માહિતી પ્રણાલીનો પરિચય (4311602) - શિયાળો 2024 ઉકેલ

પ્રશ્ન 1(a) [3 ગુણ]

#

NAND લૉજિક ગેટ સમજાવો.

જવાબ:

NAND ગેટ એક યુનિવર્સલ લૉજિક ગેટ છે જે માત્ર ત્યારે જ 0 આઉટપુટ આપે છે જ્યારે બધા ઇનપુટ્સ 1 હોય.

ટ્રુથ ટેબલ:

સિમ્બોલ:

• NAND ફંક્શન: આઉટપુટ એ AND ઓપરેશનનું કમ્પલિમેન્ટ છે
• યુનિવર્સલ ગેટ: કોઈપણ લૉજિક ફંક્શન બનાવી શકે છે
• લો પાવર: IC ડિઝાઇનમાં ઓછા ટ્રાન્ઝિસ્ટરની જરૂર

મેમરી ટ્રીક: “NOT AND = NAND”

પ્રશ્ન 1(b) [4 ગુણ]

#

AND લૉજિક ગેટ ફક્ત NOR ગેટ વાપરીને દોરો.

જવાબ:

AND ગેટને NOR ગેટ્સ વાપરીને ડી મોર્ગનના થિયરમ લાગુ કરીને બનાવી શકાય છે.

સર્કિટ ડાયાગ્રામ:

graph LR
    A[A] --> N1[NOR]
    A --> N1
    B[B] --> N2[NOR]
    B --> N2
    N1 --> N3[NOR]
    N2 --> N3
    N3 --> Y[Y = A.B]

અમલીકરણના પગલાં:

• પગલું 1: NOR ગેટ વાપરીને NOT A બનાવો (A NOR A = A')
• પગલું 2: NOR ગેટ વાપરીને NOT B બનાવો (B NOR B = B')
• પગલું 3: ડી મોર્ગન લાગુ કરો: A.B = (A’ + B’)'
• અંતિમ આઉટપુટ: A AND B

મેમરી ટ્રીક: “ડબલ ઇન્વર્શન ઓરિજિનલ ફંક્શન આપે છે”

પ્રશ્ન 1(c) [7 ગુણ]

#

ઇન્ફોર્મેશન સિસ્ટમના ઘટકો આકૃતિ સાથે સમજાવો.

જવાબ:

ઇન્ફોર્મેશન સિસ્ટમમાં પાંચ મુખ્ય ઘટકો છે જે ડેટાને ઉપયોગી માહિતીમાં બદલવા માટે સાથે કામ કરે છે.

સિસ્ટમ ડાયાગ્રામ:

graph TB
    subgraph "ઇન્ફોર્મેશન સિસ્ટમ"
        H[હાર્ડવેર]
        S[સોફ્ટવેર]
        D[ડેટા]
        P[પ્રોસીજર્સ]
        Pe[લોકો]
        
        H --> P
        S --> P
        D --> P
        Pe --> P
        P --> H
    end
    
    Input[ઇનપુટ] --> H
    H --> Output[આઉટપુટ]

ઘટકો:

• ઇનપુટ પ્રોસેસિંગ: ડેટા હાર્ડવેર દ્વારા પ્રવેશે છે
• સ્ટોરેજ મેનેજમેન્ટ: ડેટા કાર્યક્ષમતાથી સ્ટોર અને રિટ્રીવ થાય છે
• આઉટપુટ જનરેશન: માહિતી વપરાશકર્તાઓને પ્રસ્તુત કરવામાં આવે છે
• ઇન્ટીગ્રેશન: બધા ઘટકો સમન્વયથી કામ કરે છે

મેમરી ટ્રીક: “હાર્ડવેર સપોર્ટ્સ ડેટા પ્રોસેસિંગ પીપલ”

પ્રશ્ન 1(c OR) [7 ગુણ]

#

Google Search Engine ની કાર્યપદ્ધતિ ઉદાહરણ સાથે સમજાવો.

જવાબ:

Google Search Engine વપરાશકર્તાના ક્વેરીઝના આધારે વેબ પેજીસ શોધવા અને રેન્ક કરવા માટે જટિલ અલ્ગોરિધમ્સ વાપરે છે.

કાર્યપ્રક્રિયા:

sequenceDiagram
    participant U as વપરાશકર્તા
    participant G as Google
    participant I as ઇન્ડેક્સ
    participant W as વેબ પેજીસ
    
    U->>G: સર્ચ ક્વેરી દાખલ કરો
    G->>I: ક્વેરી પ્રોસેસિંગ
    I->>G: સંબંધિત પેજીસ પુનઃપ્રાપ્ત કરો
    G->>G: પેજીસ રેન્ક કરો (PageRank)
    G->>U: પરિણામો દર્શાવો

મુખ્ય ઘટકો:

ઉદાહરણ સર્ચ પ્રક્રિયા:

• ક્વેરી: “Introduction to IT Systems”

• પ્રોસેસિંગ: કીવર્ડ્સ પાર્સ કરો, ઇન્ડેક્સ ચેક કરો

• રેન્કિંગ: શૈક્ષણિક સાઇટ્સને વધુ રેન્ક આપો

• પરિણામો: GTU સિલેબસ, ટ્યુટોરિયલ્સ, કોર્સીસ

• PageRank અલ્ગોરિધમ: લિંક્સ પેજની મહત્વતા નક્કી કરે છે

• મશીન લર્નિંગ: સમય જતાં સર્ચ અચોક્કસતા સુધારે છે

• રીઅલ-ટાઇમ અપડેટ્સ: નવા કન્ટેન્ટને પ્રાથમિકતા

મેમરી ટ્રીક: “ક્રોલ ઇન્ડેક્સ રેન્ક સર્વ”

પ્રશ્ન 2(a) [3 ગુણ]

#

રૂપાંતરણ (16.75)10= ( )8

જવાબ:

દશાંશ 16.75 ને અષ્ટાંશમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે પૂર્ણાંક અને દશાંશ ભાગનું અલગ રૂપાંતરણ જરૂરી છે.

