ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
İNTERNET ÜZERİNDE ÇOK YÖNE VİDEO GÖNDERİMİ YÖNTEMLERİNİN İNCELENMESİ
Mehmet ORDUKAYA
ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİ DALI
ANKARA 2009
Her hakkı saklıdır.
TEZ ONAYI
Mehmet ORDUKAYA tarafından hazırlanan “İnternet Üzerinde Çok Yöne Video Gönderimi Yöntemlerinin İncelenmesi” adlı tez çalışması 02/12/2009 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oy birliği ile Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı’nda YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir.
Danışman: Yrd. Doç. Dr. Hakkı Alparslan ILGIN
Jüri Üyeleri
Başkan : Prof.Dr. Gözde BOZDAĞI AKAR
Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği A. B. D.
Üye : Yrd. Doç. Dr. Hakkı Alparslan ILGIN
Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektronik Mühendisliği
A. B. D.
Üye : Yrd. Doç. Dr. Fikret ARI
Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektronik Mühendisliği
A. B. D.
Yukarıdaki sonucu onaylarım.
Prof. Dr. Orhan ATAKOL Enstitü Müdürü
i
ÖZET Yüksek Lisans Tezi
İNTERNET ÜZERİNDE ÇOK YÖNE VİDEO GÖNDERİMİ YÖNTEMLERİNİN İNCELENMESİ
Mehmet ORDUKAYA
Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı
Danışman: Yrd. Doç. Dr. Hakkı Alparslan ILGIN
Bu tez çalışmasında internet iletişim teknolojileri kullanılarak çok yöne video gönderiminin gerçekleştirilmesi kapsamında yapılan çalışmalar anlatılmıştır. Çalışmada gerçek ağ uygulamaları Ankara Üniversitesi’ne ait CISCO laboratuvarında gerçekleştirilmiştir. Bu laboratuvarda oluşturulan iletişim ağları PPP teknolojisi ile birbirlerine seri bağlanarak, bu iletişim ağlarının karşılıklı haberleşmeleri sağlanmıştır.
Tez kapsamında farklı ağ koşullarına sahip iletişim ağları arasında çok yöne video gönderimi gerçekleştirilmiştir. Çalışmada H.264 formatında ve çeşitli bit hızlarında kodlanan videoların etkin iletimi için servis kalitesi yöntemleri (QoS) kullanılmıştır.
Bu yöntemler ile elde edilen görüntü kaliteleri kıyaslanarak çok yöne video gönderiminde en etkili sonuçların iyileştirilmiş ağ koşullarında iletimi yapılan videolarda elde edildiği görülmüştür.
Aralık 2009, 104 sayfa
Anahtar Kelimeler: Çok yöne video gönderimi, Uzak alan bilgisayar ağları, Büyük yerel ağlarda çok yöne video gönderimi, Video işleme, Seri iletişim teknolojileri
ii
ABSTRACT
Master Thesis
AN INVESTIGATION ON VIDEO MULTICASTING METHODS OVER THE INTERNET
Mehmet ORDUKAYA
Ankara University
Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Electronics Engineering
Supervisor: Asst. Prof.Dr. Hakkı Alparslan ILGIN
This thesis deals with the studies in the scope of video multicasting using Internet communication technologies. In the study, real network applications were carried out at CISCO laboratory of Ankara University. Three different networks constructed in CISCO laboratory are combined with PPP serial network protocol. In the scope of this thesis video multicasting between networks that have different heterogeneous network conditions is implemented. Quality of Services (Qos) has been used for videos coded in H.264 format and different bit rates in order to transmit them efficiently. By comparing the received video qualities it has been observed that multicasting methods including optimized network conditions for transmission of videos obtain the best results.
December 2009, 104 pages
Key Words: Video multicast, Remote networks, Video multicast in large LANs, Video coding, Serial communication technologies
iii
TEŞEKKÜR
Öncelikle tez çalışmalarımda tavsiyeleri ve yöntemleri ile katkıda bulunan danışman hocam Sayın Yrd. Doç. Dr. Hakkı Alparslan ILGIN’a (Ankara Üniversitesi Elektronik Mühendisliği), yüksek lisans eğitimim süresince destek olan hocam Sayın Yrd. Doç. Dr.
Murat SAZLI’ya (Ankara Üniversitesi Elektronik Mühendisliği), tez çalışmalarım süresince sistemin tasarlanması ve gerçeklenmesinde desteklerini esirgemeyen hocam Kazım ÇAY’a ve arkadaşım Yunus Emre TIRAŞ’a en içten duygularımla teşekkür ederim.
Çalışmalarım boyunca bana olan sonsuz sevgisi ile maddi ve manevi desteğini asla esirgemeyen değerli, sevgili eşim Hayriye ORDUKAYA’ya çok teşekkür ederim.
Ve hayatım boyunca sürekli yanımda olan, desteklerini hep arkamda hissettiğim aileme çok teşekkür ederim.
Mehmet ORDUKAYA Ankara, Aralık 2009
iv
İÇİNDEKİLER
ÖZET ... i
ABSTRACT ... ii
TEŞEKKÜR ... iii
SİMGELER DİZİNİ ... vi
ŞEKİLLER DİZİNİ ... ix
ÇİZELGELER DİZİNİ ... xi
1. GİRİŞ ... 1
2. KURAMSAL TEMELLER ... 2
2.1 Bilgisayar Ağları ve İletişim ... 2
2.1.1 TCP/IP protokolü ... 7
2.1.1.1 İletim kontrol protokolü (Transmission Control Protocol (TCP)) ... 8
2.1.1.2 Kullanıcı veri bloğu iletişim protokolü (User Datagram Protocol (UDP)) .... 8
2.1.2 IP adresleme ... 9
2.1.3 Tüme gönderim (Broadcast) ... 12
2.1.4 Çok yöne gönderim (Multicast) ... 13
2.2 Geniş Alan Bilgisayar Ağları (WAN) Protokolleri ... 15
2.2.1 Noktadan noktaya erişim protokolü ( Point-to-Point Protocol-PPP) ... 16
2.2.2 X 25 protokolü ... 20
2.2.2.1 X.25 Virtual Circuits (Sanal Bağlantılar) ... 22
2.2.3 Frame Relay Protokolü... 23
2.3 Yönlendirme Protokolleri ... 25
2.3.1 İlk Açık Yöne Öncelik (Open Shortest Path First -OSPF) Protokolü ... 27
2.3.2 Yönlendirme Bilgi Protokolü (Routing Information Protocol -RIP) ... 29
2.3.3 Gelişmiş İç Ağ Geçidi Yönlendirme Protokolü (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol-EIGRP) ... 30
2.4 Video Verileri ve İletimleri ... 32
2.5 Video İşleme-Sıkıştırma yöntemleri ... 37
2.5.1 Ayrık Kosinüs Dönüşümü (Discrete Cosine Transform -DCT) ... 39
2.5.2 Nicemleme ... 40
2.5.2.1 Vektör nicemleme... 40
2.5.3 Zig Zag tarama ... 42
2.5.4 Entropi kodlama ... 43
2.5.4.1 Huffman kodlama ... 43
2.5.4.2 Aritmetik kodlama ... 44
2.5.5 Fark Darbe Kodlaması (Differential Pulse Code Modulation -DPCM)…. .... 45
2.5.6 Hareket kestirimi ve dengelemesi ... 46
2.5.6 H.264/MPEG-4/AVC kodlama... 46
3. DENEYSEL TEST SİSTEMİ ... 49
3.1 Test Sistemi Donanımı ... 49
v
3.1.1 Test sisteminde kullanılan kablolar ... 49
3.1.1.1 DCE-DTE seri iletişim kabloları ... 49
3.1.2 Test sisteminde kullanılan aktif cihazlar ... 51
3.1.2.1 Yönlendiriciler (L3-Router) ... 51
3.1.2.2 Ağ anahtarları (L2-Switch) ... 53
3.1.3 Test sisteminde kullanılan bilgisayarlar ... 54
3.2 Test Sistemi Yazılımı... 55
4. TEST SİSTEMİ KURULUMU VE KONFİGÜRASYONU ... 59
4.1 Uzak Bilgisayar Ağları İletişimin Sağlanması ... 61
4.1.1 Yönlendiricilerin konfigürasyonları ... 64
4.2 İç Bilgisayar Ağlarında İletişimin Sağlanması ... 67
4.2.1 İç ağ kenar anahtarlarının konfigürasyonu ... 69
4.3 Çok Yöne Gönderimin Gerçekleştirilmesi ... 70
4.3.1 PIM-Dense Mode çok yöne gönderim modeli ... 71
4.3.2 PIM-Sparse Mode çok yöne gönderim modeli ... 73
4.4 Dağınık Ağ Koşullarının Sağlanması ... 76
4.5 Kalite Artırma Yöntemleri (Quality of Services-QoS) ... 76
4.6 Hata Kontrolü ... 78
4.6.1 Bit hataları ... 79
4.6.2 Paket kayıpları ... 79
4.6.3 Göndermede hata düzeltimi (Forward Error Correction-FEC) ... 81
5. TESTLER ve SONUÇLARI ... 84
5.1 Ağ Koşullarına İlişkin Testler ... 84
5.1.1 Bilgisayarlar arası ICMP paket gönderimi sonuçları ... 84
5.1.2 Paket kayıpları ... 86
5.1.3 Tekrar oluşturulan görüntülerdeki çerçeve kayıpları ... 88
5.2 Gönderici ve Alıcı Taraflardaki Görüntülerin Özellikleri ... 89
5.3 Görüntü Kalitesine İlişkin Test sonuçları ... 91
6. TARTIŞMA ... 100
KAYNAKLAR ... 102
ÖZGEÇMİŞ ... 104
vi
SİMGELER DİZİNİ
ABR Area Border Routers
ANSI American National Standards Institute ARP Address Resolution Protocol
ASBR Autonomous System Boundary Router ATM Asynchronous Transfer Mode
Bps Bits per second
