İçindekiler
- Hata düzeltme
- Hamming, ARQ
- Ortam erişim kontrolü (MAC)
- CSMA/CD, Token-Ring, CSMA/CA
- Bu katmanda çalışan aygıtları tanımak
- Switch, bridge
Veri Bağı Hata Düzeltme
Hamming Kodları
Veri Bağı Katmanı hamming kodları Telekominkasyon sisteminde kullanılan hata düzeltme yöntemidir. Hamming kodları 2 bitlik hataların tespitini ve 1 bitlik hataların düzeltilmesini sağlar. 7 bitlik bir veri olası 7 tane farklı tek bitlik hata durumu vardır ve bu farklı durumlar toplam 3 bitlik hata kontrol bitleri kullanarak ifade edilebilir. Kontrol bitleri de bozulabileceğinden hata düzeltme için gereken bit sayısı 4’tür.
Hamming (11,7) algoritmasına göre;
- İkinin katı olan bütün bit pozisyonları parity (kontrol) bitleri için
( ör: 1,2,4,8,16,32,64,128….vb. )
- Diğer tüm pozisyonlar veriler (data) için
(ör: 3,5,6,7,9,10,11,12,13,14,15,17…..vb. )
- Her bir parity biti verideki bazı diğer bitlerin kontrolünü yapar.
Hamming Kodları
- pozisyonda (n = 1): 0 bit atla (0 = n-1), 1 bit kontrol et (n), 1 bit atla (n), 1 bit kontrol et (n), 1 bit atla (n)…. vb.
- 2. pozisyonda (n = 2): 1 bit atla ( 1 = n-1 ), 2 bit kontrol et (n), 2 bit atla (n), 2 bit kontrol et (n), 2 bit atla (n)…. vb.
- 4. pozisyonda (n=4): 3 bit atla ( 3 = n-1 ), 4 bit kontrol et (n), 4 bit atla (n), 4 bit kontrol et (n), 4 bit atla (n)…. vb.
- 8. pozisyonda (n=8): 7 bit atla ( 7 = n-1 ), 8 bit kontrol et (n), 8 bit atla (n), 8 bit kontrol et (n), 8 bit atla (n)… vb.
… şeklinde devam eder.
Hamming Kodları (Gönderen)
Daha önce açıklandığı gibi (11,7) lik gösterim 7’si data olan toplam 11 bitlik bir veri paketini ifade etmektedir. Örneğin bu 7 bitlik datamız “0110001” olsun. Çift Parity kullanıldığı düşünülürse;
Eklenen parity bitleri ile birlikte iletilecek data “00001101001” olur
Hamming Kodları (Alan)
Veri iletilirken baştan 3. bitin bozulduğunu ve karşı tarafa “0” değil de “1” olarak iletildiğini varsayalım. Bu durumda “00001101001” olan datamız alıcı düğüm tarafından “00101101001” olarak algılanacaktır.
Böylelikle hatalı bitin 3. sıradaki olduğunu tespit edilmiş olur.
Otomatik Tekrar İsteği (Automatic Repeat reQuest – ARQ)
Büyük boyutlu verilerde oluşan hatalar belirlenebilse de bunların alıcı tarafta düzeltilmesi, düzeltme kodunun veri boyutunu ciddi anlamda artıracağı için kullanılır değildir. Bu nedenle hatalı gelen çerçeveler gönderici düğümden tekrar istenir.
Dur ve Bekle ARQ (Stop and Wait – ARQ)
Frameler alıcıya işleyebileceğinden daha hızı gelmeye başlarsa, kullanılana kadar bir yerde bekletilmeleri/saklanmaları gerekir,
Alıcı genelde bir çok kaynaktan gelen frameleri saklayacak kadar büyük buffer’a sahip değildir. Bu durumda frameler red edilir,
Alıcı göndericiyi uyararak veri göndermesini yavaşlatmak / durdurmak zorundadır. Stop‐And‐Wait protokolünde gönderici bir frame gönderir ve alıcıdan onay (ACK) alana kadar başka frame göndermez,
Alıcı hatalı frame’i bulursa hiçbir şey yapmaz. Alıcının sessizliği hata olduğu anlamına gelir.
