Hızlı Ethernet - WordPress.com

BİLİŞİM AĞLARI ve VERİ HABERLEŞMESİ
Veri Bağı (Data Link) Katmani
Hazırlayan: Doç.Dr.Muhammed Cinsdikici
Tarih: 08.03.2015, Perşembe
Kaynakça: CCNA INTRO, Çeviren: Mehmet Önder, Hakan Karataş, Cisco Press, 2006
Veri Bağı Katmanı Temel Kavramları
• OSI Referans Modelinin fiziksel katmanı, diğer adıyla 1. Katman, verinin bir
aygıttan diğerine nasıl hareket edeceğinin ayrıntılarını tanımlar.
• Aslında birçok kişi 1. OSI Katmanının "bit yolladığını" düşünür. Yüksek
katmanlar ise veriyi paketleyip neyin ne zaman gönderileceğine karar
verirler.
• Son aşamada, veri yollayıcı bitleri diğer bir aygıta göndermeye ihtiyaç duyar.
Fiziksel OSI katmanı fiziksel bir ağ oluşumu üzerinden bitleri yollamak ve
almak için kullanılan standartları tanımlar.
• Şekil, Bob'un hangi aşamada HTTP/TCP/IP ve ETHERNET başlıklarını kurduğunu
ve R2 ye veri yollamaya hazır hale geldiğini hatırlatacaktır
Veri Bağı Katmanı Temel Kavramları
• Burada, Bob'un Ethernet kartı, fiziksel Ethernet üstünden Ethernet
çerçevesinde gösterilen bitleri göndermek için Fiziksel Ethernet katmanı
özelliklerini kullanmaktadır.
• Fiziksel OSI katmanı ve TCP/IP' deki eşdeğer protokolleri, bir aygıttan
diğerine olan bit iletimine izin verecek tüm ayrıntıları tanımlar :
•
Örneğin, fiziksel katman, kablo türüne göre kullanılabilecek maksimum
uzunluk, kablonun içindeki tel sayısı, kablonun ucundaki bağlayıcının şekli
gibi kablolamanın tüm ayrıntılarını tanımlar
•
Kabloların çoğunun içinde birkaç tel bulunur; bağlayıcıların içinde
sonlanan bu tellerin uçlarına pin (bacak) denir.
•
Bu durumda, fiziksel katman, her bir pin in ya da telin amacını da
tanımlamalıdır, örneğin standart bir Kategori 5 (CAT5) korumasız bükümlü
çift (UTP) Ethernet kablosunda, 1. ve 2. pinler teller üzerinden bir elektrik
sinyali yollayarak veri göndermek için; 3. ve 6. pinler veri almak için
kullanılırlar.
Fiziksel Katmanda Kablolama
Şekil’de RJ-45 baglayıcı uç ve uçların arasında kullanılan CAT5 UTP kablosu
görülmektedir. Düz Ethernet kablosu (straight through) şekilde tanımlanmış olmaktadır.
Fiziksel Katmanda Kablolama
•
UTP kablodaki tellerin bir çifti veri gönderirken 1. ve
2. pin'leri, diğer bir çifti de veri alırken 3. ve 6. pin'leri
kullanmaktadır.
•
Düz kablo, kablonun bir ucundaki 1. pinle kablonun
diğer ucundaki 1. pini, bir uçtaki 2. pinle diğer uçtaki
2. pini bağlar.
•
Aynı çıkış noktalı iki bağlayıcıda, bağlayıcıları
karşılaştırmak için kabloyu kaldırdığınızda her bir pin
için aynı renkte tel görüyor olmalısınız.
• Ağ kablolaması üstüne şimdiye dek hiç düşünmemiş kişileri şaşırtan şeylerden
biri de, bir sürü kablonun veri göndermek için yalnızca iki tel kullanması ve
bu tellerin kablonun içinde birbirlerinin çevresinde bükülerek durmasıdır.
• Kablonun içinde bükülmüş iki tel varsa bunlara bükümlü çift (twisted-pair)
denir. Teller büküldüğünde elektrik akımının yarattığı elektromanyetik
etkileşim ciddi ölçüde azalır. Bu nedenle, LAN kablolamalarının bir çoğunda
biri göndermek diğeri almak için iki bükümlü çift kullanılır
Fiziksel Katmanın İşlevleri
OSI Katmanının Tipik LAN Özellikleri
• 2. OSI Katmanı (veri bağı katmanı), fiziksel bir ağ üzerinden veri iletimini
denetlemek için, kullanılan protokolleri ve standartları tanımlar.
• Kafanızda 1. Katman "bitleri yollar" diye şekillendiyse, 2. Katmanı
da "bitleri yollayacağı zamanı bilir, yollama aşamasında oluşan
hataları fark eder ve bitleri alması gereken bilgisayarı belirler" diye
düşünebilirsiniz.
• Her veri bağı protokolü belli bir fiziksel katman ağını "denetlediğinden" veri
bağı protokolünün nasıl çalıştığı fiziksel ağı da bilmeyi gerektirir. Ancak,
fiziksel ağın türüne bakmadan veri bağı protokollerinin çoğu aşağıdaki işlevleri
yerine getirir:
■ Hakemlik/Arabuluculuk (Arbitration): Fiziksel bir ortamın kullanıma uygun
olduğu zamanı belirler
■ Adresleme (Addressing): Doğru alıcının yollanan veriyi aldığını ve işleme
koyduğunu doğrular.