CHAP Challenge Handshake Authentication DCE Data Circuit-terminating Equipment DCT Discrete Cosine Transform
DFT Discrete Fourier Transform
DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DLCI Data Link Connection Identifier DSL Digital Subscriber Line
DTE Data Terminal Equipment DUAL Diffusing Update Algorithm DWT Discrete Wavelet Transform EGP Exterior Gateway Protocol
EIGRP Enhanced Interior Gateway Routing Protocol FEC Forward Error Correction
GOP Group of Pictures
IETF Internet Engineering Task Force ICMP Internet Control Message Protocol IGP Interior Gateway Protocol
vii
IP Internet Protocol
ISDN Integrated Services Digital Network
ISO International Organization for Standardization JPEG Joint Photographic Experts Group
LMI Local Management Interface LZW Lempel-Ziv-Welch
MAC Media Access Control
MSE Mean Square Error
NGVC Next-Generation Video Coding OSI Open Systems Interconnection OSPF Open Shortest Path First
PAP Password Authentication Protocol PIM Protocol Independent Multicast PPP Point-to-Point Protocol
PVC Permanent Virtual Circuit
RARP Reverse Address Resolution Protocol RIP Routing Information Protocol
RTP Real-Time Transfer Protocol SDLC Systems Development Life Cycle STP Spanning Tree Protocol
TCP Transmission Control Protocol
TTL Time to Live
UDP User Datagram Protocol UTP Unshielded Twisted Pair
viii
VC Virtual Circuits
VQ Vector Quantization
WAN Wide Area Network
ix
ŞEKİLLER DİZİNİ
Şekil 2.1 OSI Katmanları ... 5
Şekil 2.2 OSI katmanlarında veri gönderimi ... 6
Şekil 2.3 OSI katmanlarında veri alımı ... 7
Şekil 2.4 A sınıfı IP adres formatı ... 10
Şekil 2.5 B sınıfı IP adres formatı ... 11
Şekil 2.6 C sınıfı IP adres formatı ... 11
Şekil 2.7 D sınıfı IP adres formatı ... 13
Şekil 2.8 WAN teknolojileri ... 16
Şekil 2.9 PPP protokol ... 16
Şekil 2.10 PAP kimlik doğrulama ... 17
Şekil 2.11 CHAP kimlik doğrulama ... 18
Şekil 2.12 PPP oturumunun kurulması ... 19
Şekil 2.13 X.25 bağlantı şeması ... 20
Şekil 2.14 X.25 DTE/DCE bağlantıları ... 21
Şekil 2.15 Frame Relay şeması ... 23
Şekil 2.16 OSPF iletişim ağı ... 27
Şekil 2.17 EIGRP iletişim ağı ... 30
Şekil 2.18 Video işleme sistemlerinin genel yapısı ... 37
Şekil 2.19 Vektör nicemleme algoritması ... 41
Şekil 2.20 Vektör nicemleme seviyelerinin oluşturulması ... 41
Şekil 2.21 Zig- Zag tarama... 42
Şekil 2.22 DPCM kodlayıcı ve dekodlayıcı devreleri ... 45
Şekil 3.1 DTE-DCE seri kablo ... 50
Şekil 3.2 Yönlendirici ... 51
Şekil 3.3 Kenar Anahtar ... 54
Şekil 3.4 Test Sistemi Bilgisayarı ... 55
Şekil 3.5 Yayın Yazılımı 1.Modül ... 57
Şekil 3.6 Yayın Yazılımı 2.Modül ... 58
Şekil 4.1 Test Sistem ... 59
Şekil 4.2 Test sistemi şeması ... 61
Şekil 4.3 İç bilgisayar ağı ... 68
Şekil 4.4 STP döngüsü ... 70
Şekil 4.5 Dense Mode modeli ... 72
Şekil 4.6 Sparse Mode modeli ... 74
Şekil 4.7 Paket analiz programı ... 80
Şekil 5.1 Çerçeve kayıpları ... 89
Şekil 5.2 Orijinal ve kodlanmış video PSNR oranları ... 92
Şekil 5.3 İletim sonrasıda Alıcı1’de yeniden oluşturulan video PSNR değerleri ... 93
Şekil 5.4 İletim sonrasıda Alıcı2’de yeniden oluşturulan video PSNR değerleri ... 94
x
Şekil 5.5 Alıcı2’de ek %30 trafik yükünde elde edilen video PSNR değerleri ... 95
Şekil 5.6 Alıcı2’de ek %50 trafik yükünde elde edilen video PSNR değerleri ... 96
Şekil 5.7 İletimi yapılan 105 numaralı video çerçevesi ... 97
Şekil 5.8 İletim sonrasında Alıcı1’de tekrar oluşturulan video çerçevesi ... 98
Şekil 5.9 İletimi yapılan 500 numaralı video çerçevesi ... 99
Şekil 5.10 İletim sonrasında Alıcı2’de tekrar oluşturulan video çerçevesi ... 99
xi
ÇİZELGELER DİZİNİ
Çizelge 2.1 Ağ sınıflandırması ... 10
Çizelge 2.2 Çoğa gönderim IP adres grupları ... 14
Çizelge 4.1 FEC hata düzeltme algoritması ... 83
Çizelge 5.1 Video yayının gönderilmesindeki iletim paket gönderim sonuçları ... 85
Çizelge 5.2 Paket kaybı oranları ... 87
Çizelge 5.3 Orijinal, kodlanan ve yeniden oluşturulan video özellikleri ... 90
1
1. GİRİŞ
Günümüzde teknolojideki son gelişmeler ile bilgi edinme ve bilgiye ulaşma alanında büyük gelişmeler yaşanmaktadır. Elde edilen bilgilerin uzaktaki kişi veya kişilerle paylaşımı yapılan çalışmalarda nihai hedefler arasına konulmuştur. Bir yerde sahip olunan verilerin, bilgilerin farklı konumlardaki kişilere zamanında ve doğru biçimde ulaştırılması konuları günümüzde birçok alanda yapılan çalışmalarda kendilerine yer bulmuştur.
Verilerin uzağa gönderilmesi üzerine yapılan araştırma ve çalışmalarının birçoğu görüntülü verilerin iletimlerinde yaşanan internet kaynaklı sorunları çözmek ile ilgilidir.
Bunlar; günümüz internet ortamında kullanılan şebekelerin yük taşıma kapasitelerinin yetersiz olması, gönderici ve alıcı bilgisayar ağlarının fiziksel olarak değişik özelliklerde olması ve iletimi yapılacak video verilerinin internet ortamında iletimi yapılan diğer verilere göre boyutlarının çok daha büyük olması gibi nedenlerdir. Video iletimindeki tüm bu olumsuz yanları aşmak için hem video üzerinde hem de videonun iletildiği internet şebekesi üzerinde çalışmalar yapılmaktadır.
İletimi yapılacak video üzerinde genel olarak yazılımsal olarak çalışmalar yapılmaktadır. Videolar sıkıştırılarak boyutları düşürülmekte bu sayede boyutları azaltılan veriler dağınık internet koşullarında daha etkili bir şekilde yayınlanmaktadır.
Video sıkıştırma aslında disk alanı (veri boyutu) ve video kalitesi arasında yapılan bir seçimdir. Videolar üzerinde yapılan kodlama ve sıkıştırma teknikleri, videoların farklı standartlarda adlandırılmasına neden olmuştur.
Bu çalışmada videolar üzerinde iyileştirmeler yapılarak dağınık ağ koşullarında bu verilerin çok yöne gönderimi için bir test sistemi tasarlanmış, test sistemi uygulamalı olarak laboratuvar ortamında gerçekleştirilmiştir.
2
2. KURAMSAL TEMELLER
2.1 Bilgisayar Ağları ve İletişim
Birden çok bilgisayarın birbirine bağlı olarak kullanılmasıyla oluşturulan çalışma biçimine bilgisayar ağı (computer network) denir. Bir bilgisayar ağında çok sayıda bilgisayar yer alır. Bu bilgisayarlar yan yana duran iki bilgisayar olabileceği gibi tüm dünyaya yayılmış binlerce bilgisayar olabilir. Ağ içindeki bilgisayarlar belli bir biçimde dizilirler. Bilgisayarlar arasında genellikle kablo ile bağlantı sağlanır. Kablo bağlantısının mümkün olmadığı durumlarda mikro dalgalar ve uydular aracılığıyla da ağ içindeki iletişim kurulur. Bilgisayar ağlarının ilk uygulamaları 1960’lı yılların sonlarında başlamıştır. Ancak yerel bilgisayar ağlarının yaygınlaşması 1980’li yıllarda başlamış ve gelişmiştir. 1980’li yıllarda, kişisel bilgisayarların çoğalması, bilgisayar teknolojisindeki ve iletişim teknolojilerindeki gelişmeler bilgisayar ağlarının daha yararlı olmasını sağlamıştır.
İşletmecilik açısından ağlar, yönetime ve denetime yardımcı olurlar. Bir bankanın ya da üniversitenin çok sayıda bilgisayarı birbirine bağlı olarak kullanılması, onları bağımsız olarak kullanmasından daha anlamlı ve verimli olur. Böylece birimler arası iletişim daha kolay sağlanmakta ve bütünleşik (integrated) uygulamalar daha kolay gerçekleştirilmektedir.
Bilgisayar ağına bağlı olan bir bilgisayar diğer bilgisayarlarla bağlantı içindedir. Diğer bilgisayarlarla iletişim kurar, onların sabit diskinde yer alan verilere erişir, onların programlarından yararlanır. En basit biçimi ile ağ, genellikle modemlerle birbirine seri bağlantılı olan iki makinedir. Daha karışık ağ yapılarında ise, TCP/IP (Transmissions Control Protocol/Internet Protocol), protokolü kullanılmaktadır. Bu, yüz binlerce bilgisayarın birbirine bağlı olduğu Internet üzerinde diğer bilgisayarlar ile bağlantı kurmamızı sağlayan protokol ailesidir.
