Bilgisayar Ağları Ders Notları

[10]-1[E.B]

II- İletişim Tekniklerine göre Lan’lar

Lan’larda iki iletişim tekniği kullanılmaktadır. 1- Baseband 2- Broadband

[10]-2[E.B]

1- Baseband • Baseband sistem veri iletişimini sayısal

olarak gerçekleştirir ve twisted-pair, koaksiyel kablo veya UTP (Cat5) kablo kullanımı ile kurulabilir.

[10]-3[E.B]

2- Broadband Broadband sistem veri iletimini analog

olarak yapar (radyo frekansı düzeyinde) ve koaksiyel kablo kullanımı ile kurulabilir.

[10]-4[E.B]

Baseband-Broadband iletişim teknikleri arasındaki farklar:

Baseband Broadband

Sayısal veri Analog veri (RF modem gerekir)

Bütün bant genişliği (bandwidth) sinyal tarafından kullanılır, frekans bölüşümü (frequency division multiplexing) yoktur (bus topoloji için).

FDM mümkündür, birkaç data kanalı bulunabilir.

[10]-5[E.B]

Baseband Broadband

İki yönlüdür. Tek yönlüdür.

Mesafe birkaç km

Mesafe 100 km’e kadar çıkabilir.

Veri iletişim mesafesi repeater’lar (tekrarlayıcılar) kullanarak arttırılabilir.

Veri iletişim mesafesi amplifier’lar (kuvvetlendiriciler) kullanarak arttırılabilir.

III- İletişim Prokollerine göre Yerel Ağlar (LAN-YAA)

1. 802.x Ailesi ve Protokolleri • IEEE, 1980 yılı başlarında LAN standartlarını

belirlemeye başlamış ve günümüzde yoğun olarak kullanılan standartların temelini atmıştır.

• Bu çalışmaların sonucu olarak IEEE 802.x ailesi tanımlanmıştır.

• Bu standartta her tanımlamaya 802.3, 802.4, 802.11 gibi birer numara verilmiştir

7[E.B]

Bazı önemli IEEE 802.x Standartları

8[E.B]

• OSI’nın 2. katmanı olan fiziksel katmanın üzerinde bulunan veri-bağı katmanı IEEE’nin tanımlamasında ikiye ayrılmıştır. 1. MAC –Medium Access Control sublayer (Ortama Erişim Alt Katmanı) 2. LLC –Logical Link Control Sublayer Mantıksal Bağ Denetim Alt Katmanı

9[E.B]

• MAC alt katmanı, aktarım ortamına erişimi sağlar • LLC alt katmanı ise;

– bağlantı kurulmasını – bağlantı akış kontrolünü – hata düzeltmeyi – Çerçeve sıralamasını, vbg…. sağlar.

10[E.B]

• Bu iki katman (MAC ve LLC) sonuçta, veri bağı katmanı-ağ düğümleri arasında hatadan arındırılmış aktarımın yapılması için çalışırlar.

11[E.B]

2. Ethernet/IEEE 802.3 • Ethernet deneysel çalışmaların sonucu olarak ortaya

çıkmıştır.

12[E.B]

• 1973 yılında Network bağlantıları için Xerox Palo Alto Research Center’da Robert "Bob" Metcalfe (7 nisan 1946, -) tarafından Ethernet metodu geliştirildi.

The History of Ethernet.flv

• İlk Ethernet LAN 2.94 Mbps band genişliğindeyken bugün 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps, 10 Gbps hatta 100 Gbps’lara kadar çıkmıştır.

• Günümüzde Lanlarda Ethernet ve türevleri olan Fast Ethernet, Gigabit Ethernet bir standart haline gelmiştir.

• 10 Gigabit Ethernet de kentsel ağlarda çözüm olmaya başlamıştır.

13[E.B]

• Bir IEEE standartı olan 802.3 ile ethernet aslında birbirinden farklı standartlardır.

• Ancak ikisi arasında büyük bir fark olmadığından aynı şeylermiş gibi bahsedilir.

