Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet

Giriş

Küçük ağlardaki uygulamaların gereksinimlerini 10/100 Ethernet'lik bir LAN rahatça karşılar. Peki gelecekte ne olacak? Evinizde veya ofisinizde dolaşacak olan video stream'lerini nasıl seyredeceksiniz? Eski dostunuz 10/100 Ethernet ile bunları başarabilecek misiniz?

Gigabit Ethernet yazı dizimizin ilk sayısında Gigabit Ethernet'in ne olduğuna ve ihtiyacınız olup olmadığına değineceğiz. Ayrıca ağınızı "Gigabite hazır" hale getirmek için neler yapmanız gerektiğinden de bahsedecek ve küçük ağlar için uygun olan ekipmanlara bir göz atacağız.

Gigabit Ethernet Nedir?

Aynı zamanda "bakır üzerinden Gigabit Ethernet" olarak bilinen Gigabit Ethernet veya 1000Base-T, basit olarak saniyede 1,000 Megabit veri transfer eden Ethernet'tir ve başka bir deyişle 100Base-T Ethernet'ten 10 kat daha hızlıdır.

Gigabit Ethernet'in IEEE standardı olan 802.3z, 1998'de onaylanmıştır, ancak 1000Base-T standardın (IEEE 802.3 Ethernet Standard for Gigabit Ethernet on Category 5 copper) onaylanması Haziran 1999'a kadar sürmüştür. İşte bu standart Gigabit Ethernet'i sunucu odalarından çıkarmış ve bugün 10/100 Ethernet'in çalışabildiği tüm ortamlarda çalışabilecek hale getirmiştir.

1000Base-T'den önce Gigabit Ethernet ya fiber optik ya da özel olarak kaplanmış bakır kablolar üzerinden çalışırdı. İkisi de günlük LAN kullanımı için elverişli değildi. Bu versiyonlar (1000Base-SX, 1000Base-LX, ve 1000Base-CX) hala özel uygulamalarda kullanılıyorlar, ancak bu yazımızda bu konuya hiç girmeyeceğiz.

802.3z Gigabit Ethernet konsorsiyumu işini oldukça iyi yaptı ve 100Base-T'nin 10 katı hızlı bir standardı ortaya çıkartmayı başardı. 1000Base-T 10/100 ekipmanlarla geriye doğru uyumlu olarak tasarlandı, üstüne üstlük günümüzde ağlarda görmeye alıştığımız CAT-5 (veya daha iyi) kablolar üzerinden çalışabiliyor.

Gigabit İçin Kablolama

Girişte belirttiğimiz gibi, 1000Base-T standardının anahtar gereksinimlerinden biri varolan Category 5 (CAT 5) kabloların üzerinden çalışabilmesi. Zaten, eğer ofisteki kurulu bakır kablolamayı kullanamıyorsunuz terfi etmek neye yarar? İşte iyi bir haber. Eğer ağınız 1996'dan sonra kurulduysa (standard 1995'te değiştirildi), Gigabit Ethernet hızlarına erişmeye hazırsınız demektir. Haluk Tanrıkulu

Fast Ethernet

Fast Ethernet (Hızlı Ethernet)

---

Fast Ethernet 100Mbit çalışan değişik ethernet standartlarının genel adıdır. Yaygın kullanılan iki tipten söz edilebilir. 10BaseT'nin devamı olan 100BaseT ve 10BaseFL'nin devamı olan 100BaseFX. Tüm bu ethernet türleri 10Base5(ilk ethernet)'ten beridir kullanılan paket boyu, CSMA/CD tekniği ve mantıksal topolojiyi aynen kullanır ve geriye doğru uyumludur.

100BaseT

IEEE iki tip 100BaseT standardı belirlemiştir. 100BaseTX ve 100BaseT4.

100BaseT4

100BaseT4 Cat3 ve üstü UTP kablo üzerinden 100Mbit/Saniye hızında çalışan etherneti tanımlar. IEEE CAT3 kablolamanın yaygın olduğu dönemde varolan kablo altyapısını değiştirmeden 100Mbit hıza ulaşabilmek için bu standardı belirlemiştir. 100BaseT4 CAT3 kabloda 100Mbit hıza çıkabilir ancak 10BaseT'nin aksine 4 tel çiftini de kullanır. Tel çiftlerinden ikisini 10BaseT gibi veri alımı ve gönderiminde kullanırken iki tel çiftini ise çakışma olup olmadığını kontrol etmek(collision detection) için kullanır.

