Repeater ve Bridge

Bu sayfada koaksiyel kablolu ethernet döneminde kullanım alanı bulmuş iki cihazdan bahsediyoruz: Repeater ve Bridge. Günümüzün UTP kablo kullanan modern ağlarında bu cihazlar yerlerini hub ve switch'lere bırakmış durumdadır. Günümüz ağlarının çalışma prensiplerini daha iyi anlamak için bu iki cihazı tanımamız gerekiyor.

Repeater(Yineleyici)

10Base5 ve 10Base2 standartlarının kablo uzunluğu ve terminal sayısı ile ilgili getirdiği sınırlar bazen yeterli gelmeyebilir. Eğer daha uzun mesafelerde daha fazla bilgisayarlarla çalışmak istenirse veya ağı kablo arızalarına daha dayanıklı duruma getirmek istenirse ya da farklı kablo sistemleri (10Base5 ile 10Base2 mesela) birleştirilmek istenirse çözüm repeater kullanmaktan geçer.

 

Repater veya yineleyici bir ethernet segmentinden aldığı tüm paketleri yineler ve diğer segmente yollar. Repeater gelen elektrik sinyallerini alır ve binary koda yani 1 ve 0'lara çevirir. Sonra da diğer segmente yollar. Bu yönüyle repater'in basit bir amplifikatör yani yükseltici olmadığını anlıyoruz. Çünkü amfiler gelen sinyalin ne olduğuna bakmadan sadece gücünü yükseltir. Yolda bozulmuş bir sinyal amfiden geçince bozulma daha da artar. Bu arada bilgisayar ağlarında kullanılan amfi diye bir cihaz yok, sadece repeaterin ne yapıp ne yapmadığını anlatmaya çalışıyoruz. Repeater ise gelen sinyali önce 1 ve 0'a çevirdiği için yol boyunca zayıflamış sinyal tekrar temiz 1 ve 0 haline dönüşmüş olarak diğer segmente aktarılır.

 

Aşağıda bazı repeater'ları görüyorsunuz.

 

 

 

Repeater'lar niçin kullanıldı?

Repeater'ların 4 ana faydası vardır. Sırayla bunları inceleyelim.

 

1. Ağ kablosunun erişebileceği maksimum mesafeyi uzatırlar.

Bir 10Base2 segmenti en fazla 185m olabilir. Ancak araya bir repeater koyarsanız bu mesafeyi ikiye katlamış olursunuz.

 

 

2. Ağdaki maksimum node sayısını arttırır.

Bir 10Base2 segmentine maksimum 30 makina bağlanabilir. Araya repeater koyarsanız iki segmenti birleştirmiş olursunuz. Sonuçta aynı ağda 60 makina olabilir.

 

 

3. Repeater'lar kablo arızalarının etkisini azaltabilir.

Repeater'in birleştirdiği segmentlerden birisinde kablo arızası ortaya çıkarsa, sadece o segment çöker. Diğer segment en azından kendi içinde çalışmaya devam edecektir. Makina sayısı 30'u geçmese, mesafe 185m'yi bulmasa da, ağ repeater ile bölünürse(birleştirilirse??) kablo arızalarına karşı kısmı bir güvenlik sağlanabilir.

 

Yanda A,B ve C'nin tamamen erişilemez olduğuna dikkat edin.

 

4. Repeater'lar farklı kablo tipleri kullanan ağları birleştirebilir.

Yukarıdaki repeater resimlerine bakarsanız iki bağlantı noktasında da iki farklı kablo girişi olduğunu görürsünüz. Böylece 10Base5 ve 10Base2 ağlar repeater ile birleştirilebilir.

 

 

Gördüğünüz gibi Repeater'lar zamanında oldukça kullanışlı cihazlarmış. 10Base5 ve 10Base2 farklı kablolar ve donanımlar kullansada ethernet paket yapıları aynı olduğu için kolayca birbirine bağlanabilmiştir. Aynı şey günümüzde de geçerli. Hub'ların çoğunda bir tane 10Base2 girişi bulunur. Böylece 10BaseT ve 10Base2 ağlar birleştirilebilir. Ethernetin zaman içinde kablo tipleri(RG-8>RG-58>UTP) hatta fiziksel topolojisi(Bus>Yildiz) değişse de, mantıksal topoloji(Bus) ve ethernet paket yapısı yani kablo üzerinde giden sinyal aynı kaldığı için herzaman geriye doğru uyumludur.

