Ethernet, bilgisayarlar ve diğer ağ cihazları arasında veri iletimini sağlayan en yaygın yerel alan ağı (LAN) teknolojisidir. IEEE 802.3 standardı kapsamında tanımlanan Ethernet, OSI modelinin fiziksel ve veri bağlantı katmanlarında çalışır. Verileri çerçeveler (frames) hâlinde ileten bu teknoloji, çeşitli hız ve medya tiplerini destekleyen geniş bir standart ailesine sahiptir.

Tarihçe ve Gelişim

Ethernet, 1973 yılında Xerox PARC laboratuvarlarında Robert Metcalfe ve ekibi tarafından geliştirildi. İlk versiyon 2.94 Mbps hızında çalışıyordu ve kalın koaksiyel kablolarla iletim sağlıyordu. 1980'de Digital Equipment Corporation, Intel ve Xerox (DIX) konsorsiyumu tarafından 10 Mbps hızında çalışan ilk ticari Ethernet standardı tanıtıldı. IEEE, 1983 yılında bu standardı temel alarak IEEE 802.3 adıyla resmi Ethernet standardını yayınladı.

Çalışma Yapısı

Ethernet, MAC (Media Access Control) adreslerine dayalı olarak veri iletimini gerçekleştirir. Her cihaz, 48-bit uzunluğunda benzersiz bir MAC adresine sahiptir. Ethernet, OSI modelinde ikinci katmanda yer alır ve çerçeveleme, adresleme ve hata kontrolü gibi görevleri yerine getirir.

Ethernet çerçevesi temel olarak aşağıdaki alanlardan oluşur:

• Başlangıç dizisi (Preamble)
• Hedef MAC adresi
• Kaynak MAC adresi
• Tip/uzunluk alanı
• Veri yükü
• Çerçeve sonu (FCS - Frame Check Sequence)

İletim sırasında ağ ortamının durumunu denetlemek için CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) erişim metodu kullanılır. Bu yöntem, iki cihazın aynı anda veri göndermesi sonucu oluşabilecek çarpışmaları algılayarak veri iletimini yeniden zamanlar.

Ethernet Türleri

Ethernet teknolojisi zamanla farklı hızlara ve ortamlara göre sınıflandırılmıştır:

Modern Ethernet standartları, hem bakır hem de fiber optik kablolarda çalışabilecek şekilde geliştirilmiştir.

IEEE 802.3 Standardı

Ethernet protokolü, IEEE tarafından 1983’te yayımlanan IEEE 802.3 standardı ile resmi hâle getirilmiştir. Bu standart, fiziksel katmanda elektriksel/optik sinyalleşme ve veri bağlantı katmanında çerçeve yapısı ile erişim kontrol yöntemlerini tanımlar.

IEEE 802.3 standardı zamanla birçok genişleme ile güncellenmiştir. Bu ekler, farklı hız ve ortamları destekleyen alt standartlar olarak yayınlanmıştır. Örneğin:

• 802.3u → Fast Ethernet (100 Mbps)
• 802.3ab → Gigabit Ethernet (1 Gbps)
• 802.3an → 10 Gigabit Ethernet
• 802.3ae → Fiber üzerinde 10 GbE
• 802.3bz → 2.5G/5G Ethernet

Bu standartların tümü, Ethernet çerçevesinin temel yapısını ve iletişim mantığını koruyarak yalnızca hız ve fiziksel ortam farkları yaratır.

Ethernet Çerçevesi

Ethernet teknolojisinde veri iletimi, belirli bir yapıya sahip veri blokları olan çerçeveler (frames) aracılığıyla gerçekleştirilir. Bu çerçeve, hem iletilecek veriyi hem de o verinin hedefe doğru ve hatasız ulaşmasını sağlayacak kontrol bilgilerini içerir.

Bir Ethernet çerçevesi, genellikle yedi temel bölümden oluşur. İlk olarak, iletim öncesinde Preamble (ön ek) adı verilen 7 baytlık bir alan bulunur. Bu alandaki düzenli bit dizisi (örneğin 10101010...) alıcı cihazın göndericiyle zamanlama senkronizasyonu kurmasına yardımcı olur. Hemen ardından gelen Start Frame Delimiter (SFD), çerçevenin başladığını belirten 1 baytlık özel bir işaret içerir.

Çerçevenin bir sonraki bölümünde, verinin gönderileceği cihazı belirten hedef MAC adresi ve ardından veriyi gönderen cihazın kaynak MAC adresi yer alır. Bu adresler her biri 6 bayt uzunluğundadır ve ağ cihazlarını fiziksel olarak tanımlar.

Adreslerden sonra gelen uzunluk/tip alanı, 2 bayttır. IEEE 802.3 standardına göre bu alan, çerçevenin veri alanının uzunluğunu belirtir. Diğer yandan DIX (Ethernet II) çerçevesinde bu alan, üst katmanda taşınan protokolün türünü tanımlar (örneğin IPv4, ARP gibi).

Çerçevenin en büyük bölümünü, veri ve dolgu alanı oluşturur. Burada üst katmandan gelen veri taşınır. Minimum veri uzunluğu 46 bayt, maksimumu ise 1500 bayttır. Eğer iletilen veri 46 bayttan kısa ise, çerçevenin belirlenen minimum boyuta ulaşması için ek dolgu verisi (padding) eklenir.

Son olarak, çerçevenin doğruluğunu kontrol eden Frame Check Sequence (FCS) alanı yer alır. Bu 4 baytlık bölümde, gönderici tarafından oluşturulan CRC (Cyclic Redundancy Check) kodu bulunur. Alıcı, aynı CRC algoritmasıyla kontrol eder ve çerçevede hata olup olmadığını belirler.

Bu yapı sayesinde Ethernet, hem güvenilir hem de hızlı bir veri iletimine olanak sağlar. Ayrıca çerçevenin sabit yapısı, farklı hız ve medya türlerine rağmen protokolün istikrarla çalışmasını mümkün kılar.

Kullanım Alanları

Ethernet, esnek yapısı ve düşük maliyeti sayesinde hem bireysel kullanıcıların ev ağlarında hem de kurumsal veri merkezlerinde yaygın olarak kullanılır. En yaygın kullanım alanları şunlardır:

• Yerel alan ağları (LAN)
• Kampüs ağları
• Veri merkezleri
• Endüstriyel otomasyon sistemleri
• Ağ cihazları arası bağlantılar (switch, router, access point vb.)

Fiber Optik Kablolar ve Ethernet

Yüksek hızlı veri iletimi ihtiyacıyla birlikte, Ethernet protokolü fiber optik ortamlarda da kullanılmaya başlanmıştır. IEEE 802.3 standardı altında tanımlanan 100BASE-FX, 1000BASE-SX/LX, 10GBASE-SR/LR gibi protokoller, fiber kablolar üzerinden çalışır. Bu protokoller, Ethernet çerçeve yapısını aynen koruyarak daha uzun mesafelerde ve daha düşük gecikmeli bağlantıların kurulmasına olanak tanır. Fiber altyapı, özellikle veri merkezleri ve omurga ağlar gibi yüksek bant genişliği gerektiren ortamlarda tercih edilmektedir.