Varolan CAT3 kablo altyapısı üzerinden 100Mbit hıza çıkmak isteyen kullanıcılar için bir seçenek olarak ortaya konan bu standart CAT5 kabloya geçişin hızlı olması nedeniyle yaygın kullanım alanı bulamamıştır. Ayrıca 100BaseT4 yalnızca half-duplex'i desteklediği için günümüzde kullanılmamaktadır.

100BaseT4 özetle;

• 100Mbit/Saniye
• Baseband
• Hub ile Pc arasında 100m maksimum mesafe
• Cat3 ve üstü UTP kablo ile 8 tel'i de kullanıyor
• Star-bus
• Diğer tüm özellikleri 10BaseT ile aynı

100BaseTX

Günümüzde en yaygın kullanılan ethernet standardı budur. CAT5 ve üstü kategoride kablo ve ekipmanlar(jak, patch panel, priz vs.) kullanılmalıdır. Aynı 10BaseT gibi sadece iki tel çiftini kullanarak veri aktarımı ve alımı yapar. Full-duplex çalıştığında 200Mbit hızına ulaşabilir.

Tüm fast ethernet ağ ekipmanları (ağ kartları ve hub'lar) hem 10Mbit hem de 100Mbit hızında çalışabilirler. Böylece 100Mbit bir ağ kartını 10Mbit hub'a taktığınızda kendi hızını 10Mbit'e düşürecektir. Aynı şekilde 100Mbit hub'lar portlarından birine 10Mbit bir ağ kartı(10BaseT) takılırsa bu porttan 10Mbit olarak haberleşirler.

Bu özellik sayesinde 10BaseT ve 100BaseT ekipmanları bir arada kullanılabilir. Ancak iki PC arasında 100Mbit bağlantı kurulabilmesi için bir zincir en zayıf halkası kadar sağlamdır ilkesi gereğince aradaki tüm ekipmanlar (iki pc'nin ağ kartı ve aradaki hub) 100Mbit olmalıdır.

100BaseTX özetle;

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

100BaseFX

100BaseFX bir önceki fiber optik ethernet olan 10BaseFL'nin gelişmiş halidir ve 10 yerine 100Mbit hızındadır. Aynı konnektörleri ve fiber kablo tipini kullanır. Ancak maksimum mesafe 400m'ye inmiştir.

100BaseFX'i özetlersek;

• 100Mbit hızında
• Baseband
• Hub ile node arası 400m'ye kadar çıkabilir.
• Star-Bus

Ethernet

ETHERNET VE ETHERNET KARTLARI

Ethernet

1960 'lı yılların sonlarında Hawaii Üniversitesi ALOHA adını verdiği bir geniş ağ kurdu. Üniversitenin amacı kampüsün değişik noktalarına yayılmış olan bilgisayarları birbirine bağlamaktı. Bu network modelinin günümüze kadar gelen en önemli özelliği CSMA/CD olarak adlandırılan tekniktir. CSMA/CD nin açılmış hali carrier detect,multiple access with collusion detect (taşıyıcı sinyalin algılanması, çoklu erişimce çarpışmanın tespiti). Taşıyıcı sinyalin algılanması -carrier sence- ağ kartının kablodan bilgi transfer etmeden önce belirli bir süre hattı dinlediği anlamına da gelir. Çoklu erişim, aynı kabloya birden fazla bilgisayarın bağlanabileceğini belirtir. Çarpışmanın tespiti ise hattaki verilerin çarpışmasını engellemek için alınmış bir güvenlik önlemidir. Bu eski ağ tasarımı bu günkü ethernet in temelidir.1972 yılında XEROX firması deneysel amaçlı ilk ethernet kartını üretti ve 1975 yılında ilk ethernet ürününü piyasaya sürdü. Bu ürünün orijinal versiyonu 2.95 Mbps hızında 1km kablo ile 100 den fazla bilgisayarı birbirine bağlamak üzere tasarlanmıştı. XEROX ethernet kartı çok başarılı oldu. Intel, Xerox ve Digital 10 Mbps ethernet konusunda yeni bir standart getirdiler. Oluşturulan bu standart bugün kabul gören IEEE 802.3 standartı ile büyük benzerlikler göstermektedir. Ethernet networkler değişik kablolar ile bağlanabilir. Ethernet yerel iletişim ağı altında sistemleri birbirine bağlayan bir tür kablolama ve sinyalleşme biçimidir. Bilgisayar haberleşmesinin temelinde OSI modeli geçerlidir. OSI modellemesinde ilk iki katmanda (1. katman -fiziksel- ve 2.inci katman -data link-) belirlenen Ethernet, ilk kez, 1970'lerin sonlarında, Xerox tarafından geliştirilmiştir. 1980'lerde Xerox firmasının DEC ve Intel firmalarıyla ortaklaşa yaptığı çalışmalar sonucunda, Ethernet Versiyon I. için `Blue Book Standard' (Standart Mavi Kitap) adı altında, bu versiyonun kullandığı standartları açıklayan bir kitap ortaya çıkarılmıştır.

