Ethernet Teknolojileri

ETHERNET TEKNOLOJİLERİ

Ethernet 1970 yılları sonunda PARC'da (Palo Alto Research Center) yapılan çalışmalarda meydana geldiAmaç bilgisayarları haberleştirmekti ve haberleşme ortamı olarak hava kullanıldı ve haberleşme uydular üzerinden gerçekleştiEtherin ismi buradan gelmektedirHızı 3 Mbps kadardıŞimdi kullandıgımız ethernetler ise 10/100 Mbps'lık hızı desteklemektedirEthernet fast ethernet , giga ethernet gibi çok yüksek hız saglayan çeşitleride sahiptir

IEEE (international Electric Elektronic Engineering) 1980'lede etherneti bir standarta oturmuştur bu standar 802x (1980'in 2 ayı)Bu standartlardan 8022 ile ethernet hemen hemen aynı yapıya sahiptir sadece çerçeve yapıları farklıdır

802x Ailesi ve Protokolleri
IEEE LAN standartlarına karşı düşen modellemeri 1980 yılının ikinci ayında başladıgı için bu aileye 802x ailesi adı verildiBu ailedeki standartlardan 8023 bilinen adıyla Ethernet teknolojisidirJetonlu halka 8025 , fast ethernet 8023u , gigabit ethernet 8023z , jetonlu yol için 8024 kullanılır

Ethernet –IEEE 8023
Ethernet ilk olarak PARC’ta uydu üzerinden bilgisayarların haberleşmesinde kullanıldıİletim hızı 294 Mbps idiGünümüzde kullanılan çeşitleri genelde 10Mbps ya da 10/100Mbps’tırDünyadaki LAN’ların %95 ‘i etherneti kullanılırKurulum kolaylıgı , maliyet , hız randıman , basitlik ve bol miktarda parça bulunması bu tip agların seçiminde önemli etkenlerdirTeknoloji olarak zayıf ve güvensiz bir yöntem olan broadcast (yayın) kullanılırYayın yönteminde bir paket aga girince tüm agın band genişligini kullanır ve iki yönlü veri aktarımına da izin verilmezEthernetin 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 protokoldürBu protokol collision (çarpışma) engellemek degil de sezmek için kullanılırCSMA/CD protokolü, Ethernet ve 8023 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

ETHERNET TEKNOLOJİLERİ


Ethernet 1970 yılları sonunda PARC'da (Palo Alto Research Center) yapılan çalışmalarda meydana geldiAmaç bilgisayarları haberleştirmekti ve haberleşme ortamı olarak hava kullanıldı ve haberleşme uydular üzerinden gerçekleştiEtherin ismi buradan gelmektedirHızı 3 Mbps kadardıŞimdi kullandıgımız ethernetler ise 10/100 Mbps'lık hızı desteklemektedirEthernet fast ethernet , giga ethernet gibi çok yüksek hız saglayan çeşitleride sahiptir
IEEE (international Electric Elektronic Engineering) 1980'lede etherneti bir standarta oturmuştur bu standar 802x (1980'in 2 ayı)Bu standartlardan 8022 ile ethernet hemen hemen aynı yapıya sahiptir sadece çerçeve yapıları farklıdır
802x Ailesi ve Protokolleri
IEEE LAN standartlarına karşı düşen modellemeri 1980 yılının ikinci ayında başladıgı için bu aileye 802x ailesi adı verildiBu ailedeki standartlardan 8023 bilinen adıyla Ethernet teknolojisidirJetonlu halka 8025 , fast ethernet 8023u , gigabit ethernet 8023z , jetonlu yol için 8024 kullanılır

