How Computer Networks Power the digital world

 

Why  we need Computer Networking ?

 

 

Computer networks are essential for modern communication, resource sharing, and collaborative work. Depending on the scope and needs, organizations and individuals can choose between different types of networks like LAN, MAN, or WAN, and use various topologies and architectures for optimal performance  
 

Computer networking ------refers to the practice of connecting two or more computers and other devices (like printers, servers, or modems) through communication channels to share resources and data. This network allows computers to communicate with each other and enables the sharing of commands, data, hardware, and software resources.

• Nodes or Stations: Each computing device connected to a network is called a node or station. And the nodes can be routers, personal computers, and servers.
• Protocols: Data transmission in the network follows specific rules called protocols. These rules define how data is sent, received, and processed over the network.

Working of a Computer Network 

• Nodes: Devices like computers, servers, and modems generate, transmit, and receive data.
• Links: Transmission media, such as cables or wireless signals, connect the nodes.
• Network Architecture: The physical and logical design of the network, which includes the arrangement of hardware components, network protocols, and data transmission procedures.

Uses of Computer Networks

1. Resource Sharing: Devices like printers, scanners, and databases can be shared among multiple computers.
2. Data and Information Exchange: Networks allow communication and data exchange between users.
3. Software Sharing: Expensive software can be shared among network users.
4. Remote Communication: Networks enable communication between users in different locations.

Types of Computer Networks

1. Local Area Network (LAN)

• Scope: LAN operates within a small geographical area, such as a home, office, or school.
• Technology: LAN can be wired (using Ethernet cables) or wireless (Wi-Fi). Devices are often connected via a router or switch.
• Topologies: Common topologies for LAN include bus, ring, star, and mesh.

Features of LAN:

• High data transfer rate (100 Mbps to 1 Gbps).
• Limited to small geographical areas (e.g., a building or campus).
• More secure because it is small and easier to manage.

Advantages of LAN:

• Cost-effective, easy to install and maintain.
• High-speed communication.
• Secure, due to limited scope.

Primary Functions:

• File Sharing: Transfer files between computers.
• Resource Sharing: Share printers, servers, and other resources.
• Computational Sharing: Access computational power of central servers.
• Mail Services: Internal email communication.

2. Metropolitan Area Network (MAN)

• Scope: MAN covers a larger geographical area, typically spanning a city or town (5-50 km).
• Technology: Often uses high-speed transmission media like fiber optics, microwaves, or DSL for interconnecting LANs.

Examples of MAN:

• Cable TV networks.
• High-speed DSL lines for internet access.
• WiMAX networks. A WiMAX network is a wireless broadband communication system that uses radio waves to provide data over long distances
• Interconnected branches of organizations within a city.

Advantages of MAN:

• Lower cost than WAN.
• High-speed data transfer.
• More secure than WAN.
• Can share internet access across multiple locations.
• The area covered by MAN is larger than the LAN but smaller than a WAN. Its network ranges from 5 to 50 km

3. Wide Area Network (WAN)
WAN extends over a large geographical area. It is not confined within an office, school, city, or town and is mainly set up by telephone lines, fiber optic, or satellite links. It is mostly used by big organizations like banks and multinational companies to communicate with their branches and customers across the world. Although it is structurally similar to MAN, it is different from MAN in terms of its range, e.g., MAN covers up to 50 Kms, whereas WAN covers distances larger than 50 Km, e.g., 1000km or more. The computers are connected to the wide area network through public networks, such as telephone systems, leased lines or satellites. The users of a WAN do not own the network as it is a large setup connecting the remote computer systems. However, they are required to subscribe to a service provided by a telecommunication provider to use this network.

 

• Scope: WAN covers large geographical areas, from one city to multiple countries.
• Technology: Uses public networks like telephone lines, satellites, or leased lines to connect multiple LANs or MANs. The internet is the largest example of a WAN.