• En önemli fark çerçeve yapısındadır.

14[E.B]

2.a. CSMA/CD nedir? (Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection,

Çarpışma algılayıcıyla taşıyıcı dinleyen çoklu erişim)

• CSMA/CD ethernet ve IEEE 802.3’te ortak olarak kullanılan yolun ele geçirilmesi ve aktarım için kullanılması yöntemidir.

15[E.B]

• Bu yöntemde bir düğüm yolu dinler, eğer yol o anda diğer düğümler tarafından veri aktarmak için kullanılıyorsa, yolda bir taşıyıcı (carrier) olduğunu sezer ve kendi verisini/çerçevesini yola çıkarmaz, dinlemeye devam eder.

• Yol (Bus) üzerinde aktarılan çerçevenin son bitinden itibaren en azından 9.6 µs bekler, yolun boş olduğunu anladığında kendi çerçevesini yola sürer.

• Bazı durumlarda yol üzerinde çerçeve olduğunu sezemez ve birden fazla düğüm yola çerçeve çıkartır.

• Bu durumda çarpışma (collision) oluşur, dolayısıyla çerçevelerin içerisinde bulunan verilerin aktarımı da gerçekleşmez.

16[E.B]

• Collision detection özelliği nedeniyle Bus yapısına uygun bir protokoldür.

• BUS üzerine bağlı bilgisayarlardan herhangi biri konuşurken diğerlerinin onu dinlemesi bu protokolün ana yapısını oluşturur.

17[E.B]

Eğer ağ kullanımda ise iletimi gerçekleştirmek isteyen bilgisayar bekler. Eğer ağ kullanımda değilse söz konusu istasyon iletimi gerçekleştirir.

18[E.B]

Eğer ağda trafik olmadığını algılayan iki istasyon aynı anda iletim yapmaya çalışırsa bir çarpışma (Collision) gerçekleşir.

19[E.B]

Eğer bir collision (çarpışma) farkedilirse, bilgisayarlar anında iletişimi keserler ve sistemdeki diğer bilgisayarlara bir collision olduğunu belirtmek amacıyla bir jamming (sıkışma) mesajı gönderirler .

20[E.B]

Jamming mesajı gönderildikten sonra (Backoff algoritmaları çarpışan istasyonların ne zaman iletime geçeceklerini belirler) ve iletim yeniden başlatılır.

21[E.B]

2.b.CSMA/CD Fiziksel katmanı • Önceleri sadece Bus topolojisinde

kullanılmaktayken, zaman içinde anahtarlama aygıtlarının yaygınlaşmasıyla star topolojide de kullanılmaya başladı.

• 802.X ailesi LAN fiziksel katmanında çoğunlukla manchester kodlaması olarak bilinen 4B5B olarak adlandırılan kodlama tekniğini kullanır.

22[E.B]

23[E.B]

2.c. Ethernet Topolojisi • Ethernet ağların temel topolojisi ağa bağlı her

bilgisayarın aynı yolu paylaştığı ortak yol (veri yolu-Bus) topolojisidir.

• En temel uygulaması bir koaksiyel kablo dolaştırıp var olan bilgisayarların bu kabloya bağlanması şeklindedir.

• Günümüzde paylaşılan yol (bus) ortamı olarak HUB cihazları veya aktarım açısından performansı daha iyi olan portlarına bağlı sistemler anahtarlamalı yol sunan anahtar (switch) cihazları kullanılır.

24[E.B]

25[E.B]

• Koaksiyel kablolu Ethernet uygulamasında bilgisayarların aynı yola (Bus) bağlanması için “tap-musluk” veya T konnektör adı verilen fişler kullanılır.

• Her istasyon özel bir adrese sahiptir ve ortak yol (Bus) üzerinde, yalnızca kendini adresleyen veri paketlerini okur

• Verileri içeren çerçeveler aktarılırken zaman zaman çatışma olur.

• Bunun nedeni Ethernet teknolojisinin fiziksel katmanında temel band (baseband) kullanılıyor olmasıdır.

