Veri İletişimi Data Communications

Veriİletişimi
DataCommunications
SuatÖZDEMİR
GaziÜniversitesi
BilgisayarMühendisliğiBölümü
1.Giriş
DersBilgileri
•
•
•
•
Öğretimüyesi:Doç.Dr.SuatÖzdemir
E-posta:[email protected]
Ofis:138
Görüşmesaati:Pazartesiderssonrasıveyaeposta
ilerandevu.
• Dersasistanı:
• Derswebsayfası:
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/teaching/bm403/
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
2
DersBilgileri
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
3
DersBilgileri
• Değerlendirme
– Arasınav:30%
– Ödev- Quiz :30%
– Final:40%
• Derskitabı:Behrouz A.Forouzan,DataCommunications
andNetworking4/E,McGraw-Hill, 2007.
• Kaynakkitaplar:
– A.Tanenbaum,ComputerNetworks4/E,PrenticeHall,2003.
– JamesF.Kurose,KeithW.Ross,ComputerNetworking4/E,
AddisonWesley,2008.
– W.Stallings,DataandComputerCommunications7/E, Pearson,
2004.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
4
Dersinamacı
• Hızlıgelişenbirteknolojiolanveriiletişimive
bilgisayarağlarıkonusununtemelleriniTCP/IP
protokolükatmanlarıüzerindenanlamak.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
5
Giriş
• İletişim(communications)bilgipaylaşımıdırve“yüz
yüze”ve“uzaktan”olmaküzereikişekildeyapılır.
• Uzaktanyapılaniletişim“telecommunication”olarak
adlandırılırvetelefon,telgraf,televizyongibi
uygulamalarıiçerir.
• Veri(data)bilgiyipaylaşantaraflararasındakurallarla
belirlenmişformdabilgininifadeedilmesidir.
• Veriiletişimi(datacommunications)bilgininherhangi
birortam (hava,kablovb.)kullanılarakikicihaz
arasındatransferedilmesidir.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
6
İletişim ağı
• Bir iletişim ağı aşağıdaki varlıklardan oluşur.
– Donanım elemanları
– Ağ işletim sistemi /yazılım
– İletişim kanalı
– Veri /Bilgi /Kaynaklar
– Protokoller
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
7
Veriİletişimi
• Veriiletişimininetkinliğiaşağıdaki4temel
parametreyedayanır.
– Doğruhedef(Delivery):Verininsadecedoğruhedefe
ulaşmasıdır
– Doğruluk(Accuracy):Verininkaynağındançıktığışekliyle
iletilmesidir
– Zaman(Timeliness):Verininzamanındahedefeulaşmasıdır.
Gerçekzamanlıiletişimde(audio,video)çokönemlidir
– Gecikmedeğişimi(Jitter):Paketlerinhedefeulaşmasüresindeki
değişimdir.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
8
Veriİletişimi
•
Veriiletişimsistemi5elemandanoluşur:
Message(mesaj):iletilenbilgidir (ses,görüntü, metin,sayı,resim)
Sender(gönderici):veriyiiletencihazdır(pc, workstation,videocamera)
Receiver(alıcı):veriyialancihazdır(pc,workstation,televizyon)
Transmissionmedium(iletimortamı):verinin gönderen vealancihazarasında
iletilmesini sağlayanfizikselyoldur (twistedpairwire,coaxielcable,fiber optic
cable,radiowaves)
– Protocol(protokol):veriiletişiminibaşlatır, yönetir, sonlandırır.
–
–
–
–
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
9
İletişimModeli
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
10
İletimOrtamı
Günümüzdeveriiletişiminisürükleyenikiiletim
ortamı:
Fiberoptikkablolar
Ve
Kablosuziletimortamı
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
11
FiberOptik Omurga
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
12
FiberOptik - LastMile
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
13
Fixed
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
14
Mobile
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
15
İletişimdeİşlemler
Transmission system utilization Addressing
Interfacing
Routing
Signal generation
Recovery
Synchronization
Message formatting
Exchange management
Security
Error detection and correction
Network management
Flow control
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
16
VeriFormları
• Günümüzdebilgiçeşitlişekillerdeortayaçıkmaktadır.
