Ağ Kartları (NIC- Network Interface Card)

Son güncelleme: 16.10.2010 16:33

cr@ckman

LÜTFEN BAŞKA SİTELERDE YAYINLAMAYIN BOARDUMUZ İÇİN

Ağ Kartları (NIC- Network Interface Card)
Ağ kartları, üzerinde ağ erişim portu olmayan standart özellikle bilgisayar veya benzeri sayısal sistemlere takılan kart şeklinde bir sistemdir. Genel olarak, LAN içinde bulunan uç sistemlerin ağa bağlanması için kullanılır. Dolayısıyla Ethernet, Token Ring (TR), ATM ve FDDI vs. gibi her LAN teknolojisi veya türü için farklı ağ kartı vardır. Ethernet teknolojisine dayanan bir LANa uç sistem bağlanması için Ethernet kart, ATM teknolojisine dayanan bir LANa uç sistem bağlanması için ise ATM kart kullanılır. Şekil-xxxde çeşitli ağ kartlarının fiziksel şekilleri ve hamen yanlarında olası konnektör türleri görülmektedir.

Ağ kartları, temel olarak ait olduğu teknolojinin fiziksel katmanına ait fonksiyonları yerine getirir. Ancak, uygulamada, fiziksel katman dışında diğer katman fonksiyonlarının bir kısmını da yerine getirirler. Örneğin Ethernet kartları, OSI başvuru modeline göre, fiziksel katman ve hemen bir üstünde bulunan MAC alt katmanın ( veri bağı katmanının bir parçası) işlevlerine de sahiptir ve bunlarla ilgili standartları destekleyecek şekilde üretilmiştir. ATM kartise, sürücü programıyla beraber hemen hemen mimarisinin sahip olduğu tüm katmanlara sahiptir. Böyle olmasına karşın, ağ kartlarından söz edilirken daha çok fiziksel katman özellikleri onun standartları akla gelir.

Bilindiği gibi bilgisayarlar 32-bit PCI, 16-bit ISA ve 32-bit EISA gibi çeşitli türde iç yolara sahiptir. Bir kart hem takılacağı bilgisayarın iç yoluna ve hem de bağlanacağı aktif cihazın (Anahtar, HUB vs.) port arayüzüne uygun olmalıdır. Örneğin bilgisayar 32-bit PCI yoluna ve kartın bağlanacağı aktif ağ cihazı 100 Mbps fiber portlara sahipse, buraya uygun kart ta bu özelliklere sahip olmalıdır.(bkz. Şekil-xxx)

Ethernet Kart

Ethetnet kartlar, Ethernet teknolojisinin LAN uygulamasında yoğun olarak kullanılması nedeniyle oldukça yaygın kullanılır. Bu gün için kullanılan ağ kartlarının %85-90ının Ethernet kart olduğu söylenebilir. Çünkü bir bilgisayarın Ethernet kart ile ağa bağlamak oldukça düşük maliyetli olmakla ve çoğu zaman kullanıcı gereksinimi karşılamaya yetmektedir. Ethernet kartları, aktarım hızı (band genişliği) ve fiziksel port türüne bağlı olarak Tablo xxxde görüleceği üzere çok çeşitli türlerde üretilir.

Tablo- xxxx Ethernet kart türleri
Kart Türü Hızı(Mbps) Kablo Türü Port Konnektörü
10Base-T 10 UTP, STP (bakır) RJ-45
10Base-F 10 fiber optik ST veya SC
100Base-TX 100 UTP, STP (bakır) RJ-45
100Base-T4 100 UTP, STP (bakır) RJ-45
100Base-FX 100 fiber optik ST veya SC
1000Base-SX 1000 (1 G) fiber optik ST veya SC
1000Base-T 1000 (1 G) UTP (bakır) RJ-45

Örneğin 10Base-T diye adlandırılan bir Ethernet kart, 10 Mbps band genişliğine ve bakır kablo bağlanacak porta sahiptir; veya 100Base-FX diye adlandırılan bir Ethernet kart 100 Mbps band genişliğine ve fiber optik kablo bağlanacak pota sahiptir.

Birçok üretici, esnek olması açısından Ethernet kartlarını hen 10 Mbps hem de 100 Mpbste çalışacak şekilde üretmektedirler. Bu tür kartlar (10/100 olarak gösterilir), hangi hızla çalışacağını ya yapılan konfigürasyonla anlar, ya da otomatik olarak karşı tarafta hangi hızda bir arayüz varsa, ona kendisini uyarlayarak çalışır.