પૂર્ણાંક ભાગનું રૂપાંતરણ (16):

દશાંશ ભાગનું રૂપાંતરણ (0.75):

અંતિમ જવાબ: (16.75)10 = (20.6)8

ચકાસણી: 2×8¹ + 0×8⁰ + 6×8⁻¹ = 16 + 0 + 0.75 = 16.75 ✓

મેમરી ટ્રીક: “પૂર્ણાંકનો ભાગાકાર, દશાંશનો ગુણાકાર”

પ્રશ્ન 2(b) [4 ગુણ]

#

મલ્ટિપ્રોસેસિંગ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ સમજાવો.

જવાબ:

મલ્ટિપ્રોસેસિંગ OS એકસાથે કામ કરતા બહુવિધ પ્રોસેસર્સનું સંચાલન કરીને પ્રોસેસીસ એક્ઝીક્યુટ કરે છે.

આર્કિટેક્ચર ડાયાગ્રામ:

graph TB
    subgraph "મલ્ટિપ્રોસેસિંગ સિસ્ટમ"
        CPU1[CPU 1]
        CPU2[CPU 2]
        CPU3[CPU 3]
        SM[શેર્ડ મેમરી]
        OS[ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ]
        
        CPU1 --> SM
        CPU2 --> SM
        CPU3 --> SM
        OS --> CPU1
        OS --> CPU2
        OS --> CPU3
    end

મુખ્ય લક્ષણો:

• સિમેટ્રિક મલ્ટિપ્રોસેસિંગ: બધા પ્રોસેસર્સને સમાન એક્સેસ
• પ્રોસેસ સિન્ક્રોનાઇઝેશન: પ્રોસેસર્સ વચ્ચે સમન્વય
• વર્ધિત પ્રદર્શન: પ્રોસેસર કાઉન્ટ સાથે લિનિયર સ્પીડઅપ

મેમરી ટ્રીક: “મલ્ટિપલ પ્રોસેસર્સ પેરેલલ પ્રોસેસ”

પ્રશ્ન 2(c) [7 ગુણ]

#

ઓપરેટિંગ સિસ્ટમની વ્યાખ્યા આપો. ઓપરેટિંગ સિસ્ટમના કાર્યોની યાદી બનાવો અને સમજાવો.

જવાબ:

વ્યાખ્યા: ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ એ સિસ્ટમ સોફ્ટવેર છે જે કમ્પ્યુટર હાર્ડવેરનું સંચાલન કરે છે અને એપ્લિકેશન પ્રોગ્રામ્સને સેવાઓ પૂરી પાડે છે.

મુખ્ય કાર્યો:

mindmap
  root((ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ))
    પ્રોસેસ મેનેજમેન્ટ
      પ્રોસેસ ક્રિએશન
      શેડ્યુલિંગ
      સિન્ક્રોનાઇઝેશન
    મેમરી મેનેજમેન્ટ
      એલોકેશન
      વર્ચ્યુઅલ મેમરી
      પેજિંગ
    ફાઇલ મેનેજમેન્ટ
      ફાઇલ ઓપરેશન્સ
      ડિરેક્ટરી સ્ટ્રક્ચર
      એક્સેસ કન્ટ્રોલ
    I/O મેનેજમેન્ટ
      ડિવાઇસ ડ્રાઇવર્સ
      બફરિંગ
      સ્પૂલિંગ

વિગતવાર કાર્યો:

• રિસોર્સ એલોકેશન: CPU ટાઇમ અને મેમરીનું વિતરણ
• યુઝર ઇન્ટરફેસ: કમાન્ડ લાઇન અથવા GUI ઇન્ટરેક્શન પૂરું પાડે છે
• એરર હેન્ડલિંગ: સિસ્ટમ ફેઇલ્યોર્સનું ગ્રેસફુલ મેનેજમેન્ટ
• સિસ્ટમ કૉલ્સ: એપ્લિકેશન્સ અને હાર્ડવેર વચ્ચે ઇન્ટરફેસ

મેમરી ટ્રીક: “પ્રોસેસ મેમરી ફાઇલ્સ ઇનપુટ-આઉટપુટ સિક્યોરિટી”

પ્રશ્ન 2(a OR) [3 ગુણ]

#

રૂપાંતરણ (1111111.11)2 = ( )10

જવાબ:

દ્વિસંખ્યાને દશાંશમાં સ્થાનિક સંકેત પદ્ધતિ વાપરીને રૂપાંતરિત કરવું.

રૂપાંતરણ ટેબલ:

ગણતરી: 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 + 0.5 + 0.25 = 127.75

અંતિમ જવાબ: (1111111.11)2 = (127.75)10

મેમરી ટ્રીક: “બેની ઘાતાઓ એકસાથે ઉમેરો”

પ્રશ્ન 2(b OR) [4 ગુણ]

#

બેચ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ સમજાવો.

જવાબ:

બેચ OS એક્ઝીક્યુશન દરમિયાન યુઝર ઇન્ટરેક્શન વિના જ જોબ્સને ગ્રૂપમાં પ્રોસેસ કરે છે.

વર્કિંગ મોડલ:

graph LR
    subgraph "બેચ પ્રોસેસિંગ"
        J1[જોબ 1] --> Q[જોબ ક્યૂ]
        J2[જોબ 2] --> Q
        J3[જોબ 3] --> Q
        Q --> CPU[CPU પ્રોસેસિંગ]
        CPU --> O[આઉટપુટ]
    end

લક્ષણો:

• ફાયદાઓ: ઉચ્ચ સિસ્ટમ ઉપયોગ, ખર્ચ અસરકારક
• નુકસાનો: કોઈ રીઅલ-ટાઇમ ઇન્ટરેક્શન નહીં, ડીબગિંગ મુશ્કેલી
• એપ્લિકેશન્સ: પેરોલ પ્રોસેસિંગ, ડેટા બેકઅપ સિસ્ટમ્સ

મેમરી ટ્રીક: “બેચ જોબ્સ ક્યૂ ઓટોમેટિકલી”

પ્રશ્ન 2(c OR) [7 ગુણ]

#

લિનક્સ સિસ્ટમનું આર્કિટેક્ચર અને મોડ્સ આકૃતિ સાથે સમજાવો.