– Text:Veriiletişimindetextbitdizilerihalindeifadeedilir.
Çeşitlibitdizileri(code)textsembolleriniifadeeder.
“Unicodecodingsystem”hersembolü32bitlikbirkodile
ifadeeder
– Number:Veriiletişimindesayılarbitdizilerihalindeifade
edilir.
– Images:Birimagepixelmatrisiileifadeedilir.Matris
içindekiherbirnoktabirbitdizisidir.
– Audiovevideo:Diğerlerindenfarklıolaraksürekli
verilerdir,elektirikselsinyalveyaresimlerdizisiolarakifade
edilebilirler.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
17
İletişimModları
•
Veriakışı3şekildeolabilir:
– Simplex: iletişimtekyönlüdür(televizyon,keyboard,monitor)
– Half-duplex:ikicihazdaveriyihemgönderebilirhemdealabilir.Ancakikicihaz
iletimortamınıpaylaşmakzorundadırlarvesıraylaverialıpgönderebilir(telsiz,
walkie)
– Full-duplex:ikicihazeşzamanlıverigönderebilirveyaalabilir(telefon,adsl
modem)
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
18
Ağlar
•
•
•
•
Veriiletişimhatlarıylabirbirinebağlıolancihazların(düğümlerin)
oluşturduğutopluluğa“ağ”adıverilir.
Düğümlerbilgisayar,yazıcıgibiverialmavegöndermeyetisinesahip
herhangibircihazolabilir.
Birçokağdağıtık(distributed)işlemyapar.Ağıngöreviağüzerindekibirçok
düğümedağıtılmıştır.
Ağkriterleri3başlıktaifadeedilir:
– Performance(Performans):İletimsüresivecevapsüresi(transmittime,
response time)ileölçülebilir. Performans eşzamanlıkullanıcısayısına,iletim
ortamına,donanıma veyazılımınetkinliğine bağlıdır.Throughput birnoktadan
birsaniyedegeçenverimiktarı,delay verinin birnoktadandiğerine ulaşması
içingeçensüredir.
– Reliability(Güvenilirlik):Hatayapmasıklığıvehatanındüzeltilmesüresiyle
ölçülür.Ayrıcaağındoğalafetlerekarşıdayanıklılığıdagüvenilirliğini gösterir.
– Security(Güvenlik):Yetkisizerişimleri engelleme, virüslerekarşıdayanıklılığı
ifadeeder
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
19
Bağlantıkonfigürasyonu
• Point-to-point:ikicihazarasındaatanmışbirbağlantısağlar(TV
remotecontrol)
• Multipoint(multidrop):birbağlantıyıikidenfazlacihazın
paylaşmasınısağlar.Bağlantı cihazlar arasında timesharedveya
spatiallyshared şeklindepaylaştırılır.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
20
Ağtopolojisi
•
İkiveyadahafazlacihazbirlinkebağlanır,ikiveyadahafazlalinkfiziksel
topolojiyioluşturur.Temelolarak4türtopolojivardır:
– Mesh(Örgü): hercihazdiğercihazlaraatanmışbirbağlantıyasahiptir.
Toplamda “n(n-1)/2”bağlantıvardır.
– Star(Yıldız): hercihazmerkezibirbirimle (hub) atanmışbirbağlantıyasahiptir.
– Bus(Taşıt):backbone olarakuzun birkablokullanılır vetümcihazlarbağlıdır.
– Ring(Çember): hercihazkendisine komşu ikicihazaatanmışbağlantıya
sahiptir.
•
Bunlarındışındahibridtopolojifarklıtopolojileresahipağlarınbirbirine
bağlanmasıylaoluşur.
Topoloji
Mesh
Star
Bus
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
Ring
21
Topoloji- Mesh
– Hercihazkendisineaitbirbağlantıyasahipolduğundantrafikproblemi
olmaz.J
– Güçlüdür.Birbağlantıarızalandığındasistemindiğerkısmınıetkilemez.