Features of WAN:

• Large geographical area (1000 km or more).
• High bandwidth for fast communication.
• Can connect various types of smaller networks (LANs and MANs).

Advantages of WAN:

• Global coverage.
• Centralized data storage and access.
• High bandwidth for data-heavy applications.

Examples of WAN:

• Internet.
• Global corporate networks.
• Satellite communication systems.
• Railway reservation system
• Big Banks' cash dispensers' network
• Satellite systems

Standards for a Good Network

• Performance: Measured by transmission time and response time.
• Transmit Time: Time taken to send a message.
• Response Time: Time taken for an inquiry to receive a response.
• Reliability: Ensures data is correctly delivered to intended recipients.

Security: Protects data from unauthorized access, damage, or disruption.

Network Topologies

Network topology refers to the physical or logical arrangement of devices in a network. It can affect network performance, installation cost, and scalability.

Bus Topology:

1. All devices are connected to a single backbone cable.
2. Advantages: Simple to set up, inexpensive.
3. Disadvantages: If the backbone cable fails, the entire network goes down.

Ring Topology:

1. Devices are connected in a circular fashion, with data passing in one direction.
2. Advantages: Reliable, easy to install.
3. Disadvantages: A single node failure can disrupt the entire network.

Star Topology:

1. All devices are connected to a central hub or switch.
2. Advantages: Easy to manage, failure of one device doesn’t affect others.
3. Disadvantages: Central hub failure causes the entire network to fail.

Mesh Topology:

1. Every device is connected to every other device.
2. Advantages: Highly reliable and fault-tolerant.
3. Disadvantages: Expensive to install due to the number of cables required.

Tree Topology:

1. Hybrid of bus and star topologies.
2. Advantages: Easy to expand and manage.
3. Disadvantages: Failure of the central bus can disrupt communication.

Types of Network Architectures

Client-Server Architecture:

1. The network consists of clients (requesting services) and servers (providing services).
2. Example: Email servers, web servers.

Peer-to-Peer (P2P) Architecture:

1. Every device in the network acts as both a client and a server, sharing resources without a central server.
2. Example: File-sharing networks.

Hybrid Network:

1. A combination of client-server and peer-to-peer architectures.
2. Example: Networks where some tasks are handled by servers, and others are handled by peers.

हमें कंप्यूटर नेटवर्किंग की आवश्यकता क्यों है?

 

 

कंप्यूटर नेटवर्क आधुनिक संचार, संसाधन साझाकरण और सहयोगात्मक कार्य के लिए आवश्यक हैं। कार्यक्षेत्र और आवश्यकताओं के आधार पर, संगठन और व्यक्ति LAN, MAN या WAN जैसे विभिन्न प्रकार के नेटवर्क के बीच चयन कर सकते हैं और इष्टतम प्रदर्शन के लिए विभिन्न टोपोलॉजी और आर्किटेक्चर का उपयोग कर सकते हैं  
 

कंप्यूटर नेटवर्किंग  ------ संसाधनों और डेटा को साझा करने के लिए संचार चैनलों के माध्यम से दो या अधिक कंप्यूटरों और अन्य उपकरणों (जैसे प्रिंटर, सर्वर, या मोडेम) को जोड़ने की प्रथा को संदर्भित करता है। यह नेटवर्क कंप्यूटरों को एक दूसरे के साथ संचार करने की अनुमति देता है और कमांड, डेटा, हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर संसाधनों को साझा करने में सक्षम बनाता है।

• नोड्स या स्टेशन : नेटवर्क से जुड़े प्रत्येक कंप्यूटिंग डिवाइस को नोड या स्टेशन कहा जाता है। और नोड्स राउटर, पर्सनल कंप्यूटर और सर्वर हो सकते हैं।
• प्रोटोकॉल : नेटवर्क में डेटा ट्रांसमिशन विशिष्ट नियमों का पालन करता है जिन्हें प्रोटोकॉल कहा जाता है । ये नियम परिभाषित करते हैं कि नेटवर्क पर डेटा कैसे भेजा, प्राप्त और संसाधित किया जाता है।