Dur ve Bekle ARQ (Stop and Wait – ARQ)
Dur ve Bekle ARQ (Stop and Wait – ARQ)
Stop‐and‐Wait Protokolü frame’in doğru sırasında olmayan ya da tekrar gönderilmiş olduğunu anlamaz. Çözüm frame’lere sıra numarası eklemektir.
Alıcı sıra numarası doğru olmayan bir frame aldığında kayıp yada tekrarlı frameler olduğunu anlar.
Kayıp ve hatalı frame’ler tekrar gönderilmelidir. Gönderici alıcıya gönderdiği frame’in bir kopyasını saklar ve bir timer başlatır. Timer dolduğunda gönderilen frame için ACK alınmamışsa, frame yeniden gönderilir (kopya hala saklanır ve timer yeniden başlatılır).
ACK’lar da kaybolabileceği ve bozulabileceği için ACK’ların da extra bitlere ve sıra numaralarına ihtiyacı vardır. Bozuk veya sırasız gelen ACK lar dikkate alınmaz.
Dur ve Bekle ARQ (Stop and Wait – ARQ)
N-Çerçeve Gerile (Go‐Back‐N ARQ)
İletişimin/kanalın verimliliğini artırmak için, ACK beklenmeden birden fazla frame gönderilmelidir.
Go‐Back‐N ARQ protokolü kanal üzerinde birden fazla frame olmasını sağlar. Gönderilen frame’lerin bir kopyası ACK gelene kadar göndericide tutulur
Frameler sıra numaraları ile gönderilir. Başlıkta sıra numarası için m bit yer ayrıldığında 0 dan 2m‐1’e kadar sıra numarası kullanılır.
Sıra numaraları modulo‐2m aritmatiğine göre verilir. m=4 ise 0‐15 arası sıra numaraları oluşur. 0, 1,2,3,4,5,6, 7,8,9, 10, 11, 12, 13, 14, 15,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10..
N-Çerçeve Gerile (Go‐Back‐N ARQ)
Seçici Tekrar İsteği (Selective Repeat ARQ)
Hatalı ve alınmayan frame’ler için NACK gönderilir.
Ortam Erişim Denetimi (MAC)
Medium Access Control (MAC)
Veri bağı katmanı, mantıksal bağlantı denetimi (logic link control-LLC) ve ortam erişim denetimi (medium access control – MAC) adlı iki alt katmana sahiptir.
MAC alt katmanı, ağ üzerindeki düğümlerin iletişim ortamına nasıl erişeceklerini belirler. Ortam olarak bilgisayar ağları kablolu ve kablosuz iletim ortamı kullanırlar. İletim ortamının (PPP hariç) ortak kullanıldığı modeller için uygun erişim yöntemleri geliştirilmiştir.
Ortam erişim protokolleri kablolu ortamlar için Ethernet 802.3, 802.5 Token ring, FDDI, ATM vb. sayılabilirken, kablosuz ortamlar için WiFi 802.11 sayılabilir.
Basit ALOHA
Rastgele erişim metotları ALOHA adlı protokolden türetilmişlerdir. ALOHA çoklu erişim sağlayan basit bir protokoldür.
ALOHA daha sonra iletişimden önce iletim ortamının dinlenmesi işlemi ile geliştirilmiştir. Buna “carrier sense multiple access”adı verilir.
Daha sonra “carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD)” ve “carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA)” protokolleri ortaya çıkmıştır.
Basit ALOHA
Orjinal ALOHA protokolü “Pure ALOHA” olarak bilinir.
Bir düğüm frame i olduğu zaman gönderir. Paylaşımlı kanal olduğu için çakışma olabilir.
Basit ALOHA
Şekilde iletim ortamını kullanmak için “yarışan” 4 düğüm vardır. Her düğüm 2 frame gönderir, iletim ortamında 8 frame vardır. Çakışmalar olur ve sadece 2 frame hedefe ulaşabilir: Frame 1.1 ve Frame 3.2
Bozulan framelerin tekrar gönderilmesi gerekir. Bir frame gönderildiğinde alıcıdan ACK beklenir. Belli bir zaman aralığında alıcıdan ACK gelmezse, gönderici frame’in ya da ACK’nın çakıştığını kabul eder ve frame’i yeniden gönderir. Eğer tüm düğümler framelerini aynı anda tekrar gönderirse yeniden çakışma olur.
