Ethernet hakkında olan ilk yazımda sizlere Ethernet‘in ne olduğu ve ne işe yaradığı hakkında bilgiler vermiştim. Ağ Topolojileri hakkında olan yazımda ise Yerel Ağ Alanı içerisinde bulunan cihazların birbirlerine nasıl bağlanabileceği bilgisini vermiştim. Bu bilgiler doğrultusunda bu yazımda varolan Ethernet standartlarına yer vereceğim.
Ethernet Standartları Nelerdir
Classic Ethernet:
1976 yılında Bob Metcalfe ve arkadaşı David Boggs tarafından üretilen Ethernet Classic-Ethernet(Klasik-Ethernet) adını almıştır. Üretilen bu Klasik-Ethernet’ in standartlaştırılmış farklı çeşitleri vardır. Bunlardan bazıları 10BASE-5, 10BASE-2 ve 10BASE-T‘ dir.
10BASE-5:
10BASE-5 aynı zamanda Thick-Ethernet(Kalın Ethernet) olarakta anılır. Bunun sebebi veri iletiminde kullanılan koaxial kablonun oldukça kalın olmasıdır. Thick-Ethernet Ağ Topolojilerinden Bus topolojisini kullanır. 10BASE-5 standardını tanımlayacak olursak “10” rakamı transfer hızını, “BASE” kullanılan bandın çeşidini ve “5” rakamı max. segment uzunluğunu belirtir. Thick-Ethernet’ in max. segment uzunluğu 500 yard, yaklaşık 500m’ dir.
Base bandının dışında birde Broad bandı vardır. Aralarındaki fark Base bandı kullanılan sistemlerde sinyaller direkt olarak veri iletimini sağlayan kabloya verilir ve tek seferde yalnızca bir sinyal iletilebilir. Broad bandı kullanan sistemlerde ise sinyaller bir Taşıyıcı Frekans’ a verilir ve tek seferde birden fazla sinyal iletimi sağlanabilir.
Thick-Ethernet’ in dezavantajları arasında yer alan maliyet sorunları ve kullanılan kalın koaxial kablonun döşenmesinde yaşanan zorluklardan dolayı Thin-Ethernet geliştirildi.
10BASE-2:
10BASE-2 aynı zamanda Thin-Ethernet(İnce Ethernet) olarakta anılır. Bunun sebebi veri iletiminde kullanılan koaxial kablonun Thick-Ethernet’ te kullanılan kabloya göre kat kat daha ince olmasıdır. Thin-Ethernet’ te Thick-Ethernet gibi Bus-Topolojisini kullanmaktadır. 10BASE-2 standardını tanımlayacak olursak “10” rakamı transfer hızını, “BASE” kullanılan bandın çeşidini ve “2” rakamı max. segment uzunluğunu belirtir. Thin-Ethernet’ in max. segment uzunluğu 200 yard, yaklaşık 185m’ dir.
10BASE-T:
Thin ve Thick-Ethernet’ e kıyasla 10BASE-T standardı Yıldız-Topoolojisini kullanmaktadır. Veri göndermek içinse Kategori 3(CAT 3) Twisted-Pair(çift bükümlü) bakır kablo kullanılır. Kullanılan bu kablo telefon kablosunun biraz daha iyi versiyonudur ve toplam sekiz damarı(dört çift damar) vardır. Fakat bu dört çift damarın sadece ikisi kullanılmaktadır. Bunlardan birisi veri göndermek için, diğeri ise veri almak içindir. Hatta gönderilen veri Manchester Kodlama yöntemi ile kodlanarak gönderilir.
Günümüzde düşük performansı ve hata eğilimli olmalarından dolayı 10BASE-5 ve 10BASE-2 standartları artık kullanılmamaktadır.