જવાબ:

લિનક્સ વિશિષ્ટ યુઝર અને કર્નલ મોડ્સ સાથે સ્તરીય આર્કિટેક્ચરને અનુસરે છે.

સિસ્ટમ આર્કિટેક્ચર:

graph TB
    subgraph "યુઝર સ્પેસ"
        UA[યુઝર એપ્લિકેશન્સ]
        SL[સિસ્ટમ લાઇબ્રેરીઝ]
        SC[સિસ્ટમ કૉલ્સ]
    end
    
    subgraph "કર્નલ સ્પેસ"
        VFS[વર્ચ્યુઅલ ફાઇલ સિસ્ટમ]
        PM[પ્રોસેસ મેનેજમેન્ટ]
        MM[મેમરી મેનેજમેન્ટ]
        NM[નેટવર્ક મેનેજમેન્ટ]
        DM[ડિવાઇસ મેનેજમેન્ટ]
    end
    
    HW[હાર્ડવેર]
    
    UA --> SL
    SL --> SC
    SC --> VFS
    SC --> PM
    SC --> MM
    SC --> NM
    SC --> DM
    VFS --> HW
    PM --> HW
    MM --> HW
    NM --> HW
    DM --> HW

ઓપરેટિંગ મોડ્સ:

મુખ્ય ઘટકો:

• શેલ: કમાન્ડ ઇન્ટરપ્રીટર ઇન્ટરફેસ

• કર્નલ: કોર સિસ્ટમ મેનેજમેન્ટ

• ફાઇલ સિસ્ટમ: હાયરાર્કિકલ ડેટા ઓર્ગેનાઇઝેશન

• ડિવાઇસ ડ્રાઇવર્સ: હાર્ડવેર એબ્સ્ટ્રેક્શન લેયર

• સિક્યોરિટી મોડલ: પરમિશન-આધારિત એક્સેસ કન્ટ્રોલ

• મોડ્યુલેરિટી: લોડેબલ કર્નલ મોડ્યુલ્સ લવચીકતા માટે

• પોર્ટેબિલિટી: બહુવિધ હાર્ડવેર પ્લેટફોર્મ પર ચાલે છે

મેમરી ટ્રીક: “યુઝર્સ કર્નલને હાર્ડવેર માટે કૉલ કરે છે”

પ્રશ્ન 3(a) [3 ગુણ]

#

ઓપન સોર્સ સોફ્ટવેર અને પ્રોપ્રાઇટરી સોફ્ટવેર વચ્ચે ફરક લખો.

જવાબ:

તુલના ટેબલ:

મુખ્ય ફરકો:

• સ્વતંત્રતા: ઓપન સોર્સ સંપૂર્ણ કસ્ટમાઇઝેશનની મંજૂરી આપે છે
• સિક્યોરિટી: ઓપન કોડ કમ્યુનિટી સિક્યોરિટી રિવ્યુ સક્ષમ કરે છે
• વેન્ડર લોક-ઇન: પ્રોપ્રાઇટરી વેન્ડર પર નિર્ભરતા બનાવે છે

મેમરી ટ્રીક: “ઓપન શેર કરે છે, પ્રોપ્રાઇટરી રક્ષણ કરે છે”

પ્રશ્ન 3(b) [4 ગુણ]

#

ઇથરનેટ કેબલ સમજાવો.

જવાબ:

ઇથરનેટ કેબલ LAN કનેક્શન્સ માટે સ્ટાન્ડર્ડ વાયર્ડ નેટવર્કિંગ માધ્યમ છે.

કેબલ પ્રકારો:

graph LR
    subgraph "ઇથરનેટ કેબલ્સ"
        UTP[અનશીલ્ડેડ ટ્વિસ્ટેડ પેર]
        STP[શીલ્ડેડ ટ્વિસ્ટેડ પેર]
        Coax[કોએક્સિયલ કેબલ]
        Fiber[ફાઇબર ઓપ્ટિક]
    end
    
    UTP --> Cat5[Cat 5/5e/6/6a]
    Fiber --> SM[સિંગલ મોડ]
    Fiber --> MM[મલ્ટિ મોડ]

કેબલ સ્પેસિફિકેશન્સ:

• કનેક્ટર ટાઇપ: ટ્વિસ્ટેડ પેર કેબલ્સ માટે RJ-45
• વાયરિંગ સ્ટાન્ડર્ડ્સ: T568A અને T568B કલર કોડ્સ
• એપ્લિકેશન્સ: ઇન્ટરનેટ કનેક્ટિવિટી, ફાઇલ શેરિંગ, VoIP

મેમરી ટ્રીક: “ટ્વિસ્ટેડ પેર્સ ડિજિટલ ડેટા વહન કરે છે”

પ્રશ્ન 3(c) [7 ગુણ]

#

ટાઇમ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ આકૃતિ સાથે સમજાવો.

જવાબ:

TDM ટાઇમ સ્લોટ્સ ફાળવીને બહુવિધ સિગ્નલ્સને સિંગલ ટ્રાન્સમિશન માધ્યમ શેર કરવાની મંજૂરી આપે છે.

