ETHERNET TEKNOLOJİLERİ

ETHERNET TEKNOLOJİLERİ
Ethernet 1970 yılları sonunda PARC'da (Palo Alto Research Center) yapılan çalışmalarda
meydana geldi.Amaç bilgisayarları haberleştirmekti ve haberleşme ortamı olarak hava
kullanıldı ve haberleşme uydular üzerinden gerçekleşti.Etherin ismi buradan
gelmektedir.Hızı 3 Mbps kadardı.Şimdi kullandıgımız ethernetler ise 10/100 Mbps'lık hızı
desteklemektedir.Ethernet fast ethernet , giga ethernet gibi çok yüksek hız saglayan
çeşitleride sahiptir.
IEEE (international Electric Elektronic Engineering) 1980'lede etherneti bir standarta
oturmuştur bu standar 802.x (1980'in 2. ayı).Bu standartlardan 802.2 ile ethernet hemen
hemen aynı yapıya sahiptir sadece çerçeve yapıları farklıdır.
802.x Ailesi ve Protokolleri
IEEE LAN standartlarına karşı düşen modellemeri 1980 yılının ikinci ayında başladıgı için
bu aileye 802.x ailesi adı verildi.Bu ailedeki standartlardan 8023 bilinen adıyla Ethernet
teknolojisidir.Jetonlu halka 802.5 , fast ethernet 802.3u , gigabit ethernet 802.3z ,
jetonlu yol için 802.4 kullanılır.
Ethernet –IEEE 802.3
Ethernet ilk olarak PARC’ta uydu üzerinden bilgisayarların haberleşmesinde
kullanıldı.İletim hızı 2.94 Mbps idi.Günümüzde kullanılan çeşitleri genelde 10Mbps ya da
10/100Mbps’tır.Dünyadaki LAN’ların %95 ‘i etherneti kullanılır.Kurulum kolaylıgı , maliyet
, hız randıman , basitlik ve bol miktarda parça bulunması bu tip agların seçiminde önemli
etkenlerdir.Teknoloji olarak zayıf ve güvensiz bir yöntem olan broadcast (yayın)
kullanılır.Yayın yönteminde bir paket aga girince tüm agın band genişligini kullanır ve iki
yönlü veri aktarımına da izin verilmez.Ethernetin temel sorunlarından birisi ise
CSMA/CD’dir.
CSMA/CD-çatışma (carrier sense multiple access / collision detect)
Bu ethernetin temel iletitimi olan yayın (broad cast)dan dolayı ortaya konmuş bir
protokoldür.Bu protokol collision (çarpışma) engellemek degil de sezmek için
kullanılır.CSMA/CD protokolü, Ethernet ve 802.3 networkler tarafından kullanılan bir çeşit
medya erişim kontrol mekanizmasıdır. Başka bir deyişle, iletişim hattına bilgi paketinin
nasıl yerleştirileceğini belirler. CSMA/CD `Carrier Sense Multiple Access/Collision
Detect'in kısaltılmışıdır. Bir birim network hattına bilgisini bırakmadan önce, başka bir
birimin hatta bilgi bırakıp bırakmadığını anlamak amacıyla, hattı dinler.
Bilgi göndermek isteyen cihaz hattın boş olduğuna karar verince, bilgisini bırakır ve başka
bir cihazın bu sırada hatta bilgi bırakıp bırakmadığından emin olmak için dinlemeyi
sürdürür. Eğer bu sırada başka bir cihaz, hattın boş olduğunu sanarak o da hatta bilgisini
bırakırsa, `collision' yani çarpışma olur.