Switched-Ethernet:
Teknolojinin gelişmesiyle beraber piyasada bulunan Ethernet-Standartlarının veri aktarım hızları yetersiz gelmeye başlamıştı. Bu sebepten dolayı varolan Ethernet-Standardı geliştirildi. Yeni geliştirilen bu standartlar Switched-Ethernet adı altında birleştirildi ve bu standartlar Yıldız-Topolojisini kullanmaktadırlar. Switched-Ethernet’ in standartları Fast(Hızlı)-Ethernet, Gigabit-Ethernet, 10Gbit-Ethernet’ tir.
Fast-Ethernet:
Fast Ethernet geliştirilen ilk Switched-Ethernet standardıdır. Fast-Ethernet’ in üretilmesindeki ana amaç veri hızını 10 katına çıkartmaktı, yani bir Bit’ in iletileceği zaman 10 kat azaltılacaktı. Fast-Ethernet aynı zamanda Hub ile de çalışabilir. Ancak bu durumda çakışmaları saptayabilmek için CSMA/CD-Algoritmasına ihtiyaç duyulacaktır. Bu algoritmanın bu yüksek hızda düzgün çalışabilmesini sağlayabilmek için ağ genişliğinin düşürülmesi gerekiyordu.
Veri aktarım hızını bu denli yükseltebilmek için daha verimli kodlama sistemi(4B-5B) geliştirildi ve sinyal kalitesi daha yüksek kablolar(CAT-3, CAT-5(e)) kullanıldı. CAT-3 Kablo kullanan standartlardan bazıları 100BASE-T4, 100BASE-T ve CAT-5(e) kullananlardan bazıları 100BASE-TX, 100BASE-FX.
Klasik-Ethernet’ te olduğu gibi seçilen bu isimler veri aktarım hızı, kullanılan bant ve kullanılan kablonun özellğini belirtir. Örneklendirecek olursak 100BASE-T4′ ün açıklaması 100Mbps veri hızı, Base Bandı ve 4 çift damarlı Twisted Pair kablodur.
CAT-3 Kablonun en büyük avantajı o dönemde 10BASE-T’ nin en çok kullanılan Ethernet standardının olmasıydı. Bu sayede Fast-Ethernet’ e geçiş çok daha ucuz olacaktı ancak bir sorun vardı. Bu, CAT-3 kabloların veriyi bu hızda 100m üzerindeki mesafelere gönderememesiydi.
CAT-5(e) kablolarının sinyal kalitesi CAT-3 kablolara göre daha yüksek olduğu için CAT-5(e) kablolar ile daha uzun mesafeler kat edilebilir ancak CAT-5 kabloya geçiş fazla maliyetlidir.
Gigabit-Ethernet:
Gigabit-Ethernet Fast-Ethernet’ in geliştirilmiş halidir ve geliştirilme amacı Fast-Ethernet ile aynıdır, yani veri hızını 10 kat arttırmak. Gigabit-Ethernet’ te veri gönderimi için iki farklı kablo tipi kullanılmaktadır. Bunlar Fiber Optik ve Twisted-Pair kablolardır ve veriler 8B-10B kodlama sistemine göre kodlanır.
Fiber Optik kablo:
Fiber Optik kablo kullanan Gigabit standartlarına örnek 1000BASE-SX ve 1000BASE-LX verilebilir, Twisted-Pair için ise 1000BASE-CX.
Bütün Gigabit-Ethernet standartları 1000Mbps veri hızına sahip ve Base Bandını kullanmaktadır. Bu yüzden açığa kavuşturmamız gereken SX, LX ve CX uzantılarıdır. SX uzantısının açılımı Short Wavelength(Kısa Dalga boyutlu-LAN), LX uzantısının anlamı Long Wavelength(Uzun Dalga boyutlu-LAN) ve CX ise Copper(Bakır-LAN) anlamına gelmektedir.
Gigabit-Ethernet’ te kullanılan iki farklı ışık kaynağı vardır. Bunlar LED‘ ler ve diot lazerlerdir. Diot lazerler ışık sinyallerini LED’ lere göre daha odaklı yollamaktadır. Bu sebepten dolayı uzak mesafelere gönderilen sinyallerin kalitesinde fazla düşüklük yaşanmaz.