■ Hata Algılama (Error detection): Verinin fiziksel ortamda başarıyla seyahat
edip etmediğini belirler.
■ Paketlenmiş verinin kimliğinin belirlenmesi (Identification of the encapsulated
data): Veri bağı başlığını izleyen başlığın türünü belirler
Veri Bağı İşlevi 1: Hakemlik/Arabuluculuk (Arbitration)
• Arabanızla tüm trafik işaretlerinin işlevsizleştiği bir kavşaktan çıkmaya
çalıştığınızı düşünün, herkes aynı kavşağı kullanmak istediğinden tek tek
geçmek en akıllıca olanıdır.
• Birçok değişkene bağlı olarak kavşaktan kurtulmayı başarabilirsiniz,
tecrübeniz, diğer arabaların boyutları, arabanızın yeni ya da eski olması
ve hayatınıza verdiğiniz değer bunda rol oynar.
• Tüm yönlerden gelen arabaların aynı anda kavşağı kullanmasına izin
verildiğinde çok ciddi çarpışmaların olabileceği aşikardır.
Veri Bağı İşlevi 1: Hakemlik/Arabuluculuk (Arbitration)
• Fiziksel ağ oluşumlarının kimi türlerinde, aygıtlar istedikleri zaman veri
yolladıklarında veri çerçeveleri çarpışabilir. Çerçeveler bir LAN’da
çarpıştığında, kavşağın ortasında birbirine çarpan arabalara benzer bir
biçimde, çerçevelerin her birindeki veri zarar görür ve LAN kısa bir süre
kullanılamaz duruma gelir.
• Bu veri bağı protokollerinin özellikleri, çarpışmalan önlemek ya da en
azından çarpışma gerçekleştiğinde hatayı düzeltmek için fiziksel ortamın
kullanımının nasıl yönetileceğini tanımlar.
• Ethernet, hakemlik/arabuluculuk için erişim “Carrier Sense Multiple
Access with Collision Detection [CSMA-CD]” ( Çarpışma Algılamalı
Taşıyıcı Duyarlı Çoklu Erişim) algoritmasını kullanmaktadır.
Veri Bağı İşlevi 2: Adresleme (Addressing)
• Arkadaşım Gary, yalnızca onunla Öğle yemeğimizi yerken kendisiyle
konuştuğumu bilir.
• Her cümlenin başına "Hey, Gary.." yi eklememe gerek yoktur.
• Yemekte yanımıza birkaç kişinin daha geldiğini düşünün, bu durumda
cümleme başlamadan önce bazen "Hey, Gary" demem gerekebilir böylece
Gary kendisiyle konuştuğumu anlayacaktır.
Veri Bağı İşlevi 2: Adresleme (Addressing)
• Veri bağı protokolleri aynı nedenlerden ötürü adresleri tanımlarlar.
• Fiziksel ağların çoğu ikiden çok aygıtın aynı fiziksel ağa bağlanmasına izin
verir. Bu nedenle, veri bağı protokolleri doğru aygıtın dinlediğinden ve
yollanan veriyi aldığından emin olmak için adresleri tanımlar.
• Çerçeve (frame) yollayıcısı, doğru adresi veri bağı başlığına koyarak doğru
alıcının veriyi aldığından görece emin olabilir. Bu da öğle yemeğinde Gary,
başka biriyle değil kendisiyle konuştuğumu anlasın diye cümlelerimi "Hey
Gary" diye başlatmama benzer.
• Her veri bağlantı protokolü, kendine özgü adresleme yapısını tanımlar,
•
•
Örneğin, Ethernet, uzunluğu 6 byte olan ve 12 basamaklı on altılık
(hexadecimal) bir sayıyla temsil edilen Ortam Erişim Denetimi / Media
Access Control (MAC) adreslerini kullanır.
Örneğin, Frame Relay de genellikle data-link connection identifier - DLCI
(veri bağı bağlayıcı belirleyici) adındaki (fark ettiyseniz adında bile veri
bağı geçer) 10 bit uzunluğundaki bir adresi kullanır.
Veri Bağı İşlevi 3: Hata Algılama (Error Detection)
• Hata Algılama (Error detection) çerçeve iletimi esnasında bit hatalarının
meydana gelip gelmediğini ortaya çıkarır.
• Bunu yapmak için, veri bağı protokollerinin çoğu, veri bağı kuyruğunda bir
çerçeve denetim dizisi (frame check sequence - FCS) ya da çevrimsel artıklık
denetimi (cyclical redundancy check - CRC) alanı içerir. Bu alan çerçevedeki
veriye uygulanan matematiksel bir formülün sonucundaki değeri
kapsamaktadır.
• Hata, alıcı alınan çerçevenin içeriğini matematiksel bir formüle yüklerken
belirlenir. Çerçevenin hem yollayıcısı hem de alıcısı aynı hesabı kullanır,
yollayıcı formülün sonuçlarım çerçeveyi göndermeden önce koyar.
• Yollayıcının yolladığı FCS alıcının hesapladığıyla eşleşmişse, çerçeve iletim
esnasında herhangi bir hata yapmamış demektir.
Veri Bağı İşlevi 3: Hata Algılama (Error Detection)
• Hata tespiti hatanın düzeltildiğini göstermez;
• IEEE 802.5 Token Ring ve 802.3
Ethernet'i de içeren veri bağlarının çoğu
hata düzeltimi (error recovery) yapmaz.
FCS, alıcı aygıtın ortaya çıkan hataları
fark etmesini ve veri çerçevesini iptal
etmesini sağlar.