Çatışmanın sezilmesi için verinin tamamının karşı bilgisayar geçmeden hissedilmesi
gerekir.Yani ilk biti çıkardıktan ve son bitin bizden çıkana kadar geçen sürede bir çatışma
olması durumunu hissetmek için belli bir süre geçer.Bu süre kadar geçen zamanda
bilgisayar paket üretmeye devam etmelidir ve bu 10Mbps lık aglarda 64bitlik bir veri
üretilir 100Mbpslık aglarda 640bitlik veri üretilir.Eger üretilecek veri 64byte ya da
640bytetan küçükse bunları bu rakamları tamamlamak için dolgu bitleri kullanılır.Mesela
10/100Mbps ‘lık bir agda bir bilgisayar karşı tarafa bir bitlik bir veri göndermesi gerekse
bile bunu 640 byte tamamlaması için gerekli dolguları eklemelidir.Çatışma sezilince ne
yapılır?çatışmayı sezmiş olan dügümler (bilgisayarlar) rastgele bir müddet bekler.En
küçük sayıyı seçen dügüm bilgisini yola çıkarır.Aynı sayıyı seçmemeleri için belli bir sayı
kümesi arasından seçilir bu rastgele sayılar.Bu sayı kümesi ise bazı matematiksel
hesaplamalar sonucunda ortaya çıkmıştır (mühendislikte hiç birşey tesadüfe bırakılmaz).
Sizin canınızı bu sayı kümesinin nasıl hesaplanacagını anlatarak sıkmayacagım ☺ .Eger iki
bilgisayar aynı sayıyı çekipte gene çatışma olursa bu durumda çatışan bilgisayarlar
yeniden bir sayı çekerler 16 defa arka arkaya çatışma olursa ethernet kartının arkasında
kırmızı ışık sürekli yanar ve üst katmana hata mesajı geçer.Çatışmayı ilk sezen dügüm
diger dügümlere "jamming" adı verilen özel bir mesaj yayınlar.
Ethetnet topolojileri
Ethernet broadcast ile haberleşme yapmasından ötürü topoloji olarak temeli ortak yol
şekline dayanır.Günümüzde ethernetin hub ile birlikte kullanımı yaygındır.Hub cihazlar
oldukça basit yapıya sahiptir.Sadece ethernet için ortak yol saglar bunların yerine switch
adı verilen daha fonsiyonel ama daha pahalı cihazlarda kullanılabilir.
Ortak yolda sadece bir anda bir göndericinin verisi yolda bulunabilir.Aynı anda iki kullanıcı
veriyi çıkarmaya kalkarsa yukarıda anlatıldıgı gibi çatışma olur.Ethernet teknolojisinin
fiziksel katmanı temel band kullanır yani yolda aynı anda tek bir işaret kullanır ve band
genişligi onu kullanan işaret tarafından harcanabilir.Hub fiziksel olarak yıldız topolojisinde
görünsede mantık olarak ortak yol teknolojisini kullanır.
Ortak yol (BUS)
Yola ilgili paket çıkarılır ve bu veri tüm bilgisayarlara gider.Paketin sahibi olan bilgisayar
paketi alır.Digerleri ise dinlemede kalır.Eger iki bilgisayar aynı anda veri çıkarırsa temel
band olarak verilerin ikiside tüm band genişligini kendisi kullanmak isteyecek işaretler
birbirleri içinden geçerlerken girişim yapacaklar ve düzeltilemeyecek derece
bozulacaklardır.
Hub ile baglanmış dügümler (bilgisayarlar)
Ethernet ile birbirlerine baglı bilgisayarlar.Hub aracalıgı ile birbirlerine görünüm olarak
yıldız topolojisinde baglı görünsede hub’ın işlevi sadece bilgisayarlar için ortak yol
kullanımı saglamaktır.
Ethernet Çerçeve Formatı
Ethernetin mantıgı veriler çeşitli çerçeveler haline getirilir ve diger bilgisayarlara
gönderilir.Bilgiler fiziksel ortama çıkarılmadan önce çeşitli protokoller tarafından başlık
bilgileri eklenir ve en son olarakta ethernetin çerçeve formatı biçimine sokulur.
802.3 ile ethernetin çerçeve yapısı hemen hemen aynıdır
Aşagıdaki yapı 802.3'ün çerçeve yapısıdır.Ethernetle arasındaki fark sadece başlık
kısmında olup ethernetin başlık kısmının öntakı+başla birleştirilmiş öntakı adı altında
konmuş ve ayrıca 8 byte olarak tanımlanmamıştır.
Ethernet:öntakı 8 byte
Öntakı: 802.3 standardında senkronizasyon için kullanılır.Alıcı saayi ile gönderici saatinin
senkronize olmasını sağlar.Ethertte öntakı ve başla ayıracı birlikte kullanılır ve 8 bitlik
öntakı olarak karşımıza çıkar.