कंप्यूटर नेटवर्क का कार्य 

• नोड्स : कंप्यूटर, सर्वर और मॉडेम जैसे उपकरण डेटा उत्पन्न करते हैं, संचारित करते हैं और प्राप्त करते हैं।
• लिंक : ट्रांसमिशन मीडिया, जैसे केबल या वायरलेस सिग्नल, नोड्स को जोड़ते हैं।
• नेटवर्क आर्किटेक्चर : नेटवर्क का भौतिक और तार्किक डिज़ाइन, जिसमें हार्डवेयर घटकों, नेटवर्क प्रोटोकॉल और डेटा ट्रांसमिशन प्रक्रियाओं की व्यवस्था शामिल है।

कंप्यूटर नेटवर्क का उपयोग

1. संसाधन साझाकरण : प्रिंटर, स्कैनर और डेटाबेस जैसे उपकरणों को कई कंप्यूटरों के बीच साझा किया जा सकता है।
2. डेटा और सूचना विनिमय : नेटवर्क उपयोगकर्ताओं के बीच संचार और डेटा विनिमय की अनुमति देता है।
3. सॉफ्टवेयर साझाकरण : महंगे सॉफ्टवेयर को नेटवर्क उपयोगकर्ताओं के बीच साझा किया जा सकता है।
4. दूरस्थ संचार : नेटवर्क विभिन्न स्थानों पर उपयोगकर्ताओं के बीच संचार को सक्षम बनाता है।

कंप्यूटर नेटवर्क के प्रकार

1. लोकल एरिया नेटवर्क (LAN)

• दायरा : LAN एक छोटे भौगोलिक क्षेत्र में संचालित होता है, जैसे घर, कार्यालय या स्कूल।
• प्रौद्योगिकी : LAN वायर्ड (ईथरनेट केबल का उपयोग करके) या वायरलेस (वाई-फाई) हो सकता है। डिवाइस अक्सर राउटर या स्विच के माध्यम से जुड़े होते हैं।
• टोपोलॉजी : LAN के लिए सामान्य टोपोलॉजी में बस, रिंग, स्टार और मेश शामिल हैं।

लैन की विशेषताएं :

• उच्च डेटा स्थानांतरण दर (100 एमबीपीएस से 1 जीबीपीएस)।
• छोटे भौगोलिक क्षेत्रों तक सीमित (जैसे, एक इमारत या परिसर)।
• अधिक सुरक्षित, क्योंकि यह छोटा है और प्रबंधन में आसान है।

लैन के लाभ :

• लागत प्रभावी, स्थापित करने और रखरखाव में आसान।
• उच्च गति संचार.
• सीमित दायरे के कारण सुरक्षित।

प्राथमिक कार्य :

• फ़ाइल साझाकरण : कंप्यूटरों के बीच फ़ाइलें स्थानांतरित करना।
• संसाधन साझा करना : प्रिंटर, सर्वर और अन्य संसाधन साझा करें।
• कम्प्यूटेशनल शेयरिंग : केंद्रीय सर्वर की कम्प्यूटेशनल शक्ति तक पहुंच।
• मेल सेवाएँ : आंतरिक ईमेल संचार।

2. मेट्रोपॉलिटन एरिया नेटवर्क (MAN)

• दायरा : MAN एक बड़े भौगोलिक क्षेत्र को कवर करता है, जो आमतौर पर एक शहर या कस्बे (5-50 किमी) तक फैला होता है।
• प्रौद्योगिकी : LAN को आपस में जोड़ने के लिए अक्सर फाइबर ऑप्टिक्स, माइक्रोवेव या DSL जैसे उच्च गति संचरण मीडिया का उपयोग किया जाता है।

MAN के उदाहरण :

