Ethernet Teknolojisi Tarihi IEEE 802.3x Çalışma Şekli Hız Standartları Cihazlar Kablolar

Ethernet Ethernetin tarihi Ethernet Xerox  firmasının Palo Alto araştırma merkezinde 1970'li yıllarda Dr. Robert M. Metcalfe tarafından geliştirildi. 1972 yılının sonlarında, Metcalfe ve Xerox'ta çalışan iş arkadaşları Xerox Alto'ları birbirine bağlamak için deneysel olarak Ethernet'i geliştirdiler. Böylece Alto bilgisayarlar diğer sunucular ve lazer yazılıcılar birbiriyle haberleşebiliyordu. İlk Ethernetin çalışma hızı Alto'larla uyumlu olması için Alto'nun çalışma hızı ile aynı tutulmuş ve sonuçta ağ 2.94 Mega Bit/Saniye hızında çalışmıştır. İlk ethernet tek parça bir koaksiyel kablo kullanıyordu. Bu diyagram Dr. Robert M. Metcalfe tarafından 1976 yılının haziran ayında National Computer Conferance'da ethernetin doğuşu sırasında çizildi.   Ethernetin doğuşundan beri bu diyagramdaki temellere dayanan kullanım süregeldi.

Ethernet veya IEEE 802.3x Ethernet, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)'in 802 kodlu komisyonu tarafından geliştirilmeye devam ettirildi. IEEE 1985 yılında "IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications" şeklinde bir isimle yeni ethernet standardını yayınladı. İzleyen dönemde IEEE standardı International Organization for Standardization (ISO) tarafından yürütülmeye devam etti. ISO günümüzde bilgisayar ağları ile ilgili tüm standarları yürüten kuruluştur. 1985 yılından itibaren üretilen tüm ürünler IEEE 802.3 standardına göre üretilmektedir. Ethernet tek bir ağ teknolojisi olmaktan çok, aynı bus topolojisini, frame yapısını ve network access(ağ erişimi) metodunu kullanan ağ teknolojileri ailesini tanımlar.

Ethernetin çalışma şekli Verinin aktarımı: Paketler(Frames) MAC adresi MAC adreslerinin kullanımı CRC hata denetimi Kabloyu kim kullanacak (CSMA/CD) Collision durumları

Verinin aktarımı: Paketler(Frames) Tüm bilgisayar ağları ağ üzerinden aktarılacak veriyi sabit boyutta küçük paketler halinde iletirler. Bu yöntemin iki önemli faydası vardır. Birincisi büyük bir dosya transferi yapan bir bilgisayar ağın tamamını uzun bir süre meşgul durumda tutmamış olur Paketli yapının ikinci faydası ise şudur: 50 MB'lık dosyanın bir biti bile aktarım esnasında bozulursa,bu tüm dosyanın en baştan tekrar gönderilmesi anlamına gelir. Oysa veri paketlere bölünüp yollandığında, sadece bozuk giden paketin tekrar yollanması kafidir. Ethernet veri paketinin yapısı sabittir. Her paket şu dört bilgiyi içerir: -Alıcının MAC adresi -Gönderenin MAC adresi -Gönderilecek veri'nin kendisi -CRC kodu

MAC adresi Ethernet ağında sistemler birbirinden sahip oldukları MAC adresi ile ayırdedilirler. Her node veya basitçe her ethernet kartı dünyada eşi olmayan bir adrese sahiptir. Bu adres 48 bitlik bir sayıdır. Örnek 12 0D 4A 51 9B 03

MAC adreslerinin kullanımı MAC adresleri sayesinde sistemler ağ üzerinden kendilerine ulaşan veri paketinin kendilerine gelip gelmediğini anlarlar. Her makine paketin ilk bölümü olan alıcı MAC adresini okur ve kendi MAC adresiyle kontrol eder. Eğer gelen paket kendine aitse işler, değilse göz ardı eder.

CRC hata denetimi CRC(Cyclic Redundancy Check) veri paketlerinin iletilirken bozulmaları durumunda, bu bozulmanın yani veri paketinin karşıya yolda değişmiş olarak ulaştığının tespitine yarar. Gönderen taraf, veri paketine konacak veriyi matematiksel bir işlemden geçirir. İşlemin sonucu CRC kodudur.

Kabloyu kim kullanacak (CSMA/CD) Carrier Sense, Multiple Access, Collision Detection’a göre, ethernet kartı veri gönderimine başlamadan önce kablonun kullanımda olup olmadığını kontrol eder. Kabloda aktarım olup olmadığını tespit Carrier Sense'dir. Kablo boşta olduğunda her Ethernet arayüne sahip cihaz eşit hakka sahiptir ve veri aktarımına başlayabilir. Buna Multiple Access denir. Bazı durumlarda iki sistem kablonun boş olduğunu tespit ederek aynı anda veri aktarımına başlayabilir. Bu durumda iki tarafın yolladığı veri çakışır(Collision).