TDM પ્રક્રિયા:

gantt
    title ટાઇમ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ
    dateFormat X
    axisFormat %s
    
    section ચેનલ A
    સ્લોટ A1 :0, 1
    સ્લોટ A2 :4, 5
    સ્લોટ A3 :8, 9
    
    section ચેનલ B
    સ્લોટ B1 :1, 2
    સ્લોટ B2 :5, 6
    સ્લોટ B3 :9, 10
    
    section ચેનલ C
    સ્લોટ C1 :2, 3
    સ્લોટ C2 :6, 7
    સ્લોટ C3 :10, 11
    
    section ચેનલ D
    સ્લોટ D1 :3, 4
    સ્લોટ D2 :7, 8
    સ્લોટ D3 :11, 12

સિસ્ટમ ઘટકો:

TDM ના પ્રકારો:

• સિંક્રોનસ TDM: દરેક ચેનલ માટે નિશ્ચિત ટાઇમ સ્લોટ્સ

• એસિંક્રોનસ TDM: માંગના આધારે ડાયનેમિક સ્લોટ એલોકેશન

• સ્ટેટિસ્ટિકલ TDM: બેન્ડવિડ્થ ઉપયોગને ઓપ્ટિમાઇઝ કરે છે

• ફાયદાઓ: કાર્યક્ષમ બેન્ડવિડ્થ ઉપયોગ, ડિજિટલ સુસંગતતા

• એપ્લિકેશન્સ: ટેલિફોન સિસ્ટમ્સ, ડિજિટલ TV બ્રોડકાસ્ટિંગ

• બેન્ડવિડ્થ કાર્યક્ષમતા: બહુવિધ ચેનલ્સ સિંગલ લિંક શેર કરે છે

મેમરી ટ્રીક: “ટાઇમ બહુવિધ સિગ્નલ્સને વિભાજિત કરે છે”

પ્રશ્ન 3(a OR) [3 ગુણ]

#

હાર્ડ રીઅલ ટાઇમ અને સોફ્ટ રીઅલ ટાઇમ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ વચ્ચે ફરક લખો.

જવાબ:

તુલના ટેબલ:

મુખ્ય લક્ષણો:

• હાર્ડ RT: ડેડલાઇન મિસ માટે શૂન્ય ટોલરન્સ
• સોફ્ટ RT: અવારનવાર વિલંબ સ્વીકાર્ય
• એપ્લિકેશન્સ: સેફ્ટી-ક્રિટિકલ વિ યુઝર-ઇન્ટરેક્ટિવ સિસ્ટમ્સ

મેમરી ટ્રીક: “હાર્ડને ચોકસાઈ જોઈએ, સોફ્ટ લવચીકતાની મંજૂરી આપે છે”

પ્રશ્ન 3(b OR) [4 ગુણ]

#

ટ્રાન્સમિશન મોડ્સ સમજાવો.

જવાબ:

ટ્રાન્સમિશન મોડ્સ કમ્યુનિકેટિંગ ડિવાઇસીસ વચ્ચે ડેટા ફ્લોની દિશા વ્યાખ્યાયિત કરે છે.

મોડ પ્રકારો:

graph LR
    subgraph "ટ્રાન્સમિશન મોડ્સ"
        S[સિમ્પ્લેક્સ]
        HD[હાફ ડુપ્લેક્સ]  
        FD[ફુલ ડુપ્લેક્સ]
    end
    
    S --> One[માત્ર એક દિશા]
    HD --> Alt[વૈકલ્પિક દિશાઓ]
    FD --> Both[બંને દિશાઓ એકસાથે]

વિગતવાર તુલના:

• બેન્ડવિડ્થ કાર્યક્ષમતા: ફુલ ડુપ્લેક્સ ચેનલ ઉપયોગને મહત્તમ બનાવે છે
• કિંમત ફેક્ટર: સિમ્પ્લેક્સ સૌથી સસ્તું, ફુલ ડુપ્લેક્સ સૌથી મોંઘું
• ઉપયોગ કેસીસ: એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓના આધારે પસંદ કરો

મેમરી ટ્રીક: “સિમ્પ્લેક્સ સિંગલ, હાફ સ્વિચ કરે છે, ફુલ બંને ફ્લો કરે છે”

પ્રશ્ન 3(c OR) [7 ગુણ]

#

એનાલોગ મોડ્યુલેશનના પ્રકારોની યાદી બનાવો. એમ્પ્લીટ્યુડ મોડ્યુલેશન આકૃતિ સાથે સમજાવો.

જવાબ:

એનાલોગ મોડ્યુલેશનના પ્રકારો:

1. એમ્પ્લીટ્યુડ મોડ્યુલેશન (AM)
2. ફ્રીક્વન્સી મોડ્યુલેશન (FM)
3. ફેઝ મોડ્યુલેશન (PM)

એમ્પ્લીટ્યુડ મોડ્યુલેશન પ્રક્રિયા:

graph TB
    subgraph "AM મોડ્યુલેશન"
        MS[મેસેજ સિગ્નલ] --> M[મોડ્યુલેટર]
        CS[કેરિયર સિગ્નલ] --> M
        M --> AMS[AM સિગ્નલ]
    end
    
    subgraph "વેવફોર્મ્સ"
        MW[મેસેજ વેવ - લો ફ્રીક્વન્સી]
        CW[કેરિયર વેવ - હાઇ ફ્રીક્વન્સી]
        AMW[AM વેવ - મોડ્યુલેટેડ આઉટપુટ]
    end

AM લક્ષણો:

ગાણિતિક અભિવ્યક્તિ:

• AM સિગ્નલ: s(t) = Ac[1 + m·cos(ωmt)]cos(ωct)
• જ્યાં: Ac = કેરિયર એમ્પ્લીટ્યુડ, m = મોડ્યુલેશન ઇન્ડેક્સ

એપ્લિકેશન્સ:

• બ્રોડકાસ્ટિંગ: AM રેડિયો સ્ટેશન્સ

• એવિએશન: એર ટ્રાફિક કન્ટ્રોલ કમ્યુનિકેશન

• સિટિઝન્સ બેન્ડ: CB રેડિયો સિસ્ટમ્સ

• ફાયદાઓ: સિમ્પલ ઇમ્પ્લીમેન્ટેશન, લો કોસ્ટ રિસીવર્સ

• નુકસાનો: નોઇઝ માટે સંવેદનશીલ, પાવર ઇન્ફિશિયન્ટ

મેમરી ટ્રીક: “એમ્પ્લીટ્યુડ મેસેજ સાથે બદલાય છે”

પ્રશ્ન 4(a) [3 ગુણ]

#

FSK અને PSK ની આકૃતિ દોરો.

