DERS 2: AĞ TEKNOLOJİLERİ

Ders sonunda yapabilecekleriniz:

-Ağ teknolojilerini açıklamak.

-Bağlantı bileşenlerini açıklamak.

-Ağ yerleşim şekillerini (topologies) açıklamak.

I. AĞ TEKNOLOJİLERİ

LAN (Local Area Network- Yerel Bilgisayar Ağları) ve WAN (Wide Area Network-Büyük Alan Ağları) gibi ağ ortamlarında değişik ağ teknolojileri kullanılır. Yaygın ağ teknolojileri şunlardır:

-Ethernet

-Token Ring

-ATM

-FDDI

-Frame Relay

A. ETHERNET

En yaygın kullanılan LAN teknolojisidir. Öyle ki ağ bağdaştırıcı kartları (network adaptörleri) bir Ethernet kartı diye adlandırılır. Ethernet teknolojisi bugün LAN ortamındaki teknolojiyi ifade eder. Böylece birimleri, hızları ve diğer standartları belirler.

Ethernet Teknolojisi

1973 yılında Bus topology üzerine kurulu bir network teknolojisi geliştirildi. Ethernet. Ethernet, o zamanki haliyle 3 Megabit hızında veri iletişimi sağlayan ve coaxial kablo ile sağlanan bir network yapısıydı.

IEEE ve 802 Standartları

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), endüstri standardı oluşturan bir kurumdur. 1970'li yıllarda LAN'lar standartlaşmaya başlayınca IEEE'de Project 802 adlı LAN standardını oluşturdu.

Tablo: IEEE 802 Kategorisi

802.1 Internetworking-Üst katman LAN protokolleri.

802.2 Logical Link Control

802.3 CSMA/CD

802.4 Token Bus LAN

802.5 Token Ring LAN

802.6 MAN (Metropolitan Area Network)

802.7 Broadband Technical Advisory Group

802.8 Fiber-Optic Technical Advisory Group

802.9 Integrated Voice/Data Networks

802.10 Network Güvenliği

802.11 Kablosuz Network

802.12 Demand Priority Access LAN, 100BaseVG-AnyLAN

802.13 Kullanılmıyor.

802.14 Cable Modemler.

Ethernet Nasıl Çalışıyor

Ethernet, verilerin kabloyla iletilmesi sağlayan bir teknolojidir. Bu iletimde CSMA/CD tekniği kullanılır. Bu erişim yönteminde network üzerindeki bütün bilgisayarlar network kablosunu sürekli kontrol ederler. Kablonun boş olduğu algıyan veriyi gönderir. Bu arada eğer kabloda veri varsa o zaman veri hedefine ulaşıncaya kadar beklenir. İki bilgisayarın paketleri kabloda karşılaşırlarsa çarpışma (collision) oluşur.

NOT: Bu dokümanlar Faruk Çubukçu tarafından hazırlanmıştır. Burada adı geçen ticari ünvanlar ve markalar bilgi amaçlı kullanılmışlardır ve kendi imtiyazlarına sahiptirler. Bu dokümanlar ticari amaçlı olarak kullanılmaz. Daha fazla bilgi için www.farukcubukcu.com adresine bakınız.

Veri Paketleri

Network içinde bilgisayarlar arasında yapılan veri transferinde veriler paket (packet) denilen küçük parçalara bölünür. Paketler bilgisayarların kabloyu paylaşmasını sağlar. Ayrıca veri transferinde hata oluştuğunda da yalnızca bozulan paketler yeniden gönderilir.

Bir Ethetnet paketi üç parçadan oluşur:

-MAC (Media Access Control).

-Data

-CRC (Cyclic Redundancy Check)

MAC bilgisi hem kaynak hem de hedef için tutulur. CRC ise veri iletiminin kontrolü sağlar.

MAC (kaynak) MAC (hedef) Data CRC

MAC Adresi

Ethernet networklerinde her bilgisayarı tek bir adresi vardır. Buna node denir. Ethernet networkünde bu bilgi 48-bitlik MAC adresidir. Her network kartı (network adaptör) tek bir MAC adresine sahiptir. 48-bitlik adres bilgisi 2^48 (281,474,976,710,656) olası adres bilgisinin oluşturulmasını sağlar. Bunun diğer bir anlamı da bir Ethernet networkünde 281 trilyon makine bulunabilir.

