BİLGİSAYAR AĞLARI VE VERİ HABERLEŞMESİ 13.04.2017

AĞLARIN KISA TARİHÇESİ 1969 yılında, ABD’de, savunma gayesiyle kurulan bir merkez, ARPANET adıyla bir bilgisayar ağını hazırladı. Bu hususta araştırma yapan strateji uzmanları, bu ağ yardımıyla görüşüp fikir alışverişi yapıyorlardı. 1972’de bu ağ, bir konferans aracılığıyla kamuoyuna tanıtıldı. 1980 tarihine kadar birçok hususi ağ ortaya çıkmıştı. Bu tarihte farklı ağların birbirleriyle irtibat kurmasına izin veren protokol imzalandı. ABD’de faaliyetler sürerken, Avrupa ve Uzak Doğu’da da, özellikle üniversiteler, araştırma merkezleri stratejik resmi kurumlar arasında bilgisayar ağları teşekkül etmeye başlamıştı. 1983’de ARPANET, askeri ve sivil iki ağa ayrıldığında ortaya çıkan ferdi ağların bütününü ifade etmek için “Internet” ismi teklif edildi. 13.04.2017

BİLGİSAYAR AĞLARI NEDİR? Bilgisayar sistemlerinin birbirine bağlanarak bilginin iletildiği ve paylaşıldığı yapılara bilgisayar ağları denmektedir. Bu bağlantı sadece bakır teller aracılığıyla olmaz: fiber optik kablolar, kızıl ötesi dalgalar, iletişim uyduları ve vs. de kullanılabilir. 13.04.2017

BİLGİSAYAR AĞLARI NEDEN VAR? Veri Paylaşımı? Bilgisayar Kaynaklarının Paylaşımı? Haberleşme? Merkezi Yönetim? Ortak Çalışma Grupları? Yüksek İşlem Hızının Sağlanması? 13.04.2017

SORULAR? Veriler nasıl kodlanacak? Örneğin bir “A” harfi nasıl bir elektriksel işarete dönüştürülebilecek? Bir bilgisayar, başka bir bilgisayarın kendisine veri göndermek istediğini nasıl anlayacak? Bir bilgisayar öteki bilgisayarın kendisine ne kadar veri gönderdiğini nasıl bilecek? Verilerin iletilirken bozulma ihtimaline karşı ne yapılabilir? Veri iletiminin denetimi nasıl olacak? Çok bilgisayarın olduğu bir ağda veriler doğru bilgisayarı nasıl bulacak? Aynı hattan nasıl daha fazla sistem haberleşebilir?

VERİ HABERLEŞMESİ verici alıcı İletişim Ortamı Kaynak Sistem Hedef Sistem

VERİ HABERLEŞMESİ Bilgisayar ortamında veri haberleşmesi, sayısal kodlama ile yapılır. Aktarılan veri, 0 ve 1 biçiminde sayısal olarak kodlanarak aktarılır. Böylece, bilgisayar terminolojisinde veri haberleşmesi, sayısal olarak kodlanmış bir bilginin bilgisayarlar arasında değiş tokuşu olarak açıklanabilir. Verilerin, bilgisayar ağları üzerinden aktarılabilmesi için bir dizi işlem görmesi ve denetimlerden geçmesi gerekir. Yerine getirilmesi gereken bu işlemler, farklı düzeylerde gerçekleşir ve oldukça karmaşık uygulamalar gerektirebilir. Bu işlemler ve denetimler bütünü, veri iletişim sistemini oluşturur. 13.04.2017

Bilgi Taşıyan Sinyaller Herhangi bir kaynakta oluşturulan bilgi, veri iletişimini sağlamak üzere elektromanyetik sinyale dönüştürülür, sonra uygun bir iletişim ortamı üzerinde taşınarak yayılır ve alıcısına ulaştırılır. Elektromanyetik sinyali alan alıcı, bu sinyalden özgün bilgiyi yeniden üretir. Bir elektromanyetik sinyal, sürekli (continuous) ya da ayrık (discrete) olabilir. Sürekli sinyaller analog, ayrık sinyaller ise sayısal sinyallerdir. Sürekli sinyalin kuvveti zaman içinde sürekli ve akıcı bir biçimde değişir. Ayrık sinyalin kuvveti belli bir zaman dilimi içerisinde sabit bir düzeyde kalır, sonra başka bir düzeye değişir. 13.04.2017

SAYISAL SİNYAL KODLAMA TEKNİKLERİ Unipolar– Tek kutuplu Kodlama Tek bir voltaj seviyesi bulunmaktadır.