 

Repeater'lar bir segmentteki trafiği aynen diğer segmente aktarır yani trafiği yönetmez

Repeater'lar akıllı cihazlar değildir. Bir portundan gelen sinyali/veri paketini içeriğine veya kime gitmesi gerektiğine bakmadan diğer portuna, yani diğer segmente aktarır. Bu nokta sanırım ethernet ile ilgili bilinmesi gereken en önemli konuyu yani collision domain(çakışma alanı) kavramını gündeme getiriyor. Şimdi önce collision domain/çakışma alanı ne demek ona bir bakalım.

 

Önce ethernetin veri gönderimi için kullandığı CSMA/CD tekniğini hatırlayalım. Bir ethernet ağında her node(ethernet arayüzüne sahip cihaz, mesela ağ kartı takılı bir PC) veri gönderimine başlamadan önce kablo boşmu, yani o anda başka birisi veri aktarımı yapıyor mu diye kontrol eder. Eğer kablo üzerinde başka bir makinanın sinyali varsa bekler. Kablonun boş olduğu anda veriyi kabloya koyar. Bu veri paketi tüm bilgisayarlara gider. Ağ üzerindeki her bilgisayar bu veri paketini okur. Veri paketinde alıcının adresi belirtilmiştir. Paketin yollandığı bilgisayar dışındakiler paketi silerler. Bu durumda aynı anda sadece bir bilgisayarın veri gönderebildiğini görüyoruz. Diğer bilgisayarlar onu beklemek durumunda kalıyorlar. Ağ üzerindeki makina sayısı arttıkça, makina başına düşen veri aktarım kapasitesi de düşer. Çünkü makina sayısı arttıkça, daha çok bilgisayarın kabloya erişme ihtimali ve meşgul etme ihtimali vardır. Bir bilgisayar veri paketi yolladığında tüm bilgisayarlara gider demiştik, işte tüm bu bilgisayarlar collison domain/çakışma alanını oluştururlar.

 

 

Yukarıda solda iki segment görüyoruz. Segment 1 ayrı bir çakışma alanı, Segment 2 ayrı. Aslında bunlar arasında hiç bir bağlantı yok.  İki farklı ağ yani. Birisi diğerine ulaşamıyor. Segment 1 içinde A C'ye bir veri yollmak istediğinde, veri paketini kabloya bırakıyor, veri paketi B ve C'ye ulaşıyor, B paketin kendine gelmediğini anlıyor ve siliyor C ise paketi işliyor. Ancak bu işlem sırasında B'de C'de meşgul durumda, tüm ağ meşgul durumda. Yani 3 bilgisayardan oluşan bir çakışma alanı mevcut.

 

Sağ tarafa bakarsak, bu segmentleri repeater ile bağlamışız. İşte bu nokta zurnanın zırt dediği yer. A yine C'ye bir veri yollamak istesin, veri paketine C'nin adresini yazıp, kabloya bırakıyor, bu paket B ve C'ye gidiyor, ama repeater'a da gidiyor. Bizim salak repeater bu sinyali hoppala öbür segmente aktarıyor. Böyle olunca veri paketi D, E ve F'ye de gidiyor ve bu 3 bilgisayarı da meşgul ediyor. Yani A,B,C,D,E ve F'den oluşan bir collison domain/çakışma alanı oluştu.

 

Ethernet ağlarında çakışma alanındaki makina sayısı arttıkça performans düşer. Tüm makinalar veri aktarımı yapmaya çalıştığı anda ağın sahip olduğu toplam veri aktarım kapasitesi(10Mbit/100Mbit her ne ise) makina sayısına bölünmüş olur.

 

Collision domain/çakışma alanı bir node'un oluşturduğu trafiğin tümüne yayıldığı segmentler grubu olarak tanımlanabilir.

 

Repeater'lara salak cihazlar diyerek haksızlık etmeyelim, naapsınlar onlar sadece OSI 1. katmanda yani fiziksel katmanda çalışmak için üretilmiş cihazlar. Gelen sinyali sadece 1 ve 0 olarak algılıyorlar ama veri paketi olduğunu ve veri paketinin üzerinde alıcı MAC adresi olduğunu dolayısı ile paketin o segmente geçip geçmemesi gerektiğini anlayamıyorlar.