જવાબ:

ફ્રીક્વન્સી શિફ્ટ કીઇંગ (FSK):

ફેઝ શિફ્ટ કીઇંગ (PSK):

મુખ્ય ફરકો:

• FSK: 1 અને 0 માટે અલગ ફ્રીક્વન્સીઝ
• PSK: 1 અને 0 માટે અલગ ફેઝીસ

મેમરી ટ્રીક: “FSK ફ્રીક્વન્સી બદલે છે, PSK ફેઝ બદલે છે”

પ્રશ્ન 4(b) [4 ગુણ]

#

જો મેશ ટોપોલોજીમાં 45 લિંક્સ છે, તો વધુમાં વધુ કેટલા નોડ્સ હોવા જોઈએ તે શોધો.

જવાબ:

મેશ ટોપોલોજી માટે ફોર્મ્યુલા: લિંક્સની સંખ્યા = n(n-1)/2

જ્યાં n = નોડ્સની સંખ્યા

આપેલ: લિંક્સની સંખ્યા = 45

ગણતરી: 45 = n(n-1)/2 90 = n(n-1) n² - n - 90 = 0

ક્વાડ્રેટિક સમીકરણ ઉકેલવું: ક્વાડ્રેટિક ફોર્મ્યુલા વાપરીને: n = [-b ± √(b² - 4ac)] / 2a

જ્યાં a=1, b=-1, c=-90

n = [1 ± √(1 + 360)] / 2 n = [1 ± √361] / 2
n = [1 ± 19] / 2

ઉકેલો: n = (1 + 19)/2 = 10 અથવા n = (1 - 19)/2 = -9

જવાબ: વધુમાં વધુ નોડ્સની સંખ્યા = 10

ચકાસણી: 10(10-1)/2 = 10×9/2 = 45 ✓

મેમરી ટ્રીક: “n નોડ્સને n(n-1)/2 લિંક્સની જરૂર”

પ્રશ્ન 4(c) [7 ગુણ]

#

OSI મોડેલ આકૃતિ સાથે સમજાવો.

જવાબ:

OSI (ઓપન સિસ્ટમ્સ ઇન્ટરકનેક્શન) મોડેલ નેટવર્ક કમ્યુનિકેશન માટે સાત સ્તરો વ્યાખ્યાયિત કરે છે.

OSI લેયર સ્ટેક:

graph TB
    subgraph "OSI મોડેલ"
        L7[લેયર 7: એપ્લિકેશન]
        L6[લેયર 6: પ્રેઝન્ટેશન] 
        L5[લેયર 5: સેશન]
        L4[લેયર 4: ટ્રાન્સપોર્ટ]
        L3[લેયર 3: નેટવર્ક]
        L2[લેયર 2: ડેટા લિંક]
        L1[લેયર 1: ફિઝિકલ]
    end
    
    L7 --> L6
    L6 --> L5
    L5 --> L4
    L4 --> L3
    L3 --> L2
    L2 --> L1

લેયર કાર્યો:

ડેટા ફ્લો પ્રોસેસ:

• એન્કેપ્સ્યુલેશન: ડેટા લેયર્સ નીચે જાય છે, હેડર્સ ઉમેરાય છે

• ટ્રાન્સમિશન: ફિઝિકલ લેયર માધ્યમ પર બિટ્સ મોકલે છે

• ડીકેપ્સ્યુલેશન: રિસીવિંગ એન્ડ લેયર્સ ઉપર જાય છે, હેડર્સ દૂર કરાય છે

• સ્ટાન્ડર્ડાઇઝેશન: વેન્ડર્સ વચ્ચે ઇન્ટરઓપરેબિલિટી સક્ષમ કરે છે

• મોડ્યુલેરિટી: દરેક લેયરની વિશિષ્ટ જવાબદારીઓ

• ટ્રબલશૂટિંગ: ચોક્કસ લેયર્સમાં સમસ્યાઓને અલગ કરે છે

મેમરી ટ્રીક: “બધા લોકો સેશન ટ્રાન્સપોર્ટ નેટવર્ક ડેટા પ્રોસેસિંગ જોઈએ”

પ્રશ્ન 4(a OR) [3 ગુણ]

#

IPv4 ક્લાસફુલ એડ્રેસિંગ સ્કીમ ઉદાહરણ સાથે સમજાવો.

જવાબ:

IPv4 ક્લાસફુલ એડ્રેસિંગ નેટવર્ક સાઇઝના આધારે IP સ્પેસને પૂર્વવ્યાખ્યાયિત ક્લાસીસમાં વિભાજિત કરે છે.

ક્લાસ સ્ટ્રક્ચર:

ઉદાહરણો:

• ક્લાસ A: 10.0.0.1 (ISPs જેવા મોટા નેટવર્ક્સ)
• ક્લાસ B: 172.16.0.1 (યુનિવર્સિટીઝ જેવા મધ્યમ નેટવર્ક્સ)
• ક્લાસ C: 192.168.1.1 (ઓફિસીસ જેવા નાના નેટવર્ક્સ)

એડ્રેસ ફોર્મેટ:

• ક્લાસ A: N.H.H.H (N=નેટવર્ક, H=હોસ્ટ)
• ક્લાસ B: N.N.H.H
• ક્લાસ C: N.N.N.H

મેમરી ટ્રીક: “A ઓલ (મોટા) માટે, B બિઝનેસ (મધ્યમ) માટે, C કંપની (નાના) માટે”

પ્રશ્ન 4(b OR) [4 ગુણ]

#

જો મેશ ટોપોલોજીમાં 11 નોડ્સ છે તો ઓછામાં ઓછી કેટલી લિંક્સ હોવી જોઈએ તે શોધો.