• केबल टीवी नेटवर्क.
• इंटरनेट एक्सेस के लिए हाई-स्पीड डीएसएल लाइनें।
• वाईमैक्स नेटवर्क। वाईमैक्स नेटवर्क एक वायरलेस ब्रॉडबैंड संचार प्रणाली है जो लंबी दूरी पर डेटा प्रदान करने के लिए रेडियो तरंगों का उपयोग करती है
• किसी शहर के भीतर संगठनों की परस्पर संबद्ध शाखाएँ।

MAN के लाभ :

• WAN की तुलना में कम लागत.
• उच्च गति डेटा स्थानांतरण.
• WAN से अधिक सुरक्षित.
• एकाधिक स्थानों पर इंटरनेट एक्सेस साझा कर सकते हैं।
• MAN द्वारा कवर किया गया क्षेत्र LAN से बड़ा है लेकिन WAN से छोटा है। इसका नेटवर्क 5 से 50 किलोमीटर तक फैला हुआ है

3. वाइड एरिया नेटवर्क (WAN)
WAN एक बड़े भौगोलिक क्षेत्र में फैला हुआ है। यह किसी कार्यालय, स्कूल, शहर या कस्बे तक सीमित नहीं है और मुख्य रूप से टेलीफोन लाइनों, फाइबर ऑप्टिक या सैटेलाइट लिंक द्वारा स्थापित किया जाता है। इसका उपयोग ज्यादातर बड़े संगठन जैसे बैंक और बहुराष्ट्रीय कंपनियाँ दुनिया भर में अपनी शाखाओं और ग्राहकों के साथ संवाद करने के लिए करती हैं। हालाँकि यह संरचनात्मक रूप से MAN के समान है, लेकिन यह अपनी सीमा के मामले में MAN से अलग है, उदाहरण के लिए, MAN 50 किलोमीटर तक की दूरी तय करता है, जबकि WAN 50 किलोमीटर से बड़ी दूरी तय करता है, उदाहरण के लिए, 1000 किलोमीटर या उससे अधिक। कंप्यूटर सार्वजनिक नेटवर्क जैसे कि टेलीफोन सिस्टम, लीज्ड लाइन या सैटेलाइट के माध्यम से वाइड एरिया नेटवर्क से जुड़े होते हैं। WAN के उपयोगकर्ता नेटवर्क के मालिक नहीं होते क्योंकि यह दूरस्थ कंप्यूटर सिस्टम को जोड़ने वाला एक बड़ा सेटअप होता है। हालाँकि, उन्हें इस नेटवर्क का उपयोग करने के लिए किसी दूरसंचार प्रदाता द्वारा प्रदान की जाने वाली सेवा की सदस्यता लेनी होती है।

 

• दायरा : WAN एक शहर से लेकर कई देशों तक बड़े भौगोलिक क्षेत्रों को कवर करता है।
• प्रौद्योगिकी : कई LAN या MAN को जोड़ने के लिए टेलीफोन लाइनों, उपग्रहों या लीज्ड लाइनों जैसे सार्वजनिक नेटवर्क का उपयोग करता है। इंटरनेट WAN का सबसे बड़ा उदाहरण है।

WAN की विशेषताएं :

• बड़ा भौगोलिक क्षेत्र (1000 किमी या अधिक)।
• तेज़ संचार के लिए उच्च बैंडविड्थ.
• विभिन्न प्रकार के छोटे नेटवर्क (LAN और MAN) को जोड़ सकता है।

WAN के लाभ :

• वैश्विक कवरेज.
• केंद्रीकृत डेटा भंडारण और पहुंच।
• डेटा-भारी अनुप्रयोगों के लिए उच्च बैंडविड्थ।

WAN के उदाहरण :

• इंटरनेट।
• वैश्विक कॉर्पोरेट नेटवर्क.
• उपग्रह संचार प्रणालियाँ.
• रेलवे आरक्षण प्रणाली
• बड़े बैंकों के नकदी वितरकों का नेटवर्क
• उपग्रह प्रणालियाँ