Günümüzde ağ teknolojilerinde iki bilgisayar arasında iletişim kurulmasının evreleri
3
uzun araştırmalar sonucu ortaya konulmuştur. Bu evreler için tüm dünyada kabul görmüş bir model olarak OSI (Open Systems Interconnection) modeli geliştirilmiştir.
OSI, ISO (International Standards Organization) tarafından geliştirilmiştir ve bilgisayarlar arasındaki iletişimin nasıl olacağını tanımlamakadır. İlk olarak 1978 yılında ortaya çıkarılan bu standart 1984 yılında yeniden düzenlenerek OSI (Open System Interconnect) referans bir model olarak yayınlanmıştır. Model yaygın olarak kabul görmüş ve ağ işlemi için bir kılavuz olmuştur. OSI Modeli herhangi bir donanım ya da ağ tipine özel değildir. OSI'nin amacı ağ mimarilerinin ve protokollerinin bir ağ ürünü bileşeni gibi kullanılmasını sağlamaktır (Anonymous 2001).
Bütün iç ağlardaki teknolojinin anlaşılması için OSI layer olarak adlandırılan yedi katmanlı modelin anlaşılması gerekir. OSI modeli modüler bir mimariye dayanır. Her katmanda belli bir iş yapılarak bir sonraki katmana geçilir. OSI modeli olarak bilinen yedi katman şunlardır:
1)Fiziksel katman ( Physical layer) :
Fiziksel katman son sistemler arasındaki fiziksel bağın etkinleştirilmesi, bakımı ve sonra bağlantının kesilebilmesi için elektriksel, mekanik ve fonksiyonel özellikleri tanımlar. Voltaj seviyeleri, voltaj değişim zamanları, fiziksel veri oranları, en fazla iletişim uzaklıkları, fiziksel birleştiriciler (konnektörler) vb. özellikler fiziksel katmanın özellikleri tarafından tanımlanmıştır.
2)Veri hattı katmanı (Data-link layer) :
Fiziksel ve elektriksel bağlantılar yapıldıktan sonra sistem içindeki veri akışını denetler.
Karakterleri bir dizi halinde birleştirip mesajlar haline getirir ve daha sonra yola koymadan önce kontrol eder. Gönderdikten sonra karşı taraftan “veri düzgün biçimde geldi” şeklinde bir mesaj gelebilir veya veri doğru gitmediyse yeniden oluşturulabilir.
Bu türden veri hattı katmanı fiziksel adresleme, ağ topolojisi, hat denetimi (son sistemlerin ağ bağlantısını nasıl kullanacağı), hata bildirimi, paketlerin düzenli dağıtımı ve akış kontrolü ile ilgilidir.
4
3)Ağ katmanı (Network layer) :
Ağın durumuna, hizmetin önceliğine ve diğer faktörlere göre verinin hangi fiziksel yolla iletileceğine karar verir. Özellikle coğrafi olarak birbirinden uzak yerlerdeki birimlerin iletişimi için önemlidir, çünkü coğrafi uzaklık iletişim kurmak isteyen iki sistemin bağlantısının kopmasına neden olabilir. Ağ katmanı yönlendirme alanıdır. Yönlendirme protokolleri, aralarında bağlanmış alt ağlar (subnet) üzerinden en iyi yolları seçer.
4)Taşıma katmanı (Transport layer) :
Bu katman ağ katmanının yaptığı işleri yerel olarak yapar. Ağda bir arıza olduğu zaman, taşıma katmanı yazılımı alternatif güzergahları arar veya gönderilecek veriyi ağ bağlantısı yeniden kurulasıya kadar bekletir, alınan verilerin doğru biçimde ve sırada olup olmadığını kontrol eder. Özellikle ağlar üzerinden güvenli bir taşımanın nasıl gerçekleştirdiği bu katmanın konusudur.
5)Oturum katmanı (Session layer) :
Ağda iki uygulamanın haberleşmesini sağlar. Uygulamalar arasındaki bağlantıları kurar, yönetir ve sonlandırır. Oturumlar iki ya da daha çok sunum girdisini içerir. Oturum katmanı, sunuş katmanı girdileri ile diyalogları senkronize eder ve bunların veri değişimlerini yönetir.
6)Sunuş katmanı (Presentation layer) :
Bir sistemin uygulama katmanının gönderdiği bilginin diğer sistemin uygulama katmanı tarafından okunabilir olmasını sağlar. Sunuş katmanı sadece mevcut kullanıcı verilerinin sunumu ve biçimiyle değil, programların kullandığı veri yapılarıyla da bilgi toplar. Bu sebeple mevcut veri biçiminin gerekli olduğu takdirde çevrilmesinin yanı sıra uygulama katmanı için veri taşıma söz dizimi ile ilişki kurar. Bu katman aynı zamanda şifreleme ve özel dosya biçimlendirme işlemlerini de yapar. Ekranları ve dosyaları programcıların istediği şekilde biçimlendirebilir.
7)Uygulama katmanı (Application layer) :
Kullanıcıya en yakın olan katmandır. Diğer katmanlardan ayrılan yanı diğer katmanların hiçbirine servis sağlamamasıdır. Uygulama katmanı, bağlanılacak birimlerin uygunluğunu tespit eder ve kurar, iş birliği içinde olan uygulamaları senkronize eder, hataları düzeltir ve verinin doğruluğunu kontrol eder. Aynı zamanda istenen bağlantının olabilmesi için yeterli kaynak olup olmadığına da karar verir. OSI katmanlarının gösterildiği şema Şekil 2.1’de verilmiştir.
5
Şekil 2.1 OSI Katmanları
OSI katmanlarında verilerin yolculuğu bilginin gönderildiği ve alındığı ortamlarda birbirinin tam tersi prosedürlerden oluşmaktadır. Veriler OSI katmanlarında sırasıyla ele alınır. Her OSI katmanı işlediği verinin başına yaptığı işlemle ilgili olarak başlık bilgisi ekler. Veri veri-hattı katmanında elenirken başlık bilgisi yanında verilerin sonuna eklenen hata kontrol bilgisi yer alır. Fiziksel katman başlıklı veriyi sinyal haline dönüştürür. Veri gönderiminde verinin sarmallama yöntemi Şekil 2.2’de verilmiştir.
6
Şekil 2.2 OSI katmanlarında veri gönderimi
Alıcı cihaz fiziksel ortamdaki sinyali fiziksel katman aracılığı ile bir bit dizisine çevirir.
Bu aşamadan sonra veri üst katmanlara doğru yolculuğa çıkar. Her katman kendi başlık bilgisi ile ilgilenir. Başlık bilgisiyle uğraşan katman göndericinin işlediği eşdeğer katmanın isteklerini yerine getirir. Veri iletiminde verinin alımındaki sarmallama yöntemi Şekil 2.3’de verilmiştir.
7
Şekil 2.3 OSI katmanlarında veri alımı
2.1.1 TCP/IP protokolü
Günümüzde, farklı yapılara ve protokollere sahip bilgisayar ağlarını birbirine bağlamada en popüler protokoller serisi TCP/IP protokolleridir. Bu protokollerden günümüz teknolojilerinde en çok tercih edilen protokol çifti ise TCP (Transmission Control Protocol) ve IP (Internet Protocol)’dir. TCP/IP protokol grubu, OSI modelinin ağ katmanını ve üstündeki protokolleri tanımlar. TCP/IP protokol grubunun birinci ve ikinci katmandan bağımsız olarak tanımlanması, bu protokol grubunun başarılı olmasındaki en önemli etkendir (Anonymous 2001).
TCP/IP protokolleri aşağıdaki hedefleri gerçekleştirebilmek için geliştirilmişlerdir.
• Üreticiden bağımsız tüm üreticilerin ürünlerinin içine alan bir kapsam dahilinde, sistemleri birbirleriyle görüştürme
• UNIX sistemlerle tam uyumlu olarak çalışma
• Dinamik yönlendirme teknolojisinin desteklenmesi
• Client/Server (kullanıcı/hizmet verici) bilgi işleme teknolojisinin desteklenmesi
• Uçtan uca yapılanmasına uygun teknolojiye sahip olma
8
2.1.1.1 İletim kontrol protokolü (Transmission Control Protocol (TCP)
TCP (Transmission Control Protocol), TCP/IP protokol takımının iki aktarım katmanı protokolünden birisidir.
Gelişmiş bilgisayar ağlarında paket anahtarlamalı bilgisayar iletişiminde kayıpsız veri gönderimi sağlayabilmek için TCP protokolü yazılmıştır. HTTP, HTTPS, POP3, SMTP ve FTP gibi internet'in kullanıcı açısından en popüler protokollerinin veri iletimi TCP vasıtasıyla yapılır (Anonymous 2001).
2.1.1.2 Kullanıcı veri bloğu iletişim kuralları (User Datagram Protocol -UDP)
TCP/IP protokol takımının iki aktarım katmanı protokolünden birisidir. Verileri bağlantı kurmadan yollar.
Gelişmiş bilgisayar ağlarında paket anahtarlamalı bilgisayar iletişiminde bir veri bloğu oluşturabilmek için UDP protokolü oluşturulmuştur. Bu protokol minimum protokol mekanizmasıyla bir uygulama programından diğerine mesaj göndermek için bir prosedür içerir. Paketin teslim garantisini isteyen uygulamalar TCP protokolünü kullanır (Siew vd. 2007).
• Geniş alan ağlarında (WAN) ses ve görüntü aktarımı gibi gerçek zamanlı veri aktarımlarında UDP kullanılır.
• UDP bağlantı kurulum işlemlerini, akış kontrolü ve tekrar iletim işlemlerini yapmayarak veri iletim süresini en aza indirir.