જવાબ:

મેશ ટોપોલોજી માટે ફોર્મ્યુલા: લિંક્સની સંખ્યા = n(n-1)/2

જ્યાં n = નોડ્સની સંખ્યા

આપેલ: નોડ્સની સંખ્યા = 11

ગણતરી: લિંક્સની સંખ્યા = 11(11-1)/2 = 11 × 10/2 = 110/2 = 55

જવાબ: ઓછામાં ઓછી જરૂરી લિંક્સની સંખ્યા = 55

સમજૂતી:

• મેશ ટોપોલોજીમાં, દરેક નોડ બીજા દરેક નોડ સાથે જોડાય છે
• દરેક નોડને (n-1) કનેક્શન્સ છે
• કુલ કનેક્શન્સ = n(n-1), પરંતુ દરેક લિંક બે વાર ગણાય છે
• તેથી, વાસ્તવિક લિંક્સ = n(n-1)/2

મેમરી ટ્રીક: “દરેક નોડ બીજા દરેક સાથે જોડાય છે”

પ્રશ્ન 4(c OR) [7 ગુણ]

#

ડોમેન નેમ સિસ્ટમ (DNS) આકૃતિ સાથે સમજાવો.

જવાબ:

DNS માનવ-વાંચી શકાય તેવા ડોમેન નેમ્સને નેટવર્ક રાઉટિંગ માટે IP એડ્રેસીસમાં ટ્રાન્સલેટ કરે છે.

DNS હાયરાર્કી:

graph TB
    subgraph "DNS હાયરાર્કી"
        Root["રૂટ સર્વર્સ (.)"]
        TLD["ટોપ લેવલ ડોમેન (.com, .org, .edu)"]
        SLD["સેકન્ડ લેવલ ડોમેન (google, example)"]
        Sub["સબડોમેન (www, mail, ftp)"]
    end
    
    Root --> TLD
    TLD --> SLD
    SLD --> Sub
    
    subgraph "DNS રિઝોલ્યુશન પ્રોસેસ"
        Client[ક્લાયન્ટ] --> Local[લોકલ DNS સર્વર]
        Local --> RootNS[રૂટ નેમ સર્વર]
        RootNS --> TLDNS[TLD નેમ સર્વર]
        TLDNS --> AuthNS[ઓથોરિટેટિવ નેમ સર્વર]
        AuthNS --> Local
        Local --> Client
    end

DNS ઘટકો:

DNS રેકોર્ડ પ્રકારો:

• A રેકોર્ડ: ડોમેનને IPv4 એડ્રેસ સાથે મેપ કરે છે
• AAAA રેકોર્ડ: ડોમેનને IPv6 એડ્રેસ સાથે મેપ કરે છે
• CNAME: ડોમેન એલિયાસીસ બનાવે છે
• MX રેકોર્ડ: મેઇલ સર્વર્સ સ્પેસિફાઇ કરે છે
• NS રેકોર્ડ: નેમ સર્વર્સ આઇડેન્ટિફાઇ કરે છે

રિઝોલ્યુશન પ્રોસેસ:

1. ક્લાયન્ટ ક્વેરી: યુઝર ડોમેન નેમ એન્ટર કરે છે
2. લોકલ કેશ ચેક: લોકલ DNS કેશ ચેક કરે છે
3. રિકર્સિવ ક્વેરી: લોકલ સર્વર હાયરાર્કી ક્વેરી કરે છે
4. રિસ્પોન્સ રિટર્ન: IP એડ્રેસ ક્લાયન્ટને પરત કરવામાં આવે છે

• કેશિંગ: પ્રદર્શન સુધારે છે અને નેટવર્ક ટ્રાફિક ઘટાડે છે
• રીડન્ડન્સી: બહુવિધ સર્વર્સ ઉપલબ્ધતા સુનિશ્ચિત કરે છે
• લોડ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન: સર્વર્સમાં ક્વેરી લોડ સંતુલિત કરે છે

મેમરી ટ્રીક: “ડોમેન્સને સિસ્ટેમેટિક નેમ-ટુ-એડ્રેસ ટ્રાન્સલેશનની જરૂર છે”

પ્રશ્ન 5(a) [3 ગુણ]

#

IPv6 ની જરૂરિયાત સમજાવો.

જવાબ:

IPv6 ને IPv4 ની મર્યાદાઓને સંબોધવા અને ભવિષ્યની ઇન્ટરનેટ વૃદ્ધિને સપોર્ટ કરવા માટે વિકસાવવામાં આવ્યું.

મુખ્ય આવશ્યકતાઓ:

મહત્વપૂર્ણ જરૂરિયાતો:

• IoT વિસ્ફોટ: અબજો કનેક્ટેડ ડિવાઇસીસને અનન્ય એડ્રેસીસની જરૂર

• મોબાઇલ વૃદ્ધિ: સ્માર્ટફોન્સ અને ટેબ્લેટ્સને ઇન્ટરનેટ એક્સેસ જોઈએ

• ગ્લોબલ કનેક્ટિવિટી: ઉભરતા બજારો ઇન્ટરનેટમાં જોડાય છે

• એડ્રેસ ફોર્મેટ: IPv4 માં 32-બિટ વિ 128-બિટ

• સિમ્પ્લિફાઇડ હેડર: વધુ કાર્યક્ષમ પેકેટ પ્રોસેસિંગ

• નો ફ્રેગમેન્ટેશન: રાઉટર્સ પેકેટ્સને ફ્રેગમેન્ટ કરતા નથી

મેમરી ટ્રીક: “IPv6 ઇન્ટરનેટ વૃદ્ધિ માટે અનંત એડ્રેસીસ પૂરું પાડે છે”

પ્રશ્ન 5(b) [4 ગુણ]

#

એસિમેટ્રિક કી એન્ક્રિપ્શનનું ઉપયોગ કરીને કોન્ફિડેન્શિયાલિટી સમજાવો.

જવાબ:

એસિમેટ્રિક એન્ક્રિપ્શન ડેટા કોન્ફિડેન્શિયાલિટી સુનિશ્ચિત કરવા માટે કી પેર્સ (પબ્લિક-પ્રાઇવેટ) વાપરે છે.