26[E.B]

• Temel bandda yol aynı anda tek bir işaret tarafından kullanılır ve kullanılan frekans alanı ve kodlama tekniği yolun band genişliğini belirler.

27[E.B]

• Aşağıdaki şekilde ise Ethernet’in HUB ile uygulaması görülmektedir. • Bağlantı şekli yıldız (star) topoloji gibi görünsede mantıksal olarak

ortak yok (bus) şeklindedir.

28[E.B]

29[E.B]

• OSI’nin ilk iki katmanına sahip olan ethernette en üstte LLC (Logical Link Control Sublayer) ve MAC (Medium Access Control Sublayer) birimleri hemen altında kodlama birimi vardır.

30[E.B]

Ethernet’in OSI başvuru modelindeki yeri

2.d.Ethernet’in OSI Başvuru Modelindeki Yeri

• MAC birimi ve kodlama birimi arasında ise AUI (Attachment Unit Interface) isminde bir birim mevcuttur.

• AUI birimi Ethetnet’e esnek bir fiziksel arayüz desteği sağlamak için araya konulmuştur.

• En altta ise tekrarlayıcı arabirimi vardır. 31[E.B]

Ethernet’in OSI başvuru modelindeki yeri

32[E.B]

2.e. Ethernet ve 802.3 Çerçeve formatı • Ethernet ve 802.3 standardında aktarılacak veri

çerçeveler (frame) düzeyinde alıcısına aktarılır. • Çerçeve (frame) içinde bir çok bilgi bulunduran

bir veri yapısıdır.

33[E.B]

34[E.B]

35[E.B]

36[E.B]

• Çerçeve hata sınaması (Frame Check Sequence) : Bu alana çerçeve hata sınaması için hesaplanan

32 bitlik CRC değeri yerleştirilir. Hata sınaması ön takı dışında çerçevenin tüm bitleri için yapılır.

37[E.B]

2.f. Ethernet ile 802.3 arasındaki fark:

• Her ikisi arasındaki en önemli fark çerçeve yapısındadır.

• Çerçeve başı işaretçisinde ve uzunluk ve dolgu alanlarında fark vardır.

38[E.B]

• 802.3’de çerçeve içine koyulacak veri uzunluğu konusunda sınırlama yoktur.

• 802.3’de 48 bitlik adreslemenin yanı sıra 16 bitlik adresleme desteklenmektedir.

• Ethernet bir tane tanımlamasına rağmen, IEEE 802.3 değişik fiziksel katmanlar tanımlar.

39[E.B]

2.g.Kullanılan Kablolama standartları

• 802.3 ve Ethernet ağlarda kullanılabilecek kablo türleri standartlarla belirlenmiştir.

• Bu standartlar şunları belirler: – Kablo türü – Bağlantı topolojisi – Mesafe bilgisi – Aktarım hızı – Fiziksel katmanda kullanılan fiş/priz yapısı

40[E.B]

41[E.B]

42[E.B]

LAN hız (Mbps)

10 Base T

“Base” = baseband “Broad” = broadband

Kabloyu ve maksimum uzunluğunu gösterir

43[E.B]

Protocol Max. Segment

uzunluğu (m) İletim

Ortamı Uygulama

10Base2 185 50-ohm coaxial A: Link user stations

10Base5 500 50-ohm coaxial A: Link user stations

10BaseF Refers to 10BaseFB, 10BaseFL, and 10Base FP

10BaseFB 2000 Fiber-optic A: Add segments

10BaseFL 1000–2000 Fiber-optic A: Operate w/ FOIRL

10BaseFP 500 Fiber-optic Star topo w/out repeaters

10BaseT 100 2-pairs TP Sends link signals

10Broad36 3600 Broadband coax A: Broadband

100BaseFX 400 2 strands of multimode fiber-optic cable

100BaseT 100 UTP 10BaseT function + more

100BaseT4 100 4 prs Cat 3-5 UTP - 100BaseTX 100 2 prs UTP or STP - 100BaseX Refers to 2 strand/pair 100BaseFX and 100BaseTX

2.g.1. İnce Koaksiyel Kablo Uygulaması (10Base-2)

44[E.B]

2.g.2. Kalın Koaksiyel Kablo Uygulaması (10Base5)

45[E.B]

2.g.3. Çift Bükümlü Kablo uygulaması (UTP,STP) 10BaseT

46[E.B]

47[E.B]

1000base-T

• Gigabit ethernettir.