एक अच्छे नेटवर्क के लिए मानक

• प्रदर्शन : संचरण समय और प्रतिक्रिया समय द्वारा मापा जाता है।
• प्रेषित समय : संदेश भेजने में लिया गया समय।
• प्रतिक्रिया समय : किसी पूछताछ का उत्तर प्राप्त होने में लगा समय।
• विश्वसनीयता : यह सुनिश्चित करता है कि डेटा सही ढंग से इच्छित प्राप्तकर्ताओं तक पहुंचाया जाए।

सुरक्षा : डेटा को अनधिकृत पहुंच, क्षति या व्यवधान से बचाता है।

नेटवर्क टोपोलॉजी

नेटवर्क टोपोलॉजी किसी नेटवर्क में उपकरणों की भौतिक या तार्किक व्यवस्था को संदर्भित करती है। यह नेटवर्क के प्रदर्शन, स्थापना लागत और मापनीयता को प्रभावित कर सकती है।

बस की स्थिति :

1. सभी डिवाइस एक ही बैकबोन केबल से जुड़े हुए हैं।
2. लाभ : स्थापित करने में सरल, सस्ता।
3. नुकसान : यदि बैकबोन केबल विफल हो जाती है, तो पूरा नेटवर्क बंद हो जाता है।

रिंग टोपोलॉजी :

1. उपकरण वृत्ताकार ढंग से जुड़े होते हैं, तथा डेटा एक ही दिशा में गुजरता है।
2. लाभ : विश्वसनीय, स्थापित करने में आसान।
3. नुकसान : एक भी नोड की विफलता पूरे नेटवर्क को बाधित कर सकती है।

स्टार टोपोलॉजी :

1. सभी उपकरण एक केंद्रीय हब या स्विच से जुड़े होते हैं।
2. लाभ : प्रबंधन में आसान, एक डिवाइस की विफलता से अन्य पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता।
3. नुकसान : केंद्रीय हब की विफलता से संपूर्ण नेटवर्क विफल हो जाता है।

मेष टोपोलॉजी :

1. प्रत्येक डिवाइस प्रत्येक अन्य डिवाइस से जुड़ा हुआ है।
2. लाभ : अत्यधिक विश्वसनीय और दोष-सहिष्णु।
3. नुकसान : आवश्यक केबलों की संख्या के कारण स्थापना महंगी है।

वृक्ष टोपोलॉजी :

1. बस और स्टार टोपोलॉजी का संकर।
2. लाभ : विस्तार और प्रबंधन आसान।
3. नुकसान : केंद्रीय बस की विफलता संचार को बाधित कर सकती है।

नेटवर्क आर्किटेक्चर के प्रकार

क्लाइंट-सर्वर आर्किटेक्चर :

1. नेटवर्क में क्लाइंट (सेवाओं का अनुरोध करने वाले) और सर्वर (सेवाएं प्रदान करने वाले) शामिल होते हैं।
2. उदाहरण : ईमेल सर्वर, वेब सर्वर।

पीयर-टू-पीयर (पी2पी) आर्किटेक्चर :

1. नेटवर्क में प्रत्येक डिवाइस क्लाइंट और सर्वर दोनों के रूप में कार्य करता है, तथा केन्द्रीय सर्वर के बिना संसाधनों को साझा करता है।
2. उदाहरण : फ़ाइल-शेयरिंग नेटवर्क.

हाइब्रिड नेटवर्क :

1. क्लाइंट-सर्वर और पीयर-टू-पीयर आर्किटेक्चर का संयोजन।
2. उदाहरण : नेटवर्क जहां कुछ कार्य सर्वर द्वारा नियंत्रित किए जाते हैं, और अन्य कार्य समकक्षों द्वारा नियंत्रित किए जाते हैं।