 

Repeater'ların kullanım alanlarını özetlersek;

Repeater'lar ile ilgili son olarak iki şey belirtmek gerekiyor. Aynı ağda 4'ten fazla repeater kullanılamaz. Bugün UTP kablolama ile yaygın olarak kullandığımız hub'lar aslında her bilgisayar için ayrı portu olan ve koaks yerine UTP kablo için üretilmiş repeater'lardır. Yani yukarıda sayılan tüm özellikler hub'lar içinde geçerlidir.

Bridge(Köprü)

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

 

 

Ethernet bridge ilk takıldığında aynı repeater gibi çalışır. A bilgisayarı C'ye veri yolladığında, paket B ve C'ye aynı zamanda bridge'e ulaşır. Aklen ve mantıken bu paketin D,E ve F'ye ulaşmaması gerekir. Ancak Bridge henüz A'yı B'yi tanımaz. "N'me lazım bi yamukluk olmasın, daha işe yeni girdik" diyerek gelen paketi geçiririr. Ancak paketi okur ve ağdaki makinaların MAC areslerini ve dahil oldukları çakışma alanını kaydetmeye başlar. A'nın "Çakışma alanı 1" içinde bir makina olduğunu anlamıştır. D A'ya cevap verdiğinde, bu paket A ve C'ye aynı zamanda Bridge ulaşır. Brigde bir bakar ki, "hoop, bu paket A'ya gönderilmiş bir paket, A'da "Çakışma Alanı 1" içinde, ee paket'te ordan geldi zaten, ben bu paketi "Çakışma alanı 2" ye geçirmem arkadaş!!!" diyerek ağırlığını koyar.

 

 

Sonuç olarak bir kaç saniye içinde tüm bilgisayarlar bir şekilde ağı kullanmış olurlar ve Bridge tüm makinaların hangi Çakışma alanına dahil olduğunu anlamış olur.

 

Çakışma Alanı 1

Çakışma Alanı 2

Makina

MAC adresi

Makina

MAC adresi

A

00 45 5D 32 5E 72

D

9F 16 C6 55 4D EE

B

9F 16 C6 99 DF F1

E

00 45 5D 75 D3 95

C

9F 16 C6 85 E5 55

F

9F 16 C6 DD 41 11

 

Bu tablo oluştuktan sonra bridge her iki taraftan da gelen paketi karşıya aktarıp aktarmayacağını bilir. Böylece ÇA1 içinde gerçekleşen bir trafik(A>C) ÇA2'yi meşgul etmez. A C'ye veri yollarken aynı anda, D de F'ye veri yollayabilir.

 

Elbette A'dan F'ye gönderilen bir paket Bridge'i geçecektir.

 

Bridge'lerin iki faydası vardır. Birincisi segmentleri bağlamasına rağmen, segmentler arasında filtreleme vazifesi görerek, gereksiz trafiği önler ve segmentlerin farklı çakışma alanları olarak kalmasını/çalışmasını sağlar.

 

İkinci faydası ise şudur: 5-4-3 kuralı denen sınırlamanın ağın tamamı için geçerli olması yerine sadece her bir segment'in kendi içinde geçerli olmasını sağlar. 5-4-3 kuralı ile ilgili ayrıntılı bilgiyi diğer sayfalarda bulabilirsiniz. Yukarıda bir ağa en fazla 4 repeater takılabileceğini söylemiştik. Aslında ağda iki makina arasında en fazla 4 repeater olabilir dersek daha doğru olur. Ancak Bridge ile iki segmenti bağladığınızda bu kural tüm ağ için değil, segmentlerin her biri için ayrı ayrı geçerli olur. Örneğin yukarıdaki resimde soldaki ÇA1 içinde 4 repeater olsa, sağda ÇA2 içinde de 4 tane daha repeater olabilir. Kısaca Bridge segmentleri bağlamasına rağmen, her segmentin tek başına çalışıyormuş gibi davranmasına imkan verir.

 

Ağ üzerindeki trafiğin büyük bir bölümü unicast yani belli bir makinaya doğrudur(A>B gibi). Ancak bazen broadcast mesajlar da olabilir. Örneğin "Ali" isimli bilgisayara ulaşmak istediğimizde, bizim ağ kartımız tüm bilgisayarlara gidecek "eğer bilgisayar ismin=Ali ise bana MAC adresini yolla" şeklinde bir mesajı ağa bırakır. Bu mesaj tüm bilgisayarlara ulaşır ve Ali ismindeki bilgisayar MAC adresini geri yollar. Bridge'ler bu sistemin çalışabilmesi için Broadcast mesajlarını direkt olarak geçirirler.