Ethernet –IEEE 8023

Ethernet ilk olarak PARC’ta uydu üzerinden bilgisayarların haberleşmesinde kullanıldıİletim hızı 294 Mbps idiGünümüzde kullanılan çeşitleri genelde 10Mbps ya da 10/100Mbps’tırDünyadaki LAN’ların %95 ‘i etherneti kullanılırKurulum kolaylıgı , maliyet , hız randıman , basitlik ve bol miktarda parça bulunması bu tip agların seçiminde önemli etkenlerdirTeknoloji olarak zayıf ve güvensiz bir yöntem olan broadcast (yayın) kullanılırYayın yönteminde bir paket aga girince tüm agın band genişligini kullanır ve iki yönlü veri aktarımına da izin verilmezEthernetin 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 protokoldürBu protokol collision (çarpışma) engellemek degil de sezmek için kullanılırCSMA/CD protokolü, Ethernet ve 8023 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 gerekirYani ilk biti çıkardıktan ve son bitin bizden çıkana kadar geçen sürede bir çatışma olması durumunu hissetmek için belli bir süre geçerBu süre kadar geçen zamanda bilgisayar paket üretmeye devam etmelidir ve bu 10Mbps lık aglarda 64bitlik bir veri üretilir 100Mbpslık aglarda 640bitlik veri üretilirEger üretilecek veri 64byte ya da 640bytetan küçükse bunları bu rakamları tamamlamak için dolgu bitleri kullanılırMesela 10/100Mbps ‘lık bir agda bir bilgisayar karşı tarafa bir bitlik bir veri göndermesi gerekse bile bunu 640 byte tamamlaması için gerekli dolguları eklemelidirÇatışma sezilince ne yapılır?çatışmayı sezmiş olan dügümler (bilgisayarlar) rastgele bir müddet beklerEn küçük sayıyı seçen dügüm bilgisini yola çıkarırAynı sayıyı seçmemeleri için belli bir sayı kümesi arasından seçilir bu rastgele sayılarBu 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 geçerÇatışmayı 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 dayanırGünümüzde ethernetin hub ile birlikte kullanımı yaygındırHub cihazlar oldukça basit yapıya sahiptirSadece 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 bulunabilirAynı anda iki kullanıcı veriyi çıkarmaya kalkarsa yukarıda anlatıldıgı gibi çatışma olurEthernet teknolojisinin fiziksel katmanı temel band kullanır yani yolda aynı anda tek bir işaret kullanır ve band genişligi onu kullanan işaret tarafından harcanabilirHub fiziksel olarak yıldız topolojisinde görünsede mantık olarak ortak yol teknolojisini kullanır

Ortak yol (BUS)

Yola ilgili paket çıkarılır ve bu veri tüm bilgisayarlara giderPaketin sahibi olan bilgisayar paketi alırDigerleri ise dinlemede kalırEger 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 bilgisayarlarHub 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 gönderilirBilgiler fiziksel ortama çıkarılmadan önce çeşitli protokoller tarafından başlık bilgileri eklenir ve en son olarakta ethernetin çerçeve formatı biçimine sokulur
8023 ile ethernetin çerçeve yapısı hemen hemen aynıdır
Aşagıdaki yapı 8023'ün çerçeve yapısıdırEthernetle 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: 8023 standardında senkronizasyon için kullanılırAlıcı saayi ile gönderici saatinin senkronize olmasını sağlarEthertte 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 içermelidirBirebir , 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 verilmektedir6 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 veridir46-1514 byte arasında olabilir10Mbpslık ethernet agları için en az 46 byte olmalıdırNedeni 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 vardırBaşlıcaları ; NRZ-L , NRZI , Manchester , farksal Manchester ve 4B5B gibi
Ethernette verilen lojik kodlama sistemi olarak Manchester ya da 4B5B kodlamasını kullanırlarManchester kodlamasının temel ilkesi hat üzerinden ne iletilirse iletilsin bir şekilde titreşim oluşturulmasından ileri gelir böylece hattın kullanılıp kullanılmadıgı kolay bir şekilde anlaşılırBu 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 vardırÇok gürültülü olan ve hassas ortamlarda kullanılır kılıfsız olana göre maliyeti biraz daha yüksektir 10BaseT/100BaseTX standardlarında kullanılır RJ-45 konnektörlerle sonlandırılırBunlarda 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 basittirBir adet pense ile orta halli bir bilgisayarcı için bu tip konnektörlü kablolar hazırlaması pek güç degildirRenk sıralaması önemlidir En önemli iki avantajı ve ekonomik olması ve star yapı ağlarda kurulum kolaylığıdırDiğer 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 olacaktırCrossover 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