Son 15 yıl içerisinde yerel bilgisayar ağları deneysel bir teknoloji olmaktan çıkıp dünya çapında firmaların anahtar bir iş aracı haline gelmiştir. Bir yerel bilgisayar ağı (LAN, Local Area Network), bir departman, çalışma grubu gibi aynı fiziksel lokasyondaki bilgisayar veya diğer bilgi işleme aygıtlarını birbirlerine bağlayan yüksek hızlı bir haberleşme sistemidir. Bağlantıyı yaygınlaştırmak için ayrıca bu şekilde oluşturulan LAN’ ler, kendi aralarında da bağlanabilirler. Bilgisayar Ağlarının Kısa Geçmişi LAN’ ler, yazıcı, CD-ROM gibi pahalı donanımlar, uygulama programları ve daha önemlisi kullanıcıların işlerini yapmaları için gerekli bilgi gibi hayati kaynakları elektornik olarak paylaşmalarına olanak sağladıkları için kısa sürede popüler hale gelmişlerdir. LAN’ lerin geliştirilmesinden önce bilgisayarlar diğerlerinden izole edilmiş ve kendi uygulamalarına göre sınırlandırılmışlardı. Bu kişisel bilgisayarların birbiri ile bağlanmasıyla, verimlilikleri büyük ölçüde artmıştır. Fakat LAN yapısı itibarı ile yerel bir ağ olduğu için ancak bir bina veya bir kat içerisinde kurulabilir. Bilgisayar ağlarının tam anlamıyla faydalanmak, coğrafi olarak nerde olursa olsun, fiziksel olarak nasıl ayrılırsa ayrılsın, birbirinden ayrı LAN’ lerin tüm çalışanları ve bilgi-işlem kaynaklarını biraraya getirecek şekilde bağlanmasıyla gerçekleşir. Yerel Ağların Temelleri Network – Bilgisayar Ağı Yerel Bilgisayar Ağları (LAN, Local Area Networks) : Birbirine yakın, aynı bina gibi, bilgisayar sistemlerinin birbirleri ile bağlanmasıyla oluşturulur. Geniş Alan Bilgisayar Ağları (WAN, Wide Area Network) : Coğrafi olarak birbirinden ayrı yerlerdeki bilgisayar sistemlerinin veya yerel bilgisayar ağlarının birbirleri ile bağlanmasıyla oluşturulur. Genel olarak yukarıdaki gibi tipleri olan bilgisayar ağları ayrıca aşağıdaki tanımlara göre sınıflandırılırlar; Topoloji : Bilgasayar sistemlerinin geometrik düzenidir. Başlıca topoloji tipleri olarak bus, star ve ring sıralanabilir. Protokol : Ağ üzerindeki bilgisayar sistemlerinin birbirleri arasındaki iletimin kurallarını tanımlar. Ethernet, LAN’ ler için günümüzde yaygın olarak kullanılan bir protokoldür. Mimari : Geniş anlamda bilgisayarların birbirleri ile iletimin hangi hiyerarşik yapıda yapıldığını tanımlar; Uçtan-uca (Peer-to-peer) veya Sunucu-istemci (Client-server). Ağ üzerindeki bilgisayarlar kimi zaman uç (Node) olarak anılır. Ağ üzerindeki paylaşılan kaynakları bulunduran bilgisayar veya aygıtlar ise sunucu (Server) olarak anılır.