• UDP ve TCP aynı iletişim yolunu kullandıklarında UDP ile yapılan geçek zamanlı veri transferinin servis kalitesi TCP'nin oluşturduğu yüksek veri trafiği nedeniyle azalır.
UDP kullanan protokollerden bazıları DNS, TFTP ve SNMP protokolleridir. UDP TCP'ye oranla ağ üzerinde daha az bant genişliği kapladığı için iletim uygulamalarında daha çok tercih edilmektedir. Çalışmada çok yöne video gönderimi için ekonomik band
9
genişliği kullanım özelliği sebebiyle UDP protokolü kullanan RTP (Real Time Transfer Protokol) paketleri kullanılmıştır.
2.1.2 IP adresleme
IP protokolü OSI modelinde üçüncü katman protokolü olarak çalışmaktadır. IP protokolü ağ katmanı protokolü olarak mantıksal adresleme ile ilgilenir. TCP ise bir üst katman olan taşıma katmanında çalışırken, haberleşen iki uç birimin ağ yapısının karmaşıklığından bağımsız olarak haberleşme koordinasyonundan sorumludur.
IP protokolü üçüncü katmanda IP paketlerinin dağıtımından soruludur. Bu katmanda paketler bir noktadan diğer noktaya iletilirken mantıksal adresler kullanılır. Mantıksal adresler paketin kaynak ve gideceği en son yerin ağ adresini içerir. IP mantıksal adres olarak kendine özgü bir adresleme tekniği kullanır (Anonymous 2002).
IP bir global adresleme tekniğine sahiptir. Bu teknik sayesinde onbinlerce ağ ve milyonlarca kullanıcıyı (host) adreslemek mümkündür. IP beş farklı adres sınıfından oluşur. Bunlardan üçü doğrudan kullanıcıları ve ağları adreslemede diğer ikisi ise özel amaçlı olarak kullanılır. IP adres sınıflarının ortak özellikleri:
• Adres uzunluğu 4 byte yani 32 bit’tir.
• IP adresin ilk byte’ları ağ adresini ve takip eden byte’larda kullanıcı adresi ifade eder.
• Her adres sınıfı o adresi tanımlayan ilk byte’ın en anlamlı bitlerine yerleşen bir bit dizisi ile tanımlanır.
IP adresleme sınıfları: Adresleme sınıfları IP adresin hangi kısmının ağı, hangi kısmının kullanıcıyı ifade edeceğini belirler. Dünya üzerinde mevcut ağ yapıları incelendiğinde üç farklı ağ yapısının olduğu görülmektedir. Bu ağ tiplerine A, B ve C şeklinde etiketler verilerek bu ağlar daha kısa bir şekilde ifade edilmiştir. Çizelge 2.1’de
10
Çizelge 2.1 Ağ sınıflandırması
Ağ Tipi Sınıflandırma 32 bitin dağılımı
Az sayıda ağ, çok sayıda kullanıcı
A A.K.K.K (ilk 8 bit ağ, geri kalan 24 bit kullanıcılar için)
Orta sayıda ağ ve orta sayıda kullanıcı
B A.A.K.K (ilk 16 bit ağ,
geriye kalan bitler kullanıcılar için)
Çok sayıda ağ, az sayıda kullanıcı
C A.A.A.K (ilk 24 bit ağ, son 8 bit ise kullanıcılar için)
A Sınıfı Adres: A sınıfı adreslerde, ilk byte ağı tanımlamak için kullanılır. İlk bit sıfırdır. Sonraki 7 bit ağ adresini oluşturur. Geri kalan 24 bit ağdaki kullanıcı sayısını belirler. A sınıfı adresler bünyelerinde çok sayıda kullanıcının bulunduğu ağlar için uygun bir adreslemedir. Şekil 2.4’te A sınıfı IP adresin formatı verilmiştir.
Şekil 2.4 A sınıfı IP adres formatı
B Sınıfı Adres: B sınıfı adreslerde, ilk iki byte ağı tanımlar. İlk iki bit adres sınıfını belirler ve diğer 14 bit ağ adresini oluşturur. Geriye kalan 16 bit, ağdaki kullanıcı sayısını belirler. B sınıfı ağlar, orta sayıda kullanıcı bulunduran üniversiteler ve ticari işletmeler için uygundur. Şekil 2.5’te B sınıfı IP adresin formatı verilmiştir.
11
Şekil 2.5 B sınıfı IP adres formatı
C Sınıfı Adres: C sınıfı adreslerde, ilk üç byte ağı tanımlamak için kullanılır. İlk byte’ın üç biti adres sınıfını tanımlar ve diğer 21 bit ağ adresini oluşturur. Geriye kalan 8 bit kullanıcı sayısını belirler. C sınıfı adresler kullanıcı sayısı az olan ağlarda kullanılır. Bu çalışmada video gönderimi ve alımı yapan bilgisayarlar için kendi iç ağlarında C sınıfı IP adresleri kullanılmıştır. Şekil 2.6’da C sınıfı IP adresin formatı verilmiştir.
Şekil 2.6 C sınıfı IP adres formatı
Video verilerinin çok yöne gönderime tabi tutulması sırasında hem verileri yayınlayan hem de verileri çok yöne gönderim grubuna üye olarak alan kullanıcılar bu işlem esnasında iki temel adres kullanırlar. Bunlar IP adresi ve MAC adresidir. Veri iletiminde ağlar arası iletim gerçekleştirildikten sonra verinin iç ağda son adresine ulaşmasında MAC denilen adresler kullanılır. Her bilgisayar fabrika çıkışlı olarak
12
sadece kendisine özgü bir MAC adresine sahiptir. MAC adresleri sadece bir adet üretilir.
MAC, 48 bit'lik bir adres olduğundan dolayı 248 = 281,474,976,710,656 değişik ağ kartını tanımlamak için kullanılabilir.
MAC adresinin kullanıldığı protokollerden bazıları şunlardır:
• Ethernet
• Token ring
• Wi-fi
• Bluetooth
• FDDI
• SCSI
Bir MAC adresinde ilk üç bit adres havuzunu dağıtan organizasyonu, sonraki beş bit ise üreticiyi temsil eder. Dolayısıyla, bir MAC adresinin ilk bitlerine bakılarak kartın hangi şirket tarafından üretildiği görülebilir.
2.1.3 Tüme gönderim (Broadcast )
Tüme gönderim (Broadcast) temel olarak tam hedefin tarif edilemediği ya da ağdaki tüm kullanıcılara paket iletileceği zaman başvurulan bir adresleme yöntemidir. Tüme gönderim adresi fiziksel düzeyde Ethernet’te FF.FF.FF.FF.FF.FF’dir. Yani ağ katmanı düzeyinde IP ağlarda 255.255.255.255 adresi tüme gönderim adresidir. Özetle ağdaki her kullanıcının alacağı bir paket gönderme olayına tüme gönderim (broadcast) işlemi denilir. Bu paketi oluştururken kullanılan adrese de tüme gönderim adresi denir (Anonymous 2005).
IP’de tüme gönderim adresleri:
255.255.255.255: Ağ üzerindeki tüm kullanıcılara paket gönderileceği zaman kullanılan adrestir. Bu paketler diğer yerel ağlara iletilmez.
13
X.255.255.255: X numaralı ağdaki tüm kullanıcıları adreslemek için kullanılan bir adrestir. Eğer X numaralı ağ alt ağ kullanıyor ise X numaralı ağın tüm alt ağları adreslenmiş olur.
X.Y.255.255: Eğer bu adres bir A sınıfı adres ise X ağının Y alt ağındaki tüm kullanıcılar adreslenmiş olmaktadır.
2.1.4 Çok yöne gönderim (Multicast)
Bir çok yöne gönderim adresi bilgisayar ağı üzerindeki belirli özelliklere sahip kullanıcı grubunu tanımlayarak, bu grubu ağdaki diğer kullanıcılardan ayırır. Böylece ayrımı yapılan grup ağdaki diğer kullanıcılardan farklı özelliklere sahip olarak, diğer kullanıcılara iletilmeyen paketleri alabilmektedir. Ağ üzerinde tanımlanan grup üyelerinin alabileceği mesajların gönderilmesinde D sınıfı IP adresleri kullanılmaktadır.
Bu adresleme şeklinde çok yöne gönderim (Multicast) adresleme için ise özel bir adresleme grubu kullanılır. Bu çalışmada çok yöne gönderim için 224.0.0.1 IP adresi kullanılmıştır. Şekil 2.7’de D sınıfı IP adres formatı verilmiştir.
Şekil 2.7 D sınıfı IP adres formatı
Bu tez çalışmasında video verilerinin uzak bilgisayar ağları arasında iletişimi sağlanırken hem bağlı uzak bilgisayar ağları hem de veri alımı yapan bilgisayar ağının iç ağında verilerin tüme gönderimi yapılmayarak veriler seçilen özel kullanıcılara ve seçilen özel ağlara gönderilmiştir. Bu sayede yapılan yayın tüm kullanıcılara değil de, yayını alması istenilen kullanıcılara iletilmiştir. Çok yöne gönderim olarak ifade edilen
14
bu yöntem video konferans sistemleri, IP TV, uzaktan eğitim gibi uygulamalarda kullanılmaktadır.
Çok yöne gönderim yöntemleri ile belirli kullanıcılara iletim yapılarak gereksiz kaynak kullanımı da önlenmiş olmaktadır. Çizelge 2.2’de çok yöne gönderim adres grupları verilmiştir.