 

Bridge'ler kullanıldığında ağdaki makinalarda herhangi bir ayar yapmak gerekmez. Bridge bir segmentten gelen ve diğerine aktarması gereken veri paketlerini, sıfırdan oluşturup diğer segmente yollar.

 

Bridge gelen paketi aynen oluşturup yolladığı için farklı paket yapıları kullanan ağları birleştirmekte kullanılamaz (Ethetnet<->Token Ring).

 

Bridge çok değişik şekillerde karşınıza çıkabilir. Ethernet repeater'a çok benzeyen ayrı bir aygıt olabileceği gibi, üzerinde Bridge yazılımı çalışan bir bilgisayar da olabilir. Örneğin Windows XP Pro kullanan ve birden fazla ağ kartı olan bir bilgisayar, faklı ağlar arasında bridge olarak çalışabilir.

 

Bridge kullanılırken dikkat edilmesi gereken bir nokta vardır. Birden fazla bridge olan bir ağ'da loop yani döngü oluşabilir. Bu aynı bilgisayara ulaşmak için birden fazla yol olması durumunda döngü oluşur ve bridge'ler bunu kontrol edemezler.

 

 

A bir paket yolladığında, Bridge 2 ve Bridge 3 bu paketi Bridge 1'e aktarır. Böylece Bridge 1 için her iki tarafta da A bilgisayarı varmış gibi bir durum oluşur. Bu durum diğer Bridge'lerin de kafasını karıştırır ve paket sürekli bridge'ler arasında dönmeye başlar yani loop/döngü oluşur. Bunun önüne geçmek için bridge'ler kullanılırken dikkat edilmelidir. Bir çok modern bridge Spanning Tree Algorithm adı verilen bir teknikle döngüye yolaçan bridge'i tespit edip devre dışı bırakabilir.

 

Bridge'i özetlersek;

 

Bridge'ler ağ içindeki trafiği bölmede ve 5-4-3 sınırını aşmada kullanılabilir. Ancak makinalar arasında alternatif yollar oluşturma işi ancak daha gelişmiş bir cihazla, yani yönlendiricilerle(router) yapılabilir.

 

Repeater bahsinde, UTP kablolama ile kullandığımız hub denilen cihazların aslında bir çok portu olan ve UTP kabloya uygun yapılmış repeater'lar olduğunu belirtmiştik. Aynı şekilde, UTP kablolamada kullanılan switch denen cihaz da kabaca bir çok portu olan bir bridge olarak düşünülebilir.

 

Son söz

Bu sayfalarda ethernetin ilk dönemlerinde kullanılan 10Base5 ve 10Base2'yi inceledik. Her ikisinde de sonlandırma ve topraklamanın nasıl olması gerektiğini gördük. Ayrıca bugün kullandığımız hub ve switch'lerin ataları olan repeater ve bridge'leri inceledik.

 

10Base5 için müzelik olmuş derken, 10Base2 içinde bir değil, iki ayağı çukurda demek yanlış olmaz. Yıllar önce yerel ağını kurdurmuş ve o günden beridir 10Base2 olarak çalışan firmalara hala rastlayabileceğiniz için Thinnet'i bilmekte yine de fayda var.

 

Bazı durumlarda Thinnet hala kullanışlı da olabilir aslında. Örneğin iki bina arasında, UTP'ye göre daha uzun mesafeyi desteklediği için 10Base2 yani koaksiyel kablo kullanılabilir(UTP 100m, Thinnet 185m). Ayrıca dış etkenlere, sadece elektromanyetik alanlar değil yağmur, çamur ve güneşe daha dayanıklı olduğu için koaksiyel uygulamak bazen gerekebilir.

 

Eğer iki tane 10BaseT, yani 10Mbit'lik hub kullanıyorsanız, bu hub'ları hub üzerindeki bir portu harcamadan, hub üzerindeki BNC çıkışlarından birbirine bağlayabilirsiniz.

 

Fakat yeni bir ağ kurulumunda tüm bunları bir kenara bırakıp, yeni ağ kartları, hub'lar ile UTP kurulum yapmanız en mantıklısıdır.