, MSS નો ઉપયોગ પેકેટ્સના કદને મર્યાદિત કરવા માટે થાય છે, પરંતુ તે ટ્રાન્સપોર્ટ લેયર, TCP પ્રોટોકોલ લેયર પર આવું કરે છે. TCP પ્રોટોકોલ ડેટાને બહુવિધ ડેટા સેગમેન્ટ્સમાં વિભાજીત કરીને એપ્લિકેશન લેયરના ડેટાને ટ્રાન્સમિટ કરે છે, અને દરેક ડેટા સેગમેન્ટનું કદ MSS દ્વારા મર્યાદિત હોય છે.
દરેક ડેટા લિંકનો MTU અલગ હોય છે કારણ કે દરેક અલગ પ્રકારની ડેટા લિંકનો ઉપયોગ અલગ અલગ હેતુઓ માટે થાય છે. ઉપયોગના હેતુના આધારે, અલગ અલગ MTU હોસ્ટ કરી શકાય છે.
ધારો કે મોકલનાર ઈથરનેટ લિંક પર ટ્રાન્સમિશન માટે 4000 બાઈટનો મોટો ડેટાગ્રામ મોકલવા માંગે છે, તેથી ડેટાગ્રામને ટ્રાન્સમિશન માટે ત્રણ નાના ડેટાગ્રામમાં વિભાજીત કરવાની જરૂર છે. આનું કારણ એ છે કે દરેક નાના ડેટાગ્રામનું કદ MTU મર્યાદા કરતાં વધી શકતું નથી, જે 1500 બાઈટ છે. ત્રણ નાના ડેટાગ્રામ પ્રાપ્ત કર્યા પછી, રીસીવર દરેક ડેટાગ્રામના ક્રમ નંબર અને ઓફસેટના આધારે તેમને મૂળ 4000 બાઈટ મોટા ડેટાગ્રામમાં ફરીથી એસેમ્બલ કરે છે.
ફ્રેગ્મેન્ટેડ ટ્રાન્સમિશનમાં, ફ્રેગ્મેન્ટ ગુમાવવાથી સમગ્ર IP ડેટાગ્રામ અમાન્ય થઈ જશે. આને ટાળવા માટે, TCP એ MSS રજૂ કર્યું, જ્યાં ફ્રેગ્મેન્ટેશન IP લેયર દ્વારા કરવાને બદલે TCP લેયર પર કરવામાં આવે છે. આ અભિગમનો ફાયદો એ છે કે TCP દરેક સેગમેન્ટના કદ પર વધુ ચોક્કસ નિયંત્રણ ધરાવે છે, જે IP લેયર પર ફ્રેગ્મેન્ટેશન સાથે સંકળાયેલી સમસ્યાઓને ટાળે છે.
UDP માટે, અમે MTU કરતા મોટા ડેટા પેકેટ ન મોકલવાનો પ્રયાસ કરીએ છીએ. આનું કારણ એ છે કે UDP એક કનેક્શનલેસ ઓરિએન્ટેડ ટ્રાન્સપોર્ટ પ્રોટોકોલ છે, જે TCP જેવી વિશ્વસનીયતા અને રીટ્રાન્સમિશન મિકેનિઝમ પ્રદાન કરતું નથી. જો આપણે MTU કરતા મોટા UDP ડેટા પેકેટ મોકલીએ છીએ, તો તે ટ્રાન્સમિશન માટે IP સ્તર દ્વારા વિભાજિત થઈ જશે. એકવાર એક ટુકડો ખોવાઈ જાય, તો UDP પ્રોટોકોલ ફરીથી ટ્રાન્સમિટ કરી શકતો નથી, જેના પરિણામે ડેટા ખોવાઈ જાય છે. તેથી, વિશ્વસનીય ડેટા ટ્રાન્સમિશન સુનિશ્ચિત કરવા માટે, આપણે MTU ની અંદર UDP ડેટા પેકેટના કદને નિયંત્રિત કરવાનો પ્રયાસ કરવો જોઈએ અને ફ્રેગમેન્ટેડ ટ્રાન્સમિશન ટાળવું જોઈએ.