Collision durumları Eğer birden fazla ethernet kartı aynı anda veri iletimine geçerlerse çakışma oluşur. Sistemler kendi yolladıklarıyla kablodan geleni karşılaştırarak bunu hemen tespit ederler. Bunun akabinde her iki taraf da özel bir algoritma ile belirlenen rastgele bir süre boyunca beklerler. Çakışmalar saniyenin milyonda biri gibi sürelerde giderilir. Yani çakışmanın ardından birkaç mikro saniye bekleyen sistem veriyi yollamaya tekrar başlar.

Ethernette hız standartları 10Base5 10Base2 10BaseT 10BaseFL 100BaseT 4 100BaseTX 100BaseFX 1000BaseT 1000BaseCX 1000BaseSX 1000BaseLX

10Base5 - 10 Ağın hızını belirtir, yani 10 Mega Bit/Saniye - Base Ağ Baseband* olarak çalışmaktadır - 5 Kablonun maksimum uzunluğunu belirtir(500 metre). * Kablo üzerinden aynı anda tek bir sinyal göndermekdir.

10Base5 Özetle -10 Mbs hızında -Baseband -RG-8 kablo kullanır (Koaksiyel) -Segment en fazla 500m olabilir -Bir segmente 100'den fazla cihaz bağlı olamaz -Her bir cihaz 2.5m veya 2.5m'nin katları olan aralıklarla bağlanmalıdır

10Base2 10Mbs hızında Segment yani bilgisayarları dolaşan kablo en fazla 185m olabilir Aynı segmente 30'dan fazla makina bağlanamaz Her bir makina arasında en az 0.5m mesafe bırakılmalıdır

10Base2 Genel Tablo T konnektörü Topraklama Sonlandırıcı

10Base2   T bağlantısı yapılmadan önce Bunu Sakın Yapmayın!!

10BaseT 10BaseT star-bus topoloji kullanan ethernet kablolama sistemini tanımlar. 10 makisumun hızı yani 10Mbit çalıştığını T harfi kullanılan kabloyu belirtir(Twisted Pair) * Node-Node arasındaki kablo uzunluğu 100m'yi geçmez.

10BaseFL 10BaseT'den bir kaç yıl sonra fiber optik versiyonu da duyurulmuştur. Işık sinyalleri daha uzak mesafelere daha kolay iletilebilir 10BaseFL 2.7Km mesafeye kadar uygulanabilir. Fiber optik kablo elektromanyetik alanlardan hiç etkilenmez. Bu nedenle elektromanyetik kirliliğin yüksek olduğu yerlerde kullanılabilir. Fiber kablodan bilgi çalmak çok zor olduğu için güvenliğin önemli olduğu yerlerde kullanılabilir. 10Mbit hızında Baseband

Fast Ethernet (Hızlı Ethernet) Fast Ethernet 100Mbit çalışan değişik ethernet standartlarının genel adıdır. 100BaseT4 100BaseTX 100BaseFX

100BaseT4 100Mbit/Saniye Hub ile Pc arasında 100m maksimum mesafe Cat3 ve üstü UTP kablo ile 8 tel'i de kullanıyor (Cat5 yok) Star-bus Diğer tüm özellikleri 10BaseT ile aynı Sık kullanılmamaktadır

100BaseTx 100Mbit/Saniye Hub ile Pc arasında 100m maksimum mesafe Cat5 ve üstü UTP kablo ile 4 tel Star-bus Diğer tüm özellikleri 10BaseT ile aynı

100BaseFX 100Mbit hızında Baseband Hub ile node arası 400m'ye kadar çıkabilir. Star-Bus Kablo Fiber Optik

Gigabit Ethernet IEEE 1998 yılında gigabit etherneti yani 1000Mbit/saniye veri aktarımı yapabilen etherneti duyurmuştur. Gigabit ethernet kendisine uygun switch'lerle çalışır. Değişik gigabit ethernet türleri vardır. 1000BaseT 1000BaseCX 1000BaseSX 1000BaseLX

1000BaseT 1000BaseT Cat5 kablo üzerinden 8 telide kullanır. CAT5 desteklenmesine rağmen CAT5e ve CAT6 tavsiye edilmektedir. 10BaseT gibi kablo uzunluğu 100m ile sınırlıdır. RJ-45 kullanan 1000BaseT görünüş olarak önceki versiyonlarla aynıdır. IEEE 802.3ab standardı altında tanımlıdır.

1000BaseCX 1000BaseCX twinaxial(koaksiyelin içinde iki damar olanı) kablo denilen değişik tipte bir kablo kullanır. 150 ohm değerinde bu kablonun maksimum uzunluğu yalnızca 25 metre ile sınırlıdır. IEEE 802.3z standardı altında tanımlanan bu ethernet tipidir Gigabit ethernet pazarında henüz kendine yer bulamamıştır.