• Verinin tekrar yollanmasını da kapsayan hata
düzeltimi, bir başka protokolün görevidir, örneğin
TCP, "TCP ve UDP'nin temelleri" adlı 6. bölümde
açıklanacağı üzere hata düzeltimini üstlenir.
Veri Bağı İşlevi 4: Paketlenmiş Verinin Kimlik Belirlemesi
• Veri bağının dördüncü parçası çerçevedeki veri alanının içeriğini belirler.
• Şekilde, (a) bir Web Sunucusu ile konuşmak için; TCP/IP, (b) bir Novell NetWare
Sunucusuyla konuşmak için de Novell IPX kullanan bir istemci gösterilmektedir.
• PC1 veriyi aldığında veriyi TCP/IP yazılımına mı yoksa NetWare istemci
yazılımına mı vermelidir?
• Bu veri alanının içinde ne olduğuna bağlıdır.
• Veri, Novell sunucusundan geliyorsa PC1 veriyi NetWare istemci
koduna bırakır.
• Veri eğer Web sunucusundan geliyorsa, PC1 TCP/IP koduna veriyi
yönlendirir.
Veri Bağı İşlevi 4: Paketlenmiş Verinin Kimlik Belirlemesi
• Peki PCI bu kararı nasıl vermektedir?
• IEEE Ethernet 802.2 Mantıksal Bağlantı Denetimi (l ogical Link Control LCC) başlığında veri alanındaki verinin türünü belirleyen bir alan kullanır.
PC1, paketin bir IP paketi mi yoksa IPX paketi mi olduğuna karar vermek
için alınan çerçevedeki alanı inceler.
• Çerçevenin veri alanına giren protokol türünü belirlemeye yardıma olmak
için her veri bağı başlığında genetik olarak tür (type) denilen bir alan
bulunur. Her iki durumda da, tür alanı IP, IPX ya da başka bir tasarım
anlamına gelen bir kod bulundurur; bu kod kendisini izleyen protokol
başlığının türünü tanımlar
Ethernet Standartları
• Ethernet, dünyanın en popüler LAN türünün fiziksel ve veri bağı
katmanlarım tanımlayan protokol ve standartların tümüne verilen addır.
• Diğer birçok protokol gibi, Ethernet de kendine özgü sorunu çözmeye
çalışan bir şirkette hayata gözlerini açmıştır. Xerox, kişisel bilgisayar olarak
adlandırılan yeni keşfin ofislerde birbirlerine bağlanmasını sağlayacak etkin
bir yol arıyordu.
• Bunun üzerine Ethernet doğdu. (Ethernet'in ilginç çıkış öyküsü için Bkz.
inventors.about.com/library/weekly/aal 11598. htm) Sonrasında, Xerox,
Intel ve Digital Equipment Corp. (DEC) ile Ethernet’i geliştirmek amacıyla
işbirliğine gitti, böylece ilk Ethernet, (DEC, Intel ve Xerox anlamına gelen)
DIX Ethernet adıyla anıldı.
•
IEEE, 1980 yılının Şubat ayında, DEC, Intel ve Xerox tarafından çıkarılan DIX
Ethernet’in üstüne, Ethernet'in bugün standart olarak kabul edilen formu olan bir
sürümünü ortaya koydu.
•
2. OSI Katmanıyla örtüşen IEEE Ethernet özellikleri ikiye bölüm olarak
kurgulanmıştır: Ortam Erişim Denetimi (MAC) ve Mantıksal Bağlantı
Denetimi (LLC) alt katmanları.
Ethernet Standartları
Aşağıdaki Tablo’da, IEEE tarafından ortaya konan, LAN standartlarının
protokol özellikleri, Ethernet'in standart öncesi kaynak sürümleriyle
birlikte göstermektedir.
Bu bağlamda, Ethernet ağ oluşumlarının ilk üç türünü detaylandıralım:
• 10BASE-T,
• Hızlı Ethernet (Fast ethernet)
• Gigabit Ethernet
Önce İlk Ethernet Standartları: 10Base2 ve 10Base5
• Ethernet'i en iyi şekilde anlamak için öncelikle 10BASE2 ve 10BASE5
olarak adlandırılan ilk DIX Ethernet özelliklerine bakmak gerekir.
• Bu iki Ethernet'in özellikleri ilk Ethernet ağ oluşumlarının fiziksel
katmanına ilişkin ayrıntıları tanımlamıştır. (10BASE2 ve 10BASE5 kablolama ayrıntılarında farklılık gösterirler, ancak benzer biçimde çalışırlar)
• Bu iki özelliğe göre, ağ mühendisi her iki aygıtı da Ethernet ağ oluşumuna
bağlayarak bir dizi eşeksenli kabloyu yükler; Hub, Switch ya da Wiring
Panel bulunmamaktadır.
• Ethernet, yalnızca Ethernet kartlarının bir toplamını ve kablolamayı içerir.
• Bir dizi kablo, Ethernet üstündeki tüm aygıtlar tarafından paylaşılan
elektrikli bir veri iletim yolu oluşturur. Bir bilgisayar, bu iletim yolu
üzerindeki bir başka bilgisayara bir takım bitleri yollamak istediğinde bir
elektrik sinyali yollar ve elektrik Ethernet üstündeki tüm aygıtlara yayılır.