Burada açıklanan standartlar arasında, `baseband' tekniği, CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) network standardı ve ethernetin ilk dönemlerinde kullanılan ve uzun yıllar yaygın bir şekilde uygulanan coaxiel kablo kullanım standartları anlatılmaktadır. Bu standart daha sonra 1985 yılında çıkan Ethernet II adlı yeni standartla revize edilmiştir. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineer) 802 numaralı projesinde ve 802.3 CSMA/CD network standardının oluşumunda, Ethernet II Versiyonu baz alınmıştır. Genelde de ethernet paketinin başında yer alan bilgi (header) dışında bir farkları olmadığı için, ikisi birbirlerinin yerine anılırlar.

CSMA/CD nedir?

CSMA/CD protokolü, Ethernet ve 802.3 networkler tarafından kullanılan bir çeşit medya erişim kontrol mekanizmasıdır. Başka bir deyişle, iletişim hattına bilgi paketinin nasıl yerleştirileceğini belirler. CSMA/CD `Carriner Sense Multiple Access/Collision Detect'in kısaltılmışıdır. Bir birim network hattına bilgisini bırakmadan önce, başka bir birimin hatta bilgi bırakıp bırakmadığını anlamak amacıyla, hattı dinler. Bilgi göndermek isteyen cihaz hattın boş olduğuna karar verince, bilgisini bırakır ve başka bir cihazın bu sırada hatta bilgi bırakıp bırakmadığından emin olmak için dinlemeyi sürdürür. Eğer bu sırada başka bir cihaz, hattın boş olduğunu sanarak o da hatta bilgisini bırakırsa, `collision' yani çarpışma olur.

BASE BAND NETWORK NEDEMEKTİR ?

Fiziksel medya (yani kablo) üzerinde komünikasyon sağlamak amacıyla, sadece bir tek band kullanılmasına izin veren haberleşme standardıdır. Yani, aynı anda sadece bir tek cihaz bilgi gönderebilir.

Baseband transmisyon tekniğini kullanan Ethernet gibi standartlarda, cihazlar bilgi transferi yaparken hattın sağladığı tüm bant genişliğini (ethernet için 10Mbit ya da l00Mbit) kullanırlar. Bu durum telefon sistemine benzer. Herkes konuşmak için sırasını beklemek zorundadır ve konuşmaya başladığında tüm hat ona ayrılmış olur. Başka biri de aynı telefondan konuşmak istediğinde, konuşmanın bitmesini beklemek zorundadır.

BROAD BAND NETWORK NE DEMEKTİR ?

Baseband networklerin tam tersidir. Burada fiziksel kablo, broadband tekniği ile, sanal olarak birçok kanala bölünmüştür. Her kanalın, `frekans bölme modülasyonu' adı verilen bir teknik aracılığıyla belirlenen, kendine ait taşıyıcı bir frekansı vardır. Bu farklı frekanslar, network kablosunun üzerinde aynı anda konuşulabilecek şekilde, çoğaltılırlar. Belli bir frekanstan bilgi transferi yapan bir cihaz, başka bir frekanstan yayın yapan cihazın bilgilerini dinleyemez. Örnek vermek gerekirse, kablolu televizyon, broadband yayın uygulamaktadır. Aynı anda pek çok kanal programı tek kablo üzerinden yayın yapar ve seyretmek istenilen bir tane kanal seçilerek seyredilir.

HUB NEDİR?

Hub ağ yapıları içinde kulanılan ve ethernet kartlarına sahip bilgisayaları birbirine bağlamaya yarayan cihazlardır .Hublar genelde küçük network şebekeleri için kulanılır . Hızları genelde 10 Mbps civarındadır.

SWITCH NEDİR?