Ethernet/IEEE 802.3GeçmitEthernet Xerox’ un Palo Alto Research Center (PARC)’ da, 1976’ da geliştirilmiştir. Ethernet, 1980’ de ilk olarak yayınlanan IEEE 802.3 standardına teknolojik olarak temel sağlamıştır. Bundan kısa bir süre sonra, Digital Equipment Corporation, Intel Corporation, ve Xerox Corporation beraberce IEEE 802.3 ile uyumlu bir Ethernet (Version 2.0) standardını geliştirdiler ve duyurdular. Ethernet ve IEEE 802.3, birlikte, şu anda yerel ağ protokolleri (LAN) pazarında en büyük pazar payına sahiptir. Bugün Ethernet terimi genel olarak IEEE 802.3’ ün de dahil olduğu Ethernet standardlarına uyan tüm carrier sense multiple access/collision detection (Taşıyıcı algılama çoklu erişim/çakışma tespiti) (CSMA/CD) ağları için kullanılır. İlk geliştirildiğinde Ethernet, uzun mesafeli düşük hızlı ağlar ve özel, yüksek hızlı veri taşıyan ancak mesafe kısıtlaması olan bilgisayar odası ağları arasındaki boşluğu doldurmak için tasarlanmıştı. Ethernet, yerel haberleşme ortamının dağınık bazen yüksek oranda ağır trafik taşıması gereken uygulamalar için uygundur. Ethernet’ in yeni bir versiyonu olan ve 100BaseT veya Fast Ethernet olarak olarak anılan yeni versiyonu 100 Mbps hızında veri iletimini desteklemektedir. En son versiyonu olan Gigabit Ethernet ise saniyede 1 gigabit (1.000 Mbps) oranında veri iletimini olanaklı hale getirmiştir. IEEE 802 standartları IEEE 802.1 : Ağ yönetimi ile ilgili standartlarIEEE 802.2 : OSI referans modelindeki veri katmanı için genel standartdır. IEEE bu katmanı Veri Denetimi Katmanı (Data Link Control, DLC) ve Ortam Erişim Denitimi Katmanı (Media Access Control, MAC) olarak iki bölüme ayırır. MAC katmanı IEEE 802.3’ den IEEE 802.5’ e kadar tanımlanmış standartlar doğrultusunda farklılıklar gösterir. IEEE 802.3 : Bus topolojisinde CSMA/CD’ yi kullanan ağlarda MAC katmanını tanımlar. Bu Ethernet standardının temelidir. IEEE 802.4 : Bus topolojisinde token-passing mekanizmasını kullanan ağlarda MAC katmanını tanımlar. IEEE 802.5 : Token-ring ağlarında MAC katmanını tanımlar. IEEE 802.6 : Yerleşim Merkezi Ağları (Metropolitan Area Network, MAN) için belirlenmiş standartdır. CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection’ ın kısatlmasıdır. İki aygıt aynı anda bir veri kanalını kullanmaya çalıştığında (Collision, çarpışma olarak anılır), ağ aygıtlarının nasıl cevap vereceğini belirleyen bir kurallar kümesidir. Standart Ethernet ağları CSMA/CD’ yi kullanır. Bu standart, ağ aygıtlarının bir çarpışmayı algılamalarını sağlar. Bir çarpışma sonrası, aygıt, rastgele bir bekleme süresinden sonra mesajını tekrar iletmeye çalışır. Ethernet/IEEE 802.3 KarşılaştırmasıEthernet ve IEEE 802.3 benzeri teknolojileri tanımlar. Her ikisi de CSMA/CD LAN’ leridir. CSMA/CD LAN’ i üzerindeki istasyonlar ağa her an ulaşabilirler. Veriyi göndermeden önce, CSMA/CD istasyonları ağın kullanılıp kullanılmadığını dinlerler. Eğer ağ kullanımda ise iletimi gerçekleştirmek isteyen istasyon bekler. Eğer ağ kullanımda değilse söz konusu istasyon iletimi gerçekleştirir. Eğer ağda trafik olmadığını algılayan iki istasyon aynı anda iletim yapmaya çalışırsa bir çarpışma (Collision) gerçekleşir. Bu durumda, her iki iletimde zarar görmüştür ve istasyonlar daha sonra bu iletimlerini tekrar gerçekleştirmek zorundadırlar. Backoff algoritmaları çarpışan istasyonların ne zaman iletime geçeceklerini belirler. CSMA/CD istasyonları çarpışmaları algılayabilirler, böylelikle ne zaman tekrar veriyi iletmeleri gerektiğini bilirler. Hem Ethernet ve hem de IEEE 802.3 LAN’ leri yayın, broadcast tipi ağlardır. Başka bir deyişle hedefi nasıl belirlenirse belirlensin, tüm istasyonlar iletimdeki tüm veri pencerelerini (Frame) görürler. Her istasyon alınan pencereleri inceleyerek hedefin kendileri olup olmadığını belirlemelidir. Eğer böyle ise pencereyi işlenmesi için daha üst bir protokol katmanına geçirirler. Ethernet ve IEEE 802.3 LAN’ leri arasındaki farklar çok detaydadır. Ethernet OSI referans modelinin 1 ve 2. katmanına karşılık gelen servisleri sunarken, IEEE 802.3 fiziksel katman (Katman 1) ve bağlantı katmanının (Katman 2) kanal erişim bölümünü tanımlar, fakat bir mantıksal bağlantı denetim protokolü tanımlamaz. Ethernet ve IEEE 802.3 donanım’ da uyarlanmıştır. Tipik olarak bu protokoller bir bilgisayarda bir arabirim kartı veya doğrudan bilgisayarın ana kartı üzerinde bir devre olarak uygulanır. Fiziksel BağlantılarEthernet bir tane tanımlamasına rağmen, IEEE 802.3 değişik fiziksel katmanlar tanımlar. Her IEEE 802.3 fiziksel katmanı karakteristiklerini özetleyen bir isme sahiptir. Bir IEEE 802.3 fiziksel katmanının kodlanmış bileşenleri aşağıda şekil 1’ de gösterilmiştir.