Önce İlk Ethernet Standartları: 10Base2 ve 10Base5
•
Yukarıdaki soldaki şekilde 10BASE2 ile bilgisayar ağ kartlarının bağlanışı görülmektedir. Sağdaki
şekilde ise BNC kablo sonlandırmasıyla birlikte görülmektedir.
•
Alttaki sol şekilde 10Base5 ile bilgisayar ağ kartlarının bağlantısı ve sağ resimde orjinal Tranceiver
kablolaması ile birlikte görülmektedir.
Önce İlk Ethernet Standartları: 10Base2 ve 10Base5
• Tek bir iletim yolu olduğundan iki ya da daha fazla sinyal aynı anda
yollandığında, bu ikisi üst üste gelerek çarpışırlar ve her iki sinyal de
anlaşılmaz hale gelir.
• Bu durumda, Ethernet aynı anda tek bir aygıtın trafiğine izin verecek bir
özelliği tanımlamalıdır. Aksi halde Ethernet'in kullanılabilirliği ortadan
kalkardı.
• (CSMA/CD) algoritması olarak bilinen algoritma, veri iletim yolundaki
işleyişi tanımlar.
Önce İlk Ethernet Standartları: CSMA-CD
•
CSMA/CD algoritmasını analojiyle açıklarsak:
• Bir çok kişinin katıldığı bu toplantı salonunu
düşünelim. Bazı kişiler daha çok konuşur. Bazıları
konuşmaz, ancak dinlerler.
Diğerleri de ara sıra konuşur.
•
Biz insanlar için, iki kişinin aynı anda söylediklerini anlamak zordur, bu yüzden
genellikle bir kişi konuşur diğerleri dinler.
•
Bob ve Larry nin aynı anda konuşmacının yorumlarına yanıt vermek istediğini
düşünün. Konuşmacı biraz durakladığında, hem Bob hem de Larry konuşmaya
başlayabilir. Larry tam sesini çıkarmadan önce Bob un sesini duyarsa, durup Larry nin
konuşmasını dinleyebilir ya da her ikisi de aynı anda konuşmaya başlarlar, bu
durumda konuşmaları ust üste gelir ve odadaki diğer kişiler ne söylendiğini anlayamaz.
•
"Kusura bakma ama benden sonra konuş" deyimindeki gibi ya Larry ya da Bob
konuşur. Ya da, çoğu zaman olduğu gibi tam Larry ve Bob geri çekilmişken başka biri
atlar ve konuşmaya başlar. Bu "kurallar" insan kültürüne, CSMA/CD ise Ethernet
protokol özelliklerine dayalıdır ve aynı amacı güder.
Önce İlk Ethernet Standartları: CSMA-CD Algoritması
• CSMA/CD mantığı çarpışmaların önlenmesine yardımcı olur ve bir çarpışma
gerçekleştiğinde nasıl hareket edileceğini tanımlar. CSMA/CD algoritması şu
şekilde çalışır:
1. Gönderilecek bir çerçevesi olan aygıt Ethernet'in kullanımı kesilene
kadar dinler.
2. Ethernet kullanılmadığında yollayıcı çerçeveyi yollamaya başlar.
3. Yollayıcı, hiçbir çarpışma olmadığından emin olana dek dinler.
4. Yollayıcılar çarpışmayı duyar duymaz, birbirlerine karmaşa (jam)
sinyalini yollarlar, böylece tüm istasyonların çarpışmadan haberdar
olmasını sağlarlar.
5. Karmaşa sona erince, her gönderici rastgele seçilen bir zamanlayıcı
belirler ve bu süre boyunca bekler.
6. Süre dolduğunda, işlem 1. Adımdan başlar.
• Böylece, Ethernet üstündeki bütün aygıtlar çarpışmaları önlemek ve
dikkatsizlikten kaynaklanan çarpışmaları düzeltmek için CSMA/CD
kullanırlar.
Tekrarlayıcılar (Repeaters)
• Her ağ türü gibi, 10BASE5 ve 10BASE2 de kablonun toplam uzunluğuna ilişkin
çeşitli sınırlamalar barındırmaktaydı. 10BASE5 için sınır 500 metre, 10BASE2
içinse 185 metredir.
• İlginç bir biçimde bu iki Ethernet türü adlarını maksimum bölüm uzunluğundan
almaktaydı, 185 metrenin 200e yalan olduğunu düşündüğünüzde adların son
basamağı 100 un katlarını tanımlamaktadır, bu da bir bölümün en fazla
uzunluğudur.
• Bazen kablo uzunluğu yetmemiştir. Bu yüzden, tekrarlayıcı (repeater) adı verilen
bir aygıt geliştirilmiştir.
• Bölüm uzunluğunun artmasıyla birlikte ortaya çıkan sorunlardan biri, bir aygıt
tarafından gönderilen sinyalin (kablo 500 ya da 185 m'den uzunsa) çok
zayıflayabilmesiydi. Zayıflama (Attenuation) elektrik sinyalinin bir telden
geçerken kabloda gittiği yol boyunca sinyalin gücünün giderek düşmesi
anlamına gelir.
Tekrarlayıcılar (Repeaters)
• Bu, hemen yanınızda duran kişiyi neden duyduğunuzun, fakat aynı kişi sesi aynı
yükseklikteyken öteki odadan konuştuğunda neden duyamadığınızın gerisinde
yatan kavramla aynıdır.
• Duyamayabilirsiniz çünkü ses dalgalan zayıflamıştır. Tekrarlayıcılar, gelen bir
sinyali alır, bitleri 1’ler ve 0'lar olarak orjinali gibi yeniden düzenleyerek, yeni
temiz bir sinyal oluşturarak çoklu bölümlerin almasını/bağlanmasını sağlar.