MAC adresleri IEEE tarafından rezerve edilerek üretici firmalar verilir. Böylece dünya üzerinde iki aynı MAC adresinin olması engellenir.

İPUCU: Bilgisayarın network kartının MAC adresini görmek için Windows 9x ortamında Winipcfg.exe, Windows NT/2000 ortamında ise ipconfig.exe programlarını Run mönüsünden çalıştırmanız yeterlidir.

MAC Adreslerini Kullanmak

MAC adresleri network üzerindeki her bilgisayarın hangi paketi işleyeceğini belirler. Bir bilgisayar bir data paketini gönderdiğinde, paket her iki yönde de ilerler. Bu sırada diğer bilgisayarlar ağı dinler ve paket üzerindeki MAC adresinin kendi MAC adresleri olup olmadığını kontrol ederler. Bilgisayar kendi MAC adresine sahip bir paketi gördüğünde, paketi açar ve verileri işlemeye başlar.

İPUCU: Network kartları ayrıca NIC (Network Interface Card) olarak adlandırılır.

CRC Hata Kontrolü

Data paketleri içindeki CRC kodları Ethernet ağındaki veri transferinde sağlama (verilerin iletilip iletilmediğini) kontrolünü yapar. Ethernet paketi yaratıldığında gönderen bilgisayar özel bir hesaplama yaparak sonucunu pakete Cyclic Redundancy Check olarak ekler. Alan makine de paketi açar ve aynı hesaplamayı yapar. Sonucu aynı olması veri transferinin hatasız olduğunu gösterir.

CSMA/CD

Ethernet networkleri belli bir anda kabloyu hangi bilgisayarın kullanacağını CSMA (Carrier Sense, Multiple Access/Collision Detection) tekniğiyle belirler. Bu teknikte paket gönderilmeden önce kablo kontrol edilir. Diğer bir iletişimin oluşturduğu trafik yoksa iletişime izin verilir.

İki bilgisayarın birden kabloyu kullanmaya çalışması collision olarak adlandırılır. Her ikisinin de trafiği kaybolur.

Bu durumda; sabah bilgisayarının başına gelen yüz kişinin oluşturduğu trafik nasıl karşılanacak. Bu durumda CSMA sistemi beklemelere yol açacak. Network adaptörleri veri gönderimini sürekli yenileyerek (ve bant genişliğinin büyük bir kısmını adı geçen çakışma işlemleriyle harcayarak) iletimi sürdürür.

Termination (Sonlandırma)

CSMA/CD networklerinde bus olarak tanımlanan kablonun iki ucunun sonlandırılması gerekir. Sonlandırıcılar, bakır kablo üzerinde elektrik sinyaller olarak taşınan paketlerin kablonun bittiği yerde gücünün alınması gerekir. Bu işlem elektrik sinyallerinin geri dönmesini (yansımasını) önler. Bu yansıma işlemine reflection denir. Yansımanın önüne geçilmeseydi, kablonun sonuna çarpıp dönen sinyaller yeniden bir trafik oluştururlar. Sonlandırıcılara terminating resistor denir.

B. ETHERNET KABLOLAMA SİSTEMLERİ

IEEE 802.3 komitesi tek bir kablolama türü yerine değişik kablolama çözümlerine sahiptir.

Coaxial Kablo

Coaxial kablo bir iletken metal telin önce plastik bir koruyucu ile, ardından bir metal örgü ve dış bir kaplamadan oluşur. Bu koruma katları iletilen verinin dış etkenlerden korunmasını amaçlar. Bu dış etkenlere electrical interference denir.