માયલિંકિંગ ™ નેટવર્ક પેકેટ બ્રોકરવિવિધ પ્રકારના ટનલ પ્રોટોકોલ VxLAN/NVGRE/IPoverIP/MPLS/GRE, વગેરેને આપમેળે ઓળખી શકે છે. આંતરિક અથવા બાહ્ય લાક્ષણિકતાઓના ટનલ ફ્લો આઉટપુટ અનુસાર વપરાશકર્તા પ્રોફાઇલ અનુસાર નક્કી કરી શકાય છે.
○ તે VLAN, QinQ અને MPLS લેબલ પેકેટોને ઓળખી શકે છે.
○ આંતરિક અને બાહ્ય VLAN ઓળખી શકે છે
○ IPv4/IPv6 પેકેટો ઓળખી શકાય છે
○ VxLAN, NVGRE, GRE, IPoverIP, GENEVE, MPLS ટનલ પેકેટ ઓળખી શકે છે
○ IP ફ્રેગમેન્ટેડ પેકેટ્સ ઓળખી શકાય છે (IP ફ્રેગમેન્ટેશન ઓળખને સપોર્ટ કરે છે અને IP ફ્રેગમેન્ટેશનને ફરીથી એસેમ્બલ કરવાનું સપોર્ટ કરે છે જેથી બધા IP ફ્રેગમેન્ટેશન પેકેટ્સ પર L4 ફીચર ફિલ્ટરિંગ લાગુ કરી શકાય. ટ્રાફિક આઉટપુટ નીતિ લાગુ કરો.)
IP શા માટે ખંડિત અને TCP ખંડિત થાય છે?
નેટવર્ક ટ્રાન્સમિશનમાં, IP સ્તર આપમેળે ડેટા પેકેટને વિભાજીત કરશે, ભલે TCP સ્તર ડેટાને વિભાજીત ન કરે, ડેટા પેકેટ આપમેળે IP સ્તર દ્વારા વિભાજીત થશે અને સામાન્ય રીતે ટ્રાન્સમિટ થશે. તો TCP ને ફ્રેગમેન્ટેશનની જરૂર કેમ છે? શું તે અતિશયોક્તિ નથી?
ધારો કે એક મોટું પેકેટ છે જે TCP સ્તર પર વિભાજિત નથી અને ટ્રાન્ઝિટમાં ખોવાઈ ગયું છે; TCP તેને ફરીથી ટ્રાન્સમિટ કરશે, પરંતુ ફક્ત આખા મોટા પેકેટમાં (જોકે IP સ્તર ડેટાને નાના પેકેટમાં વિભાજીત કરે છે, જેમાંથી દરેક MTU લંબાઈ ધરાવે છે). આનું કારણ એ છે કે IP સ્તર ડેટાના વિશ્વસનીય ટ્રાન્સમિશનની કાળજી લેતું નથી.
બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, મશીનના ટ્રાન્સપોર્ટ ટુ નેટવર્ક લિંક પર, જો ટ્રાન્સપોર્ટ લેયર ડેટાને ફ્રેગમેન્ટ કરે છે, તો IP લેયર તેને ફ્રેગમેન્ટ કરતું નથી. જો ટ્રાન્સપોર્ટ લેયર પર ફ્રેગમેન્ટેશન ન કરવામાં આવે, તો IP લેયર પર ફ્રેગમેન્ટેશન શક્ય છે.
સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, TCP ડેટાને વિભાજિત કરે છે જેથી IP સ્તર હવે ખંડિત ન રહે, અને જ્યારે પુનઃપ્રસારણ થાય છે, ત્યારે વિભાજિત થયેલા ડેટાના ફક્ત નાના ભાગો જ ફરીથી પ્રસારણ થાય છે. આ રીતે, ટ્રાન્સમિશન કાર્યક્ષમતા અને વિશ્વસનીયતામાં સુધારો કરી શકાય છે.