એન્ક્રિપ્શન પ્રોસેસ:

sequenceDiagram
    participant S as મોકલનાર
    participant R as રિસીવર
    
    Note over R: કી પેર જનરેટ કરો
    R->>S: પબ્લિક કી
    Note over S: પબ્લિક કી સાથે એન્ક્રિપ્ટ કરો
    S->>R: એન્ક્રિપ્ટેડ મેસેજ
    Note over R: પ્રાઇવેટ કી સાથે ડિક્રિપ્ટ કરો
    R->>R: ઓરિજિનલ મેસેજ

મુખ્ય લક્ષણો:

કોન્ફિડેન્શિયાલિટી પ્રોસેસ:

• પગલું 1: રિસીવર પબ્લિક-પ્રાઇવેટ કી પેર જનરેટ કરે છે

• પગલું 2: પબ્લિક કી મોકલનાર સાથે શેર કરવામાં આવે છે

• પગલું 3: મોકલનાર પબ્લિક કી સાથે મેસેજ એન્ક્રિપ્ટ કરે છે

• પગલું 4: માત્ર રિસીવરની પ્રાઇવેટ કી ડિક્રિપ્ટ કરી શકે છે

• કોઈ કી એક્સચેન્જ નહીં: કી ડિસ્ટ્રિબ્યુશન સમસ્યાને દૂર કરે છે

• નોન-રિપ્યુડિયેશન: મોકલનાર મેસેજ મોકલવાનો ઇનકાર કરી શકે નહીં

• ડિજિટલ સિગ્નેચર્સ: ઓથેન્ટિકેશન અને ઇન્ટેગ્રિટી

મેમરી ટ્રીક: “પબ્લિક લોક કરે છે, પ્રાઇવેટ અનલોક કરે છે”

પ્રશ્ન 5(c) [7 ગુણ]

#

મેન ઇન મિડલ અટેક ઉદાહરણ સાથે સમજાવો.

જવાબ:

મેન-ઇન-ધ-મિડલ અટેક બે પક્ષો વચ્ચેનો સંદેશાવ્યવહાર તેમની જાણ વિના અટકાવે છે.

અટેક પ્રોસેસ:

sequenceDiagram
    participant A as આલિસ
    participant M as મેલોરી (અટેકર)
    participant B as બોબ
    
    A->>M: બોબ માટે મેસેજ
    Note over M: અટકાવે છે અને વાંચે છે
    M->>B: બદલેલ/ઓરિજિનલ મેસેજ
    B->>M: આલિસ માટે જવાબ
    Note over M: અટકાવે છે અને વાંચે છે
    M->>A: બદલેલ/ઓરિજિનલ જવાબ

અટેક તબક્કાઓ:

વાસ્તવિક જગતનું ઉદાહરણ:

• સિનેરિયો: ઓનલાઇન બેંકિંગ સેશન
• અટેક: પબ્લિક WiFi પર અટેકર ટ્રાફિક અટકાવે છે
• પદ્ધતિ: નકલી એક્સેસ પોઇન્ટ “Free_WiFi” બનાવે છે
• પરિણામ: બેંકિંગ ક્રેડેન્શિયલ્સ ચોરે છે અને પૈસા ટ્રાન્સફર કરે છે

સામાન્ય ટાર્ગેટ્સ:

• પબ્લિક WiFi: કોફી શોપ્સ, એરપોર્ટ્સ, હોટેલ્સ
• ઇમેઇલ કમ્યુનિકેશન: કોર્પોરેટ કમ્યુનિકેશન્સ
• ઓનલાઇન શોપિંગ: ક્રેડિટ કાર્ડ માહિતી ચોરી
• સોશિયલ મીડિયા: વ્યક્તિગત માહિતી હાર્વેસ્ટિંગ

બચાવના પગલાં:

• SSL/TLS: એન્ડ-ટુ-એન્ડ એન્ક્રિપ્શન પ્રોટોકોલ્સ
• VPN ઉપયોગ: બધા ટ્રાફિક માટે સુરક્ષિત ટનલ
• સર્ટિફિકેટ વેરિફિકેશન: વેબસાઇટની અધિકૃતતા ચેક કરો
• પબ્લિક WiFi ટાળો: સંવેદનશીલ કાર્યો માટે સેલ્યુલર ડેટા વાપરો

મેમરી ટ્રીક: “મેલોરી આલિસ અને બોબ વચ્ચે મેસેજીસ અટકાવે છે”

પ્રશ્ન 5(a OR) [3 ગુણ]

#

નીચે દશાર્વેલ ડિવાઇસીસ માટે સંબંધિત OSI મોડેલના લેયર્સના નામ આપો. 1. Repeater 2. Router 3. Switch

જવાબ:

ડિવાઇસ-લેયર મેપિંગ:

વિગતવાર કાર્યો:

• Repeater: નેટવર્ક ડિસ્ટન્સ વધારવા માટે ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલ્સ પુનર્જીવિત કરે છે
• Router: IP એડ્રેસીસના આધારે ફોરવર્ડિંગ ડિસિઝન્સ લે છે
• Switch: MAC એડ્રેસીસના આધારે ફ્રેમ્સ ફોરવર્ડ કરે છે

મેમરી ટ્રીક: “રિપીટર્સ ફિઝિકલ કામ કરે છે, સ્વિચીસ ડેટા લિંક કરે છે, રાઉટર્સ નેટવર્ક રાઉટ કરે છે”

પ્રશ્ન 5(b OR) [4 ગુણ]

#

સિમેટ્રિક કી એન્ક્રિપ્શનનો ઉપયોગ કરીને કોન્ફિડેન્શિયાલિટી સમજાવો.

જવાબ:

સિમેટ્રિક એન્ક્રિપ્શન એન્ક્રિપ્શન અને ડિક્રિપ્શન બંને માટે સિંગલ શેર્ડ કી વાપરે છે.