Diğer tüm ağ cihazlarında olduğu gibi Ethernet kart karşı taraftaki porta kablo ile bağlanır. Bu kablo boyunun en uzun ve en kısa ne kadar olacağı standartlar ile belirlenmiştir. Bu standartların dışına çıkıldığında ağdan beklenen başarım alınamayabilir veya ağ oldukça yavaşlayabilir. Aşağıda bu uzunlukların ne kadar olabileceği kabaca özetlenmiştir.

10Base-Tde 10 Mbps à Cat 3, 4 ve 5 UTP kablo 100 metreye kadar
10Base-Fde 10 Mbps à Çok modlu fiber optik kablo ile 2 Kmye kadar
100Base-TXde 100 Mbps à Cat 5 UTP kablo ile 100 metreye kadar
100Base-T4de 100 Mbps à Cat 3, 4, 5 UTP kablo ile 100 metreye kadar
1000Base-Tde 1 Gbps à Cat 5 UTP kablo ile 100 metreye kadar
1000Base-LXde 1 Gbps à Çok modlu fiber optik kablo (50 m) ile 550 metreye kadar

100 Mbps Ethernet ağ kartının Osı başvuru modelindeki yeri

TR Kart (jetonlu halka kartı)

TR kartlar, Jetonlu Halka teknolojisine sahip portları olan ağ cihazlarına uç sistemler bağlamak için kullanılır. Genel olarak bit TR kart hem 4 Mbps hem de 16 Mbpslik bağlantıyı destekler. Fiziksel bağlantının yapıldığı konnektör RJ-45 ve DB-9 şeklindedir.

FDDI Kart

FDDI ağa bir uç sistem bağlamak için iki tür kart vardır. Biri çift bağlantılı arayüz (DAS), diğeri tek bağlantılı arayüz (SAS) ile bağlanılmasını sağlar. DAS, FDDIın var olan 2 halkasına da bağlantı sağlarken, SAS yalnızca aktif halkaya bağlantı sağlar.

ATM Kart

ATM omurgaya bir bilgisayar bağlanması için ATM ağ kartı kullanılır. ATM, uçtan uca hizmet (service) kalitesini garanti eden bir teknolojidir ve doğrudan ATM ağa bağlı uç sistemler, kart ile bütünleşik gelen LAN emülasyon yazılımı aracılıyla, eğer ağda birden fazla vLAN varsa tek bir kart ile hepsine üye olabilir. ATM kartlar, genel olarak 155 Mbpslik üretmektedir; bakır (Cat5 UTP) ve fiber optik kablo seçenekleri vardır.

HUB/Tekrarlayıcı (Repeater)

Tekrarlayıcı, ağ dilimlerini (Segments) birbirine bağlayarak ağı genişletmek, uzatmak için kullanılır; görevi, iletişim hattının fiziksel uzunluğunu artırmaktır. Şöyle ki, hat, üzerindeki elektriksel işareti iletirken belirli bir zayıflamaya uğratır; bu çok fazla olursa karşı taraf işareti algılayamaz; dolayısıyla iletişim gerçeklenemez. Bu durumda araya zayıflayan işareti kuvvetlendirip karşı tarafa ulaşmasını sağlayan tekrarlayıcı koyulur. Küçük boylu, hat uzunluğu belirten sınırlar içinde kalan ağ uygulamalarında tekrarlayıcı gereksinimi olmaz; ancak hat uzunluğu artarsa, araya tekrarlayıcı koyulması gerekir.

Tekrarlayıcılar birden çok ağı birbirine bağlamak için değil de aynı ağa ait parçaları, yani ağ dilimlerini birleştirmek için kullanılır. Çünkü ağ bağlantısı için kullanılan iletişim kuralları ve özellikle bağlantıda kullanılan kabloların iletişim mesafeleri kablo cinsine göre belirlidir ve belirli bir üst sınır vardır. Eğer arada bir kuvvetlendirme yapılmıyorsa, ancak belirli bir mesafeye kadar iletim sağlanır. Daha uzun bir bağlantı için araya bu kuvvetlendirme işini yapacak tekrarlayıcı cihazı koyulması gerekir. Şekil-xxxde verilen örnekte bütün bilgisayarlar aynı ağa aittir.

