Ethernet Temelleri Çarpışma Alanları

[Nizam-ı Alem]

Metin2 EP, Valorant VP dahil tüm oyun ürünlerini en uygun fiyatlarla bulabilir, Item ve Karakterlerinizi hızlıca satabilirsiniz. HEMEN TIKLA!

Çarpışma Alanları​

Çarpışma etki alanının ne olduğunu anlamak için, Ethernet LAN'larının Hub ve Köprü gibi cihazlar kullanılarak oluşturulduğu geçmişe biraz bakmamız gerekiyor.
​

Hub'lı Ethernet LAN​

Ethernet Hub, birden fazla düğümü birbirine bağlamak ve tek bir ağ segmentine bağlıymış gibi davranmalarını sağlamak için kullanılan bir ağ aygıtıdır. Tamamen OSI modelinin fiziksel katmanında çalışır. Birden fazla portu vardır, burada bir porttaki gelen elektrik sinyalleri diğer her portun çıkışında tekrarlanır. Hiçbir yönlendirme mantığı yoktur.

Bir Hub, her kablodaki her elektrik sinyali diğer tüm kablolara kopyalandığı için bağlı tüm cihazların tek bir ağ segmentinin parçası olmasını sağlar. Bu, tek bir paylaşımlı ortam yaratır ve birden fazla cihaz aynı anda segmentte bir çerçeve göndermeye çalıştığında bir ağ çarpışması meydana gelir.​

Şekil 1, iki PC'nin aynı anda bir Ethernet çerçevesi göndermeye çalışmasının bir örneğini göstermektedir. Paylaşılan bir ağ segmentine bağlı oldukları için, bir çarpışma etki alanının parçasıdırlar . Şekil 2'de ayrıca, çarpışma etki alanındaki PC'lerden yalnızca birinin aynı anda iletim yapabileceği, aksi takdirde çarpışmanın meydana geleceği görülebilir.

​

Çarpışma Algılama (CSMA/CD) ile Taşıyıcı Algılamalı Çoklu Erişim​

Bu noktada, çarpışmalar her zaman oluyorsa, Ethernet Hub'ına bağlı cihazlar nasıl iletişim kurabiliyor diye merak ediyor olabilirsiniz. Cihazların paylaşımlı bir ortam üzerinden iletişim kurmaya çalışırken kullandıkları CSMA/CD adlı bir ortam erişim kontrol yöntemi vardır. CSMA/CD, Çarpışma Algılama ile Taşıyıcı Algılama Çoklu Erişimi anlamına gelir. Buradaki anahtar Çarpışma Algılamadır .Bir cihaz bir çerçeve iletmek istediğinde, segmentin boş olup olmadığını kontrol eder. Segment boş değilse, cihaz yeniden iletmeden önce rastgele bir süre bekler. Ağ segmenti boşsa ve iki cihaz aynı anda çerçeve gönderirse, sinyalleri çarpışır. Çarpışma algılandığında, ikisi de durur ve yeniden iletmeden önce rastgele bir süre bekler.

Çarpışma Önlemeli Taşıyıcı Algılamalı Çoklu Erişim'in ardında yatanları anlamak için her bir bileşene ayrı ayrı bakalım:
​

• Taşıyıcı algılama (CA): Düğümlerin yalnızca paylaşılan ortam boşsa ağ üzerinden veri gönderebileceği fikri.
  ​
• Çoklu erişim (MA): Birkaç düğüm bir ağ segmentini paylaştığından, çakışmaları çözmek için bir erişim yöntemine ihtiyaç duyarlar.
  ​
• Çarpışma algılama (CD): Bir çarpışma meydana gelirse, bu algılanır ve rastgele bir süre sonra iletim tekrar denenir.​

Çarpışma alanları kavramı kablosuz ağlarda da geçerlidir çünkü radyo sinyalleri paylaşımlı bir ortam olan wi-fi radyo spektrumunu geçer. Bu nedenle şimdiye kadar söylediğimiz her şey Kablosuz ağlar için de geçerlidir - kablosuz LAN'da aynı anda yalnızca bir düğüm iletim yapabilir, aksi takdirde Şekil 3'te gösterildiği gibi çarpışma meydana gelir.