Mesafe kısa olduğu için makine içi haberleşmelerde kullanılır. Unipolar– Tek kutuplu Kodlama Mesafe kısa olduğu için makine içi haberleşmelerde kullanılır.

SAYISAL SİNYAL KODLAMA TEKNİKLERİ Bipolar– Çift Kutuplu Kodlama Non-Return to Zero (NRZ) – Sıfıra Dönmeyen Kodlama V 3V -3V 1 Çift Voltaj seviyesi kullanılmaktadır. Bir biri ardına gelen o’lar ve 1’ler problem yaratmaktadır. RS-232D ara yüzü bu kodlamayı kullanmaktadır.

SAYISAL SİNYAL KODLAMA TEKNİKLERİ Bipolar– Çift Kutuplu Kodlama Non-Return to Zero Inverted (NRZI) – Ters Sıfıra Dönmeyen Kodlama 1 1 1 1 3V V -3V Çift Voltaj seviyesi kullanılmaktadır. Sadece bir biri ardına gelen o’lar problem yaratmaktadır.

SAYISAL SİNYAL KODLAMA TEKNİKLERİ Bipolar– Çift Kutuplu Kodlama Return to Zero – Sıfıra Dönen Kodlama Çift Voltaj seviyesi kullanılmaktadır.

SAYISAL SİNYAL KODLAMA TEKNİKLERİ Bipolar– Çift Kutuplu Kodlama Manchester Kodlaması V .85V -.85V 1 .1s Çift Voltaj seviyesi kullanılmaktadır.

Manchester Kodlaması

ASCII KOD TABLOSU 16

ASCII TABLODAKİ BAZI KODLAR VE AÇIKLAMALARI Binary Oct Dec Hex Abbr PR[a] CS[b] CEC[c] Description 000 0000 000 00 NUL ␀ ^@ \0 Null character 000 0001 001 1 01 SOH ␁ ^A Start of Header 000 0010 002 2 02 STX ␂ ^B Start of Text 000 0011 003 3 03 ETX ␃ ^C End of Text 000 0100 004 4 04 EOT ␄ ^D End of Transmission 000 0101 005 5 05 ENQ ␅ ^E Enquiry 000 0110 006 6 06 ACK ␆ ^F Acknowledgment 000 0111 007 7 07 BEL ␇ ^G \a Bell 000 1000 010 8 08 BS ␈ ^H \b Backspace[d][i] 000 1001 011 9 09 HT ␉ ^I \t Horizontal Tab 000 1010 012 10 0A LF ␊ ^J \n Line feed 000 1011 013 11 0B VT ␋ ^K \v Vertical Tab 000 1100 014 12 0C FF ␌ ^L \f Form feed 000 1101 015 13 0D CR ␍ ^M \r Carriage return[h] 000 1110 016 14 0E SO ␎ ^N Shift Out 000 1111 017 15 0F SI ␏ ^O Shift In 001 0000 020 16 DLE ␐ ^P Data Link Escape 001 0001 021 17 DC1 ␑ ^Q Device Control 1 (oft. XON) 001 0010 022 18 DC2 ␒ ^R Device Control 2 001 0011 023 19 DC3 ␓ ^S Device Control 3 (oft. XOFF) 001 0100 024 20 DC4 ␔ ^T Device Control 4 001 0101 025 21 NAK ␕ ^U Negative Acknowledgement 001 0110 026 22 SYN ␖ ^V Synchronous Idle 001 0111 027 23 ETB ␗ ^W End of Trans. Block 001 1000 030 24 CAN ␘ ^X Cancel 001 1001 031 25 EM ␙ ^Y End of Medium

IBM tarafından kullanılan bir karakter kümesidir. EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code = Genişletilmiş İkilik Kodlu Ondalık Değişim Kodu IBM tarafından kullanılan bir karakter kümesidir. 13.04.2017