Swıtch ağ teknolojilerinde hub teknolojilerinin yetersiz kaldığı büyüklükteki ağlar veya yavaş kaldığı ağlar için kullanılır .Hızları 10\100 Mbps arasında değişir.Genellikle hız gerektiren uygulamalarda kullanılırlar.Aşağıda örnek uygulama devresi gösterilmiş

ROUTER NEDİR?

Router hub ve switchlerden farklı olarak direkt İnternet bağlantısı yapmak için kullanılır.Ayrıca LAN, ISDN, seri bağlantıları, Frame Relay, Leased Line, X.25 veya asenkron dialup bağlantılarını desteklemesi genel özellikleridir.Bu özellikleriyle WAN uygulamaları içinde idealdir

İnternet bağlı tüm bilgisayarlar bir anlamda yönlendirme yapmakta ve yönlendirme tabloları kullanmaktadırlar. Ancak asıl işi yürütenler, yönlendirici (router) dediğimiz bu işi yapmak için özel olarak tasarlanmış sistemlerdir (“sıradan” bilgisayarlar da uygun şekilde konfigüre edilerek router haline getirilebilirler ).

Ama genel anlamda bir router ı tanımlarsak, çok sayıda farklı ara yüze (ethernet, atm, fddi, serial, e1, e3, t1, t3…..) sahip olup, çeşitli protokolleri yönlendirmesi (IP,IPX …) için özel olarak tasarlanmış cihazlardır diyebiliriz. Bir çoğunda desteklenen arayüzler modüler olup ihtiyaca göre eklenip çıkarılabilmektedir.

Bilgisayar Ağları - Ders 2

Mikrodalga Sinyaller

Mikrodalga sinyaller yüksek frekanslı oldukları için daha fazla veriyi aktarmakta kullanılırlar. Mikrodalga sinyallerin bu özelliğine rağmen, yüksek frekanslar katı engellerden, metallerden ve betonarme binaların içinde geçemezler. Açık alanlarda kullanımı daha uygundur.

Bir Sinyalin Taşıyabileceği Veri Miktarı

Bant genişliği bir sinyalin taşıyabileceği en yüksek frekans miktarını gösterir. Yani bant genişliği aktarılacak elektrik sinyali veya bir radyo dalgasının (hepsinin ortak özelliği frekans ile ölçeklenmesidir) frekansı ile orantılıdır. İletim kapasitesi ise b/sn ile ölçülür ve anlayacağınız gibi frekans ile ilişkilidir. Bu yaklaşım ile Nyquist tarafından bir ilişki formüle edildi. Bu formüle göre sinyali oluşturan voltaj seviyesi iletim kapasitesi için belirleyici durumdadır.

İletim Miktarı (D) = 2Blog2V (buradaki log2, iki tabanına göre logaritmayı belirtmektedir)

B ise bant genişliğini belirtir. V ise voltaj seviyesini göstermektedir ve 2'nin katları olarak artar. Bu nedenlede log2, 1,2,3,4... gibi sonuçlar verir.

Örneğin 5000 Hz'lik bant genişliği olan ve voltaj seviyesi 4 olan bir sinyalin taşıyacağı iletim kapasitesi 20000 b/sn olur.

Ama iletişim esnasında oluşan gürültü, özellikle veri kaybına neden olmaktadır. Bu nedenle Nyquist'in formülü çok ideal bir çözüm olarak kalır.

Gürültüyüde işin içine katarsak iletilen veri miktarı aşağıdaki gibi formüle edebiliriz.

C = B log2(1+S/N) ................................... (1)

C : iletim miktarı
S/N : sinyal gürültü oranı
B : frekans

Gürültü decibel (dB) ile gösterilir. Bir hattın gürültü miktarı yapılan ölçümler ile bulunur. Bu
ölçüme göre S/N oranı bulunur.

Gürültü Miktarı = 10log10S/N

Örneğin gürültü 40 dB ise S/N oranı 10000'dır. Bu değeri (1) formülüne koyarsak, iletim miktarını bulabiliriz.

Bilgisayar Ağları - Ders 1

Veri İletimi İçin Kullanılan Ortamlar

İletişim bakır tel, cam lifler, hava üzerinden aktarılır, iletilir. Bakır telde elektrik akımını, cam liflerde ışığı, havada ise radyo dalgalarını, mikrodalga veya kızılötesi ışınlar kullanarak veri aktarımı sağlanır.