Alıcı adresi: Çerveyi alacak dügümün adını içerir ve 48bitlik (6 byte) MAC adresini
içermelidir.Birebir , grup , ya da yayın olarka adresleme yapılabilir.
MAC (Media Access Control)adresi:Ethernet network cihazlarına, tanınabilmeleri için,
hexadecimal ve dünyada bir eşi daha olmayan seri numarası verilir. Bu numaralar, üretici
firmalar tarafından fabrikada verilmektedir.6 bytetır ethernet kartının üzerindeki ROM'a
yazılır.(bazı networklerde bu numaralar kullanılarak güvenlik saglanmaktadır)
Gönderici adresi: Çerçeveyi gönderenin adresini içerir.
Tür: Bu iki byte tür alanıyla alınan çerçevelerin hangi üst katman protokoluna veya
fonksiyonuna gönderilecegini belirler (ftp,telnet vs.)
Veri: aktarılacak veridir.46-1514 byte arasında olabilir.10Mbpslık ethernet agları için en
az 46 byte olmalıdır.Nedeni yukarıda açıklanan 64byte ile ilgilidir.
Çerçeve hata sınama-Frame Check Sequence (FSC): 32 bitlik CRC degeri yerleştirilir
(CRC bir tür hata sınama algoritmasıdır).Hata sınaması öntakı dışında çerçevenin tüm
bitleri için yapılır.
Ethernetin Lojik Kodlama Sistemi
Çok çeşitli sayısal işaret kodlama biçimleri vardır.Başlıcaları ; NRZ-L , NRZI , Manchester
, farksal Manchester ve 4B5B gibi.
Ethernette verilen lojik kodlama sistemi olarak Manchester ya da 4B5B kodlamasını
kullanırlar.Manchester kodlamasının temel ilkesi hat üzerinden ne iletilirse iletilsin bir
şekilde titreşim oluşturulmasından ileri gelir böylece hattın kullanılıp kullanılmadıgı kolay
bir şekilde anlaşılır.Bu tip taşıma kullanması ethernetin gereklerindendir.
Kablolama Teknolojileri
10base-2 İnce koaksiyel
10base-5 kalın koaksiyel
10base-T UTP,STP (bükümlü çiftler) kablolar.
Ethernet aglarında standart olarak üç tip kablolama bulunur:
Korumasız bükümlü çift (UTP unshield twited pair), korumalı bükümlü çift (STP shield
twisted pair) , thin (ince) Ethernet (koaksiyel) , ve kalin (thick) Ethernet.
Network temeli band genişligi ve hızını seçilen kablolama teknolojisi belirler.
Bükümlü çift tel (twisted pair):
Network haberleşme sistemleri ve yüksek dereceli telefon hatlarında kullanılan kablodur.
İki çeşidi vardir: Korumalı (STP) ve korumasız (UTP).Korumalı olanının içinde verilerin
dışetkenden etkilenmemesi için koruyucu bir kılıfı vardır.Çok gürültülü olan ve hassas
ortamlarda kullanılır kılıfsız olana göre maliyeti biraz daha yüksektir. 10BaseT/100BaseTX
standardlarında kullanılır. RJ-45 konnektörlerle sonlandırılır.Bunlarda 8 adet iletkenden
çift pair kullanılır.
Thin Ethernet Koaksiyel: Network koaksiyel, 10Base 2 olarakta adlandırılır. BNC
konnektörleri kullanırlar.
Thick (Kalın) Ethernet: Standart Ethernet olarakta adlandırılır. 10 Mbps bandgenişlikli
ağlarda kullanılır. Ağır, sert ve kurulumu güç ve pahalı bir kablolama yöntemidir. BNC
konnektör kullanırlar.
Fast Ethernet: 100 Mbps veri taşıyabilen sistemdir. 100 BaseTX olarakta bilinir. 10Base-T
Ethernet’le benzerlik gösterir, fakat 10 kat daha hızlıdır.
Kategori 3 (10Base-T, 10 Mbps ağlar için) ve Kategori 5 (100Base-TX 100 Mbps Fast
Ethernet Ağlar için) kablolama ile kullanılabilir.