48[E.B]

2.g.4. Fiber Optik Kablo Uygulaması-10BaseF

49[E.B]

50[E.B]

1000base-X • Fiber üzerinden gigabit ethernet iletişimi için kullanılır. • Çeşitleri:

51[E.B]

52[E.B]

53[E.B]

• Bir bilgisayar ağında, bir MAC adresi bir cihazın ağ donanımını tanımaya yarar.

• Örneğin, bilgisayarınızda varsa modeminizin ve ağ kartınızın kendine özel birer MAC adresleri vardır.

• MAC, 48 bit'lik bir adres olduğundan dolayı 248 = 281,474,976,710,656 değişik ağ kartını tanımlamak için kullanılabilir.

• MAC adresinin kullanıldığı protokollerden bazıları şunlardır: – Ethernet

– Token ring – Wi-fi – Bluetooth – FDDI – SCSI

54[E.B]

2.h. Mac Adresi

• Bir MAC adresinde ilk üç bit adres havuzunu dağıtan organizasyonu, sonraki beş bit ise üreticiyi temsil eder.

• Dolayısıyla, bir MAC adresinin ilk bitlerine bakılarak kartın hangi şirket tarafından üretildiği görülebilir.

• MAC adresleri, aralarına ":" işareti konarak 16'lı tabanda yazılır: 01:23:45:67:89:AB.

• Bazı MAC adresleri özel adreslerdir: – FF:FF:FF:FF:FF:FF adresi tüm cihazlara yayın yapmak (broadcast)

için kullanılır. – İlk bitleri 01 olan adresler, Ethernet ve FDDI'de birçok cihaza yayın

(multicast) için kullanılır.

55[E.B]

3. Yüksek hızlı Ethernet

56[E.B]

3.1.Fast Ethernet (100Mbps)

57[E.B]

(Media Independent Interface)

58[E.B]

Ethernet Fast Ethernet

Ethernet - Fast Ethernet Karşılaştırması

MII=(Media Independent Interface) AUI (Attachment Unit Interface)

59[E.B]

3.1.a.100Base-TX

60[E.B]

61[E.B]

62[E.B]

Sıfıra Dönmeyen Kodlama (Non-Return to Zero Encoding-NRZ)

• Sinyal bitin ortasında 0’a dönmediği için non-return-to-zero denilmektedir.

63[E.B]

3.1.b. 100Base-T4

64[E.B]

65[E.B]

3.1.c. 100Base-FX

66[E.B]

3.2. Gigabit Ethernet

67[E.B]

Gigabit Media Independent Interface - GMII

68[E.B]

Gigabit Media Independent Interface - GMII

69[E.B]

Fast Ethernet - Gigabit Ethernet Karşılaştırması

3.2.a 1000Base-LX

70[E.B]

71[E.B]

3.2.b. 1000Base-SX

72[E.B]

3.2.c. 1000Base-CX

73[E.B]

3.2.d. 1000Base-T

74[E.B]

3.3. 10Gigabit Ethernet

75[E.B]

76[E.B]

77[E.B]

78[E.B]

79[E.B]

3.4. 40/100 Gigabit Ethernet • Bu standart IEEE tarafından haziran 2010 da IEEE

802.3ba olarak duyurulmuştur. • 40Gbit/s ve 100Gbit/s hızlarını desteklemektedir.

81[E.B]

82[E.B]

• physical layer (PHY)

84[E.B]

85[E.B]

29.03.2013-USA

3.5. Terabit Ethernet ?

87[E.B]