જો TCP ખંડિત હોય, તો શું IP સ્તર ખંડિત નથી?
ઉપરોક્ત ચર્ચામાં, અમે ઉલ્લેખ કર્યો છે કે મોકલનાર પર TCP ફ્રેગમેન્ટેશન પછી, IP લેયર પર કોઈ ફ્રેગમેન્ટેશન થતું નથી. જોકે, ટ્રાન્સપોર્ટ લિંકમાં અન્ય નેટવર્ક લેયર ડિવાઇસ હોઈ શકે છે જેમાં મોકલનાર પર MTU કરતા ઓછો મેક્સિમમ ટ્રાન્સમિશન યુનિટ (MTU) હોઈ શકે છે. તેથી, પેકેટ મોકલનાર પર ફ્રેગમેન્ટ થઈ ગયું હોવા છતાં, તે આ ડિવાઇસના IP લેયરમાંથી પસાર થતાં ફરીથી ફ્રેગમેન્ટ થઈ જાય છે. આખરે, બધા શાર્ડ્સ રીસીવર પર એસેમ્બલ થશે.
જો આપણે સમગ્ર લિંક પર ન્યૂનતમ MTU નક્કી કરી શકીએ અને તે લંબાઈ પર ડેટા મોકલી શકીએ, તો ડેટા ગમે તે નોડ પર ટ્રાન્સમિટ કરવામાં આવે, કોઈ ફ્રેગમેન્ટેશન થશે નહીં. સમગ્ર લિંક પર આ ન્યૂનતમ MTU ને પાથ MTU (PMTU) કહેવામાં આવે છે. જ્યારે IP પેકેટ રાઉટર પર પહોંચે છે, જો રાઉટરનો MTU પેકેટ લંબાઈ કરતા ઓછો હોય અને DF (ડુ નોટ ફ્રેગમેન્ટ) ફ્લેગ 1 પર સેટ હોય, તો રાઉટર પેકેટને ફ્રેગમેન્ટ કરી શકશે નહીં અને ફક્ત તેને છોડી શકે છે. આ કિસ્સામાં, રાઉટર "ફ્રેગમેન્ટેશન નીડેડ બટ DF સેટ" નામનો ICMP (ઇન્ટરનેટ કંટ્રોલ મેસેજ પ્રોટોકોલ) ભૂલ સંદેશ જનરેટ કરે છે. આ ICMP ભૂલ સંદેશ રાઉટરના MTU મૂલ્ય સાથે સ્રોત સરનામાં પર પાછો મોકલવામાં આવશે. જ્યારે મોકલનારને ICMP ભૂલ સંદેશ મળે છે, ત્યારે તે ફરીથી પ્રતિબંધિત ફ્રેગમેન્ટેશન પરિસ્થિતિને ટાળવા માટે MTU મૂલ્યના આધારે પેકેટ કદને સમાયોજિત કરી શકે છે.
IP ફ્રેગમેન્ટેશન એક આવશ્યકતા છે અને IP લેયર પર ટાળવું જોઈએ, ખાસ કરીને લિંકમાં ઇન્ટરમીડિયેટ ડિવાઇસ પર. તેથી, IPv6 માં, ઇન્ટરમીડિયેટ ડિવાઇસ દ્વારા IP પેકેટ્સનું ફ્રેગમેન્ટેશન પ્રતિબંધિત છે, અને ફ્રેગમેન્ટેશન ફક્ત લિંકની શરૂઆતમાં અને અંતે જ કરી શકાય છે.