Ağp dilimlerinin birbirlerine bağlanması

Tekrarlayıcı koyularak ağ dilimlerinin birbirine bağlanması, diğer bir değişle ağın genişletilmesi de belli bir noktaya kadar yapılır. İstenildiği kadar tekrarlayıcı koyulup genişletilemez. Bunun da bir sınırlaması vardır ve bunu seçilen yöntem belirler. Örneğin en fazla dört ağ dilimi birbirine bağlanabilir gibi bir sınırlama olabilir. Bu, ağ başarımının altına alınması için yapılır.

Tekrarlayıcının OSI referans modelindeki yeri

Tekrarlayıcı (Repeater) OSI referans modelinin 1. katmanı olan fiziksel katmanda tanımlı görevi yapar; gelen verinin içeriği ile ilgilenmez, ayrıca elektriksel olarak kuvvetlendirip diğer portuna iletir (Şekil-10.5). Kısaca bir tekrarlayıcının temel işlevi,kendisine herhangi bir yönden gelen elektriksel işareti karşıya kuvvetlendirilmiş olarak aktarmaktır.

Tekrarlayıcı kullanılarak dilimleri bağlanmış bir ağdaki trafik yoğunluğu, bütün dilimlerin trafik yoğunluklarının toplamıdır. Çünkü tekrarlayıcı, verinin içeriğiyle ilgilenmediği için alıcı adresi göremez ve verinin nereye adreslendiğini sezemez, dolayısıyla bir dilimin yarattığı trafik doğrudan diğer dilimlere yansır.

HUB cihazı çok portlu tekrarlayıcıya benzer. Ancak çalışma ilkesi benzer olsa da işlevsel olarak farklılık gösterir. HUB, çeşitli yerlere dağılmış uç bilgisayarların bir noktada birleştirilmesini sağlar; kendisine bağlı olan tüm bilgisayarlara, Ethernetin başlangıç felsefesi olan paylaşılan bir aktarım ortamı (paylaşılan yol) sunar. Yani HUBa bağlı bir bilgisayar veri göndermek istediğinde veri paketini yola çıkartır; eğer bir çatışma olmaz ise paketler alıcısı tarafından başarıyla alınır. Eğer bir çatışma olursa, iletişim gerçekleşemez; gönderen bilgisayar rastgele bir süre bekleyip yeniden göndermeye çalışır. Paylaşılan yolun başarımı çatışma oranı ile ters orantılıdır.; çatışma sayısı arttıkça başarım düşer. Paylaşılan yola yeni bilgisayarın eklenmesi çatışma olasılığını arttıracağından başarımı düşürür. HUB, fazla trafik yoğunluğu olmayan uygulamalarda optimum çözüm verir. Ancak resim ve görüntü bilgilerinin aktarıldığı uygulamalarda yoğun trafik olacağından HUB kullanımı iyi sonuç vermeyebilir.

#12.02.2005 19:02 0 0 0

cr@ckman

LÜTFEN BAŞKA SİTELERDE YAYINLAMAYIN BOARDUMUZ İÇİN

Paylaşılan yol ve HUB çözümü

HUB cihazı küçük ofis uygulamalarında veya büyükçe bir LAN'da yoğun trafik gereksinimi olmayan çalışma gruplarının bağlantısında kullanılır. Çeşitli sayıda portları olan çok değişik HUB cihazları vardır; 4, 8, 12, 24 portlu HUB cihazları gibi. Bir ağ cihazı portlarına bağlı sistemlere paylaşılan bir ortam sunuyorsa HUB olarak düşünülebilir. Bazı HUB'ların, genel olarak portları 10 Mbps iken 1 tane de 100 Mbps'lik porta sahiptir. Bu 100 Mbps'lik port ya HUB'ın LAN omurgaya bağlanmasında (uplink) ya da oraya 100 Mbps'lik bir ana bilgisayar bağlanmasında kullanılır.

HUB cihazları, toplam port sayısının artırılması için birbirlerine bağlanabilir. Bu amacla çoğu HUB cihazında özel port bulunur yada üst üste konularak yığın (stack) oluşturmak için hızlı özel yola sahip olurlar. İkincisi olması durumunda iki HUB özel bir kablo ile birbirine bağlanır; bu şekilde bir darboğaz oluşturmadan bağlantı sağlanmış olur.

Köprü (Bridge)

Köprü türü cihazlar, genel olarak, benzer teknolojiye sahip LAN'ların birbirine bağlanmak için kullanılır; bağlantı sonucu LAN'lar mantıksal açıdan yine tek bir LAN olur. Köprüler, OSI başvuru modeline göre veri bağı katmanında çalışırlar. Dolayısıyla verinin adres kısmına bakıp ona göre davranırlar; veri paketi içindeki alıcı adresi karşı tarafa ait değilse, paketi boşuna karşıya geçirip oranın trafiğini attırmazlar. Ethernet kartlarında, fiziksel adres olarak ta bilinen MAC düzeyinde adresleme kullanılır.