• Bir tekrarlayıcı sinyali güçlendirmez, çünkü sinyali güçlendirmek yol boyunca
kapılabilecek herhangi bir gürültü sinyalini de güçlendirebilir.
NOT : Tekrarlayıcı, bitlerin düzenlenmesi ile ilgilendiği, onların anlamlarını
yorumlamaya kalkmadığı ve sadece elektrik sinyalleri seviyesinde incelediği için
için 1. Katmanda çalışmaktadır
10Base-T Ethernet
• 10BASE-T ilk Ethernet özelliklerinde yaşanan bir takım sorunları
çözmüştür.
• 10BASE-T, daha önceden döşenmiş olan telefon kablolarının
kullanılmasına izin vermiştir veya yeni kablolama gerektiğinde ucuz,
döşenmesi kolay kabloların kullanımına izin vermiştir.
• 10BA-SE-T ağları, Şekil 3-5'te de görüleceği üzere, hub denilen aygıtları
kulllanır.
10Base-T Ethernet
• Fiziksel 10BASE-T Ethernet’i bilgisayardaki Ethernet kartını, kablolamayı
ve hub’ı kullanır.
• 10BASE-T Ethernet'ini oluşturmak için kullanılan hub'lar esasen çok kapılı
tekrarlayıcılardır (multiport repeater).
• Bu hub'ın bir kapıya gelen elektrik sinyalini yeniden üreterek aynı sinyali
başka bir kapıya yollaması anlamına gelir.
• 10BASE-T böylece; 10BASE2 VE 10BASE5 gibi bir elektrikli veri iletim yolu
oluşturur.
• Çarpışmalar bu şartlar altında da gerçekleşebilir, bu yüzden CSMA/CD
erişim kuralları kullanılmaya devam eder.
• 10BASE-T hub'larının kullanımı 10BASE2 ve 10BASE5e göre çok daha
elverişlidir, çünkü tek kablo sorunu bu tür LAN'ların etkinliğini
düşürmüştür. 10BASE-T sayesinde her aygıttan bir kablo huba bağlanır ve
tek kabloda çıkan sorun yalnızca tek bir aygıtı etkiler.
10Base-T Ethernet
• Her bir aygıtı merkezi bir huba kablolama kavramı 10BASE-T
Ethernet'inin en önemli özelliğidir.
• Bu hub daha önceki Ethernet türleri gibi aynı elektrik iletim yolunu
oluşturur.
• Hub'lar bu kavramı ve tüm aygıtlar tarafından paylaşılan tek bir elektrik
yolunun fiziksel gerçekliğini sürdürdüklerinden, günümüzde buna
paylaşımlı Ethernet (shared Ethernet) diyoruz.
• Tüm aygıtlar, 10 Mbps'lik tek bir iletim yolunu paylaşmaktadırlar.
• Ağ oluşumlarının topolojisini açıklamak için çok çeşitli terimler
kullanılmaktadır.
• Örneğin; Yıldız (star) terimi; Bir merkezi ve dışa doğru uzanan dalları olan
(daha çok bir çocuğun çizeceği yıldız şekline benzeyen) ağı tarif eder.
10Base-T Ethernet Yıldız Bağlantı Yapısı
• 10BASE-T ağ oluşumları fiziksel olarak
yıldız ağ oluşumu tasarımındadır.
• Ancak, mantıksal olarak yol (logical bus)
tasarımındadır. Yani tek bir kablo
bağlantısı (10Base2 ve 10Base5 ‘da
olduğu gibi) olarak çalışır.
Referance:
http://physinfo.ulb.ac.be/cit_courseware/networks/pt2_1.htm
10Base-T Kablolama
• PC'ler ve hublar genellikle RJ-45
bağlayıcılarıyla Cat5 UTP kablolarını
kullanır.
(Bu RJ-45 bağlayıcılar, telefon fişi ile telefon
arasındaki telefon telleri için kullanılan
bağlayıcıların daha geniş bir şeklidir. Bu yüzden
Ethernet kablolarını bağlamak evinize yeni bir
telefon bağlamak kadar kolaydır)
• Ethernet'in 1. ve 2. pinler üstündeki tel çiftleri veri göndermek, 3.ve 6.
pinlerinin ise veri almak için kullandığını hatırlarsınız. PC Ethernet kartı
pinleri de aynı şekilde kullanmaktadır.
• PC'leri huba bağlamak için kullanılan kabloya düz (straight-through) kablo denir
10Base-T Kablolama
• İki PC arasında yalnızca bu iki PC yi birbirine kabloyla bağlayarak küçük bir
Ethernet oluşturmak isteyebilirsiniz, ancak her iki PC de veri göndermek için 1.
ve 2. pin’i kullanacaktır.
• Bu sorun, çapraz kablo (crossover cable) adındaki özel bir kablo kullanıldığında
çözülür. Kablonun bir ucundaki 1. pin kablonun diğer ucundaki 1 pine
bağlanmaz; bunun yerine, kablonun bir ucundaki 1. pin öteki uçta 3. pin haline
gelir. Benzer biçimde, 2.pin kablonun diğer ucundaki 6.pine, 3. pin 1. pine ve 6.
pin 2. pine bağlanır.
• Şekil 3-7, birbirine bağlı 2 PC ve bir çapraz kablosu örneği göstermektedir.