J
– Gizlilikvegüvenlik:Hercihazınkendibağlantısındansadecekendi
verisigönderildiğiiçingizlilikvegüvenlikkolaylıklasağlanır.J
– Faultidentificationvefaultisolationkolaysağlanır.J
– Hercihazdiğertümcihazlarlabağlantıyasahipolduğundanbağlantı
sayısıkadarI/Oportolmalıdır.L
– Installationve reconfigurationzordur. L
– Hercihazdaçoksayıdakabloolduğundan
maliyetfazladırveyerproblemioluşur.L
– Genelliklebackbonebağlantılardakullanılır.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
22
Topoloji-Star
•
•
•
•
•
•
Tümcihazlarmerkezibirimi(hub)
kullandığıiçintrafikproblemioluşur.
Meshtopolojisinegöremaliyetdaha
ucuzdur.J
Hercihazdiğertümcihazlarabağlantı
içinbirlinkesahiptir.Installation ve
reconfiguration kolaydır.J
Güçlüdür.Bircihazveyabağlantıdaki
arızasistemindiğerkısmınıetkilemez.
(Merkezibirimhariç)J
Fault identification vefault isolation
kolayyapılır.J
Meshtopolojisinegöredahaaz,ringve
bus topolojilerinegöredahaçok
kablolama gerektirir.L
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
23
Topoloji- Bus
•
•
•
•
•
•
Multipoint konfigürasyonasahiptir.
Tümcihazlarınbağlandığıuzunbirkablobackbone olarakkullanılır.
Installation vereconfiguration kolaydır.J
Bus topolojisi,meshvestar’dandahaazkabloyaihtiyaçduyar.J
Bağlantıdakiarızasistemintümünüetkiler.L
Fault identificationve fault isolationzordur. L
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
24
Topoloji- Ring
• Hercihazkendisinekomşuikicihazlabağlıdır.Bircihazeklemeve
çıkarmasadeceikibağlantıdeğiştirmeileyapılır.
• Fault identification vefault isolation kolayyapılır.J
• Installation vereconfiguration kolaydır.J
• Tekringyapısındabağlantınınkopmasıhalindetümsistemçalışmaz.
L İkiyönlüringyapısıilebuproblemgiderilir.(FDDI,CDDI)J
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
25
Topoloji- Hybrid
•
Dahabüyükbirtopolojioluşturmakiçinfarklıtopolojilerdekiağlarbirleştirilebilir.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
26
Ağkategorileri- LAN
• Ağlar local-areanetwork(LAN)ve wide-areanetwork(WAN)olarak
iki gruba ayrılır.
• Metropolitan area network(MAN)iseikitiparasındakiağyapısıdır.
• LANikiveyadahafazlabilgisayararasındadonanım,yazılımveya
datapaylaşımıiçinkullanılır.LANboyutubirkaçkilometreyle
sınırlıdır.
• İlkLAN’lar 4-16Mbps hızındaikengünümüzde100-1000Mbps
hızındadır.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
27
LAN - Özet
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
28
Ağkategorileri- WAN
• WANuzakmesafelerdeses,data,resim,...iletiminisağlar.
Birülke,kıtaveyadünyaölçeğindeolabilir.
• Ağiletimveanahtarlamaelemanlarındanoluşur.İletim
hatlarıgeneldefiberoptikgibiyüksekkapasitelidir.
• Aşağıda switchedve point-to-pointWANgörülmektedir.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
29
Geniş alan ağları
Kullanılanteknikler:
– Devre anahtarlama /Circuitswitching
– Paket anahtarlama /Packetswitching
– Framerelay
– AsynchronousTransferMode(ATM)
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
30
Devre Anahtarlama
• Özel bir iletişim yolu kullanır
• Bağlanan düğümler arasındaki fiziksel bağlantılar
dizisi vardır
• Herbağlantı için ayrılmış mantıksal bir kanal
vardır
• Hızlı iletim
• Devre anahtarlamanın en yaygın örneği telefon
şebekesidir
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
31
Paket Anahtarlama
• Veriler paketler denilen küçük parçalar halinde
gönderilir
• Paketler,kaynaktan hedefe giden bir yol
boyunca düğüm noktasından düğüme geçirilir
• Paket anahtarlama ağları,terminal-uç birim
cihazları ve bilgisayar-bilgisayar iletişimleri için
yaygın olarak kullanılmaktadır.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
32
FrameRelay
Ø FrameRelay,geniş ağ alanları üzerinden yüksek hızlarda hizmet
veren,kiralık hatlara göre daha verimli ve ucuz bağlantı imkanı
sağlayan bir teknolojidir.
