Network Yapısında Ethernet ve Özellikleri – Bölüm 2

Merhaba, bu makalemizin ilk bölümünde ethernet teknolojisinin genel hatlarıyla özelliklerinden bahsetmiştik. Bu bölümde ise ethernet teknolojisini anlatmaya devam edeceğiz.

Ethernet Ağlarına Bağlanmak 

NIC:

–          Veriyi elektronik sinyallere dönüştürerek kabloya ileten donanın birimidir.

–          Aynı zamanda kablodan gelen elektrik sinyallerini de veriye dönüştürür.

–          CSMA/CD tekniği NIC kartları tarafından çalıştırılır. 

Resim 1 

Ethernet teknolojisi media gereksinimleri olarak Makalenin birinci bölümünde bahsettiğim kablo standartlarını kullanır.

Kablo Kategorileri 

–          CAT 1 : Telefon iletişimi, zil teli gibi zayıf akım sistemleri

–          CAT 2 : Ses ve 1mbps’ye kadar veri iletimi

–          CAT 3 : Ses ve 10 mbps veri iletimi

–          CAT 4 : Ses ve 20 mbps hızında veri iletimi

–          CAT 5 : Ses ve 100 mbps hızında veri iletimi

–          CAT 5e : Ses ve 622 mbps’ye kadar veri iletimi

–          CAT  6 : Ses ve 1 gbps’ye kadar veri iletimi

–          CAT 7 : Ses ve 10 gbps’ye kadar veri iletimi 

Ethernet teknolojilerinde kullanılan kablo çeşitleri,

–          Unshilded Twisted Pair (UTP)

–          Shilded Twisted Pair (STP)

–          Screened Twisted Pair (ScTP)

–          Coaxiel Kablo

–          Fiber 

Unshielded Twisted Pair: 

Resim 2 

–          Cat 5, Cat6 ve Cat5e kablo kategorileri kullanılır.

–          Cat5 ‘ler maximum 100 Mbps veri iletim hızı sağlarken Cat 6 ve Cat 5e kategorileri 1000 Mbps veri iletim hızı sağlarlar.

–          RJ45 Connector kullanılır.

–          Veriyi  100m öteye götürebilirler.

–          Kablo damarları etrafında verinin manyetik alandan etkilenmesini engelleyen koruyucu jelatin yoktur. Bu yüzden Cross Talk olma ihtimali fazladır.

–          Cross talk: bir damardaki veri aktarımının diğer damardakini etkilemesinidr. Cross talk’ı azaltmak amacıyla kablolar birbirine sarılı 4 per’den oluşur.

–          Categorisi yüksek olan kablolar veriyi daha yüksek performanslarda aktarabilirler. Categorisi yüksek olan kabloların bu nedenle sarım sayılarıda çoktur.

–          Kabloların kaliteleri kaldırabilecekleri frekansları da etkiler. Kaliteli olan kablolar yüksek frekanslarda veri iletimi yapabilirler.

–          Yüksek frekansta veri iletimi daha fazla cross talk olmasına sebep olabilir. Bu yüzden yüksek frekansta veri taşıyan kablolar daha çok sarımlıdır. 

Shielded Twisted Pair: 

Resim 3

–          4 Perden oluşur.

–          Veriyi 100 metre öteye götürebilirler.

–          Kablo içindeki ve dışındaki elektromanyetik dalgadan etkilenmez. Pinlerin etrafı jeletin ile sarılıdır.

–          Maximum 100 Mbps veri iletim hızı sağlarlar.

–          STP Connector kullanılır. 

Screened Twisted Pair (ScTP): 

Resim 4

–          Screened twisted pair kablo 4 perden oluşur.

–          Veriyi  100 metre öteye götürebilir.

–          Kablo dışındaki elektromanyetik alandan etkilenmez.

–          Maximum 100 Mbps hızında veri iletimi sağlar.

–          SCTP Connector kullanılır. 

Coaxiel Kablo: 

Resim 5

–          Bakır iletken kullanılır.

–          Veriyi 185-500 metre arasında uzaklığa taşıyabilir.

–          Elektromagnetik alandan etkilenmez.

–          10-100 Mbps veri iletim hızı sağlar.

–          BNC connector kullanılır. 

Fiber: 

Resim 6 

–          Işık sinyalleri kullanılarak iletim sağlanır.

–          Işığın tam yansıması baz alınarak yapılmış bir teknolojidir.