Ağ dilimlerinin köprü ile bağlanması

Köprüler, topolojisi farklı dahi olsa aynı protokolün kullanıldığı iki veya daha fazla bağımsız ağın birbirine bağlanması için kullanılır. İki bağımsız ağ arasına konulan bir köprü her iki tarafta da aktarılmak istenen paketleri inceler. Eğer paket karşı ağda bulunan bir yeri adresliyorsa, o paketi diğer ağa aktarır; aksi durumda, karşı ağın trafiğini arttırmamak için, orayı adreslemeyen paketleri süzer ve geçirmez. Böylece ağın bir parçasının trafiği diğer parçaların trafiğiyle ağırlaşmamış olur (Şekil-10.7).
Uygulamada, büyük ağların, parçalanıp herbiri bağımsız birer ağ niteliğini koruyacak biçimde daha küçük ağlara bölünmesinin ve bunların birbirlerine köprülenerek bağlanmasının (bridging) birçok getirisi olur:
' Trafik yoğunluğu ayrıştırılmış olur; aynı ağı adresleyen trafik diğer ağları etkilemez.
' Herhangi bir ağda olabilecek bir hata veya arıza diğer ağlara yansıtılmamış olur.
' LAN'ların etkin uzunluğu arttırılmış olur.

Farklı topolojideki ağların birbiri ile bağlanması

Yukarıdaki örnekte (Şekil-10.8), aynı protokolü kullanan iki tane ortak yol, birer tane de yıldız ve halka topolojiye sahip dört yerel alan ağının birbirine köprüler üzerinden bağlantısı gösterilmiştir. Görüldüğü gibi 2. ağ 1. ve 3. ağlara köprüler üzerinden bağlıdır; 2. ağ üzerinde oluşan trafik 1. veya 3. ağı adreslemiyorsa, köprü üzerinden geçilemeyeceğinden o ağların trafik yoğunluğunu etkilemez. Köprüler adreslerin hangi ağa ait olduğunu içeren bilgiler tutarlar.

OSI'nin 1. ve 2. katmanlarına sahip olan köprüler, veri akışını kontrol eder, iletişim hatlarının denetler, fiziksel sdreslemeyi ve fiziksel erişilmesini sağlar. Bunları sağlamak için de çeşitli veri bağı katmanı (link-layer) protokolleri kullanırlar; Ethernet, TR (Jetonlu Halka) ve FDDI adı en çok duyulan protokollerdir.

Köprünün OSI başvuru modelindeki yeri

Ticari olarak 1980'li yılların başında boy gösteren köprü karmaşık yapıda bir aygıt değildir. Kendisine gelen çevreleri analiz eder, çevresinin içerdiği bilgiye dayanarak diğer ağa geçilip geçilmeyeceğine karar verir ve gideceği yere yönlendirir. Köprü, 2. katmanın üstünü ilgilendiren veri parçasına bakmadığı için kendisine gelen çerçeveleri hızlı biçimde aktarır.

Köprüleme Yöntemleri
Temelde birkaç değişik türde köprüleme yöntemi vardır. Bazılarında bütün yol bilgisi her çerçevenin içinde konulurken, bazılarında da yalnızca bir sonraki düğüm bilgisi koyulur. İlki IBM firması tarafından gerçekleştirilen bir yöntem olup kaynak yönlendirmeli köprüleme (Source-Route Bridging, SRB), ikincisi DEC firmasınca geliştirilmiş olup saydam köprüleme (Transparent Bridging, TB) olarak adlandırılır. Bir diğeri de çevirmeli köprüleme (Translational Bridging) olarak adlandırılır.
' Kaynak Yönlendirmeli Köprüleme Source-Route Bridging
' Saydam köprüleme Transparent Bridging
' Çevirmeli Köprüleme Translational Bridging
Ethernet ağ diimlerini bağlamada saydam köprüleme (TB) kullanılır; saydam köprüleme yöntemi TR ve FDDI ağlarda da kullanılmaktadır. Kaynak yönlendirmeli köprüleme ise FDDI ve IBM tarafından geliştirilen TR ağlarda kullanılır. Çevirmeli köprüleme, veri bağı katmanı tamamen farkı olan LAN teknolojileriyle kurulmuş ağ dilimlerini birbirine bağlama için kullanılır. Çevirmeli köprüleme için en iyi örnek olarak Ethernet ve FDDI ağ dilimlerinin bağlanması verilebilir; köprü, çerçeveleri geçirmeden çerçeve dönüşümü yapar.