Çizelge 2.2 Çok yöne gönderim IP adres grupları
Çok yöne gönderim adresleri Bu adresin adanması
224.0.0.0 Reserve edilmiş
224.0.0.1 Alt ağdaki tüm kullanıcılar
224.0.0.2 Alt ağ’daki tüm yönlendiriciler
224.0.0.4 OSPF/IGRP kullanan tüm yönlendiriciler
224.0.0.5 OSPF/IGRP kullanan tüm seçilmiş
yönlendiriciler
Çok yöne gönderim sadece üyelere (subscriber) yapılmaktadır. Bu uygulama çok etken ve ekonomiktir. Bu uygulamada gönderici iletiyi ağ’a gönderir, iç yönlendiriciler bunu kopyalar ve daha sonra ilgili kullanıcılara (üyelere ) dağıtırlar.
Uzunca bir süredir devam eden çalışmaların sonucunda kullanıcılar artık Internet temelli çok yöne gönderim teknolojisini kullanır hale gelmişlerdir. Çok yöne gönderim, internet ve intranet kullanan kurumların yapılarının değişmesine neden olacak temel bir teknolojidir. Çok yöne gönderim teknolojisini ilk ortaya koyan bilgisayar ağlarının, çok yöne gönderim uygulamaları için köklü değişikliğe uğrayacağını belirtmektedir.
Çok yöne gönderim bir grup veriyi çoklu alıcıya göndermeyi sağlayan bir teknolojidir.
Klasik IP tekli dağıtım ve IP genel dağıtım uygulamaları ile karşılaştırılırsa;
Çok yöne gönderim;
1- Çok daha ekonomiktir,
2- Çok daha az band genişliği kullanır,
15
3- Çok daha az işletim gücü kullanır,
4- Kullanıcı adedi artsa bile trafik yığılmasına neden olmaz.
Bugün iş hayatında kurumlar çok yöne gönderim uygulamasını, tüm dünyaya yayılmış ofislerine yazılım dağıtımı ve veri güncelleştirmesinde kullanmaktadır. Ek olarak, pek çok ülkede medya şirketleri müşterilerine gerçek zamanlı ses ve video dağıtımlarını çok yöne gönderim kullanarak gerçekleştirmektedirler (Anonymous 2001).
2.2 Geniş Alan Bilgisayar Ağları (WAN) Protokolleri
WAN (Wide Area Network) teknolojileri OSI referans modelinin 3 katmanını kullanır.
Fiziksel Katman, Data bağlantı katmanı ve ağ katmanı. WAN protokolleri PPP, Frame Relay, ISDN, SMDS, X25, SDLC Point-to-point, senkron veya asenkron hatlar üzerinden yönlendirici-yönlendirici bağlantısı veya kullanıcı-ağ bağlantısı yapar.
1980'lerin sonuna doğru Internet'e uzaktan erişimi sağlamak amacıyla ortaya çıkmıştır.
Novell IPX ve DECNET gibi birçok ağ seviyesi protokolleri destekler. Frame Relay, yüksek performanslı, paket anahtarlamalı WAN protokolüdür. 56 Kbps-2 Mbps hızlarındaki digital hatlarda kullanılmak üzere ortaya çıkmıştır. Digital hatlarda kullanılmasına gerek olmayan hata düzeltme (error correction) ve akış kontrolu (flow control) gibi mekanizmaları kullanmadığı için çok daha yüksek performansla çalışır.
ISDN, telefon hatlarından ses, veri ve video bilgilerini geçirebilen bir dizi protokolden oluşan bir teknolojidir. Şekil 2.8’de WAN teknolojilerinin sınıflandırılması gösterilmiştir (Anonymous 2003).
16
Şekil 2.8 WAN teknolojileri
2.2.1 Noktadan noktaya erişim protokolü ( Point-to-Point Protocol-PPP)
Noktadan noktaya erişim protokolünün temel olarak çalışma şekli, noktadan noktaya seri hatlar üzerinden 3. Katman protokol bilgilerini sarmalama yöntemi ile karşı tarafa gönderilmesidir. PPP protokolünün genel şeması Şekil 2.9’da verilmiştir.
Şekil 2.9 PPP protokolü
17
Noktadan noktaya erişim protokolü katmanlardan oluşan bir yapıya sahiptir. Alt seviye özellikleri sayesinde Noktadan noktaya erim protokolü şu ortamları kullanabilir:
• Senkron fiziksel medya
• Asenkron fiziksel medya
PPP konfigürasyonları aşağıdaki tüm fiziksel arabirimler üzerinde yapılabilir:
• Asenkron seri
• HSSI
• ISDN
• Senkron seri
Noktadan noktaya erişim protokolü katmanların kurulumu için birçok servislere sahiptir. Bu servisleri sayesinde çeşitli bilgisayar ağları protokollerinden aldığı paketleri taşır.
Noktadan noktaya erişim protokolü onaylama seçeneğine sahiptir. Bu özellik bağlantı kuran kişinin tanımlanabilmesi için bazı bilgilerin girilmesidir. Çift yönlü çalışan yönlendirici cihazlar kimlik doğrulama mesajlarını değiş tokuş yaparlar. Bu değiş tokuş kapsamında iki seçenek vardır:
Password Authentication Protocol (PAP)
Challenge Handshake Authentication Protocol (CHAP)
PPP kimlik doğrulama seçilirken, PAP veya CHAP seçilebilir. CHAP genellikle tercih edilen kimlik doğrulama protokolüdür.
PAP, iki yönlü el sıkışma kullanarak karşıdaki ucun kendisini tanıtması için basit bir yöntem sağlar. PAP, bağlantı kurulunca gerçekleşir. PPP link kurulumu tamamlanınca, uzaktaki sistem, kullanıcı adını ve şifreyi tekrar tekrar gönderir. Bu işlem bağlantı kabul edilene ya da reddedilene kadar sürer. PAP güçlü bir protokol değildir. Kullanıcı adı ve şifre açık-metin halinde karşı tarafa gönderilir. Bu yüzden kullanıcı adı ve şifresi başkaları tarafından öğrenilebilir. PAP kimlik doğrulama yöntemi Şekil 2.10’da verilmiştir.
18
Şekil 2.10 PAP kimlik doğrulama
CHAP, üç yönlü el sıkışma kullanarak uzak ucun kendisini tanıtmasını sağlar. Bu işlem hem bağlantının kurulumu sırasında gerçekleşir, hem de bağlantı kurulduktan sonra herhangi bir zamanda tekrarlanır.
PPP hattının kurulmasından sonra, yerel yönlendirici karşı tarafa bir mesaj gönderir.
Uzaktaki ucun tek yönlü bir MD5 algoritması ile bir değer hesaplar ve yerel yönlendiriciye gönderir. Yerel yönlendirici kendi hesapladığı değer ile uzak uçtan gelen değeri karşılaştırır. Eğer değerler tutuyorsa, bağlantıya izin verilir. Eğer değerler tutmuyorsa bağlantı reddedilir. Daha önceden tahmin edilemeyen bir değerde mesaj gönderildiği için, bu protokol ile verilerin başkaları tarafından taklit edilmesine veya kullanıcı adı ve şifrenin çalınmasına karşı koruma sağlar. CHAP kimlik doğrulama yöntemi Şekil 2.11’de gösterilmiştir.
19
Şekil 2.11 CHAP kimlik doğrulama
Noktadan noktaya erişim protokolü sıkıştırma özelliği sayesinde bağlantının transfer ettiği bilgiyi daha etkin bir şekilde karşıya iletmeyi başarır. Karşıya iletilen bilgiler için uygulanan hata-algılama mekanizması sayesinde sağlıklı ve güvenilir bir bağlantı sağlanmış olur (Anonymous 2002).
Noktadan noktaya erişim protokolü kullanılan bir oturumun kurulması için üç ana bölüm vardır:
1) Bağlantı Kurma Bölümü: Bu bölümde her PPP aygıt, bağlantıyı kurabilmek ve konfigürasyon yapabilmek için LCP paketleri gönderirler. Bu paketlerin içinde bağlantı ile ilgili konfigürasyon seçenekleri vardır.
2) Onay Bölümü: Bu bölüm zorunlu değildir. Bağlantı kurulduktan sonra karşıdaki kişinin onay işlemi yapılabilir. Eğer onay bölümü kullanılırsa, üçüncü katman protokol bölümü başlamadan hemen önce onay işlemleri yapılır.
3) Üçüncü Katman protokol Bölümü: Bu bölümde bir veya birden fazla üçüncü katman protokolünün seçimi yapılır ve PPP aygıtları NCP paketlerini gönderirler. Üçüncü katman protokollerinin konfigürasyonları tamamlandıktan
20
sonra hat üzerinden bilgi alışverişi gerçekleşebilir. Şekil 2.12’de PPP oturumunun kurulması şeması verilmiştir.
Şekil 2.12 PPP oturumunun kurulması
2.2.2 X 25 protokolü
X.25, bir terminal ile paket anahtarlamalı ağ arasında bağlantıyı tanımlayan bir standarttır. X.25, dünya çapındaki iletişime en yakın yaklaşımı sunar. Sanal olarak her ulus bir X.25 adreslenebilir ağ kullanır.
X.25 1970’lerin başında geliştirilmiştir. İletişim ağları endüstrisinde X.25 terimi bütün X.25 protokolleri için kullanılır. Mühendisler X.25’i analog telefon hatları üzerinden veri göndermesi ve alması için dizayn etmişlerdir. X.25 kullanan terminaller ana çerçeve üzerindeki programlara uzaktan erişebilirler.
Modern masa üstü programları LAN-WAN-LAN iletişimi gerektirdiği için mühendisler daha yeni teknolojileri dizayn ettiler. Bunlar ISDN ve Frame Relay’dir.
X.25 Paket anahtarlamalı protokol grubu, OSI modelinin alt üç katmanıyla karşılaştırılır. Şekil 2.13’te X.25 bağlantı şeması gösterilmiştir.
21
Şekil 2.13 X.25 bağlantı şeması
X.25, analog hatların zamanında, hata oranının çok daha yüksek olduğu günlerde ortaya atılmıştır. Digital veya fiber optik teknolojileri sayesinde hata oranları düşmüştür. Daha yeni teknoloji olan Frame Relay bu avantajı kullanır.
