İçindekiler
- Veri bağı katmanının işlevlerini anlamak
- Çerçeveleme
- Ethernet frame
- Akış denetimi
- Sliding window protocols
- Hata bulma
- Parity, CRC, Checksum
Veri Bağı Katmanı Nedir ?
Veri bağı OSI referans modelinin ikinci katmanı olan veri bağı katmanı;
- Verileri çerçevelemek ve adreslemek,
- Akış denetimi
- Hata denetimi,
- Hata düzeltme,
- Ortam erişim denetimi yapar.
Çerçeveleme(framing)
- Fiziksel katmanda veri bitler halinde kaynaktan hedefe gönderilirken, veri bağı katmanı bitleri “frame” lere böler.
- Çerçeveleme sayesinde bir kaynaktan hedefe giden ya da farklı kaynaklardan başka hedeflere giden mesajlar ayrıştırılır.
- Her mesaj tek bir çerçeve olabilir. Bu durumda;
▫Çok büyük bir çerçeve oluşur
▫Hata ve akış kontrolü zor olur
▫Oluşacak tek bir bit hatası, tüm mesajı etkiler
- Genelde, her mesaj birden çok çerçeveye bölünür (fragmentation).
▫Oluşacak tek bir bit hatası sadece bir çerçeveyi etkiler
1- Sabit Çerçeve Boyutu
– Frame’ler için ayraçlar kullanmaya gerek yoktur. Örnek: ATM (48 byte)
2- Değişken Çerçeve Boyutu
– Frame’in başlangıç ve bitiş noktalarını belirlemek için ayraçlar kullanılmalıdır
– İki ana yaklaşım vardır. Karakter temelli yaklaşım ve
bit temelli yaklaşım. Örnek: Ethernet2 (64-1518 byte)
(1500B payload + 14B Ethetnet Header + 4B FCS)
Karakter Temelli Çerçeveleme
- Veri karakterler olarak taşınır (ASCII 8‐bit)
- Header (Başlık) kaynak ve hedef adreslerini içerir, trailer (kuyruk) hata kontrol bilgisini içerir. Hepsinin boyutu 8 bit ve katlarıdır.
- Frameleri birbirinden ayırmak için frame’in başına ve sonuna 8 bitlik “flag”ler eklenir
– Flaglerin içeriği protokole göre değişir
Karakter Temelli Çerçeveleme
- Karakter temelli framing sadece metin türü verinin transfer edildiği dönemde popülerdi
- Flag text içinde kullanılmayan herhangi bir karakter olarak seçilirdi
- Günümüzde diğer veri türleri de gönderilmektedir
- Her karakter verinin içinde bulunabilir
- Alıcı frame’in sonuna geldiğini düşünebilir
- Önlemek için byte stuffing (byte doldurma) yaklaşımı karakter temelli framing ile birlikte
kullanılır
Karakter Temelli Çerçeveleme – Byte/Karakter Doldurma
- Flag karakteri veri içerisinde geçecekse ondan önce özel bir karakter eklenir
- Veri bloğu extra bir byte ile doldurulmuş olur
- Eklenen karakter genelde “escape character (ESC)” olarak adlandırılır
- Alıcı ESC karakteri aldığında, yok sayar ve bir sonraki bytedan okumaya devam eder
- ESC karakteri metin içerisinde geçiyorsa ne olur?
- Bunu önlemek için metin içerisinde geçmesi gereken ESC karakterinden önce bir ESC karakteri daha kullanılır.
- Günümüzde Unicode kodlama sistemleri (16 ya da 32 bit karakter) yaygınlaşmaktadır
- Bu nedenle bit temelli protokoller daha çok kullanılmaya başlamıştır
Bit Temelli Çerçeveleme
- Bir çok protokolde 8‐bitlik 01111110 flag’i frame’in başlangıcını ve sonunu belirtmek için kullanılır
- Karakter temelli yaklaşımda karşılaşılan problemler görülebilir
- Burada dolgu 1 karakter yerine sadece 1 bit ile yapılabilir
- Bu strateji bit dolgusu olarak bilinir
- Veri bloğunda 0’ı takip eden 5 tane 1 varsa (bir sonraki bitin
değerine bakılmaksızın) mutlaka extra bir 0 eklenir
- Bu sayede flag 01111110 in veri içinde oluşmasına izin verilmez
- Alıcı extra 0 ları temizler
Preamble: Başlangıç, 10101010 …. (7B) + 10101011 (1B-SDF) (Frame boyutundan sayılmaz)
Type: Üst katman protokol, IP:0800H, IPx:8137H, X.25:0805H
Data: En az 46 byte olmalı, daha azında çarpışma sezilemez.
CRC: preamble dışındaki tüm veri için hata denetimi yapılır.
Ethernet çerçevesi, host bilgisayar tarafından bakıldığında 14 byte’dir, preamble ve CRC alıcı ağ adaptöründe kaldırılır.
Kapsülleme (encapsulation)
IP datagramları geçtikleri fiziksel ağlarda o ağın çerçevesi içinde taşınırlar. Bu
işleme kapsülleme denir. Kapsüllenen bir datagram ilgili çerçeve yapısında çerçeve verisi bölümüne yerleştirilir. Kapsülleme işlemi şekilde gösterildiği gibi varış düğümüne ulaşana kadar geçilen her fiziksel ağda tekrarlanır.
Akış Denetimi (Flow Control)
Göndericinin veriyi iletim hızı ile alıcının veriyi işleme hızının uyumlu hale getirilmesi sürecidir.