Kapsayan Ağaç Algoritması (Spanning Tree Algorithm)
Kapsayan ağaç algoritması birbiriyle iletişimde bulunacak ve farklı ağ dilimlerinde olan herhangi iki düğüm arasında, yalnızca, bir yol olmasını garanti eden bir algoritmadır. Şöyle ki, ağ büyüdükçe ağın ve aradaki bağlantıların fiziksel karmaşıklığı artar ve istenmediği halde, herhangi iki düğüm arasında iki yol (çevrim) olacak şekilde bağlantı yapılabilir (Şekil-10.10). bu durumda, özellikle saydam köprülemenin kullanıldığı uygulamalarda ağ başarımı açısından sorun yaratır; ağın başarımı oldukça azalabilir. Bu azalmanın önüne geçilmesi için köprülerde kapsayan ağaç (ST) algoritması koşturulur. Böylece, iki düğüm arasında fiziksel olarak birden fazla yol olsa bile, bunlardan bir tanesi aktif tutulur, değerleri pasif hale getirilir.

Kapsayan Ağaç Algoritması

Ağ içerisinde çevrim oluşması durumunda ağ başarımının düşmesinin sebebi şöyle açıklanabilir: Saydam köprüleme yağılan temel işlemler öğrenme, süzme ve ilerletmedir. Bir saydam köprü bu üç işlemi gereği gibi yerine getirebilmesi için ağ üzerindeki herhangi iki düğüm arasında yalnızca bir yol olmalıdır; bir çevrim oluşması durumunda bazı çerçeveler ağ içerisinde sürekli dönüp dolaşırlar, ve bu da ağ üzerinde fazladan trafik yaratır.
Kapsayan ağaç algoritması, yedek bağlantı gereksinimini kendiliğinden getirebilir. Örneğin, bilinçli olarak iki düğüm arasında birden fazla fiziksel yol oluşturulur ve köprülerde bulunan ST algoritması etkin hale getirilir. Algoritma, yollardan yalnızca birini aktif tutup diğer yolları pasif hale sokar. Aktif yolla bir sorun oluştuğunda, algoritma, yeni durumu değerlendirip yeni hesaplamalar yapar ve var olan yollar arasından birini aktif hale sokabilir. Ancak köprüler üzerine kapsayan ağaç algoritmasını koşturmak, ciddi bir işlemci gücü gerektirir; özellikle, bu algoritmayı destekleyen anahtar cihazlarda etkin hale getirilirse, cihazın anahtarlama kapasitesi azalabilir.

Köprülerin Sınıflandırılması
Köprüler için çok farklı sınıflamalar yapılabilmektedir:
' Köprüler, kullanım şekline köre yerel (local) ve uzak erişimli (remote) olarak sınıflanabilir. Yerel olanlar yakın bağlantılar için kullanılırken, uzak erişimli köprüler birbirinden uzak yerlerde bulunan Lan'ları genellikle telefon hatları üzerinden bağlamak için kullanılabilir.
' Bir sınıflama da, köprülerin OSI referans modelinin 2. katmanına (veri bağı katmanı) ait görevlerin ne kadarını kotarıp kotaramayacağına göre yapılmaktadır. Şöyle ki, IEEE OSI başvuru modelinin 2. katmanını 2 alt katmana bölmüştür; bunları da MAC (Media Access Control) ve LLC (Logical Link Control) olarak adlandırılmıştır. LLC'nin altında olan MAC alt katmanı iletişim ortamına erişme işini kotarırken; LCC, çerçeveleme, akış kontrolü, hata kontrolü ve MAC'ın adreslemesiyle uğraşır. Bu bölünmeye göre erişim yöntemi aynı olan ağların bağlanması için LCC'nin yaptığı işe gerek yoktur.
Bazı köprüler MAC- katmanlı köprüler olarak sınıflanır. Dolayısıyla bu tür köprüler birbirinin aynı erişim protokolüne sahip ağları bağlamak için kullanılır. Örneğin iki tane IEEE 802.3 gibi. MAC-katmanlı olmayan, LCC'yi de içeren diğer köprüler ise farklı erişim topolojisine sahip ağları bağlamak için kullanılır. Örneğin bir IEEE 802.3 ile bir IEEE 802.5 protokolüne sahip ağları bağlaması gibi.

