BİLGİSAYAR AĞLARI VE
VERİ HABERLEŞMESİ
13.12.2015
1
AĞLARIN KISA TARİHÇESİ
1969 yılında, ABD’de, savunma gayesiyle kurulan bir merkez, ARPANET
adıyla bir bilgisayar ağını hazırladı. Bu hususta araştırma yapan strateji
uzmanları, bu ağ yardımıyla görüşüp fikir alışverişi yapıyorlardı.
1972’de bu ağ, bir konferans aracılığıyla kamuoyuna tanıtıldı.
1980 tarihine kadar birçok hususi ağ ortaya çıkmıştı. Bu tarihte farklı ağların
birbirleriyle irtibat kurmasına izin veren protokol imzalandı. ABD’de faaliyetler
sürerken, Avrupa ve Uzak Doğu’da da, özellikle üniversiteler, araştırma
merkezleri stratejik resmi kurumlar arasında bilgisayar ağları teşekkül etmeye
başlamıştı.
1983’de ARPANET, askeri ve sivil iki ağa ayrıldığında ortaya çıkan ferdi
ağların bütününü ifade etmek için “Internet” ismi teklif edildi.
13.12.2015
2
BİLGİSAYAR AĞLARI NEDİR?
Bilgisayar sistemlerinin birbirine bağlanarak
bilginin iletildiği ve paylaşıldığı yapılara bilgisayar
ağları denmektedir.
Bu bağlantı sadece bakır teller aracılığıyla olmaz:
fiber optik kablolar, kızıl ötesi dalgalar, iletişim
uyduları ve vs. de kullanılabilir.
13.12.2015
3
BİLGİSAYAR AĞLARI NEDEN VAR?
Veri Paylaşımı?
Bilgisayar Kaynaklarının Paylaşımı?
Haberleşme?
Merkezi Yönetim?
Ortak Çalışma Grupları?
Yüksek İşlem Hızının Sağlanması?
13.12.2015
4
SORULAR?
A) Veriler nasıl kodlanacak? Örneğin bir “A” harfi nasıl bir elektriksel işarete
dönüştürülebilecek?
B) Bir bilgisayar, başka bir bilgisayarın kendisine veri göndermek istediğini nasıl
anlayacak?
C) Bir bilgisayar öteki bilgisayarın kendisine ne kadar veri gönderdiğini nasıl bilecek?
D) Verilerin iletilirken bozulma ihtimaline karşı ne yapılabilir?
E) Veri iletiminin denetimi nasıl olacak?
F) Çok bilgisayarın olduğu bir ağda veriler doğru bilgisayarı nasıl bulacak?
5
G) Aynı hattan nasıl daha fazla sistem haberleşebilir?
VERİ HABERLEŞMESİ
alıcı
verici
İletişim Ortamı
Kaynak Sistem
Hedef Sistem
VERİ HABERLEŞMESİ
 Bilgisayar ortamında veri haberleşmesi, sayısal kodlama ile
yapılır. Aktarılan veri, 0 ve 1 biçiminde sayısal olarak
kodlanarak aktarılır. Böylece, bilgisayar terminolojisinde veri
haberleşmesi, sayısal olarak kodlanmış bir bilginin
bilgisayarlar arasında değiş tokuşu olarak açıklanabilir.
 Verilerin, bilgisayar ağları üzerinden aktarılabilmesi için bir
dizi işlem görmesi ve denetimlerden geçmesi gerekir. Yerine
getirilmesi gereken bu işlemler, farklı düzeylerde gerçekleşir
ve oldukça karmaşık uygulamalar gerektirebilir. Bu işlemler
ve denetimler bütünü, veri iletişim sistemini oluşturur.
13.12.2015
7
Bilgi Taşıyan Sinyaller
 Herhangi bir kaynakta oluşturulan bilgi, veri iletişimini sağlamak
üzere elektromanyetik sinyale dönüştürülür, sonra uygun bir
iletişim ortamı üzerinde taşınarak yayılır ve alıcısına ulaştırılır.
Elektromanyetik sinyali alan alıcı, bu sinyalden özgün bilgiyi
yeniden üretir.
 Bir elektromanyetik sinyal, sürekli (continuous) ya da ayrık
(discrete) olabilir.
 Sürekli sinyaller analog, ayrık sinyaller ise sayısal sinyallerdir.
 Sürekli sinyalin kuvveti zaman içinde sürekli ve akıcı bir biçimde
değişir.
