Bilgisayar Ağları, NKÜ bilgisayar mühendisliği ders notları. İletişim tekniklerine göre ağlar

1. [10]-1[E.B]
II- İletişim Tekniklerine göre Lan’lar
Lan’larda iki iletişim tekniği kullanılmaktadır.
1- Baseband
2- Broadband

2. [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.

3. [10]-3[E.B]
2- Broadband
Broadband sistem veri iletimini analog
olarak yapar (radyo frekansı düzeyinde) ve
koaksiyel kablo kullanımı ile kurulabilir.

4. [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.

5. [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.

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

7. 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]

8. Bazı önemli IEEE 802.x Standartları
8[E.B]

9. • 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]

10. • 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]

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

12. 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

13. • 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]

14. • 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]

15. 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]

16. • 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]

17. • 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]

18. Eğer ağ kullanımda ise iletimi gerçekleştirmek
isteyen bilgisayar bekler. Eğer ağ kullanımda değilse
söz konusu istasyon iletimi gerçekleştirir.
18[E.B]

19. Eğer ağda trafik olmadığını algılayan iki istasyon aynı anda
iletim yapmaya çalışırsa bir çarpışma (Collision) gerçekleşir.
19[E.B]

20. 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]

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

22. 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. 23[E.B]

24. 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. 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

26. • Verileri içeren çerçeveler aktarılırken zaman zaman
çatışma olur.
• Bunun nedeni Ethernet teknolojisinin fiziksel
katmanında temel band (baseband) kullanılıyor
olmasıdır.
26[E.B]

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

28. • 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. 29[E.B]

30. • 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

31. • 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. 32[E.B]

33. 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. 34[E.B]

35. 35[E.B]

36. 36[E.B]

37. • 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]

38. 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]

39. • 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]

40. 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. 41[E.B]

42. 42[E.B]
LAN
hız (Mbps)
10 Base T
“Base” = baseband
“Broad” = broadband
Kabloyu ve maksimum
uzunluğunu gösterir

43. 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

44. 2.g.1. İnce Koaksiyel Kablo Uygulaması (10Base-2)
44[E.B]

45. 2.g.2. Kalın Koaksiyel Kablo Uygulaması (10Base5)
45[E.B]

46. 2.g.3. Çift Bükümlü Kablo uygulaması
(UTP,STP) 10BaseT
46[E.B]

47. 47[E.B]

48. 1000base-T
• Gigabit ethernettir.
48[E.B]

49. 2.g.4. Fiber Optik Kablo Uygulaması-10BaseF
49[E.B]

50. 50[E.B]

51. 1000base-X
• Fiber üzerinden gigabit ethernet iletişimi için kullanılır.
• Çeşitleri:
51[E.B]

52. 52[E.B]

53. 53[E.B]

54. • 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 2
48
= 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

55. • 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]

56. 3. Yüksek hızlı Ethernet
56[E.B]

57. 3.1.Fast Ethernet (100Mbps)
57[E.B]
(Media Independent Interface)

58. 58[E.B]
Ethernet Fast Ethernet
Ethernet - Fast Ethernet Karşılaştırması
MII=(Media Independent Interface)AUI (Attachment Unit Interface)

59. 59[E.B]

60. 3.1.a.100Base-TX
60[E.B]

61. 61[E.B]

62. 62[E.B]

63. Sıfıra Dönmeyen Kodlama (Non-Return to Zero Encoding-
NRZ)
• Sinyal bitin ortasında 0’a dönmediği için non-return-to-zero
denilmektedir.
63[E.B]

64. 3.1.b. 100Base-T4
64[E.B]

65. 65[E.B]

66. 3.1.c. 100Base-FX
66[E.B]

67. 3.2. Gigabit Ethernet
67[E.B]
Gigabit Media Independent Interface - GMII

68. 68[E.B]
Gigabit Media Independent
Interface - GMII

69. 69[E.B]
Fast Ethernet - Gigabit Ethernet Karşılaştırması

70. 3.2.a 1000Base-LX
70[E.B]

71. 71[E.B]

72. 3.2.b. 1000Base-SX
72[E.B]

73. 3.2.c. 1000Base-CX
73[E.B]

74. 3.2.d. 1000Base-T
74[E.B]

75. 3.3. 10Gigabit Ethernet
75[E.B]

76. 76[E.B]

77. 77[E.B]

78. 78[E.B]

79. 79[E.B]

81. 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. 82[E.B]

84. • physical layer (PHY)
84[E.B]

85. 85[E.B]

86. 29.03.2013-USA

87. 3.5. Terabit Ethernet ?
87[E.B]