IPv6 ની મૂળભૂત સમજ
IPv6 એ ઇન્ટરનેટ પ્રોટોકોલનું વર્ઝન 6 છે, જે IPv4 નું અનુગામી છે. IPv6 128-બીટ એડ્રેસ લંબાઈનો ઉપયોગ કરે છે, જે IPv4 ની 32-બીટ એડ્રેસ લંબાઈ કરતાં વધુ IP એડ્રેસ પ્રદાન કરી શકે છે. આનું કારણ એ છે કે IPv4 એડ્રેસ સ્પેસ ધીમે ધીમે ખાલી થઈ રહી છે, જ્યારે IPv6 એડ્રેસ સ્પેસ ખૂબ મોટી છે અને ભવિષ્યના ઇન્ટરનેટની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે.
IPv6 વિશે વાત કરીએ તો, વધુ સરનામાં જગ્યા ઉપરાંત, તે વધુ સારી સુરક્ષા અને સ્કેલેબિલિટી પણ લાવે છે, જેનો અર્થ એ છે કે IPv6 IPv4 ની તુલનામાં વધુ સારો નેટવર્ક અનુભવ પ્રદાન કરી શકે છે.
IPv6 ઘણા લાંબા સમયથી અસ્તિત્વમાં હોવા છતાં, તેનું વૈશ્વિક વિતરણ હજુ પણ પ્રમાણમાં ધીમું છે. આનું મુખ્ય કારણ એ છે કે IPv6 ને હાલના IPv4 નેટવર્ક સાથે સુસંગત હોવું જરૂરી છે, જેના માટે સંક્રમણ અને સ્થળાંતરની જરૂર છે. જોકે, IPv4 સરનામાંના થાક અને IPv6 ની વધતી માંગ સાથે, વધુને વધુ ઇન્ટરનેટ સેવા પ્રદાતાઓ અને સંસ્થાઓ ધીમે ધીમે IPv6 અપનાવી રહ્યા છે, અને ધીમે ધીમે IPv6 અને IPv4 ના ડ્યુઅલ-સ્ટેક ઓપરેશનને સાકાર કરી રહ્યા છે.
સારાંશ
આ પ્રકરણમાં, આપણે IP ફ્રેગમેન્ટેશન અને રિએસેમ્બલિંગ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેના પર ઊંડાણપૂર્વક નજર નાખી. વિવિધ ડેટા લિંક્સમાં અલગ અલગ મેક્સિમમ ટ્રાન્સમિશન યુનિટ (MTU) હોય છે. જ્યારે પેકેટનું કદ MTU મર્યાદા કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે IP ફ્રેગમેન્ટેશન ટ્રાન્સમિશન માટે પેકેટને બહુવિધ નાના ટુકડાઓમાં વિભાજીત કરે છે, અને ગંતવ્ય સ્થાન પર પહોંચ્યા પછી IP રિએસેમ્બલ મિકેનિઝમ દ્વારા તેમને સંપૂર્ણ પેકેટમાં ફરીથી એસેમ્બલ કરે છે. TCP ફ્રેગમેન્ટેશનનો હેતુ IP લેયરને હવે ફ્રેગમેન્ટ ન બનાવવાનો છે, અને રિટ્રાન્સમિશન થાય ત્યારે ફક્ત નાના ડેટાને જ ફરીથી ટ્રાન્સમિટ કરવાનો છે, જેથી ટ્રાન્સમિશન કાર્યક્ષમતા અને વિશ્વસનીયતામાં સુધારો થાય. જો કે, ટ્રાન્સપોર્ટ લિંકમાં અન્ય નેટવર્ક લેયર ડિવાઇસ હોઈ શકે છે જેમનું MTU મોકલનાર કરતા નાનું હોઈ શકે છે, તેથી પેકેટ હજુ પણ આ ઉપકરણોના IP લેયર પર ફરીથી ફ્રેગમેન્ટ થશે. IP લેયર પર ફ્રેગમેન્ટેશન શક્ય તેટલું ટાળવું જોઈએ, ખાસ કરીને લિંકમાં મધ્યવર્તી ડિવાઇસ પર.
પોસ્ટ સમય: ઓગસ્ટ-07-2025