 Ayrık sinyalin kuvveti belli bir zaman dilimi içerisinde sabit bir
düzeyde kalır, sonra başka bir düzeye değişir.
13.12.2015
8
SAYISAL SİNYAL KODLAMA TEKNİKLERİ
Unipolar– Tek kutuplu Kodlama
Tek bir voltaj seviyesi bulunmaktadır.
9
Unipolar– Tek kutuplu Kodlama
Mesafe kısa olduğu için makine içi haberleşmelerde kullanılır.
10
SAYISAL SİNYAL KODLAMA TEKNİKLERİ
Bipolar– Çift Kutuplu Kodlama
Non-Return to Zero (NRZ) – Sıfıra Dönmeyen Kodlama
0
1
0
0
0
1
1
0
1
3V
V
0
-3V
Çift Voltaj seviyesi kullanılmaktadır.
Bir biri ardına gelen o’lar ve 1’ler problem yaratmaktadır.
RS-232D ara yüzü bu kodlamayı kullanmaktadır.
11
SAYISAL SİNYAL KODLAMA TEKNİKLERİ
Bipolar– Çift Kutuplu Kodlama
Non-Return to Zero Inverted (NRZI) – Ters Sıfıra Dönmeyen Kodlama
0
1
0
0
0
1
1
0
1
3V
V
0
-3V
Çift Voltaj seviyesi kullanılmaktadır.
Sadece bir biri ardına gelen o’lar problem yaratmaktadır.
12
SAYISAL SİNYAL KODLAMA TEKNİKLERİ
Bipolar– Çift Kutuplu Kodlama
Return to Zero – Sıfıra Dönen Kodlama
Çift Voltaj seviyesi kullanılmaktadır.
13
SAYISAL SİNYAL KODLAMA TEKNİKLERİ
Bipolar– Çift Kutuplu Kodlama
Manchester Kodlaması
0
1
1
0
.85V
V
0
-.85V
.1s
Çift Voltaj seviyesi kullanılmaktadır.
14
Manchester Kodlaması
ASCII KOD TABLOSU
16
ASCII TABLODAKİ BAZI KODLAR VE AÇIKLAMALARI
Dec
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Hex
00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
0A
0B
0C
0D
0E
0F
10
Abbr
NUL
SOH
STX
ETX
EOT
ENQ
ACK
BEL
BS
HT
LF
VT
FF
CR
SO
SI
DLE
PR[a]
␀
␁
␂
␃
␄
␅
␆
␇
␈
␉
␊
␋
␌
␍
␎
␏
␐
CS[b]
^@
^A
^B
^C
^D
^E
^F
^G
^H
^I
^J
^K
^L
^M
^N
^O
^P
001 0001 021
17
11
DC1
␑
^Q
Device Control 1 (oft. XON)
001 0010 022
18
12
DC2
␒
^R
Device Control 2
001 0011
023
19
13
DC3
␓
^S
Device Control 3 (oft. XOFF)
001 0100 024
20
14
DC4
␔
^T
Device Control 4
001 0101
025
21
15
NAK
␕
^U
Negative Acknowledgement
001 0110
026
22
16
SYN
␖
^V
Synchronous Idle
001 0111
027
23
17
ETB
␗
^W
End of Trans. Block
001 1000 030
001 1001 031
24
25
18
19
CAN
EM
␘
␙
^X
^Y
Cancel
End of Medium
Binary
000 0000
000 0001
000 0010
000 0011
000 0100
000 0101
000 0110
000 0111
000 1000
000 1001
000 1010
000 1011
000 1100
000 1101
000 1110
000 1111
001 0000
Oct
000
001
002
003
004
005
006
007
010
011
012
013
014
015
016
017
020
CEC[c]
\0
\a
\b
\t
\n
\v
\f
\r
Description
Null character
Start of Header
Start of Text
End of Text
End of Transmission
Enquiry
Acknowledgment
Bell
Backspace[d][i]
Horizontal Tab
Line feed
Vertical Tab
Form feed
Carriage return[h]
Shift Out
Shift In
Data Link Escape
17
EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code = Genişletilmiş İkilik
Kodlu Ondalık Değişim Kodu
IBM tarafından kullanılan bir karakter kümesidir.
13.12.2015
18
BİLGİ AKIŞI HIZINI BELİRLEYEN ETMENLER
Tek Kabloda Çoklu-Düzey İşaretleme:
Kanal boyunca veri iletiminin ikili (iki sembol durumu 1,0) olması gerektiği gibi
bir sınırlama yoktur.İşaretleme herhangi sayıda voltaj düzeyinde veya sembol
tipinde olabilir.