Anahtar (Switch)
Birden çok uç sistemini bir noktada toplayıp, onlar arasında anahtarlama yöntemiyle bağlantı kurulmasını sağlar (Şekil-10.11). HUB'a benzer, ancak HUB kendisine bağlı sistemlere paylaşılan bir ortam sunarken, anahtar atanmış bir yol sunar. Genel olarak veri bağı katmanında çalışır; ancak ağ katmanı işlevlerine sahip anahtarlar da vardır.
Anahtarlar ağ uygulamasında yoğun olarak kullanılan cihaz türlerinden birisidir; işlevi, kendisine gelen veri trafiğini portları arasında anahtarlamaktır.
Sistemlerin Anahtar Üzerinde Bağlanması

HUB cihazları kendilerine bağlı sistemlere paylaşılan bir ortam sunarlar. Örneğin, Şekil-10.12'de görüldüğü gibi 1 tane sunucu, 5 tane kullanıcıdan oluşan 6 tane sistem bir HUB cihazı üzerinden bağlandığı zaman, her bir sisteme düşen ortalama band genişliği 10/(6-1)'den 2 Mbps olur. Çünkü paylaşılan yol aynı anda yalnızca bir iletişim için kullanılır. İletişimde bulunmak isteyen bir sistem önce yolu boş bulmalıdır. Aynı örnekte HUB cihazı anahtar ile değiştirilirse, bilgisayarlara paylaşılan bir yol değilde anahtarlamalı bir yol sağlanmış olur; ağın toplam aktarım başarımı artar.

#12.02.2005 19:05 0 0 0

cr@ckman

LÜTFEN BAŞKA SİTELERDE YAYINLAMAYIN BOARDUMUZ İÇİN
Teorik olarak aynı anda 3 çift bilgisayar birbirleriyle haberleşebilir; böylece HUB kullanılması durumunda port başına ortalama 2 Mbps olan bad genişliği 10 Mbpse çıkmış olur. Ancak bu durum teorik bir sonuçtur; aynı anda tüm bilgisayarların birer çift oluşturacak şekilde haberleşme gereksinimleri olması uygulamada pek karşılaşabilecek bir durum değildir. Uygulamada, bilgisayarlar genelde kullanıcı durumundadır ve bunlar büyük bir çoğunlukla Sunucu (Server) olarak adlandırılan sistemlerle iletişim yapmak isterler. Bu durumda anahtar için hesaplanan teorik değer, gerçekte daha küçük olur; gerçek değeri sunucu ce sunucuların bağlandığı portun band genişliği belirler.
. Sistemlerin HUB üzerinden bağlanması
Şekil-10.11dee görülen ağda sistemlerden bir tanesi sunucu ise ve anahtara 10 Mbpslik port üzerinde bağlanmışsa bir darboğaz oluşur. Çünkü anahtar her ne kadar anahtarlamalı bir yol sunuyorsa da tüm kullanıcılar aynı sunucuya erişmek isteyeceği için ortalama band genişliği 10/(6-1)den 2 Mbps olur. Bu darboğazın aşılması için anahtarlar üzerine diğer portlarına göre daha yüksek hızlı portlar koyulur. Örneğin 10 Mbpslik Ethernet anahtarlar üzerinde genelde 10 MBPSlik 12, 16 veya 24 tane port ve 1 veya 2 tane de 100 Mbpslik port bulunur. Böylece diğerlerine göre daha fazla trafik yoğunluğu olan sistemler 100 Mbpslik porta takılarak darboğaz aşılmış olur (Şekil-10.13).
100Mbps portlu Anahtar Kullanılması
Anahtara cihazların üstünde hiçbir trafik yok iken, tüm portları birbirinden yalıtılmış durumda beklemektedir. Dolayısıyla anahtara bağlı tüm sistemler arasında bağlantı kopuktur denilebilir. Ancak bir sistem diğeri ile iletişimde bulunmak isterse, ikisinin bağlı olduğu portlar anahtar üzerinden birbirine bağlanır (anahtarlama işlemi); iletim bittikten sonra yeniden çözülerek başka sistemlerle iletişim için serbest bırakılır. İletişimde bulunacak sistemlerin ayrı ayrı portlara bağlı olması durumunda, aynı anda birden çok çift bilgisayar iletişimde bulunabilir.
Anahtar cihazları, anahtarlama işlemi için uç sistemlerin MAC adreslerini (fiziksel olarak da alınır) kullanır. Bu nedenle anahtar cihazlar üzerinde MAC adreslerinin tutulduğu bir tablo (MAC tablosu) bulunur. Bir sistem karşı bir sisteme veri göndermek istediğinde, veri 3. katman paketler, 2. katmanda çerçeveler haline getirilir. Paket içerisinde 3. katman protokol adresleri (örneğin IP, IPX), çerçeveler içerisinde ise MAC adresleri (örneğin Ethernet kartların fiziksel adresleri) vardır. Bir LAN içerisindeki iletişimde MAC adresleri kullanıldığı için, karşı düğümün MAC adresi, çerçeve içerisinde alıcı adresi olarak bulunur. Anahtar cihaz çerçeve içerisindeki alıcı MAC adresi öğrendikten sonra, MAC tablosuna bakarak iki port arasında bağlantı kurar. Bu iki sistem, kurulan bağlantı üzerinden birbirlerine çerçeve gönderirken, diğer portlar arasında da ikişer ikişer bağlantı kurulabilir.