–          5000 metreye kadar veri iletebilir.

–          100 Mbps ve üzeri hızlarda veri aktarım hızı sağlar.

–          1000 base-T GBIC gibi fiber’i RJ45’e, RJ45’i fiber’e dönüştüren cihazlar mevcuttur. 

Resim 7 

Twisted Pair Kablo Bağlantı Şekilleri:

Full duplex iletişimde kablo pinlerinden 1 ve 2 transmit, 3 ve 6 recieve olarak görev yapar. Bu durumda veri yollanan ve veri alınan pinler farklı oldukları için collision oluşmaz. 

Resim 8

Twisted pair kabloda pinlerin bağlanmasına göre farklı renk grubu standartları vardır.

Bunlar 568A ve 568B’dir. Eğer kabloların iki ucunuda 568A yada 568B şeklinde bağlarsak bu kabloya straight (Düz) kablo denir.Bir ucu 568A diğer ucu 568B olan kablolara Crossover (Çapraz) kablo denir. 

Resim 9 

568B tipinde bir kabloyu 568A tipinde bir kablo’ya dönüştürmek için kablo pinlerinden 1 ile 3 ve 2 ile 6’nın yerlerini değiştirmek gerekir.

Kablonun bir ucu 568A bir ucu 568B olduğu takdirde aynı olan iki cihaz arasında bir switch,hub, yada bridge bulunmadan birbirleriyle iletişim kurabilirler. Bunun nedeni birinin transtmit pininin (Veri ileten pin) diğerinin recieve pinine (Veri alan pin) denk gelmiş olmasıdır.

Kablo üzerinde genel olarak 1,3,2 ve 6 numaralı pinleri kullanırız. Diğer pinler gigabit ethernetlerde kullanılır. Bu durumda eşleşme 1-3, 2-6, 4-7 ve 5-8 şeklinde olmaktadır.

Çapraz ve düz kablolar kullanılış yerlerine göre farklılık gösterirler.

Farklı cihazlar arasında düz kablo kullanılır.

Aynı cihazlar arasında çapraz kablo kullanılır.

Bazen cisco switch’ler düz kablo kullanılarak da birbirlerine bağlanabilirler. Eğer ikisini portları üzerinde X işareti varsa yada ikisinin portları üzerinde de X işareti yoksa çapraz kablo kullanılır. Birinin portlarında X işareti var diğerinde yoksa düz kablo kullanılır. 

Gigabit NIC’lerin bazıları Kablo düz bağlansada bunu algılayıp kabloyu otomatik Cross’layabilir. 

Ethernet LAN’ları:

Ethernet Lanlarının genişlemesinde çeşitli cihazlar kullanılır. Bilindiği üzre kabloların belli bir iç dirençleri vardır. Sinyal kabloda ilerledikçe bu iç dirence maruz kalır ve frekansı git gide düşer. Bu yüzden belli kabloların belli veri iletme mesafeleri vardır. Bu mesafe değerleri tamamen kabloların iç dirençleriyle alakalıdır.

Kablo segmentlerinin mesafelerini arttırmak için Hub ve Repeater gibi cihazlar kullanılır. Bu cihazlar azalan sinyal frekansını arttırırlar. Bu cihazlarda frekans arttırılırken kablo içersindeki gürültüde arttırılır. Gürültü oluşması sinyalizasyonun cihazlar tarafından algılanmasını zorlaştırır. 

Resim 10

Ethernet Lan’larında Hub gibi cihazlar kullanılması sonucu Collision oluşur. Çünkü bu cihazlar half duplex çalışırlar.

Collision Domain:

Bir bilgisayarın collision’a uğrama olasılığının olduğu tüm pclerden oluşan network’e denir. Collision domain’i ne kadar büyükse okadar çok collision oluşur. Collision domain’lerini ortadan kaldırmak ve  collision alanlarını küçültmek için bridge yada switch denilen cihazlar kullanılır.

Bridge’ler ortamı collision domain’lerine bölerken switch’ler ortamı multiple collision domainlerine bölerler. 

Resim 11 

Switch’ler networklerde full duplex iletişimde bulunurlar, bu yüzden collision oluşmaz. 

Lan Bridge’ler:

Network’ü collision domain’lerine ayırırlar. Yavaş çalışırlar. Network’ü segmentlere bölmemizi sağlarlar. Kendisine bağlı olan makinelerin MAC address’lerini bilirler. OSI’nin 2. Katmanında görev yaparlar.