Data Terminal Equipment (DTE) ve Data Circuit-terminating Equipment (DCE) iki ayrı istasyonun X.25 ile bağlantısında sorumludur. X.25 protokolü, X.25 DTE ve X.25 DCE arasında sanal bağlantılar oluşturur.
DTE ve DCE, X25’in üç katmanında da kullanılmasına rağmen yukarıdaki fiziksel katman DTE/DCE’den bağımsız olarak oluşan yapıyı göstermektedir. X.25’te kullanılan DTE/DCE bağlantıları Şekil 2.14’te verilmiştir.
Şekil 2.14 X.25 DTE/DCE bağlantıları
22
X.25 DTE, tipik bir yönlendiriciden oluşmaktadır. X.25 DCE bir anahtar veya yoğunlaştırıcı içinde, genel veri ağlarına sınır olarak çalışmaktadır.
X.25 trafiğinin bulut içinde nasıl taşındığı uygulamaya göre farklılık gösterebilir.
X.25 adresleme formatı, ITU_T X.121 standardına göre tanımlanmıştır. Adresin ilk dört basamağı, Data Network tanımlama kodunu belirtir. Yani, ITU tarafından atanmış ülke kodu ve servis sağlayıcı numarasıdır. Geriye kalan 8, 10 veya 11 basamak ise, Ağ Terminal Numarası (NTN) dir. Bu numara servis sağlayıcı tarafından atanır.
X.25’i kullanarak farklı ağları birbirine bağlarken, bir sonraki yönlendiricinin ağ adresi, X.121 adresini gösterir. ARP X.25 ağlarında desteklenmediği için, karşılık gelen adreslerin elle tanımlanması gerekir.
2.2.2.1 X.25 Sanal Bağlantılar (Virtual Circuits)
Bir sanal bağlantı (VC), PVC (Permanent Virtual Circuit- Kalıcı Sanal Bağlantı) veya daha yaygın olan SVC (Switched Virtual Circuit- Anahtarlanmış Sanal Bağlantı) olabilir. SVC sadece oturum süresince varolur.
SVC’ler ile ilgili üç faz vardır:
• Çağrı kurulumu (Call setup)
• Bilgi tranferi (Information Transfer)
• Çağrı kapatma (Call Clear)
PVC’ler abonenin fark edeceği bir Çağrı kurulumu veya Çağrı kapatma fazı kullanmazlar. Veri transfer edilmese dahi PVC’ler sürekli var olurlar.
X.25 bir WAN protokolü olarak seçildiğinde, uygun parametreleri tanımlanmalıdır.
Arabirim işlemleri:
• X.25 Sarmallama tipini tanımlama
• X.121 adresi tanımlama
23
• X.121 adresleriyle daha yukarı katmanlardaki protokol adreslerini bağlamak için gerekli tanımlamalar
Diğer konfigürasyon işlemleri, veri akışını ve X.25 servis sağlayıcısı ile uyumluluğu sağlamak için yapılabilir. Genel olarak kullanılan parametreler, VC (Virtual Circuit- Sanal Bağlantı) ve paket büyüklüğü anlaşmasıdır. X.25 akış kontrol parametreleri bağlantıların her iki ucunda da aynı olmalıdır. Yanlış ayarlanan parametreler ciddi iletişim problemlerine sebep olur.
X.25 protokolü kullanan ağ yapılarında istasyonlar arasındaki paket büyüklükleri farklı olursa, X.25 protokolü çalışmayacaktır. X.25 protokolünde desteklenen değerler: 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048 ve 4096 byte tır. Varsayılan değer ise 128 byte’tır (Anonymous 2002).
2.2.3 Frame Relay Protokolü
Public Data Network (PDN) üzerinden bilgi transfer işlemini tanımlayan ve CCITT ve American National Standards Institute (ANSI) tarafından belirlenmiş bir standarttır.
Frame Relay, X.25’den sonraki nesilden bir protokoldür. Daha üst seviye protokolleri hata düzeltme gibi işlemler için kullanır ve günümüzde fiber optik ve digital ağlara dayanmaktadır. Frame Relay teknolojisininde yönlendiriciler arasında gerçekleştirilen veri trafiği Şekil 2.15’te verilmiştir.
24
Şekil 2.15 Frame Relay şeması
Frame Relay protokolü kapsamında kullanılan terimler:
• Local Access Rate: Frame Relay bulutunun bağlantısında kullanılan port hızıdır.
Bu diğer ayarlamalar göz önünde bulundurulmadan, bilginin ağa giriş ve çıkış hızıdır.
• Data-link Connection Identifier: Müşteri/kullanıcı ile Frame Relay anahtarı arasındaki mantıksal bağlantıyı tanımlayan bir numaradır.
• Local Management Interface (LMI): Müşteri/kullanıcı ile Frame Relay anahtarı arasındaki bağlantının durum bilgisini ve sürekliliğini sağlamaktan sorumlu bir sinyal standardıdır.
Frame Relay, DTE aygıtının Frame Relay anahtarı ile nasıl haberleştiğini tanımlayan ikinci katman protokolüdür. Bu protokolün çalışması özetle:
1. Bir servis sağlayıcıya abone olunur ya da özel bir Frame Relay bulutu oluşturulur.
2. Her bir yönlendirici, Frame Relay anahtarına bağlanır.
3. Müşteri/kullanıcı tarafındaki yönlendirici aktif olduğunda, Frame Relay anahtara durum bilgi mesajı gönderir. Bu mesaj yönlendiricinin durumu hakkında anahtarı bilgilendirir.
4. Frame Relay anahtarı, istek aldığında, hangi yönlendiricilerle bilgi gönderebileceği yönlendiricilerin DLCI’larını içeren bir mesaj gönderir. Her
25
aktif DLCI için, her yönlendirici bir ters (Inverse) ARP istek paketi gönderir. Bu pakette kendisini tanımlar ve karşı tarafında kendisini tanımlamasını ister.
5. Her yönlendirici aldığı ters ARP isteği doğrultusunda, her DLCI için FR işlem tablosunda bir girdi oluşturur.
6. Her 60 saniyede, yönlendiriciler ters ARP bilgilerinin yenilerler.
7. Her 10 saniyede müşteri/kullanıcı yönlendiricisi Frame Relay anahtara hatta hazır durumda çalıştığı bilgisini içeren bir mesaj gönderir. Bu mesaj Frame Relay anahtarının hala aktif olup olmadığını öğrenmek için gönderilir (Anonymous 2002).
2.3 Yönlendirme Protokolleri
Yönlendirme protokolleri genel olarak bir yönlendiriciye gelen paketlerin yönlendiriciden sonra nereye ve nasıl gideceğini belirleyen protokollerdir. Yönlendirme iki biçimde yapılmaktadır.
• Statik Yönlendirme
• Dinamik Yönlendirme
Statik yönlendirmede, bir paketin yönlendiriciye geldiğinde bir sonraki gönderilecek yönlendirici bilgisi komut ile girilmekte ve yönlendiriciler kendi aralarında konuşmamaktadırlar. Dinamik Yönlendirme ise, yönlendiricilerin Interior Gateway Protocol (IGP) ya da Exterior Gateway Protocol (EGP) protokollerinden birini kullanarak tablolarını oluşturmaları ve yol belirlemeyi dinamik olarak yapması işlemidir.
Bir yönlendiriciye gelen paketin bir sonraki gideceği yönlendirici belirlenirken, yönlendirici tablosundan yararlanılır. Ancak yönlendirici tablosunda, bir sonraki gidecek yönlendiriciye ilişkin bir bilgi bulunamazsa olağan yön (Default Route) olarak tanımlanan yönlendiriciye yönlendirilir.
26
IP yönlendirme, statik ve dinamik yapılabilir. Ayrıca olağan yön tanımlanarak, yönlendirici gelen bir paketi hangi arabirimden göndereceğini belirleyemediği zaman, hangi paketin hangi yönlendiriciye gönderileceği konfigüre edilmektedir.
Statik yönlendirme tanımlamanın avantajı, yönlendiricilerin yol belirlemek için birbiri ile haberleşmesine gerek kalmaması, böylece ağ trafiğinin daha etkin kullanımıdır. Eğer seri hatlar üzerinden noktadan-noktaya bir bağlantı söz konusu ise başka bir yol seçme olanağı yoksa yine statik yönlendirme kullanılmaktadır. Dezavantajı ise, eğer statik olarak tanımlanan yolda bir sorun olursa yönlendirici dinamik olarak başka bir yol seçememekte, paket diğer tarafa iletilememektedir.
IP potokolü için statik yönlendirme bilgisi tanımlamak için şu komut kullanılır.
Burada ağ adresi, paketin ulaştırılacağı hedef ağ adresidir. Uzaklık bilgisi ise, hedef ağ adresine için kaç ağ geçilmesi gerektiğini belirten maliyet bilgisidir.
Eğer yönlendirme tablosunda paketin gönderilmek istendiği hedef adrese ilişkin bir bilgi bulunamazsa, normalde yönlendirici bu paketi atmaktadır. Ancak yönlendirici üzerinde olağan yol bilgisi tanımlanarak, yönlendirme tablosunda bilgisi bulunmayan bir paket ile karşılaşıldığında, bu paketi yönlendirme tablosunda hedef adrese nasıl ulaşacağın bilgisi olma ihtimali olan başka bir yönlendiriciye yönlendirme yapılabilir.
Her IP yönlendirme protokolü için bir takım işlemlerin yapılması gerekmektedir.
Öncelikle hangi yönlendirme protokolünün kullanılacağı ve bu protokolün yönlendiriciye bağlı hangi ağlar üzerinde aktif olacağının belirlenmesi gerekmektedir.
Ardından yapılan konfigürasyonun çalışıp çalışmadığı izlenmelidir.