Tablo-10.2. Bir anahtarın MAC adres tablosu
Alıcı MAC Adresi Bağlı Olduğu Port
08-00-021a-3c-b2 1. port
00-a0-24-1a-3c-b2 5. port
08-00-21-a4-c8-92 7. port
08-00-02-1a-3c-33 8. port
08-00-24-1a-3c-b2 8. port
00-00-02-1a-3c-b2 2. port
00-00-25-1a-3c-ae 4. port
...
...
Anahtar cihazlarda ağ içerisindeki sistemlere ait MAC adreslerinin tutulduğu birer tablo vardır; bu tablonun boyu oldukça önemlidir. Anahtarlama işlemi bu tabloya dayanılarak gerçekleştirilir; tabloda hangi MAC adreslerin hangi portlarda olduğu tutulur. Böylece bir porttan gelen çerçevelerin hangi porta anahtarlanacağı alıcıcısının hangi porta bağlı olduğuna karar verilir. Eğer bir çerçevenin alıcı kısmındaki adres, o andaki tablo içerisinde yoksa, ilgili çerçeve tüm portlara yayın yapılarak aktarılır. Tablonun tutacağı MAC adres sayısı sınırlıdır. Ve güncelleme için cep bellek algoritmalarından bir kullanılır (bu adresler görme anında eklenir). Yani, tablo dolarsa yeni MAC adresleri ancak, önceliklerden bir tablodan çıkarılarak eklenebilir. Dolayısıyla bu tablonun boyu küçük olursa ve ağın o kısmında çok fazla sistem varsa, yayın türü aktarım oranı artar ve çok sık olarak cep bellek algoritmasının koşturulması gerekir. Merkez anahtar (core switch) konumundaki cihazların MAC adres tablolarının yeterince büyük olması istenir.
Anahtar OSI Katmanları
Anahtar cihazlar, köprüler gibi OSI referans modelindeki ilk iki katmanın fonksiyonlarına sahiptirler. Ancak 3. katman işlevlerine sahip anahtar cihazlar da üretilmektedir; anahtarlara 3. katman işlevlerini eklemekten amaç, onları birer yönlendirici haline dönüştürmek değil de, anahtarlara sanal ağ desteği sağlamak ve sanal ağ oluşturulması durumunda konfigürasyon esnekliği sağlamak içindir.
Aktarım Yöntemleri
Anahtarlar, kendilerine gelen veri paketlerini diğer tarafa aktarım şekline göre ikiye ayrılır: biri hemen geçir (CUT-Through), diğeri tamamını al sonra gönder (Store-and-Forward) anlamındadır. İlkinde veri paketi anahtara gelmeye başlar başlamaz karşı tarafa geçirmeye başlanır. İkincisinde tüm paketin gelmesi beklenir; ardından paketin içindeki adrese bakılarak anahtarlanır. Paketin yolla bozulma olasılığı fazla olan ortamlarda ikincisi daha iyidir.
Anahtar Türleri (Switch Types)
Anahtar birkaç değişik şekilde sınıflanır; örneğin bunlardan iki tanesi, ağ içinde konuşlanacağı yere göre ve içerdiği teknolojiye göre yapılır. Ağ içerisindeki konuşlanacağı yere göre merkez ve kenar anahtar olarak, kullanılan teknolojiye göre Ethernet, ATM, TR anahtar olarak sınıflanırlar.
Kenar Anahtarlar (Edge Switches)
Kenar anahtarlar daha çok bilgisayar veya HUBların doğrudan bağlantılarının yapıldığı anahtarlardır. Kenar anahtarlar, doğrudan kendine bağlı sistemlerin gereksinim duyduğu anahtarlama ihtiyacının karşılayacak ölçüde kapasiteye sahip olurlar. Anahtarlama gücü ve MAC tablosu boyu sınırlıdır. Bu tür anahtarlara doğrudan uç sistemler bağlı olacağı için genel olarak yüksek anahtarlama kapasitesine gereksinim duyulmaz. Uygulamada, örneğin Ethernet için, kenar anahtarlar genel olarak 12, 16, 24 veya 36 tane 10 Mbps Ethernet porta ve bir veya iki tane yüksek hızlı 100 Mbps Ethernet porta sahip olurlar. Yüksek hızlı portlar omurgaya bağlantı (üst bağlantı (uplink)) için veya sunucu sistemlerin bağlantısı için kullanılır (Şekil-10.15).