Ø FrameRelay,verileri paketler (frame)halinde iletir.
Ø Veri taşınmasını ve verilerin sinyalleştirilmesini ilgili arayüz
tanımlaması ile gerçekleştirir.
Ø Buarayüzler birden fazla kullanıcının haberleşme kaynaklarının
paylaşılması esasına dayanır.
Ø Ağa bağlanan tek bir hatile birden fazla noktaya haberleşme imkanı
sağlar.
Ø İki uç arasında sürekli ayrılmış özel bir hatyerine,gereksinim
duyuldukça kullanılan geniş ağ bandı bu noktada kullanılır.
Ø FrameRelay,ağ aracılığıyla sanal devreler kurar.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
33
AsynchronousTransferMode(ATM)
• Geniş alanda daha fazla bant genişliği gerektiren erişim
uygulamalarının altyapısını oluşturmaktadır.
• Paket anahtarlamalı iletim tekniğinin bir türü sayılabilecek
hücre aktarımını,devre anahtarlama teknolojisinin
faydalarını daalarak gerçekleştirir.
• Ses,görüntü ve veri gibi farklı yapısal özelliklere sahip
trafikleri,aynı platformüzerinden taşır.
• Gerçek zamanlı veri iletimi için sonderece uygundur
• Donanım bazlı hücre anahtarlaması kullanılır
• Taşıyıcı hücreler sabit olarak 53bytebüyüklüğündedir.
• 53byte’tan büyük çerçeveler ATMadaptasyon seviyesi
tarafından uygun formata getirilerek iletim sağlanır.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
34
WAN- Özet
• İlk switchedWANX.25tir.
• X.25ağlarıyerinedahasonraFrameRelay
kullanılmayabaşlanmıştır.
• DahasonraortayaçıkanATMağlar da
switchedWAN’dır.
• GünümüzdekablosuzWANlardahasık
kullanılmaktadır.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
35
Ağkategorileri- MAN
• MANbirşehirölçeğinde
hızlıiletişimsağlamakiçin
kullanılır.
• DSLbağlantılarMAN
kategorisindedir.
• İkiveyadahafazlaağın
birleşmesiyle
internetworkveya
internetoluşur.
• Enbilinenörneğikablo
TV ağlarıdır.
• Günümüzdekullanılan
IEEE801.16(WiMAX)da
birdiğerMANörneğidir
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
36
MAN - Özet
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
37
Internet
• Internetgünümüzdeyaşamşekilleriniveişyapma
biçimlerinideğiştirmiştir.Internetbirbirine bağlı
yüzbinlerce bilgisayarağındanoluşmaktadır.
• 1960’lıyıllardabilgisayarlartekbaşınakullanılıyordu.
AdvancedResearchProjectsAgency(ARPA)
bilgisayarları birbirine bağlamanınyolunuaraştırıyordu.
• 1967yılındaARPAtarafındanARPANETgeliştirildi.1969
yılında4düğüme(UniversityofCalifornia atLos
Angeles,UniversityofCalifornia atSanta Barbara,
StanfordResearchInstituteve UniversityofUtah)sahip
ağ geliştirildi.NetworkControl Protocol adlıyazılım
iletişimisağlamaktaydı.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
38
Internet
• 1957ARPA(Advanced Research ProjectAgency)kuruldu
• 1967ARPAbünyesindekibilgisayarlarauzaktanerişimfikri
ortayaçıktı
• Buamaçlapaketswitching kavramıtartışılmayabaşlandı
• 1967ARPANETkuruldu
• HerbilgisayarbirIMP(Interface Message Processor)
bağlandı
• HerIMPdiğerikiIMP’ye 56kbps’likiletimhatlarıile
bağlandı
• Uygulamayazılımı??