- Gelen veri kullanılmadan önce kontrol edilmeli ve işlenilmelidir,
- Bu işlemler genelde veri iletim hızından daha yavaştır,
- Gelen veri işlenene kadar bufferda tutulur,
- Düğümler arası çerçeve tamponlama kapasitesi sınırlıdır,
- Tampon dolmaya başladığında alıcı göndericiyi uyararak iletişimi durdurabilir
Aktarım (L4) katmanında uçtan-uca akış denetimi sağlansa da düğümler arası akış denetimi veri bağı katmanında gerçekleştirilir.
Veri bağlantı katmanında çerçeve akışını denetlemek için kullanılan protokole Kayan Pencere Protokolü (sliding window protocols) denir.
Kayan Pencere Protokolü
Birden fazla çerçevenin ardıl olarak iletimi sağlanabilir;
- Alıcı düğümün tamponu K uzunluğunda çerçeve kabul edebilir,
- Gönderici düğüm ACK (alındı onayı) gerekmeksizin K adet çerçeveyi iletebilir,
- Alıcı taraftan alınan ACK bir sonraki beklenen çerçeve numarasını ifade eder,
- Gönderici ve Alıcı tarafta gönderilen ve alınan çerçevelerin listesi tutulur,
Hata Denetimi
Veri paketlerinin iletimi sırasında değişik nedenlere bağlı olarak bazı bitler bozulabilir. Bu bozulmalara hata denir.
Karşılıklı haberleşen ağ katmanları arasında veri iletiminde, iletim ortamındaki gürültü ve diğer olumsuz etkenler nedeniyle hatalar oluşabilir.
Gerekiyorsa hatalı verinin düzeltilmesi ya da yeniden gönderilmesi üzerine çalışılabilir. En basitinden, hatalı olduğu bilinen bir veri parçası atılarak, doğru olarak algılanması engellenebilir. Hata denetimi veri bağı katmanında yapılır.
Hata sezme işlemlerinin hepsi ek veri üretilmesini gerektirir. Üretilen ek veri, aktarılmak istenen veri ile birlikte taşınır. Bu da kullanıcıya sunulan veri kapasitesinin düşmesine yol açar.
Eşlik Sınaması (Parity Check):
Aktarılan veride oluşan tek sayıda hatayı sezmek için kullanılır. Bu amaçla veriye bir eşlik biti eklenir. Birlerin sayısının çift olmasına çift eşlik, tek olmasına da tek eşlik durumu denir.
Bu teknik, 1,3,5 gibi tek sayıdaki bozulmaları tespit eder. Çift sayıdaki hatalarda başarısızdır. Dolayısıyla patlama hatalarında (burst errors) başarı oranı %50’dir. Genellikle düşük boyutlu veri transferlerinde kullanılır.
Çevrimli Fazlalık Sınaması (Cyclic Redundancy Codes – CRC):
Cyclic redundancy check (CRC), LAN ve WAN ağlarda kullanılır.
Bu yöntemde taşınacak veriden hesaplanan bir sınama katarı verinin sonuna eklenir.
Sınama katarına tekniğin İngilizce adının (Cyclic Redundancy Check) kısaltılmışı olarak CRC katarı da denir.
Varış noktasında gelen verinin CRC katarı hesaplanır ve daha önce
hesaplanarak veriye eklenmiş CRC katarı ile karşılaştırılır. CRC katarlarının farklı olması verinin bozulduğunu gösterir.
Çevrimli Fazlalık Sınaması (Cyclic Redundancy Codes – CRC):
1- Gönderilecek n bitlik veri dizisi katsayıları veri dizisinin ilgili konumlarındaki bitlerin değerleri olan n. dereceden bir P(x) polinomu ile tanımlanır.
Örneğin; Gönderilecek bilgi bitleri dizisi “10110101” olarak verilsin,
2- P(x) polinomu, xp ile çarpılır. p üreteç polinomunun derecesidir. G(x): üreteç polinomudur. Üreteç polinomları standart olarak tanımlanmış olup CRC kodunun uzunluğunu belirler.
3- xp.P(x) ifadesi, G(x) üreteç polinomuna bölünür. Kalan elde edilir.
4- Gönderilecek bit dizisi belirlenir.
Gönderilecek bit dizisi: 10110101100 elde edilir. Dikkat edilirse CRC uzunluğu 3 bit olup, üreteç polinomunun derecesine eşittir.
5– Alıcı tarafta T(x) polinomu G(x)’ e bölünür. Bölme işleminde kalan sıfır ise iletim hatası yoktur ve CRC kodu elimine edilir. Kalan sıfırdan farklı ise iletim hatası vardır.
Toplama Sağlaması (Checksum):
Checksum Internette yaygın kullanılmaktadır.
Gönderilen sayıların toplamı alınır ve birlikte gönderilir. (7,11,12,0,6) için (7,11,12,0,6,36).
Alıcı gelen sayıları toplar ve gelen toplamla karşılaştırır. Aynı ise data alınır değilse atılır.
Checksum’da toplama işlemi one’s complement (birin tümleyeni) aritmetiğiyle yapılır. Internette 16‐bit checksum kullanılır.
Gönderen mesajı 16‐bit parçalara böler ve hepsini 1 tümleyene göre
toplar. Toplamın tümleyeni alınır ve checksum elde edilir.
Alıcı aynı işlemleri tekrarlar. Checksum değeri 0 olursa hata yoktur
Veri Bağı Katmanı Konusundan sonra Bilgisayar Ağları Fiziksel Katman Konusu İçin – Tıklayınız