İnce, esnek ve RJ-45 konnektörleri ile kurulumu ve kullanımı basittir.Bir adet pense ile
orta halli bir bilgisayarcı için bu tip konnektörlü kablolar hazırlaması pek güç degildir.Renk
sıralaması önemlidir. En önemli iki avantajı ve ekonomik olması ve star yapı ağlarda
kurulum kolaylığıdır.Diğer bir avantajı arıza tesbitinin kolaylığı ve hub ile bir node
arasındaki bağlantının gitmesi durumunda sadece o node’un ağ özelliklerinden
yararlanaması, bu durumun tüm ağı etkilememesidir.
Ağınızı genişletmek istediğinizde, “crossover” kablolama ile hub veya switch’inizi diğer
hub veya switch’lere bağlamak mümkün olduğundan ağın büyümesi oldukça kolay
olacaktır.Crossover kablolama için kullandıgınız renk pairlerini bilmelisiniz ve 1-3 , 2-6
olacak şekilde ayarlama yapmalısınız.
Kablo Kalite Standartları
Network standartları 10 Mbps ve 100 Mbps Ethernet ağları için kablo tiplerini belirler.
Kategori derecesi kalite veya veri taşıma yeteneğini gösterir. Kategori derecesinin
yükselmesi verinin güvenilirliğini arttırır.
Evlerimizde telefon kablosu olarak kullandığımız kablo Kategori 1 kablodur ve RJ-11
konnektör kullanır. Bazı ticari kurumlar telefon hatlarında Kategori 3 kablolama kullanır.
Ağ bağlantılarında Kategori 1 kablo kullanılamaz, sadece Kategori 3 ve 5 kullanılır.
Kategori 3 UTP
Kategori 3, 10 Mbps bandgenişliğindeki ağlarda kullanılır . 100 Mbps ağlarda
kullanılamaz.
Kategori 5 UTP
Kategori 5, 100Mbps band genişliğinde veri transferi yapabilen ağlarda kullanılır. 10 Mbps
ağlarda da sorunsuz çalışır fakat Kategori 3’ten biraz pahalıdır. İlerde 100 Mbps’e geçmek
isteyen ağlar şimdiden Kategori 5 kablolama kullanabilir.
Koaksiyel Kablolama
Koaksiyel kablo, kablo TV veya bildigimiz anten kablosuna benzer fakat daha yüksek
kalitede veri transferine izin verir. Ağlarda kullanılan iki çeşit koaksiyel kablo vardir.
Bunlar 10BASE 2 ve 10BASE 5. 10BASE 5’dir. Kalın koaksiyel günümüzde çok
kullanılmaktadır.
10BASE 2
BNC konnektör kullanır. Küçük ve orta büyüklükteki ağlarda kullanılır. Güvenilir fakat
oldukça pahalıdır. BUS yapı ağlarda kullanılır.
Konnektor ve Portlar
RJ-45 Konnektörler
10 BASET ve 100BASETX kablolar RJ-45 konnektörleri ile sonlandırılır
Hub veya Switch üzerindeki porta takılarak güvenilir bir bağlantı sağlar.
BNC Koaksiyel Konnektörler
BNC kablo bağlantısı bilgisayarınız ile ağ arasındaki durumu LED’ler yardımıyla izleminize
olanak vermez. Kablonun açık uçları 50 Ohm luk direnç ile sonlandırılır.
RJ-45 Düz Portlar
Bunlar Hub ve Switch’lerde bulunan standart portlardır. Hub (veya switch) ile node
arasında bağlantı bu portlardan sağlanır.
RJ-45 Crossover Portları
Ağ bağlantılarında merkezi bağlantı noktasından buna bağlı olan ekipmanlar arasında düz
kablo kullanılır. Fakat ağ genişlemesi durumunda iki hub’ı birbirine bağlayacağımız
durumlarda crossover bağlantı kullanmamız gerekir. Bazı hub veya switch’lerde
“crossover” bağlantı gerektirmeyecek extra port bulunur.
BNC Portları
10 BASE2, koaksiyel kablo bağlantıları için kullanılır.
Kaynakça: Bilgisayar haberleşmesi ve Network Ders Notları.