એન્ક્રિપ્શન પ્રોસેસ:

graph LR
    subgraph "સિમેટ્રિક એન્ક્રિપ્શન"
        PT[પ્લેન ટેક્સ્ટ] --> E[એન્ક્રિપ્શન]
        K[શેર્ડ કી] --> E
        E --> CT[સાઇફર ટેક્સ્ટ]
        CT --> D[ડિક્રિપ્શન]
        K --> D
        D --> PT2[પ્લેન ટેક્સ્ટ]
    end

મુખ્ય લક્ષણો:

કોન્ફિડેન્શિયાલિટી મેકેનિઝમ:

• શેર્ડ સિક્રેટ: બંને પક્ષો પાસે સમાન કી હોવી જોઈએ

• એન્ક્રિપ્શન: મોકલનાર શેર્ડ કી સાથે એન્ક્રિપ્ટ કરે છે

• ટ્રાન્સમિશન: સાઇફર ટેક્સ્ટ અસુરક્ષિત ચેનલ પર મોકલવામાં આવે છે

• ડિક્રિપ્શન: રિસીવર સમાન કી સાથે ડિક્રિપ્ટ કરે છે

• ફાયદાઓ: ઝડપી એક્ઝીક્યુશન, લો કોમ્પ્યુટેશનલ ઓવરહેડ

• નુકસાનો: કી ડિસ્ટ્રિબ્યુશન ચેલેન્જ, સ્કેલેબિલિટી ઇશ્યુઝ

• એપ્લિકેશન્સ: VPN ટનલ્સ, ફાઇલ એન્ક્રિપ્શન, ડેટાબેઝ સિક્યોરિટી

મેમરી ટ્રીક: “સમાન કી એન્ક્રિપ્ટ અને ડિક્રિપ્ટ કરે છે”

પ્રશ્ન 5(c OR) [7 ગુણ]

#

ડિનાયલ ઓફ સર્વિસ અટેક ઉદાહરણ સાથે સમજાવો.

જવાબ:

DoS અટેક સિસ્ટમને ઓવરવેલ્મ કરીને કાયદેસર વપરાશકર્તાઓ માટે નેટવર્ક રિસોર્સીસને અનુપલબ્ધ બનાવે છે.

અટેક પ્રકારો:

graph TB
    subgraph "DoS અટેક પ્રકારો"
        V[વોલ્યુમ-આધારિત]
        P[પ્રોટોકોલ-આધારિત]
        A[એપ્લિકેશન-આધારિત]
    end
    
    V --> VE[વોલ્યુમેટ્રિક ઉદાહરણો]
    P --> PE[પ્રોટોકોલ ઉદાહરણો]
    A --> AE[એપ્લિકેશન ઉદાહરણો]
    
    VE --> UDP[UDP ફ્લડ]
    VE --> ICMP[ICMP ફ્લડ]
    
    PE --> SYN[SYN ફ્લડ]
    PE --> SMURF[સ્મર્ફ અટેક]
    
    AE --> HTTP[HTTP ફ્લડ]
    AE --> SLOW[સ્લોલોરિસ]

અટેક કેટેગરીઝ:

વાસ્તવિક જગતનું ઉદાહરણ - ઇ-કોમર્સ પર DDoS:

• ટાર્ગેટ: સેલ સિઝન દરમિયાન ઓનલાઇન શોપિંગ વેબસાઇટ
• પદ્ધતિ: 10,000 ઇન્ફેક્ટેડ કમ્પ્યુટર્સનું બોટનેટ
• અટેક: દરેક બોટ સેકન્ડ દીઠ 100 રિક્વેસ્ટ્સ મોકલે છે
• પરિણામ: સેકન્ડ દીઠ 1 મિલિયન રિક્વેસ્ટ્સ સર્વર્સને ઓવરવેલ્મ કરે છે
• અસર: વેબસાઇટ ક્રેશ થાય છે, ગ્રાહકો પર્ચેઝ કરી શકતા નથી, આવકની ખોટ

સામાન્ય DoS તકનીકો:

• SYN ફ્લડ: TCP હેન્ડશેક પ્રોસેસનો દુરુપયોગ કરે છે
• UDP ફ્લડ: મોટી સંખ્યામાં UDP પેકેટ્સ મોકલે છે
• પિંગ ઓફ ડેથ: ઓવરસાઇઝ્ડ પિંગ પેકેટ્સ સિસ્ટમ્સને ક્રેશ કરે છે
• સ્લોલોરિસ: સર્વર એક્સોસ્ટ કરવા માટે કનેક્શન્સ ઓપન રાખે છે

ડિફેન્સ સ્ટ્રેટેજીઝ:

• રેટ લિમિટિંગ: IP એડ્રેસ દીઠ રિક્વેસ્ટ્સ પ્રતિબંધિત કરે છે
• ફાયરવોલ રૂલ્સ: શંકાસ્પદ ટ્રાફિક પેટર્ન્સ બ્લોક કરે છે
• DDoS પ્રોટેક્શન સર્વિસીસ: CloudFlare, AWS Shield
• લોડ બેલેન્સિંગ: સર્વર્સમાં ટ્રાફિક વિતરિત કરે છે
• ટ્રાફિક એનાલિસિસ: અસામાન્ય પેટર્ન્સ માટે મોનિટર કરે છે

બિઝનેસ અસર:

• આવકની ખોટ: ગ્રાહકો સર્વિસીસ એક્સેસ કરી શકતા નથી
• પ્રતિષ્ઠાને નુકસાન: વપરાશકર્તાઓ વિશ્વસનીયતામાં વિશ્વાસ ગુમાવે છે
• ઓપરેશનલ કોસ્ટ: મિટિગેશન પર રિસોર્સીસ ખર્ચાય છે
• કાનૂની મુદ્દાઓ: SLA વાયોલેશન્સ, કમ્પ્લાયન્સ પ્રોબ્લેમ્સ

મેમરી ટ્રીક: “રિક્વેસ્ટ્સ સાથે ઓવરવેલ્મિંગ દ્વારા સર્વિસ ડિનાઇ કરો”