Bu ölçekleme sorununu çözmek için yıl boyunca çeşitli teknikler tanıtıldı. Şimdilik yalnızca Kablolu LAN'lara odaklanacağız.
​

Ethernet Köprüleri​

Ethernet Köprüleri modern LAN anahtarlarının öncüsüdür. Paylaşılan segmentler ve çarpışmalarla ilgili ölçekleme sorununu çözmek için tanıtılmışlardır. Köprüler 2. katman cihazlarıdır, yani ilettikleri çerçevelerin Ethernet Başlığını okuyabilir ve başlıklardaki bilgilere göre kararlar alabilirler. Bu, tüm çerçeveleri tüm portlardan gönderme ihtiyacını ortadan kaldırır, bu da pratik olarak tüm elektrik sinyallerini tüm portlara tekrarlamak anlamına gelir. Bu nedenle, Ethernet köprüleri bir ağ segmentini Şekil 4'te gösterildiği gibi iki çarpışma alanına böler.

O zamanlar bu, büyük bir ölçeklendirme iyileştirmesiydi ve daha büyük LAN segmentlerinin oluşturulmasını sağladı. Yerel alan ağları büyüdükçe, daha fazla ölçek talebine ihtiyaç duyuldu, bu nedenle daha iyi performansa ve daha fazla arayüze sahip cihazlar tanıtıldı - LAN anahtarları.
​

Ethernet Anahtarları​

LAN anahtarları çarpışmalarla ilgili sorunu tamamen çözer. OSI modelinin 2. katmanında çalışırlar, yani ethernet başlığına ve fragmanına bakarlar. Başlıca avantajları şunlardır:tüm portları tam dubleks olarak çalışabilir, herhangi bir zamanda herhangi bir bağlantı noktasında çerçeveleri aynı anda iletebilecekleri ve alabilecekleri anlamına gelir. Bu nedenle, çarpışma algılama için medya erişim algoritması (CSMA/CD) artık gerekli değildir ve varsayılan olarak devre dışıdır. Anahtarların bir diğer büyük avantajı, MAC adreslerine göre çerçeveleri iletmeleridir, böylece herhangi bir çerçevenin hub'ların yaptığı gibi tüm bağlantı noktalarına gönderilmesi gerekmez.

İşte bu yüzden günümüzde tüm kablolu yerel alan ağları LAN anahtarları ile oluşturulmaktadır.
​

Çarpışmalarda Sorun Giderme​

Cisco anahtarları, Ethernet çarpışma etki alanlarındaki sorunları gidermek için yeterli olan oldukça karmaşık arayüz istatistiklerine sahiptir. Kontrol etmemiz gereken birkaç sayaç var.
​

Ertelenmiş çerçeveler​

Ertelenen sayaç, anahtar bir arayüzden bir çerçeve göndermeye çalıştığında ancak taşıyıcının meşgul olduğunu (Taşıyıcı Algılama) bulduğunda artar. Bu, bir sorun olduğu anlamına gelmez ve normal Ethernet anahtarlama ve iletme sürecinin bir parçasıdır. Aşağıdaki örneğe dikkat edin:

SW1#show interface Fa0/1
FastEthernet0/1 is up, line protocol is up (connected)
  Hardware is Lance, address is 0040.0ba6.3601 (bia 0040.0ba6.3601)
 Description: LINK-TO-SW2
 BW 100000 Kbit, DLY 1000 usec,
     reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
  Encapsulation ARPA, loopback not set
  Keepalive set (10 sec)
  Full-duplex, 100Mb/s
  input flow-control is off, output flow-control is off
  ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00
  Last input 00:00:08, output 00:00:05, output hang never
  Last clearing of "show interface" counters never
  Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0
  Queueing strategy: fifo
  Output queue :0/40 (size/max)
  5 minute input rate 5343 bits/sec, 231 packets/sec
  5 minute output rate 32131 bits/sec, 176 packets/sec
     94356 packets input, 19334351 bytes, 0 no buffer
     Received 956 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles
     4 input errors, 43 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort
     0 watchdog, 0 multicast, 0 pause input
     0 input packets with dribble condition detected
     237657 packets output, 26123570 bytes, 0 underruns
     0 output errors, 54 collisions, 10 interface resets
     0 babbles, 75 late collision, 1213 deferred
     0 lost carrier, 0 no carrier
     0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out