Örneğin, 4 düzeyli voltaj kullanımı demek ;her seviyeyi ayrı
ayrı iki bit ile kodlayabilmemiz demektir. (00 = level A, 01= level B, 10=
level C, 11 = level D). Bu şu anlama gelir;sembol durumunu her
değiştirişimizde, iki bitlik bir bilgi iletilir. (İkili işaretlemede bir bitlik bilgi
iletiliyordu.) Böylece verilen bir bandgenişliğinde bilgiyi iki kat daha
hızlı iletmiş olduk.Veya aynı iletim hızında bandgenişliğini yarıya
indirmiş olduk.
Çoklu-Düzey İşaretleme
20
Çoklu-Düzey İşaretleme
Bit ve Sembol arasındaki ilişki
Günümüzde modemler tasarlanırken ikili işaretleme (binary) kullanımı artık çok
seyrekleşti.Çünkü aynı bandgenişliği ile daha hızlı iletişim sağlamak varken daha
yavaş hızda haberleşmek verimi düşürmekten ibaret.Modern dial-up
modemlerde 1024 işaretleme durumu ve/veya üzeri kullanılıyor.
Sembol durum sayısını basit bir şekilde şöyle ifade edebiliriz.
M = 2n sembol durumu
n:bit sayısı
Örneğin, 3 bitten oluşan bir grubun ifade edebileceği durum sayısı:
M = 23 = 8 dir. (000,001,010,011,100,101,110,111)
4 bit için M = 24 = 16 sembol durumu
5 bit için M = 25 = 32 sembol durumu
Ve bu şekilde devam eder.1024 sembol durumu için ihtiyacımız olan bit sayısı 10
dur.
21
Çoklu-Düzey İşaretleme
A şekli kodlanacak olan ikili bilgi kaynağını gösteriyor.
B şekli çoklu düzey işaretleşmeyi gösteriyor.
22
Çoklu-Düzey İşaretlemenin Dezavantajları
-Gürültüye daha fazla duyarlıdır.
- Alıcıda ve vericide daha karmaşık sistemler gerektirir.
23
BİLGİ AKIŞI NE KADAR HIZLI OLABİLİR
Dijital bilgiyi bir kaynaktan (örneğin ,bir bilgisayar) diğer bir
hedefe (örneğin bir yazıcı) göndermek gereksinimi duyuyoruz.Bilgimizin
1000000 bitten oluştuğunu kabul edelim.Bu bilgiyi haberleşme ağından en
çabuk ne kadar sürede gönderebiliriz?
1 saniyeden daha fazla? 1 milisaniyeden daha fazla? Anında?
24
BİLGİ AKIŞI NE KADAR HIZLI OLABİLİR
Bilgi İletim Hızı
Veri kanalındaki bilgi iletim hızı ;bitlerin kaynaktan (verici) hedefe (alıcı) iletim
hızıdır.
Bilgi iletim hızının birimi --> bps=bit /saniye'dir
Soru1
Örneğin her 6 ms de 6 bitlik bilgi gönderiliyorsa,
Bilgi iletim hızı = 6 bit / 6 ms = 1000 bit/saniye [1sn=103ms]
Soru 2
Kanalın bilgi kapasitesi 2400 kbps ise, 1Mbyte'lık bir bilgiyi iki bilgisayar
arasında iletmemiz ne kadar zamanımızı alır?
Soru 3
Bir haberleşme sisteminde bir sembol iletiminde 4 bit kullanılıyor. Sistemin 4
bitlik iletişim için kanal kapasitesi 9600 bps ise bilgi iletim hızı nedir?
25
HATTIN KAPASİTESİ
Hatasız bir haberleşme için Shannon-Hartley kapasite sınırı:
Kanal Kapasitesi C = B.log2(S / N + 1) bit/saniye
B: Hattın band genişliği
S/N: İşaret gücünün gürültü gücüne oranı
Örnek : 4 KHz bandgeniğliğine sahip ve güç yoğunluk spektrumu olan
bir gürültülü kanal için alıcıda alınması gerekli olan sinyalin gücü
0.1 mW. Kanalın kapasitesini hesaplayız.
B= 4000 Hz
S = 0.1 (10-3) W
N=B.ç =2. 10-12 .4000 = 8. 10-9 W
S/N = 1.25 * 104
Denkleme göre C= 54.44 * 103 b/s
26
Download

veri haberleşmesi