Lan Switch’ler:

Switch’şer kablo hızında anahtarlama yapabilen cihazlardır. Çok port’ludurlar. Bridge’lere göre daha çok MAC address’i bilirler. Full duplex çalışırlar. Çok hızlıdırlar.

Switch’lerin her portunda asix denilen işlemciler bulunur. Bu işlemciler sayesinde gelen veriyi gecikmeye uğratmadan kablo hızında anahtarlama yaparlar. Her switch’in ayrıca backplane hızları vardır. Bu hız, toplam olarak switch üzerinden akabilecek veri miktarını belirtir. Bu miktar tüm portlarını karşılayabilmektedir.

Switch’ler çalışma prensibi bakımından üç şekilde işlem yaparlar,

1-      Cut-Trough

2-      Store and Forward

3-      Fragment Free 

Cut-Trough: Frame switch’e geldiğinde frame’in destination adresine bakılarak frame hedefine yollanır.

Store and Forward: Switch frame’in tamamını alır.FCC’yi okur. Frame’in yapısının hasarlı olup olmadığını kontrol eder, sağlamsa anahtarlar.

Fragment-Free: Switch frame’in ilk 64 bit’ine bakar.Bir problem yoksa frame’i anahtarlar. Genelde bozukluk bu ilk 64 bit’te olur. 

Resim 12 

Switch’ler kendilerine bağlı bulunan cihazlar arasındaki iletişimi anahtarlarken Dedicated (Atanmış) linkler oluştururlar.

Bu sayede aynı anda bir çok bilgisayar hız kaybı olmadan iletişim sağlayabilir. Switch’lerin full duplex çalışmaları collision oluşumunu engeller buda hızlarını dahda arttırır.

Switch portlarına takılan cihazlara göre veri iletişimini sağlar. 100 Mbps hız ile gelen bir veri switch’ten geçerek 10 mbps olarak anahtarlanabilir. Bu tamamen switch’in portuna bağlı olan cihaz ve çalışma prensibi ile alakalıdır.

Eğer bir switch portuna bir hub bağlı ise, switch hub’ın bağlı bulunduğu porttan half duplex iletişim yapacaktır.

Bilgisayarlar açıldıkları zaman ortama çeşitli paketler yollarlar. Switch’ler daima gelen paketlerin source address’lerine bakarak MAC Address Table’larını genişletirler.

Switch’ler gelen pakede baktıklarında eğer hedef MAC Address’ini bilmiyorlarsa paketi tüm portlarından yollarlar.

Switch’lerin portları için tutacakları MAC Adress tablosunun bir sınırı vardır. Bu sınır switch’in modeline ve platform’una göre değişmektedir.

Günümüz Lan’ları:

Switch’ler ortamı collision’domainlerine ayırırlar fakat broadcast paketlerini switch’e bağlı olan tüm makinalara iletirler. Günümüz switch’leri VLAN denilen teknolojiyi kullanarak broadcast paketlerinin sınırlarını  daraltırlar.

VLAN: (Virtual LAN)

Switch portlarının birbirlerinden izole edilerek switch’lerin ortamı broadcast domainlerine ayırmasını sağlayan teknolojidir. Yönetilebilen switch’lerde olmaktadır.

Switch portları birbirlerinden ayrılarak farklı switch’miş gibi çalışmaktadırlar. VLAN’ların birbiriyle haberleşmeleri için ortamda bir router olması gerekir. Bu router sayesinde VLAN’lar arası routing yapılmakta ve VLAN’lar birbirleri ile görüşmektedir. 

Resim 13

Router yerine multi layer switch’ler de kullanılabilir. Bu switch’ler routing yapabilen, katman 2 ve katman 3 te işlev gören switch’lerdir. Router’lara göre anahtarlama hızları daha yüksektir. Üzerlerinde SVI (Switch Virtual Interface) denilen sanal interface’ler bulunur. VLAN’lar arası routing’i bu interface’ler aracılığıyla yaparlar. SVI’ların her biri farklı IP address’i alırlar ve her porttan SVI’lara erişim mümkündür.

Bir sonraki makalemizde görüşmek dileğiyle.

Bu konuyla ilgili sorularınızı alt kısımda bulunan yorumlar alanını kullanarak sorabilirsiniz.

Referanslar