10Base-T Kablolama
• Switch'ler ve hub'lar arasındaki bağlantılar için de çapraz kabloları kullanırız, iki
hub ya da switch arasındaki Ethernet kabloları genellikle gövde (trunk) olarak
adlandırılır. Şekil 3-8, her binada bulunan iki switch ve her bağlantı için
kullanılan kablolarıyla tipik bir ağ oluşumunu göstermektedir
10Base-T Hub’ları
• 10BASE-2 ve 10BASE-5'le karşılaştırıldığında, hub'lar bir takım kablolama ve
uygunluk sorunlarını çözmüşlerdi.
• Ancak, hub'ların kullanımı, aynı 10BASE-2 ve lOBASE-5'te olduğu gibi, kullanım
arttıkça ağ performansında düşmeye neden olmuştu, çünkü 10BASE-T LAN'daki
tüm aygıtların paylaştığı tek bir elektrik iletim yolunu kullanmaktaydı.
• Aynı iletim yolunu paylaşan Ethernet'ler, çarpışmalardan ve CSMA/CD
hakemlik algoritması nedeniyle yüzde 100'lük bir kullanıma sahip değildi. Bu
türden performans sorunlarını çözmek için atılan ilk adım hub'ları çarpışma
olmadığından emin olacak kadar akıllı yapmaktı, böylece CSMA/CDye gerek
kalmayacaktı.
10Base-T Hub’ları
• Tıkanıklıklara çözüm
bulmadan önce 10BASE-T
hub'larını iyice anlamak
da yarar var. Şekil 3-9,
hub'ları ve yarı-çift yönlü
(half duplex) 10BASE-T
sürecini özetlemektedir.
• Yapılan İşler Sırayla;
• 1. Ağ arayüz kartı (NIC) bir
•
•
•
•
çerçeve yollar.
2. NIC, kendisine gönderilen
bu çerçeveyi kart içindeki alıcı
çiftinde döngüye sokar.
3. Hub çerçeveyi alır.
4. Hub'ın iç kabloları sinyali
tüm diğer kapılara yayar
ancak sinyali yollayan kapıyı
drçtı bırakır.
5. Hub, sinyali öteki
aygıtlardaki alıcı çiftlere
yineler.
Performansa Yönelik Konular:
Çarpışmalar (Collisions) ve Çift Yönlü (Duplex) İletişim
1.LAN Switching Yoluyla Çarpışmaları Azaltma
------------------------------------------------• Switch'ler, hub gibi, paylaşımlı tek bir iletim
yolu oluşturmaz, her fiziksel kapıyı ayrı bir
iletim yolu olarak algılarlar.
• Switch'ler, arabellekleri (buffering)
kullanarak gelen çerçeveleri de
saklarlar, böylece, birbirine bağlı iki aygıt
aynı anda çerçeve yolladığında switch,
çerçevelerden birini arabellekte tutar
diğerini iletir, birinin iletme işlemi
tamamlanana dek diğerini bekletir.
• Şekil 3- 10’da gösterildiği gibi, tüm bunların
sonucunda çarpışmalar önlenebilir
Performansa Yönelik Konular:
Çarpışmalar (Collisions) ve Çift Yönlü (Duplex) İletişim
2.Tam-çift yönlü Ethernet'e İzin Vererek Çarpışmaları Azaltma
------------------------------------------------• Ethernet Switch'leri, birden fazla çerçevenin aynı anda farklı kapılara
gönderilebilmesini sağlamaktadır.
• Buna ek olarak, bir aygıt tek bir switch kapışma bağlandığında çarpışma asit
gerçekleşmez. Bu durumda, switchin her bir portuna kablolanan tekbir
aygıtın olduğu LAN switchinde tam çift yönlü (full-duplex) işleyiş
gerçekleştirir.
• Ethernet kartının eşzamanlı olarak yollayıp alabilmesine tam çift yön denir.
Ethernet Özeti
Ethernet Veri Bağı (Data Link) Protokolleri
[Ethernet Adresleme]
• Ethernet protokollerinin en önemli özelliklerinden biri bu protokollerin,
aynı küçük veri bağı protokol kümesini kullanmasıdır
• Örneğin, Ethernet adreslemesi tüm Ethernet çeşitlerinde,
10BASE5 de bile aynı biçimde çalışır.
Ethernet Adresleme
-----------------------• Ethernet LAN adreslemesi bir LAN üstündeki hem grup halindeki hem de
tek olan aygıtları belirler.
• Tekli yayın (unicast) Ethernet adresleri tek bir LAN kartını belirler
• Her adres 6 byte uzunluğunda olup, genellikle onaltılık (hexadecimal,
4bit) olarak yazılır.
Örneğin, OOOO.OC12.3456 geçerli bir Ethernet adresidir.
• Tekli yayın adresleri (unicast addresses) ya da bireysel adresler (individual
adresses) terimi tek bir LAN arayüz kartını belirlediği için kullanılır.
• Unicast terimi, broadcast (genel yayın) ve multicast (çoklu yayuı) ve
grup adresleri terimleriyle arasında farklılık yaratması için kullanılır.)
Ethernet Veri Bağı (Data Link) Protokolleri
[Ethernet Adresleme]
• IEEE, LAN adreslerinin biçim ve görevini tanımlar.
• IEEE, tüm LAN arayüz kartlarından global ölçekte eşsiz (unique) olan tekli
yayın MAC adreslerini isler.
• Eşsiz bir MAC adresi olduğundan emin olmak için, Ethernet kartı üreticileri
MAC adreslerini genellikle karttaki bir ROM çipinin içine kodlarlar.