Aşağıdaki tabloda IEEE 802.3 network standartları yer almaktadır:

Tablo: IEEE 802.3 Network kablolama standartları

10Base2 10Base5 10BaseT 10BaseFL

Yerleşim biçimi Bus Bus Star Bus Star Bus

Kablo tipi RG-58 (thinnet) Thicknet Katagori 3, 4, 5 UTP Fiber-optik

Network kartına bağlantı tipi BNC T Konnektör DIX ya da AUI konnektör RJ-45

Terminatör rezistansı 50 ohm 50 ohm uygulanamaz

İmpedans 50 ohm 50 ohm 85-115 UTP 135-165 STP

Maksimum segment uzunluğu 185 m 500 m 100 m 2000 m

Maksimum bağlı segment 5-4-3 kuralı 5-4-3 kuralı 5-4-3 kuralı

Maksimum toplam network uzunluğu 925 m 2460 m sınırsız

Her segment'te maksimum bilgisayar 30 100

Tablo: Kabloların diğer özellikleri

Özellik Ethernet Değeri 10Base5 10Base2 1Base5 10BaseT

Hız (Mbps) 10 10 10 1 10

Sinyal İletimi Baseband Baseband Baseband Baseband Baseband

Maksimum segment 500 500 185 250 100

Medya 50-ohm thick 50-ohm (thick) 50-ohm (thin) UTP UTP

Yerleşim biçimi Bus Bus Bus Star Star

Ethernet ve IEEE 802.5 frame'leri (veri paketi) aynı yapıya sahiptirler.

Ethernet 802.3 Frame Özellikleri FSD (Preamble and Start of Frame Delimeter: 8 bayt uzunluğundaki bu bilgi Ethernet adaptörü tarafından üretilir. Veri iletimine başlanacağını belirtir.

Destination Address: Network Interface Card (NIC) ve network yöneticisi tarafından atanan network adresi.

Source Address: Network Interface Card (NIC) ve network yöneticisi tarafından atanan network adresi.

Length : Veri alanının uzunluğu (2 bayt)

Data and Pad: Paket başlangıcını network'e yayınlar.

FCS (Frame Check Sequence): Hata kontrolü sağlar.

10Base5

10Base5 network standardı 10 Mbps hızındadır. Baseband ve 500 metre segment uzunluğuna sahiptir. Bu network thick koaxial (RG-8) ya da thicknet olarak anılır. Her segment'te 100 bilgisayar olabilir.

Hız: 10 Megabit/saniye

Sinyal türü: Baseband. (Kablo üzerinde tek bir sinyal var).

Uzaklık: 500 metre.

İPUCU: 10Base5 yazımında 10 değeri 10 Megabit hızı, Base sözcüğü Baseband iletim türünü, 5 değeri ise 500 metre mesafeyi göster.

İPUCU: Segment bir networkün ana omurgasını (kablosunu) adlandırmak için kullanılan genel terimdir.

Baseband/Broadband

Bir network kablosu üzerinde verilerin iletilmesi iki şekilde olur: Baseband ve broadband. Baseband sisteminde kablo üzerinde tek bir sinyal gönderilir. Kablolu televizyonlar ise broadband iletime bir örnektir.

Her Segment İçin 500 Metre

10Base5 networkünde tek bir kablonun uzunluğu (segment) 500 metredir.

Kabloya Bağlantı

10Base5 networklerinde network adaptörü bir AUI konnektörü ile kabloya bağlanır.

External receiver aygıtı sayesinde kablo AUI konnektörüne bağlanır. Network adaptörü ile transceiver arasında 50 metrelik bir uzunluk olabilir.

10Base2

Bu network thin koaxial ya da thinnet olarak anılır. Veri iletim hızı 10Mbps dir. Segment uzunluğu maksimum 185 metredir. Segment üzerinde maksimum 30 bilgisayar bulunabilir.

Bağlantı birimi olarak BNC birimleri kullanılır.

Thinnet network genellikle bus yerleşim biçimi olarak kurulur. Bu network'te transceiver yerine T konnektörler ile network kartları kullanılır.

100 MBPS IEEE STANDART

100 Mbps standardı daha hızlı bir network gereksinimini karşılamak için geliştirilmiştir. 100 Mbps standardı iki standart olarak kaşımıza çıkar:

-100BaseVG-AnyLAN Ethernet

-100BaseX Ethernet (Fast Ethernet)

100BaseVG-AnyLAN network teknolojisi Ethernet ve Token Ring mimarilerini destekler. 100BaseVG-AnyLAN network'lerin genel özellikleri şunlardır:

-100 Mbps veri iletimi.

-Katagori 3,4,5 twisted-pair kablo ve fiber-optik kablo.

-Ethernet ve Token Ring mimarilerini destekler.