1000BASE-SX standardının kullandığı ışık dalga boyutu 830nm(nanometre)’ dir ve max. 500m lik mesafeler için üretilmiştir. Bu tür kısa mesafelerde veri iletimi için LED’ ler kullanılır. Buna karşılık 1000BASE-LX standardı pahalı diot lazerler kullanmaktadır. Bu lazerlerin dalga boyutları 1207nm’ dir. Kullanılan bu lazer ile 5km’ lik mesafe rahat kat edilebilir. 1000BASE-CX standardı ile Gigabit-Ethernet iki ayrı modda(yarı veya tam-duplex) kullanılabilir. Normal modda Gigabit-Ethernet tam-duplex’ tir. Bu modda CSMA/CD-Algoritmasına ihtyaç yoktur ancak standart olarak bu algoritma aktiftir ve istenilirse kapatılabilir. Diğer modda ise Gigabit-Ethernet yarı-duplextir ve çakışmaları saptayabilmek için bu modda CSMA/CD-Algoritmasına ihtiyaç duyulur.
10GBit-Ethernet:
Klasik-Ethernet’ e oranla 10GBit-Ethernet 1000 kat daha hızlı çalışmaktadır ve veri aktarım hızı saniyede 10GBit’ tir. Bu versiyonda kullanılan kodlama sistemi 64B-66B kodlama sistemidir. 10GBit-Ethernet sadece tam-duplex modda çalıştığı için CSMA/CD-Algoritması artık standartların bir parçası olmaktan çıkmıştır. İlk olarak Fiber Optik kablolar için üretilmiş arından bakır kablolar için geliştirilmiştir. Fiber Optik kablo kullanan 10GBit-Ethernet standartları 10GBASE-SR, 10GBASE-LR ve 10GBASE-ER’ dir, bakır kablo için üretilen standartlardan birisi ise 10GBASE-T’ dir.
10GBASE-SR standardı kısa mesafeler(Short Range) için üretilmiştir ve veri iletimi için yarı iletken bir lazer(VCSEL, 850nm dalga boyutu) kullanmaktadır. Bu standart diğer standartlara göre ucuzdur ancak max. katedilebilecek mesafe sadece 82m.’ dir.
10GBASE-LR standardı uzun mesafeler(Long Range) için üretilmiştir ve veri aktarımı için Fabry-Perot-Lazerleri(FPL) kullanmaktadır. Kullanılan bu lazerin dalga boyutu 1310nm. olup SR standardına göre biraz daha pahalıdır ancak ulaşılabilecek mesafe 10km’ ye kadar çıkartılabilir.
10GBASE-ER standardı ise çok uzak mesafeler(Extrem Long Range) için tasarlanmıştır. Diğer standartlara karşılık 10GBASE-ER standardı ile 40km. lik bir mesafe arası veri alışverişi sağlanabilir. Bu standartta Distributed-Feedback-Lazer kullanılmaktadır. Bu lazerin dalga boyutu 1550nm’ dir.
10GBit-Ethernet’ in bakır kablo standardında ise erişilebilecek mesafe kullanılan kablo tipine göre değişmektedir. CAT-5 Kablo ile 22m, CAT-6 ile 55m.’ ye kadar ve CAT-7 kablo ile 100m.’ lik mesafeler katedilebilir.
Günümüz ve gelecekteki Ethernet-Standartları:
2006 yılının Aralık ayında proje onaylanması ile 40GBit/100GBit-Ethernet‘ i geliştirmek için çalışma grupları oluşturuldu. 17 Haziran 2010’ da bu proje başarı ile tamamlandı ve 40GBit/100GBit-Ethernet üretildi. Ancak Facebook ve Google gibi bazı büyük şirketler üretilen bu versiyonun da yetersiz kaldığını belirterek Terabit-Ethernet üretilmesi çağrısında bulundu. 2013 yılında 400Gbit-Ethernet üretimi çalışmalarına başlandı ve projenin 2017 yılında tamamlanacağı tahmin ediliyor.