• Adresin ilk yarısını kartın üreticisini belirler.
• IEEE tarafından üreticiye tahsis edilen bu koda örgütsel tek tanıtıcı
(organizationally unique identifier - OUI) denir. Her üretici adresin ilk
yansında kendi OUI’sinin bulunduğu bir MAC adresini tahsis eder,
• Adresin ikinci yansına ise bu üreticinin başka hiçbir kartta kullanmadığı bir
sayı (seri numarası) tahsis edilir.
Ethernet Veri Bağı (Data Link) Protokolleri
[Ethernet Adresleme]
Grup adresleri birden fazla LAN arayüz kartını belirlerler. IEEE, Ethernet
grup adreslerini iki genel kategoride tanımlar:
• Genel yayın (broadcast) adresleri: En sık kullanılan IEEE grup MAC
adresi olan genel yayın adresleri FFFF.FFFF.FFFF (onaltılık gösterim)
değerindedir. Genel yayın adresleri, LANdakı tüm aygıtların çerçeveyi
işleme sokması gerektiğini bildirir.
• Çoklu yayın (multicast) adresleri: Çoklu yayın adresleri bir LANda
aygıt altkümesinin iletişim kurmasını sağlar. Bazı uygulamalar birden çok
aygıta iletişim kurmak ister. Uygulama çerçeveyi yollar, bu veriyi almak
isteyen tüm aygıtlar veriyi işleme sokar, diğerleri bu veriyi yok sayar. IP
protokolü çoklu yayını destekler. IP, Ethernet üzerinden çoklu yayına
geçtiğinde, IP tarafından kullanılan çoklu yayın MAC adresleri şu biçimi
alır: 0100.5exx.xxxx,bu da adreslerin ikinci yarısında herhangi bir değerin
kullanılabileceği anlamına gelir.
Ethernet Veri Bağı (Data Link) Protokolleri
[Ethernet Adresleme]
Ethernet Veri Bağı – Çerçeveleme (Framing)
• Çerçeveleme (framing), bir ikili sayılar dizisinin nasıl yorumlanacağını
tanımlar. Bir başka deyişle çerçeveleme, bir ağ üzerinden gönderilen
bitlerin ardında yatan anlamı tanımlar.
• Fiziksel katman, bir aygıttan diğerine olan bit alışverişinde yardımcı olur.
Alıcı aygıt bitleri aldığında nasıl yorumlamalıdır? Çerçeveleme terimi,
alınan veride bulunduğu varsayılan alanların tanımlanması anlamına gelir.
Bir başka deyişle, çerçeveleme bir ağ üzerinden gönderilen ve alınan
bitlerin anlamını tanımlar.
• Örneğin, Fred, Barney’in Ethernet adresini Ethernet başlığına koyarak
Ethernet çerçevesinin Barney’e yönlendirildiğini anlamasını sağlamıştı.
IEEE 802.3 standardı, Ethernet üzerinden gönderilen bit dizisinin içindeki
varış adresi alanının konumunu tanımlar.
Ethernet Veri Bağı – Çerçeveleme (Framing)
Şekil 3-12 birkaç tür LAN çerçevesinin ayrıntılarını göstermektedir.
Ethernet Veri Bağı – Çerçeveleme (Framing)
• Bu çerçevelerdeki her küçük alan ilginizi çekmeyebilir, ancak en azından başlık
(header) ve art bilgilerin (trailer) içeriğine ilişkin birtakım ayrıntıları hatırlamak
durumundasınız, özellikle, başlıklardaki adresler ve konumları önemlidir. Ayrıca
Ethernet çerçevesinin içindeki veri türünü tanımlayan alan adlan olan Tür
(Type), DSAP ve SNAP alanları önemlidir. Son olarak, art bilgide bulunan FCS
de son derece önemlidir.
• IEEE 802.3 özellikleri 802.3 çerçevesindeki veri kısmım maksimum
1500 byte'la sınırlamıştır. Veri alam 3. katman paketlerini tutmak amacıyla
tasarlanmıştır; maksimum iletim birimi (Maximum Transmission Unit - MTU)
bir ortam üzerinden gönderilebilecek maksimum 3. Katman paketini tanımlar.
3. Katman Paketi bir Ethernet çerçevesinin veri kısmında bulunduğundan, 1500
byte bir Ethernet'te izin verilen en büyük IP paketidir.
Ethernet Çerçevesinde Veriyi Belirleme
• Her veri bağı başlığı, izleyen protokol başlığı türünü tanımlayan bir kodu
içeren bir başlık alanı bulundurur, örneğin, Şekil 3-13'teki ilk çerçevede,
DSAP alanı EO değerindedir, bu bir sonraki başlığın Novell IPX başlığı
olacağı anlamına gelir. Peki neden? IEEE, 802.2yi oluşturduğunda, bir
IEEE Ethernet çerçevesinde "veri" olarak adlandırılan alanın içindekini
tanımlayacak bir alan türü protokolüne gereksinim duymuştur.
Ethernet Çerçevesinde Veriyi Belirleme
• IEEE, bu alan türünü DSAP (Varış hizmet erişim noktası- Destination Services
Access Point) olarak adlandırmıştır. IEEE, 802.2 standardını ilk oluşturduğunda,
biraz parası olan herkes IEEE ile en çok kullanılan protokolleri edinebilir ve
DSAP alanında bu protokolleri tanımlamaya yarayan gizli bir değeri de alabilirdi
•
örneğin Novell, IPX'i kaydetti ve IEEE tarafından kendisine onaltılık EO değerini
tahsis edildi. Ancak. IEEE çok sayıda protokolün ortaya çıkma ihtimalini hesaba
katmadığından hatalıydı 1 byte uzunluğundaki DSAP alam tüm protokolleri
kapsayacak büyüklükte değildi.