100BaseX Ethernet (Fast Ethernet) teknolojisi ise UTP Katagori 5 kablo yapısını kullanır ve CSMA/CD erişim yöntemini kullanır. Bu network yönteminde ise üç ayrı ortam kullanmak mümkündür:

-100BaseT4 (4-pair Katagori 3, 4 ya da 5 UTP)

-100BaseTX (2-pair Katagori 5 UTP ya da STP)

-100BaseFX (2-strand fiber-optik kablo)

C. ETHERNET'İN TEMELLERİ

Ethernet teknolojisinin temel özellikleri şunlardır:

Özellik Değeri

Yerleşim biçimi Bus (Doğrusal yol) ve Star bus

Mimari tipi baseband (ana bant)

Erişim yöntemi CSMA/CD

Spesifikasyon IEEE 802.3

Transfer hızı 10 Mbps - 100 Mbps

Kablo tipi Thicknet, thinnet ve UTP

5-4-3 KURALI

Bir thicknet network, ençok beş segment'ten oluşabilir. Bu segmentler dört repeater tarafından destekelenebilir. Ve ancak üç segment'a bilgisayarlar bağlanabilir. Kalan iki segment ise yine birer repeater olarak kullanılır.

Büyük network'lerde thinnet ile thicknet birleşimi yapılabilir. Genellikle thicknet'ler bir backbone olarak alt network'ların bağlanmasını sağlar.

D. TOKEN RING

Token Ring ağ teknolojisi IBM tarafından geliştirilmiştir. Daha sonra ANSI/IEEE standardı olmuştur. Token Ring, IEEE 802.5 standardıdır ve token passing erişim yöntemini kullanır. Token Ring ağlar bir yıldız yerleşim biçimi olarak kurulurlar. Bilgisayarlar merkezi bir hub'a bağlanırlar. Ancak bilgisayarlar bir halka üzerinde yerleşmiş gibi birbirleriyle ardışık iletişim kurarlar. Buna mantıksal olarak halka denir.

Bir bilgisayarın veri iletimi ile ilk token ağ üzerinde dolaşmaya başlar. Ağ üzerinde aynı anda bir token dolaşabilir. Veri iletecek bilgisayar kendi token'ını ağ üzerinde dolaştırarak verisini iletir. Alıcı bilgisayar veri paketini yakarlar. Ardından yeni bir token ağ üzerinde dolaşmaya başlar.

Token Ring network'ler fiziksel olarak bir Star network görünümündedir. Ancak mantıksal olarak bir ring (halkayı) andırır. Her bilgisayar merkezi bir birime (MSAU) bağlıdır. MSAU her istasyondan aldığı sinyalleri bir sonraki aktararak iletişimi yönlendirir.

Orijinal Token Ring network'ler 4 Mbps'dir. Bugün günümüzde kurulu birçok Token Ring network 16 Mbps hızındadır. Token Ring network'lerde network'e erişecek bir sonraki bilgisyar bellidir. Döngünün yönü istasyon tarafından belirlenir. Collision olmaz. Bu nedenle Ethernet'e göre daha sistemli bir network görünümündedir.

Modern Token Ring network'lerde UTP ve STP kablolar kullanılır.

TOKEN RİNG/IEEE 802.5

Token Ring 802.5 olarak da bilinir. Bu network'lerde token-passing erişim yöntemi kullanılır. Token adlı bir bilgi network üzerinde dolaşır. Token'a sahip olmak veri göndermeye hak kazanmak anlamındadır.

CSMA/CD erişim tekniğinde verinin gönderileceği zaman ve süresi kesin olmazken, token-passing erişim yönteminde erişim belli zaman içinde yapılır.

Ethernet 802.5 Frame Özellikleri

SD (Start Delimeter Bir token'ın başlangıcını gösterir.

AC (Access Control) Token-Ring öncelik sistemini belirtir.

FC (Frame Control) Paketin veri mi yoksa kontrol mü içerdiğini gösterir.

DA (Destination Address) 6 bayt uzunluğunda hedef adres.

SA (Source Address) Gönderen istasyonun 6 bayt uzunluğundaki tam adresi

FCS (Frame Check Sequence) CRC hesaplamasının sonucu.