Havada (dahası boşlukta) tüm elektromanyetik dalgalar, frekanslarında bağımsız olarak, aynı hızda ilerler. Bu hızın miktarı ışık hızına eşittir. Hiçbir sinyal bundan daha hızlı gidemez. Bakırda ve camda yayılma hızı ışık hızın 2/3’üne düşer ve frekansa bağımlı olarak hareket etmesine neden olur. Frekans (f), dalga boyu (λ) ve boşluktaki ışık hızı (c) ile gösterilirse aralarındaki ilişkiler;

f λ = c

şeklinde ifade edilir.

Bakır Teller

Bakır tel üzerinde taşınan elektrik sinyali çervesinde elektromanyatik enerji oluşturur. Bu enerji havaya aktarılır ve başka bir bakır tele ulaşınca o tel üzerinde, elektromanyatik enerjinin şiddetine bağlı olarak yeni bir elektrik akımı oluşturur. Buna da karışma (crosstalk, interference) denir. Manyetik alan teorisine göre akım geçiren iki bakır tel birbirine dik açı oluşturacak şekilde konumlandırılırsa karışma en az seviyede olur. Teller birbirine parallel ve yakın ise, bir tel üzerindeki güçlü bir akım diğer tel üzerinde sözünü ettiğimiz bir akımı oluşturur. Bu problemi çözmek için, bakır teller birbirlerine sarmal şeklinde bükümlü çiftler halinde sarılır ya da eşeksenel kablolar kullanılır.

Bükümlü tel çiftleri analog ve sayısal sinyal taşınmasında için kullanılabilir. Cm başına düşen büküm sayısına göre bükümlü çiftler adlandırılır. Bu bir sıralama ile tanımlanır. Günümüzde Cat 5, cat 6 tipi bükümlü teller kullanılmaktadır. Örneğin cat 3 kabloda 4 adet bükümlü çift kullanılmaktadır. Cat 5 'de ise büküm sayısı, cat 3 'e göre daha çoktur. Dolayısı ile kayıplar daha azdır ve fast ethernet uygulamalarında daha iyi sonuç alınmaktadır.

Eşeksenli kablolarda, bakır kablo güçlü bir metal zırh ile kapladır. Bu zırh içteki bakır tel üzerinde taşınan sinyalin elektromanyetik enerji oluşturmasını ve dışarıdaki elektromanyetik enerjininde içeriyi etkilemesini engeller. Dolayısı ile eşeksenli kablolar birbirlerine parallel olarak konumlandırılabilirler.

Optik Lifler

Optik iletişim üç temel birimden oluşur: ışık kaynağı, iletim ortamı (çok ince cam lifler) ve algılayıcı. Optik lifin bir tarafında ışık kaynağı, diğer tarafında algılayıcı yerleştirerek tek yönlü bir iletim ortamı oluşturulur. Optik ortamda, bakır tellerde görülen karışma problemi yoktur. Farklı veriler, bir optik lif üzerinde, eş zamanlı olarak, pek çok dalgaboyu üzerinden aktarılabileceđi için optik liflerin veri taşıma kapasitesi çok büyüktür.

Optik lifler, tek-modlu ve çok-modlu olmak üzere iki gruba ayırabiliriz. Çok-modlu liflerde ışın lif içinde birkaç farklı yol kullanabilir. Tek-modlu liflerde, lifler çok dardır ve ışının takip edebileceđi tek bir yol vardır.

Radyo Dalgaları

Elektromanyetik dalga radyo, televizyon yayınlarında ve bilgisayarlararası veri aktarımında kullanılır. Elektromanyatik radyo dalgalarını kullanarak aktarım yapılan ağlara radyo frekansında (RF) çalışıyor denir. RF üzerinden yapılan aktarımlarda iki birim arasında fiziksel bir bağlantı yoktur ve her bir birim verileri üzerlerindeki antenler ile sağlar. Bu nedenle, bu tip haberleşmeye telsiz (wireless) haberleşme denir.

RF ağlarında sinyalin aktarılacağı alanın büyüklüğüne bağlı olarak farklı boyutlarda antenler kullanılır. Kilometrelerce uzağa yapılan bir aktarım için bir kaç metrelik anten gerekirken bir bina içindeki aktarım için bilgisayara sığan bir anten yeterli olur.

(Bu notlar Andrew S. Tanenbaum "Computer Networks" adlı kitabı baz alarak hazırlanmıştır. )