• Daha çok protokole yer verebilmek için IEEE fazladan bir başlık
kullanılabilmesini sağladı, buna Alt Ağ Erişim Protokolü (Subnetwork Access
Protcol - SNAP) başlığı adı verildi ve 2 byte uzunlukta tanımlandı.
• Şekil 3-13'teki ikinci çerçevede, DSAP alanı AA’dır Bu bir SNAP başlığının 802.2
başlığını izlediği anlamına gelir.
• SNAP tür protokol alanı DSAP alanıyla aynı amacı güder, ancak 2 byte'lık
uzunluğu olası tüm protokollerin belirlenebilmesini sağlar,
•
örneğin. Şekil 3- 13'te, SNAP tür alanının değeri 0800'dür, bu bir sonraki
başlığın bir IP başlığı olduğunu belirtir. RFC1700, "Tahsis Edilmiş Numara-lar"
(www.isi.edu/in-notes/rfcl700.txt), SAP ve SNAP tür alanlarım ve gösterdikleri
protokol türlerini sıralar.
Ethernet Çerçevesinde Veriyi Belirleme
Tablo 3-6 bir çerçevenin içerdiği veri türlerini belirlerken kullanılan alanları
özetler.
• Ethernet Tür ve SNAP Protokol alanlarındaki bazı örnek değerler ;
• IP için 0800 ve NetWare için 8137'dir.
• IEEE SAP değerlerine verilen örnekler ise;
• NetWare için E0, SNA için 04 ve SNAP için AAdır.
• İlginç bir biçimde, IEEE, TCP/IP için rezerve bir DSAP değeri vermemiştir;
IEEE Ethernet üzerinden TCP/IP'yi desteklemek için SNAP başlıkları kullandır
2.Katman Ethernet Özeti
Son Ethernet Standartları
Hızlı Ethernet
------------------• IEEE 802.3u'da tanımlanan Hızlı Ethernet, 10 Mbps IEEE 802.3 Ethernet
çeşitlerinin birçok özelliğini taşımaktadır.
• CSMA/CD'nin eski mantığı varlığını sürdürür, ancak çarpışmaların
gerçekleşmediği tam-çift yönlü noktadan-noktaya (full duplex point to point)
topolojileri de kullanım dışı bırakılabilir.
• 802.3u özelliği, LAN başlık ve art bilgileri için eskiden kullanılan IEEE 802.3
MAC ve 802.2 LLC çerçevelemesini kullanır. Birçok kablolama seçeneğine izin
verilmektedir;
• çoklu kip (multimod) ve tekli kip (single mode) fiber
• korumasız (unship ded copper) ve korumalı bakır (shielded copper)
• Hem paylaşımlı hub'lar hem de switch'ler “Hızlı Ethernet”'te kullanılabilir
Son Ethernet Standartları
Hızlı Ethernet
------------------• 10 Mbps Ethernet'le karşılaştırıldığında, Hızlı Ethernet'in iki önemli özelliği:
a. Yüksek bant genişliği (bandwidth):Hızlı Ethernet 100 Mbps'de çalışır
b. Otomatik görüşme (autonegotiation):Ethernet kartının ya da switchin
10 ya da 100 Mbps kullanmaya karar vermesi için dinamik olarak
düzenlemesini sağlar. Bu yüzden birçok Ethernet kartı ve switch
kapısı 10/100 kartı ya da kapısı olarak adlandırılır.
• Uç noktalar yarı çift yön ya da tam çift yön kullanımını da düzenlemektedirler.
Otomatik görüşme başarısız olursa 10 Mbps'de yarı çift yönlü işleme geçer.
Son Ethernet Standartları
Gigabit Ethernet
------------------•
IEEE, Gigabit Ethernet'i
• optik kablolama için 802.3z;
• elektrik kablolama için 802.3ab standartında tanımlar.
•
Hızlı Ethernet gibi, Gigabit Ethernet de daha yavaş Ethernet çeşitlerinin bilindik
özelliklerini taşımaktadır. CSMA/CD hala kullanımdadır ve tam çift yönlü destek
varolduğunda kullanılmayabilir.
•
802.3z ve 802.3ab standartları, LAN başlık ve art bilgisinde (trailer) eskiden kullanılan
IEEE 802.3 MAC ve 802.2 LCC çerçevelemesini kullanırlar.
•
Gigabit en çok switch'ler arasında, switch'ler ve yönlendiriciler (router) arasında ve bir
switch ve sunucu arasında kullanılır.
•
Gigabit Ethernet, daha yavaş olan akrabalarıyla bazı benzerlikler taşır. En önemli
benzerlik, aynı Ethernet başlık ve art bilgilerinin kullanılmasıdır; 10Mbps, 100Mbps ya
da 1000Mbps olması bir şey değiştirmez.
•
Gigabit Ethernet'in daha yavaş Ethernet özelliklerinden farkı, sinyalleri kablo üzerinde
kod-lamasında ortaya çıkar. Gigabit Ethernet doğal olarak çok hızlıdır, hızı 1000 Mbps ya
da 1 Gbps'dir.