ED (End Delimeter) Frame'in sonunu gösterir.

FS (Frame Status) Gönderen istasyona iletimin başarılı ya da başarısız olduğunu belirtir.

TOKEN RİNG TEKNOLOJİSİNİN ÖZELLİKLERİ

Token Ring network'ler fiziksel olarak bir star görünümündedir. Token Ring network'lerde değişik kablo türleri kullanılır. Ancak genellikle UTP kablo kullanılır. Network üzerindeki istasyonlar bir güçlendiriciye (concentrator) bağlıdır. Bu güçlendirici birime MAU (Multistation Access Unit) denir.

MAU'ları çoğu aktif hub olarak adlandırılır. Bu özellik hub üzerindeki herbir çıkışın bir repeater gibi çalışmasını sağlar. Birçok Token Ring network'te Ethernet'te olduğu gibi UTP kablı ve RJ-45 konnektörü kullanılır.

Token Ring sisteminde verilerin iletimini kontrol eden sistem CSMA/CD'den oldukça farklıdır. Token Ring network'lerinde özel bir paket (3 bayt-24 bit) ring üzerinde sürekli döner. Bu bilgiye "token" denilir.

NOT: Bu dokümanlar Faruk Çubukçu tarafından hazırlanmıştır. Ticari amaçlı olarak kullanılmaz. Daha fazla bilgi için www.farukcubukcu.com adresine bakınız.

Token'ı alan istasyon kablo üzerinde veri gönderir. Diğerleri bekler. Verinin ulaştığını kontrol eden istasyon yeni bir token oluşturarak network'e bırakır. Token'a sahip olmayan bilgisayar iletişim yapamaz. Bunun dışında veri paketleri ise üç tane 8-bit alandan oluşur. Bunlar Starting Delimeter, Access Control, Ending Delimeter.

Bir paketin genel olarak formatı:

Network başlığı:

Yönlendirme bilgisi Veri Network izleyeni

Network üzerinde gönderilen bilginin bir fiziksel adresi olmalıdır. Bu adres MAC (Media Access Control ) olarak da adlandırılır. Ethernet, IEEE 802.3 ve Token Ring networklerindeki bütün fiziksel adresler 48-bit uzunluğundadır. Bu adres 6 bayt olarak ifade edilir. Böylece 6 bayt kaynak adresi ve 6 bayt hedef adres ortaya çıkar.

TOKEN RİNG TOPOLOJİSİ

Token Ring network'ler bir yıldız yerleşim biçimi olarak kurulurlar. Bilgisayarlar merkezi bir hub'a bağlanırlar. Ancak bilgisayarlar bir halka üzerinde yerleşmiş gibi birbirleriyle ardışık iletişim kurarlar. Buna mantıksal olarak halka denir.

ŞEKİL 2-1: MANTIKSAL HALKA

Fiziksel halka (ring) ise aygıtların network üzerindeki yerleşimini ifade eder.

ŞEKİL 2-2: FİZİKSEL HALKA

TOKEN RİNG'İN TEMELLERİ

Bir Token Ring network'ü şu özelliklere sahiptir.

-Star yerleşim biçimi

-Token passing erişim yöntemi

-UTP ve STP (IBM 1, 2 ve 3) kablolama

-4-16 Mbps hız

-Baseband iletim

-802.5 spesifikasyonu

Token Ring network'lerde veri iletiminde farklı bir frame biçimi kullanılır. Token frame'I network'n kontrolünü yaparken veri frame'i de verinin iletimini sağlar. Frame'in veri mi yoksa token'mı olduğu frame'in üzerindeki Media Access Control alanı ile belirlenir.

Token Ring SNA (Systems Network Architecture) ortamında kullanılır.

TOKEN RİNG'İN İŞLEYİŞİ

Bir bilgisayarın veri iletimi ile ilk token network üzerinde dolaşmaya başlar. Network üzerinde aynı anda bir token dolaşabilir. Veri iletecek bilgisayar kendi token'ını network üzerinde dolaştırarak verisini iletir. Alıcı bilgisayar veri frame'ini yakarlar. Ardından yeni bir token network üzerinde dolaşmaya başlar.