BİLGİ AKIŞI HIZINI BELİRLEYEN ETMENLER Tek Kabloda Çoklu-Düzey İşaretleme: Kanal boyunca veri iletiminin ikili (iki sembol durumu 1,0) olması gerektiği gibi bir sınırlama yoktur.İşaretleme herhangi sayıda voltaj düzeyinde veya sembol tipinde olabilir. Örneğin, 4 düzeyli voltaj kullanımı demek ;her seviyeyi ayrı ayrı iki bit ile kodlayabilmemiz demektir. (00 = level A, 01= level B, 10= level C, 11 = level D). Bu şu anlama gelir;sembol durumunu her değiştirişimizde, iki bitlik bir bilgi iletilir. (İkili işaretlemede bir bitlik bilgi iletiliyordu.) Böylece verilen bir bandgenişliğinde bilgiyi iki kat daha hızlı iletmiş olduk.Veya aynı iletim hızında bandgenişliğini yarıya indirmiş olduk.

Çoklu-Düzey İşaretleme

Çoklu-Düzey İşaretleme Bit ve Sembol arasındaki ilişki Günümüzde modemler tasarlanırken ikili işaretleme (binary) kullanımı artık çok seyrekleşti.Çünkü aynı bandgenişliği ile daha hızlı iletişim sağlamak varken daha yavaş hızda haberleşmek verimi düşürmekten ibaret.Modern dial-up modemlerde 1024 işaretleme durumu ve/veya üzeri kullanılıyor. Sembol durum sayısını basit bir şekilde şöyle ifade edebiliriz. M = 2n sembol durumu n:bit sayısı Örneğin, 3 bitten oluşan bir grubun ifade edebileceği durum sayısı: M = 23 = 8 dir. (000,001,010,011,100,101,110,111) 4 bit için M = 24 = 16 sembol durumu 5 bit için M = 25 = 32 sembol durumu Ve bu şekilde devam eder.1024 sembol durumu için ihtiyacımız olan bit sayısı 10 dur.

Çoklu-Düzey İşaretleme A şekli kodlanacak olan ikili bilgi kaynağını gösteriyor. B şekli çoklu düzey işaretleşmeyi gösteriyor.

Çoklu-Düzey İşaretlemenin Dezavantajları -Gürültüye daha fazla duyarlıdır. - Alıcıda ve vericide daha karmaşık sistemler gerektirir.

BİLGİ AKIŞI NE KADAR HIZLI OLABİLİR Dijital bilgiyi bir kaynaktan (örneğin ,bir bilgisayar) diğer bir hedefe (örneğin bir yazıcı) göndermek gereksinimi duyuyoruz.Bilgimizin 1000000 bitten oluştuğunu kabul edelim.Bu bilgiyi haberleşme ağından en çabuk ne kadar sürede gönderebiliriz? 1 saniyeden daha fazla? 1 milisaniyeden daha fazla? Anında?

BİLGİ AKIŞI NE KADAR HIZLI OLABİLİR Bilgi İletim Hızı Veri kanalındaki bilgi iletim hızı ;bitlerin kaynaktan (verici) hedefe (alıcı) iletim hızıdır. Bilgi iletim hızının birimi --> bps=bit /saniye'dir   Soru1 Örneğin her 6 ms de 6 bitlik bilgi gönderiliyorsa, Bilgi iletim hızı = 6 bit / 6 ms = 1000 bit/saniye [1sn=103ms] Soru 2 Kanalın bilgi kapasitesi 2400 kbps ise, 1Mbyte'lık bir bilgiyi iki bilgisayar arasında iletmemiz ne kadar zamanımızı alır? Soru 3 Bir haberleşme sisteminde bir sembol iletiminde 4 bit kullanılıyor. Sistemin 4 bitlik iletişim için kanal kapasitesi 9600 bps ise bilgi iletim hızı nedir?

HATTIN KAPASİTESİ Kanal Kapasitesi C = B.log2(S / N + 1) bit/saniye Hatasız bir haberleşme için Shannon-Hartley kapasite sınırı: Kanal Kapasitesi C = B.log2(S / N + 1) bit/saniye B: Hattın band genişliği S/N: İşaret gücünün gürültü gücüne oranı Örnek : 4 KHz bandgeniğliğine sahip ve güç yoğunluk spektrumu olan bir gürültülü kanal için alıcıda alınması gerekli olan sinyalin gücü 0.1 mW. Kanalın kapasitesini hesaplayız. B= 4000 Hz S = 0.1 (10-3) W N=B.ç =2. 10-12 .4000 = 8. 10-9 W S/N = 1.25 * 104 Denkleme göre C= 54.44 * 103 b/s