​

Çarpışmalar​

Çerçeve anahtar tarafından gönderildikten sonra meydana gelen çarpışma sayısını sayar. Aşağıdaki örneği kontrol edin:

SW1#show interface Fa0/2
FastEthernet0/1 is up, line protocol is up (connected)
  Hardware is Lance, address is 0040.0ba6.3601 (bia 0040.0ba6.3601)
  Description: LINK-TO-SW3
 BW 100000 Kbit, DLY 1000 usec,
     reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
  Encapsulation ARPA, loopback not set
  Keepalive set (10 sec)
  Full-duplex, 100Mb/s
  input flow-control is off, output flow-control is off
  ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00
  Last input 00:00:08, output 00:00:05, output hang never
  Last clearing of "show interface" counters never
  Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0
  Queueing strategy: fifo
  Output queue :0/40 (size/max)
  5 minute input rate 3261 bits/sec, 321 packets/sec
  5 minute output rate 54873 bits/sec, 2420 packets/sec
     954356 packets input, 192433351 bytes, 0 no buffer
     Received 956 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles
     0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort
     0 watchdog, 0 multicast, 0 pause input
     0 input packets with dribble condition detected
     542357 packets output, 74263570 bytes, 0 underruns
     0 output errors, 432 collisions, 10 interface resets
     0 babbles, 0 late collision, 320 deferred
     0 lost carrier, 0 no carrier
     0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out

Yukarıda açıklandığı gibi, ağda bazı çarpışmaların olması normaldir, ancak sayının yüksek olması, çarpışma etki alanının çok büyük olduğunu ve daha küçük parçalara bölünmesi gerektiğini gösterebilir.
​

Geç Çarpışmalar​

Çerçevenin ilk 512 biti gönderildikten sonra bir çarpışma algılanırsa, bu geç bir çarpışma olarak sayılır . Genellikle bir dupleks uyumsuzluğuna, yanlış kablolamaya veya çarpışma etki alanının çok büyük olduğuna işaret eder.

SW1#show interface Fa0/3
FastEthernet0/1 is up, line protocol is up (connected)
  Hardware is Lance, address is 0040.0ba6.3601 (bia 0040.0ba6.3601)
  Description: LINK-TO-SW4
 BW 100000 Kbit, DLY 1000 usec,
     reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
  Encapsulation ARPA, loopback not set
  Keepalive set (10 sec)
  Full-duplex, 100Mb/s
  input flow-control is off, output flow-control is off
  ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00
  Last input 00:00:08, output 00:00:05, output hang never
  Last clearing of "show interface" counters never
  Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0
  Queueing strategy: fifo
  Output queue :0/40 (size/max)
  5 minute input rate 453430 bits/sec, 313 packets/sec
  5 minute output rate 543530 bits/sec, 432 packets/sec
     95556436 packets input, 19332351 bytes, 0 no buffer
     Received 956 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles
     0 input errors, 432 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort
     0 watchdog, 0 multicast, 0 pause input
     0 input packets with dribble condition detected
     6542357 packets output, 254363570 bytes, 0 underruns
     32 output errors, 9 collisions, 10 interface resets
     0 babbles, 42 late collision, 30 deferred
     0 lost carrier, 0 no carrier
     0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out

​

Özet​

Özetle, çarpışma alanları hakkında en önemli noktalar şunlardır:
​

• Bir Hub'a bağlı tüm cihazlar tek bir çarpışma etki alanındadır .​
• Aygıtlar tek bir çarpışma etki alanında olduğunda, yarı çift yönlü iletişimi kullanmaları gerekir . Herhangi bir zamanda çerçeveleri iletir veya alırlar, ancak ikisini birden yapamazlar.​
• Herhangi bir anda yalnızca bir cihaz çarpışma alanına iletebilir , aksi takdirde çarpışma meydana gelir. Diğer cihazlar geçişi CSMA/CD yöntemiyle algılar, rastgele bir zaman miktarı bekler ve tekrar iletir.​
• Her anahtar arayüzü ayrı bir çarpışma etki alanıdır.​
• Her anahtar arayüzü aynı anda çerçeveleri iletebilir ve alabilir - tam çift yönlü .​
• Çakışmalar oluşamayacağı için anahtarlarda CSMA/CD varsayılan olarak devre dışıdır.​