Token Ring mimarisinda bilgisayarlar birer repeater görevi görürler. Sinyalleri yeniden oluşturarak network üzerinde dolaşımını sağlarlar. Bu arada belirtmek gerekirki Token Ring network'ler aktif netwok'türler. Aktif network'lerde ber bilgisayar veri iletiminde rol oynar bu nedenle network üzerindeki bilgisayarlardan birisinin çökmesi bütün network'ü çöktürür.

TOKEN RİNG VE ETHERNET KARŞILAŞTIRMASI

Aşağıdaki tabloda Ethernet ile Token Ring belli özellikler bakımından karşılaştırılmıştır:

10Base2 10Base5 10BaseT Token Ring

Yerleşim biçimi Bus Bus Star Bus Star Bus Star Ring

Kablo tipi RG-58 UTP UTP UTP ya da STP

Bağlantı tipi BNC T DIX ya da AUI RJ-45 RJ-45

Terminatör rezistansı 50 ohm 50 ohm uygulanamaz Uygulanamaz

İmpedans 50 ohm 50 ohm 85-115 UTP 135-165 STP 100-120 UTP

Maksimum uzunluk 185 m 500 m 100 m 45-200 m

TOKEN RİNG NETWORK'TE HUB

Token Ring network mimarisinde kullanılan hub değişik biçimlerde adlandırılır:

-MAU (Multistation Access Unit)

-MSAU (Multistation Access Unit)

-SMAU (Smart Multistation Access Unit)

Bir IBM MSAU, 10 bağlantı çıkışa sahiptir. Herbir MSAU, UTP ile 72 bilgisayara, STP ile 260 bilgisayarın bağlanmasını sağlar. Bu arada IBM MSAU'lar bir bilgisayarın arızalanması durumunda onu devre dışı bırakarak network'ün çalışmasını devam etmesini sağlarlar.

IBM Token Ring network dolduğunda diğer bir MSAU ile genişletilebilir. Token Ring network'te bilgisayarların hub'a bağlanması için UTP ya da STP kablo kullanılır. Kablo olarak genellikle IBM Type 3 kablo kullanılır. Kablo tipine göre hub'tan olan uzaklık değişir:

Kablo tipi Uzaklık

Type 1 IBM kablo 101 m

STP 100 m

UTP 45 m

Ayrıca MSAU'ya bağlanmak için patch kablolar da kullanılabilir. Patch kablolar da bilgisayar ile MSAU arasında 45m olabilir.

NOT: Bu dokümanlar Faruk Çubukçu tarafından hazırlanmıştır. Ticari amaçlı olarak kullanılmaz. Daha fazla bilgi için www.farukcubukcu.com adresine bakınız.

E. ATM

Asynchronous Transfer Mode (ATM) paket anahtarlama temeline göre çalışan bir teknolojidir. Genellikle WAN'larda kullanılır, ancak LAN'larda da kullanılır. ATM ile uzak ofislerin iletişimi sağlanır ya da ATM bir omurga (bacbone) oluşturmada kullanılır.

Geniş kapasitesiyle (bant genişliği) ATM şu işleri gerçekleştirmede kullanılır:

-Ses, video

-Resim

-Megabit hızında veri transferi.

F. FDDI

Yüksek hıza gereksinim duyan ağlarda kullanılır. 100 Mbps hızında token-passing erişim tekniğine sahiptir ve fiber-optik kablo üzerinden iletişim sağlar.

Erişim yöntemi olarak token geçirme tekniği kullanılır.

G. FRAME RELAY

ATM gibi paket anahtarlama tekniğini kullanan bir ağ türüdür. Genellikle WAN ağlarında ve fiber optik bağlantılar üzerinde kullanılır. Geniş alanda gönderilen paketlerin yolunun en kısa şekilde bulabilecek özelliktedir.

Frame Relay ağlarında point-to-point (noktadan noktaya) yöntemi kullanılır. Bu yöntem değişken büyüklükte olan paketlerin bir bilgisayardan diğerine gönderilmesine izin verir. Böylece birçok bilgisayar arasında gezilmenin önüne geçilir.

GÖZDEN GEÇİRME

1. Ağ teknolojilerini açıklayınız?

2. LAN türü küçük ağların oluşturulmasında yaygın olarak kullanılan ağ teknolojisi hangisidir?