1000BaseSX 1000BaseSX multimode fiber optik kablo ile 500m varan mesafelerde gigabit hızını sunar. 1000BaseSX 850nm(nanometre) dalga boyunda LED'ler ile ışığı fiber kablo üzerinde iletir. 802.3z standardı altında belirlenmiştir.

1000BaseLX Single Mode laser kullanarak fiber optik üzerinden 5Km gibi mesafelere kadar gigabit hızını sunar. Geleceğin gigabit backbone çözümü olarak görülmektedir. 1000BaseSX ile aynı dış görünüşe sahiptir. Standart da IEEE 802.3z altında tanımlıdır.

Ethernet Cihazları Repeater Hub Switch Router

Repeater Repeater'ların 4 ana faydası vardır. Ağ kablosunun erişebileceği maksimum mesafeyi uzatırlar. 2. Ağdaki maksimum node sayısını arttırır. 3. Repeater'lar kablo arızalarının etkisini azaltabilir. 4. Repeater'lar farklı kablo tipleri kullanan ağları birleştirebilir.

Bridge(Köprü)                                                                                                  Bridge'ler iki veya daha fazla ağ arasındaki trafiği, veri paketlerindeki MAC adresine bakarak aktarır veya durdurur.

HUB Hub'ın yaptığı basitçe, bir portundan gelen sinyalin kopyalarını oluşturup, diğer tüm portlara yollamaktır. Hub'lar aynı repeater gibi OSI Modelinin 1. katmanında yani fiziksel katmanda çalışırlar.

Çeşitli Hublar

Switch(Anahtar)                                                                                                              Yukarda birbirine bağlı dört hub görülüyor. Sorun yok.  

Bu probleme çözüm olarak UTP kablo kullanan Ethernetin yapısı gereği bazen iki makina aynı anda kabloyu kullanmaya kalkışabilir ve çakışma(collision) dediğimiz durum ortaya çıkar. Bu probleme çözüm olarak UTP kablo kullanan 10BaseT ve 100BaseT ağlarında ise switch adı verilen cihazlar kullanılır.

Switch bir çok portu olan ve her portuna bir bilgisayar/hub bağlanan bridge'ler olarak tanımlanabilir. Switch OSI 2. katmanda yani veri bağlantı katmanında çalışır. Bir portuna bağlı bilgisayar veya bilgisayarları(switch'e hub'da bağlanabilir MAC adreslerini okuyarak tanır.

Switch'ler aynı anda birden fazla portu arasında böyle bağımsız veri aktarımı yapabilir.                                                                                                             

Router (Yönlendirici) Networkler arası haberleşmenin yapılabilmesi için ara bağlantıyı sağlayacak cihazlara router denir. Routerin bir işlemcisi, epromu ve üzerinde bir işletim sistemi IOS (Internal Operating System) vardır. Routerlar IP paketlerinin yönlendirilmesinden sorumludur ve bu yüzden üzerlerinde routing tabloları tanımlanmıştır.

Router Ağ trafiğini filtre eder Verinin içeriğini inceler Hub veya Switchten daha yavaş çalışır Farklı protokolleri birbirine bağlar

Kablolar Koaksiyel Kablo(Coaxial Cable) UTP(Unshielded Twisted Pair) Fiber Optik Kablo(Fiber Optic Cable)

Koaksiyel Kablo (Coaxial)                                                                                    Günümüzde karşılaşabileceğiniz tek koaksiyel ağ kablosu RG-58'dir. Diğer isimleri Thinnet ve Cheapernet'dir. UTP yaygınlaşıncaya kadar yerel ağlarda geniş uygulama alanı bulmuştur.

UTP UTP yani unshielded twisted pair(kaplamasız dolanmış çift) kablo tipidir. UTP kablolamada RJ-45/(Registered Jack) kodlu konnektör/jak kullanılır.

Kategoriler Kategori Desteklediği maksimum veri aktarım miktarı Telefon hatları-veri aktarımında kullanılmaz Kategori 2 4 Mbit/Saniye Kategori 3 16 Mbit/Saniye Kategori 4 20 Mbit/Saniye Kategori 5/5e 100 Mbit/Saniye Kategori 6 1000 Mbit/Saniye

Fiber Optik Kablo 1966 yılında Charles Kao ve George Hockham cam fiber üzerinden veri aktarımı da yapılabileceği fikrini ortaya attılar. Sonraki dönemlerde fiber üzerindeki kayıp oranları o kadar az seviyelere indirildi ki, fiber veri aktarımı için bakır'a göre çok daha avantajlı bir konuma geldi. Fiber'in en önemli özelliği elektomanyetik alanlardan hiç etkilenmemesidir.

Fiberin İç Yapısı

SON - Kaynaklar www.turkcenet.org www.cisco.net www.bilkent.edu.tr www.pclabs.gen.tr Rıfat Çölkesen - Bilgisayar Haberleşmesi ve Ağ Teknolojileri SON