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
39
Internet
• 1972yılındaARPANETekibindenVint Cerf veBobKahn
tarafındanend-to-end paketgöndermekiçinTCP
(Transmission Control Protocol)geliştirildi.
• Kısasüresonrabuprotokol,TCPveInternetworking
Protocol (IP)olarakikiyeayrılmıştır.
• IPdatagram yönlendirmesiniyaparken,TCPsegmentlere
ayırma,birleştirmevehatadenetimigibiişleriyapmaktadır.
• ARPANETdahasonraNSFNETolaraktümüniversiteleri
birbirinebağlayacakşekildegelişti(1988)
• Internetgünümüzdesüreklibüyümektevegelişmektedir.
• Sürekliyeniuygulamalar,ağlarvecihazlarInternete
bağlanmaktadır.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
40
Internet
• SonkullanıcılarISP (InternetServiceProvider-Internet
ServisSağlayıcı)’lerle Internete bağlanmaktadır.
• UluslararasıulusalbölgeselveyerelISP’lervardır
• Uluslarası ISP’lerülkeleribirbirinebağlar.
• UlusalISP’leriözelşirketleroluşturur(TTNet,Superonline).
• Ulusalağları(backbone)birbirineNAP(NetworkAccess
Points)bağlar.
• BölgeselISP’lerdahaküçüktürvebirveyabirkaçulusal
ISP’yebağlıdır.
• YerelISP’lersonkullanıcıyadirekInterneterişimsağlar.
(Üniversite,...)
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
41
Örnekağkonfigürasyonu
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
42
ProtokollerveStandartlar
• İletişimyapabilmekiçinbirimlerbirprotokolüzerindeanlaşırlar.
• Birprotokolveriiletişiminiyönetenkurallarkümesidir.
• Birprotokolneyiniletileceğini,nezamaniletileceğinivenasıl
iletileceğinitanımlar.
• Birprotokolünanahtarbileşenlerisyntax,semantics vetiming’tir.
– Syntax:Verininyapısıveyabiçimidir.(pakettekiilk8bitadresolsun
gibi)
– Semantics:Bitgruplarınınanlamınıgösterir.(adresbirsonraki
node’umu yoksahedefimigösteriyor)
– Timing: Verininnezamaniletileceğivehangihızdailetileceğibilgisini
gösterir.Alıcıvevericiarasındakihızuyumsuzluklarınıgiderir.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
43
Protokol nedir?
İnsanlararasındaprotokol
Hi
Bilgisayarağıprotokolü
TCP connection
request
Hi
TCP connection
response
Got the
time?
Get http://www.gazi.edu.tr
2:00
<file>
time
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
1-44
ProtokollerveStandartlar
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Standartlarfarklıüreticilerinürünlerininbirlikteçalışabilirliklerinisağlar.
Defacto:birkurumtarafındanonaylanmamışancakyaygınbirşekilde
kullanılanstandartlardır.(sound blaster)
Dejure:birkurumtarafındanonaylanmışstandartlardır(IEEE80211)
Standartorganizasyonları
ISO(International Organization for Standarts):bilimsel,ekonomikve
teknolojikalanlardaçalışır.(OSIbaşvurumodeli)
ANSI(American National Standarts Institute):ANSIkarakterset,ANSI-C,
ANSI-SQL
IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers):IEEE802.x
Internetdraft:Internetstandartlarıdetaylıbirsüreçtengeçer.Özellikler
belirlenirveInternetdraft olarakyayınlanır.Internetdraft üzerindeçalışılan
dökümanı gösterir.
RFC(RequestForComments):Internetotoritelritarafındandraftdöküman
RFColarakyayınlanır.HerRFCdokümanıbirnumarayaveözelliklebiralana
yöneliktir.
http://w3.gazi.edu.tr/~suatozdemir/
45