Pure ALOHA her düğümün yeniden gönderim yapmadan önce “rastgele” bir zaman dilimi beklemesini gerektirir. Rastgelelik tekrar çakışma olma olasılığını azaltır. Bu zaman dilimi “Back-off time (TB)” olarak adlandırılır.
Carrier Sense Multiple Access (CSMA):Çakışma olasılığını azaltmak ve performansı artırmak için CSMA protokolü geliştirilmiştir. Hattı dinleyen düğüm hat boşsa çerçeveyi iletir. Aynı anda iki düğüm iletime geçtiği durumlarda çakışma olur.
Çarpışmayı bulmak (Collision Detect – CD)
CSMA çakışma olma durumundan sonrası için bir prosedür tanımlamaz.
CSMA/CD çakışma sonrasını düşünür. Frame başarısız olmuşsa tekrar gönderilir. Çakışan ilk bitin durumuna göre hareket edilir. Çakışma anlaşıldığı anda gönderim durdurulur.
Çakışma enerji seviyesindeki değişim ile anlaşılır.
CSMA/CD:JAM Sinyal, diğer düğümlerin çakışmayı algılaması için rastgele bit gönderimidir.
Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA):CSMA/CD’nin ana fikri bir istasyonun gönderim yaparken aynı zamanda dinleyebilmesidir.
Kablosuz ortamda sinyal seviyesi ile çakışmanın tespiti zordur.
–Enerji gönderim sırasında kaybolur
Veri göndermek isteyen istasyon ortamı dinler, ortam boş ise veri gönderilir, ortam meşgul ise beklenir.
Ancak veri gönderilirken ortam dinlenemediği için oluşan çakışmalar o anda anlaşılmaz. Çakışma durumunda ikili geri-çekilme algoritması çalıştırılır.
CSMA/CA:Bu modda gönderen (A) ve alıcı (B) arasında veri iletimi öncesinde bir haberleşme gerçeklenir. Bu haberleşmeyi duyan diğer istasyonlar da uygun şekilde davranırlar. Aşağıdaki örnekte C istasyonunun A’nın veri iletim alanında, D’nin ise B’nin alanında olduğunu düşünebiliriz.
CTS: Clear to Send, RTS: Request to Send, NAV: Network Tahsis Vektörü
CSMA/CA:CTS mesajını alan A tüm veriyi gönderir ve bir ACK zamanlayıcısını (timer) çalıştırır. B veriyi doğru olarak alınca bir ACK çerçevesi gönderir. ACK çerçevesi A’daki
zamanlayıcı dolmadan ulaşırsa işlem başarı ile tamamlanmış olur. Aksi halde herşey yeniden yapılır. Veri iletimi sırasında C ve D istasyonları bir sinyal yaymazlar sadece kanalın meşgul olduğunu kendilerine bildirirler.
CTS: Clear to Send, RTS: Request to Send, NAV: Network Tahsis Vektörü
Token Ring:Halka topolojisini kullanan ortam erişim protokolüdür. Ağ erişimi için token kontrolü kullanır. Ağa erişmek isteyen düğüm, token adı verilen özel bir bit dizisine sahip olmak zorundadır. Token’ı elde eden düğüm ağa erişim hakkına sahip iken diğer düğümler sadece ağı dinleyebilir. Veri iletimini tamamlayan düğüm token’ı tekrar ağa bırakır. Token 3 byte’lık özel bir bit dizisidir.
L2’de Çalışan Aygıtları
Anahtar (Switch):Bir anahtar, her bir ucuna farklı bilgisayarların bağlanabildiği bir aygıttır. Her ağda bir bilgisayarın bulunduğu köprülerle birbirine bağlı bir ağ grubuna benzer. Aynı anda n/2 adet bilgisayar birbiri ile haberleşebilir. (n: uç sayısı)
Köprü (Bridge):İki ağı birbirine bağlamak için kullanılırlar.
Veri Bağı Katmanında çalışırlar. Kendilerine gelen çerçeveleri inceleyerek içlerinde bulunan adreslere göre hareket ederler. Üzerlerinde yazılım bulunmaktadır.
Bir ağda bulunan bilgisayarın gönderdiği bilginin, gerekmiyor ise, diğer ağa gitmesini engeller. Ağları birbirinden ayırır. Her ağ için bir liste oluşturur.
Veri Bağı Katmanı 2 Konusundan önce Veri Bağı Katmanı 1 Konusu İçin – Tıklayınız