Merkez Anahtar (Core Switch)
Merkez anahtar, Şekil-10.14 ve Şekil-10.16da görüleceği gibi ağın merkezine konuşlandırılır. Merkez anahtarların performansı ağın tüm performansını etkileyebileceğinden kenar anahtarlara göre daha güçlü donanıma , yüksek hızlı portlara ve büyük boyutlu MAC tablosuna sahip olmalıdırlar. Merkez anahtarlarda, kendisine doğrudan bağlı olsun olmasın, ağdaki tüm sistemlerin MAC adresleri tutulur. Ancak bu sayede, kendisi üzerinden geçecek çerçevelerin nereye anahtarlanacağını belirleyebilir. Şekil-10.16da tipik olarak çok katlı bir binaya dağılmış bir LAN yapısı görülmektedir.
Uygulamada, merkez anahtarlar, port arayüz esnekliği sağlaması açısından şaseli olarak üretilirler. Şase yalnız başına iç yollara sahip boş kasadır; üzerinde güç kaynağı ve minimum aksesuar bulunur. Şase üzerinde bulunan boş yuvalara (slots) port modülleri takılarak gereksinim duyulan port sayısı elde edilir. Şaseli anahtar için anahtar sözcük şasenin arka plandaki anahtarlama kapasitesidir.
Yönlendiriciler (Routers)
Yönlendiriciler OSI başvuru modellinin ilk üç katmanına sahip olan aktif ağ cihazlarıdır; 3. katman olan ağ katmanında çalışırlar ve LANların WANlara veye uzaktaki diğer LANlara bağlanmasında kullanılırlar. Yönlendiriciler, 3. katmana ait protokaller düzeyinde adres kontrolü yapıp komple bir ağda paketin alıcısına gitmesi için en yolu belirleyebilirler. Aynı zamanda LAN ve WAN teknolojisi arasında bir köprü görevi görür. Örneğin LAN tarafı Token Ring (TR), WAN tarafı Frame Relay (FR) olan bir uygulamada, bağlantının gerçekleşmesi için TR ve FR portu olan bir yönlendirici kullanılabilir.
Yönlendiriciler, veri paketlerinin bir uçtan diğer bir uca, ağdaki uygun düğümler üzerinden geçirilerek alıcısına ulaştırılması işini kotarırlar. Paketleri gönderen ve alan düğüm arasında birden fazla yol varsa, en uygun yolun seçilmesi ana görevleridir; en uygun yolun belirlenmesi içinde ağ topolojisi ve ağın (bağlantı hatların durumu, band genişlikler vs. gibi) o anki durumu hakkında birtakım bilgileri tutarlar.
Yönlendiriciler, optimum yolun bulunabilmesi için yönlendirme algoritması koşar; bu tür algoritmalar, en iyi yolun belirlenmesinde kullanılacak parametrelerin tutulduğu bir yönlendirme tablosuna (routing table) sahiptirler. Yönlendirme tablosu, algoritma uyarınca ağ sürekli sorgulanarak güncellenir. En uygun yolun belirlenmesi için birçok algoritma vardır ve bu algoritmalar en uygun yolu belirleyebilmek için yol uzunluğu (path length), güvenirlik (reliability), gecikme (delay), yolun band genişliği (bandwidth), trafik yoğunluğu (load) ve iletişim maliyeti (communication cost) gibi parametrelerden bir veya birkaçını kullanarak bir metrik değer hesaplar. Bu metrik değer göre paketler yönlendirilir.