10Base5 Tekil 1: IEEE 802.3 Fiziksel Katman İsim
Bileşenleri Ethernet Version 2 ve IEEE 802.3 karakteristiklerini özetleyen bir tablo aşağıdadır. Ethernet Version 2 ve IEEE 802.3 Fiziksel Karakteristikleri Ethernet IEEE 802.3 10Base5 ile çok benzerdir. Bu iki protokolde gerçek ağ ortamına istasyonların bağlantısını bir kablo ile sağlayan bir bus topolojisini tanımlar. Ethernet’ te bu kablo transceiver kablosu olarak anılır. Bu kablo fiziksel ağ ortamına bağlı bir transceiver cihazına bağlanır. IEEE 802.3 konfigurasyonu yaklaşık olarak aynıdır. Ancak bağlantı kablosu bağlantı birimi arabirimi, attachment unit interface (AUI) ve transceiver ise ortam bağlantı birimi, medium attachment unit (MAU) olarak adlandırılır. Her iki durumda da bağlantı kablosu istasyondaki arabirim kartına bağlanır. Pencere FormatlarıByte olarak Ethernet
|
7 |
1 |
6 |
6 |
2 |
46-1500 |
4 |
Preamble |
S |
Hedef |
Kaynak |
Tip |
Veri |
FCS |
7 |
1 |
6 |
6 |
2 |
46-1500 |
4 |
Preamble |
S |
Hedef |
Kaynak |
Uzunluk |
Veri |
FCS |
Hem Ethernet ve hem de IEEE 802.3 pencereleri bir ve sıfırların değişen, preamble olarak adlandırılan bir kalıpla başlar. Bu, alan istasyonlara bir pencerenin geldiğini haber verir.
Ethernet ve IEEE 802.3 pencerelerinde hedef adresinden önceki byte start-of-frame (SOF) ayracıdır. Bu byte arda arda gelen “1” bitleri ile biter. Bunlar LAN üzerindeki tüm istasyonların pencere karşılama bölümlerinin senkronizasyonunu sağlar.
Hem Ethernet ve hem de IEEE 802.3 ağlarında preamble bölümünden sonra hedef ve kaynak adresleri sahaları gelir. Bu adresler 6 byte boyundadır. Adresler Ethernet ve IEEE 802.3 arabirim kartlarında bulunur. Adreslerin ilk 3 byte’ ı IEEE tarafından üretici belirteci olarak tanımlanırken, son 3 byte’ i ise Ethernet veya IEEE 802.3 üretici tarafından tanımlanır. Kaynak adresi her zaman bir unicast (Tek uç) adresi iken, hedef adresi unicast, multicast (Grup) veya broadcast (Tüm uçlar) olabilir.
Ethernet pencerelerinde, kaynak adresini takip eden, 2 byte’ lık saha tip sahasıdır. Bu saha Ethernet itlemi tamamlandıktan sonra veriyi alacak üst katman protokolünü belirler.
IEEE 802.3 pencerelerinde, kaynak adresini takip eden saha uzunluk sahasıdır. Bu saha kaynak adresi sahasını takiben, pencere denetimi zinciri, frame check sequence (FCS) sahasına kadar kaç byte’ lık verinin bu pencerede yer aldığını belirtir.
Tip/Uzunluk sahasını takip eden saha pencere içinde taşınan asıl veridir. Fiziksel katman ve bağlantı katmanı işlemleri tamamlandıktan sonra bu veri hemen üst katman protokolüne gönderilir. Ethernet’ te bu üst katman protokolü tip sahasında belirtilir. IEEE 802.3’ te ise üst katman protokolü pencerenin veri bölümünde belirtilmelidir. Eğer veri miktarı 64 byte’ tan küçük ise 64 byte’ a ulatmak için padding byte’ ları bu sahaya sokulur.
Veri sahasından sonra 4 byte’ lık bir cyclic redundancy check (CRC) değeri içeren bir FCS sahası bulunur. CRC gönderen cihaz tarafından üretilir ve iletim sırasında pencerenin karşılaşılabileceği zararların tespiti için alan cihaz tarafından yeniden hesaplanır.