Yönlendirme protokolünü seçilmesi birçok faktöre dayanmaktadır. Bu faktörlerden bazıları aşağıda verilmiştir:
#ip route ağ-adresi mask {adres|arabirim} [uzaklık]
27
• Ağ’ın boyutu ve karmaşıklığı
• Değişken boyda alt ağ maskesine(subnet mask) gerek duyulup duyulmadığı
• İç ağ üzerindeki trafiğin düzeyi
• Güvenlik gereksinimleri
• Güvenilirlik gereksinimleri
• İç ağ bağlantı hızları
• Yönetimin öngördüğü kurallar
Dinamik yönlendirme protokollerini yönlendirici üzerinde aktif hale getirmek için aşağıdaki komut kullanılır.
Burada yönlendirme protokolü olarak, RIP, IGRP, Enhanced IGRP, OSPF gibi farklı birçok protokol adı kullanılabilir. Ayrıca belirtilen yönlendirme protokolünün hangi ağlar üzerinde aktif olacağının da mutlaka belirtilmesi gerekmektedir. Bunun için;
komutunun girilmesi gerekmektedir. Buradaki ağ adresi yönlendiricinin bağlı bulunduğu ağ’ların adresleridir. Birden fazla arabirim üzerinde istenen yönlendirme protokolünün çalışması için ağ komutu ile tek tek belirtilmelidir (Anonymous 2001).
2.3.1 İlk Açık Yöne Öncelik (Open Shortest Path First -OSPF) Protokolü
Open Shortest Path First, Internet Engineering Task Force (IETF)’ın OSPF çalışma grubu tarafından geliştirilmiş bir protokoldür. IP ağları için tasarlanmış olan OSPF, link-state algoritmasını kullanmakta, IP subnet’i desteklemekte ve paket yetki kontrolü
# router protocol [protokol adı]
# network [ ağ-adresi]
28
olanağı bulunmakta ve paket gönderim ve alımında çok yöne IP gönderim (multicast) olanağını kullanmaktadır.
OSPF gerçekleştiriminin sunduğu olanaklar aşağıda listelenmiştir:
• Alt alan (Sub area) tanımlama olanağı bulunmaktadır.
• Ağ yolu tekrar dağıtımı: Herhangi bir IP yönlendirme protokolü aracılığı ile öğrenilen yollar, başka bir IP yönlendirme protokolü aracılığı ile diğer ağlara dağıtılabilir. OSPF ile öğrenilen yol bilgileri IGRP, RIP ve IS-IS yönlendirme protokolleri ile diğer ağlara dağıtılabilmektedir.
• Yetki denetimi (Authentication): Komşu yönlendirici arasında, plain text ve MD5 yetki denetimi algoritmalarına göre yönlendirme bilgisi gönderimi ve alımı yapılabilmektedir.
• Arabirime ilişkin yönlendirme parametreleri: Arabirimlerin metrik değerleri, arabirim çıkış maliyeti, tekrar gönderme aralığı, arabirim gönderme gecikmesi, yönlendirici özelliği, yönlendirici merhaba paketi aralığı ve yetki denetimi anahtarı gibi birçok parametre konfigüre edilebilmektedir.
Şekil 2.16 OSPF iletişim ağı
OSPF iletişim ağlarında gerçekleştirilen yönlendiriciler arasındaki iletişim Şekil 2.16’da verilmiştir. OSPF ayarları, Area Border Routers (ABR) yönlendiricisi ve Autonomous System Boundary Router (ASBR) gibi birçok içeride tanımlı yönlendiriciler arasında
29
koordinasyonu gerektirir. Eğer daha detaylı tanımlar yapılmak istenirse, bu işlemlerin mutlaka diğer yönlendiricilerle koordineli olarak yapılması gerekir.
Diğer yönlendirme protokollerinde olduğu gibi, öncelikle OSPF yönlendirme işleminin tanımlanması ve aktif yapılması gerekmektedir. Bunun için
komutu girilir. Burada verilen işlem kodu OSPF protokolünün kendi içinde kullandığı bir numaradır. Bu numara sıfırdan büyük herhangi bir numara olabilir. Her yönlendiriciye OSPF tanımlamasında aynı numara verilmelidir. OSPF yönlendirme işlemi başlatıldığında hangi ağlar üzerinde bu yönlendirme protokolün aktif olacağının da belirtilmesi gerekir. Bunun için;
komutunun OSPF’in aktif olacağı ağlar için tanımlanması gerekmektedir. Burada mask bilgisi, verilen IP adresinin hangi bitlerinin geçerli olacağını belirtmek için kullanılır.
Alan bilgisi ise, OSPF adres alanı içinde kalan alan numarasına göre tanımlanmalıdır.
Yol bilgisi özetleme, gönderilen adreslerin sıkıştırılarak gönderilmesidir. Bu olanak tek bir özet yol bilgisinin, ABR yönlendiricileri aracılığı ile diğer alanlardaki yönlendiricilere iletilmesi işlemidir. Eğer bir alan içinde ağ numaraları sıralı olarak verilmişse, ABR yönlendiricisini bütün ağ numaraları gösterecek biçimde aralık vererek özet bilgi göndermesini sağlamak olanaklıdır (Anonymous 2001).
2.3.2 Yönlendirme Bilgi Protokolü (Routing Information Protocol-RIP)
Routing Information Protocol (RIP), göreli olarak eski bir protokol olmasına rağmen küçük ve homojen ağlarda halen fazlaca kullanılmaktadır. RIP, klasik uzaklık vektör algoritmasını kullanır.
# router ospf [ işlem kodu]
# network [ ip adresi] [mask bilgisi] [area alan bilgisi ]
30
RIP, yönlendiriciler arasında yönlendirme bilgisini iletmek için User Datagram Protocol (UDP) protokolünü kullanır. Yönlendirme bilgi güncelleme işlemleri yönlendirici yazılımlarında her otuz saniyede bir yapılır. Bu işleme reklam yapma işlemi denilmektedir. Eğer bir yönlendirici diğer yönlendiriciden 180 saniye içinde güncelleme paketini almazsa, bu yönlendirici tarafından gönderilen bilgileri işaretler. Eğer 240 saniye sonunda da herhangi bir güncelleme bilgisi gelemezse, yönlendirici bilgi gelmeyen yönlendiriciden öğrendiği bilgileri siler.
RIP, farklı yollar için ölçü olarak hop sayma bilgisini kullanmaktadır. Hop sayma bir ağa ulaşırken kaç ara yönlendiriciden geçileceğinin tutulmasıdır. Doğrudan bağlı bir bilgisayar ağının hop sayma değeri sıfırdır. Erişilemez bir bilgisayar ağının hop sayma değeri 16’dır. RIP kullanılan bir ağ’da en fazla 16 ara yönlendirici atlanabileceği için, RIP büyük ağlar için çok uygun değildir.
RIP sadece tanımlandığı arabirimler üzerinde yönlendirme tablosu güncelleme bilgilerini gönderir. Ağ komutu ile tanımlandığı arabirimler üzerinden herhangi bir bilgi göndermez (Anonymous 2002).
2.3.3 Gelişmiş İç Ağ Geçidi Yönlendirme protokolü (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol-EIGRP)
Bu tez çalışmasında birbirlerinden uzakta olan geniş alan bilgisayar ağları arasında yönlendiriciler bazında iletişim EIGRP ile sağlanmıştır. EIGRP, Cisco System Inc.
tarafından geliştirilen ve IGRP’ye göre daha gelişmiş bir versiyondur. EIGRP, uzaklık vektör algoritmasını kullanmakta olduğu için IGRP’ye göre daha etkin çalışmaktadır.
Değişik bilgilerin diğer yönlendiricilere gönderilmesi açısından Diffusing Update Algoritması (DUAL) adında bir algoritma kullanmaktadır. Bu algoritma, yol belirlemelerde döngülerin oluşmasını engellemekte ve topoloji değişikliği olduğunda, bütün birimlerin bu değişikliği tablolarında güncellemek için aynı anda işlem yapmasını
31
sağlamaktadır. Bu topoloji değişikliğinden etkilenmeyen yönlendirici ve erişim serverları yeniden yönlendirme tablosu belirleme işlemine katılmazlar. EIGRP iletişim ağının genel görünümü Şekil 2.17’de verilmiştir.
Şekil 2.17 EIGRP iletişim ağı
EIGRP protokolü aşağıdaki olanakları sağlamaktadır:
• Otomatik tekrar dağıtım: IP protokolünün IGRP paketleri otomatik olarak EIGRP paketi olarak dağıtılabilmektedir. Böylece bir arabirime bağlı ağda IGRP protokolü çalışıyorsa, o arabirimden gelen EIGRP paketleri kullanarak yönlendirme tabloları güncellenebilecektir.
• Daha geniş ağları destekleme: IP protokolünün RIP yönlendirme protokolü en fazla 15 ara yönlendiriciyi desteklemektedir. IGRP en fazla 100 yönlendirici desteklerken, EIGRP 224 yönlendiricinin birbirine bağlı olduğu bir ağda çalışabilmektedir.
• Hızlı yayılma: DUAL algoritması sayesinde, ağ sisteminde değişiklik olduğunda bu bilgi diğer yönlendiricilere kısa zamanda ulaşmaktadır.
• Kısmi güncelleme: Ağ sisteminde bir değişiklik olduğunda, EIGRP bütün yönlendirme tablosunu göndermek yerine sadece değişiklik bilgisini göndermektedir. Bu olanak daha az band genişliği kullanımı sağlamaktadır.
Aynı zamanda daha az işlemci kullanımına neden olmaktadır.
32
• Komşu tanıma mekanizması: Komşu yönlendirileri öğrenmek için merhaba paketleri gönderir. Bu işlem protokol bağımsızdır.
• Değişken boyda al ağ bilgisini destekler.
EIGRP yönlendirme protokolü aktif hale getirmek için ayar konfigürasyonu modunda;
komutu kullanılmaktadır.
İşlem numarası, yol bilgilerini diğer EIGRP yönlendiriciden ayırt etmek için kullanılmaktadır. Ayrıca yönlendirme bilgisini de belirtmek için kullanılır. Eğer hali hazırda bir otonom sistem numarası varsa bu sistem numarası işlem numarası yerine kullanılabilir. (Anonymous 2004).
EIGRP yönlendirme yapılacağını belirledikten sonra hangi ağlar üzerinde IGRP yönlendirme protokolünün etkin olacağının belirlenmesi gerekmektedir. Bunun için;
komutunun girilmesi gerekmektedir.
2.4 Video Verileri ve İletimleri
Görüntülü verilerin internetle bütünleşmesi ihtiyacı, video işleme-sıkıştırma uygulamalarının yaygınlığını artırmıştır. İnternet alt yapısından kaynaklanan bazı eksiklikler nedeniyle büyük dosya boyutlarındaki video verilerinin internet ortamında iletilmesinde zorluklar yaşanmıştır. Bu zorluklarla baş edebilmek için video verileri üzerinde işlemler yapılarak verinin boyutunun azaltılması ile bu veriler internet alt yapısı kullanılarak çok yöne gönderilebilmesi sağlanmıştır (Li vd. 2001).
Video verileri üzerinde yapılan çalışmalar beraberinde farklı standartlarda, farklı yöntemlerle oluşturmuş video verilerini ortaya çıkarmıştır. Bu standartlar kullanılan
# router eigrp [işlem-no]
# network [ağ-adresi]
33
sıkıştırma yöntemi, iletim veri hızlarına göre farklılık göstermektedirler. Başlıca video sıkıştırma standartları şunlardır:
1. MPEG-1 Video sıkıştırma tekniklerini JPEG standardı için geliştirilen tekniklerden almış ve video dizinlerinin daha aktif kodlanması için fazladan teknikler ilave etmiştir. MPEG-1 standardı ile sıkıştırılmış görüntülerde görüntünün değişmeyen bitleri tekrar kullanılmaktadır. Bu sayede daha az verinin sıkıştırılması gerekmektedir.
2. MPEG-2 MPEG-1 standardının daha büyük ve daha kaliteli görüntüler elde edebilmesi için geliştirilmesi ile oluşturulmuştur. Bu standart daha düşük sıkıştırma oranlarını ve daha yüksek band genişliği ihtiyacını beraberinde getirmektedir. MPEG 2 standardı yüksek band genişliği gereken uygulamalarda kullanılabildiği için gerçek zamanlı gönderim uygulamaları için çok uygun değildir.
3. MPEG-4 Genel olarak düşük band genişliği kullanan mobil telefon uygulamalarını desteklediği gibi yüksek resim kalitesini ve sınırsız band genişliğini kullanan uygulamaları da destekler.
4. DV Kamera ve camcorder’larda kullanılan yüksek çözünürlüklü digital video formatıdır. Bu standartta pikselleri sıkıştırmak için kayıplı sıkıştırma teknikleri kullanılmaktadır.
5. H.261 ISDN Hatlarda iki yönlü iletişim için tasarlanmıştır. 64 Kbit/s ve katlarındaki verileri destekleyen bir standarttır. Algoritma genel olarak DCT tekniğini temel almıştır. Donanımsal ve yazılımsal olarak işa edilebilir. Bu standart çerçeve içi ve çerçeveler arası sıkıştırma yöntemleri kullanır. H.261, CIF ve QCIF çözünürlüklerini destekler.
6. H.263 H.261 temel alarak modemler üzerinden video kalitesinin geliştirilmesi ile oluşturulmuştur. CIF, QCIF, SQCIF, 4CIF ve 16CIF çözünürlülüklerini destekler.
7. DivX Compression H.264 standardını sayısal video verilerinin sıkıştırılması için kullanan yazılım bazlı bir standarttır. Yükleme sonrasında yeniden oluşturulan görüntü çerçeveleri kalite olarak hehangi bir bozulnaya uğramadan yüklenebilmektedir.
34
8. H.264/MPEG-4/AVC bir görüntü sıkıştırma ve blok-yönelimli hareketdengelenmesine dayalı, ITU-T VCEG (Video Kodlama Uzmanları Grubu) ve ISO/IEC MPEG (Hareketli Görüntü Uzmanları Grubu) ortak çalışmalarının ürünü olan video standardıdır. H.264/MPEG-4/AVC diğer mevcut standartlara göre oldukça düşük bit oranlarında ve gerçekleştirilmesi aşırı pahalı olacak karmaşık tasarımlar gerektirmeden iyi görüntü kalitesi sağlamak amacıyla oluşturulmuştur. Diğer türdeşlerine göre aynı bit derinliklerinde ve bit miktarlarında daha verimli bir performans sunan yöntem birçok farklı platform için uygulama alanı bulmaktadır. H.264/MPEG-4/AVC televizyon yayınları, DVD depolama, RTP/IP paket ağları ve ITU-T çoklu ortam telefon sistemleri, yüksek bit oranı ve çözünürlükte görüntü ihtiva eden uzak ağlar ve sistemler olmak üzere geniş bir uygulama çeşitliliğine sahip, kodlama verimliliği potansiyeli önceki standartlara göre çok daha iyi olan bir standarttır.
9. H.265 Yeni nesil video kodlama (Next-Generation Video Coding, NGVC) olarak da adlandırılan bu standart H.264 standardının bir uzantısı olarak değil de başlı başına yeni bir standart olarak özellikle ağ tabanlı görüntü iletimi gibi uygulamalarda H.264 standardının gösterdiği performansın üzerine çıkmak amacıyla ortaya çıkmıştır. H.265 standardı henüz formüle edilmemiş olmasına rağmen H.264 standardına göre daha iyi sıkıştırma oranına sahip olacağı öngörülmektedir (Hari 2008).
Bu standartlar ve beraberlerinde getirdikleri sıkıştırma, depolama ve yüksek performanslı iletişim teknolojilerinde son yıllarda yaşanan gelişmeler, internet üzerinden gerçek zamanlı çoklu ortam servislerinin sağlanmasını mümkün kılmaktadır.
Kayıt edilmiş ya da canlı görüntülerin internet üzerinden iletimi, gerçek zamanlı internet uygulamalarının en popüler örneklerini oluşturmaktadır.
Video verilerinin internet üzerinden iletmek için yükleme ya da akışlandırma yöntemlerinden biri kullanılır. Bu tez çalışmasında akışlandırma yöntemi kullanılmıştır.
Yükleme yöntemiyle, alıcı tüm video verisini kendi bilgisayarına yükledikten sonra oynatıma geçer. Akışlandırma yöntemiyle video gönderimi ve oynatımı paralel olarak gerçekleştirilir. Akışlandırma yöntemi, yükleme yönteminde yaşanan uzun süreli bekleme ve yüksek kapasiteli disk kullanımı gereksinimlerini ortadan kaldırdığı için
35
daha uygun bir yöntemdir. Akışlandırma yöntemi, gerçek zamanlı iletişim gerektirdiğinden, günümüzün internet alt yapısı gerçek zamanlı bu uygulamaların gerektirdiği servis kalitesini sağlayamamaktadır. Akışlandırma uygulamalarında verimliliği etkileyen internet alt yapısı kısıtları şunlardır:
1. Bant genişliği: Video verileri, diğer veri türlerine oranla çok daha yüksek bant genişliğine ihtiyaç duyarlar. Ancak, internet bu kadar büyük bir bant genişliği ihtiyacını karşılamada yetersiz kalmaktadır.
2. Heterojenlik: Çok yöne video gönderimi uygulamalarının önemli bir sorunu, ağ üzerindeki heterojenlik nedeniyle tek yöne gönderim tekniğinde yaşanan esnekliğin sağlanamamasıdır. Tek yöne gönderim tekniğinde her alıcı birbirinden bağımsız olarak gönderici ile iletişime girerek değişik kalitede video akışı isteyebilir. Ancak, çok yöne video gönderimi mekanizmasında videonun tek bir kopyası gönderildiği için tüm alıcılar, aynı kaliteye sahip tek bir video akışını alırlar. Bunun yanı sıra, uç sistemler arasında da heterojenlik söz konusudur. Farklı alıcıların farklı uygulama ihtiyaçları ve işletim kapasiteleri olabilir. Ayrıca alıcıların sahip oldukları ağ kapasiteleri, ağ trafikleri ve internet teknolojileri farklılık gösterebilmektedir. Bu tez çalışmasında video verilerinin çok yöne gönderilmesinde heterojen alıcı bilgisayar ağları kullanılmıştır. Alıcı ağların ağ hızları üzerinde değişiklikler yapılarak video verilerinin heterojen ağ koşullarında izledikleri etkiler kayıt altına alınmıştır. Test sisteminde yapılan bu ayarlar test sistemi bölümünde ayrıntılı olarak anlatılacaktır (Akamine vd.
2001).
3. Gecikme: Veri iletiminin sürekliliğinin sağlanması açısından, uçtan uca gecikme değerlerinin belli bir üst sınırı aşmaması gerekmektedir. Paketler açılış ve oynatılış zamanından önce alıcıya ulaştırılmalıdır. Gecikmeler veri iletimi sırasında duraklamalara ve sürekliliğin bozulmasına yol açarlar. Öte yandan, internet gecikmeler için bir üst sınır garantisi sağlayamamaktadır. Tıkanıklıklar gecikme sınırlarının aşılmasına neden olurlar. Deneysel çalışmada uzak bilgisayar ağları arasında kurulan seri hatlar üzerinde gecikme parametreleri tanımlanmış, bu seri hatlar üzerinde yapılan veri akışı bu parametrelere bağımlı olarak gerçekleştirilmiştir.
