Wi-Fi Site Surveys, Analiz, Sorun Giderme bir MacBook (macOS 11+) veya standart bir 802.11be/ax/ac/n/g/a/b kablosuz ağ adaptörüne sahip herhangi bir dizüstü bilgisayarda (Windows 7/8/10/11) çalışır. 802.11be desteği hakkında daha fazla bilgi için burayı okuyun.
WiFi İletişiminde CSMA/CA'nın Rolü
WiFi standartları dünyasında, verimli veri iletimi güvenilir kablosuz bağlantıların sürdürülmesi için çok önemlidir. Bunu mümkün kılan temel protokollerden biri Çarpışma Önlemeli Taşıyıcı Algılamalı Çoklu Erişim (CSMA/CA)'dır. Nasıl çalıştığını keşfedelim.
Atla...
CSMA/CA Nedir?
Sabah yoğunluğunda kalabalık bir kahve dükkanına girdiğinizi hayal edin. Siparişinizi vermeye çalışıyorsunuz, ancak aynı anda üç başka müşteri de kendi siparişlerini bağırıyor. Tezgahtaki zavallı barista, kaostan tek bir eksiksiz siparişi dahi anlayamıyor. Kablosuz ağlarda cihazların nasıl iletişim kuracaklarını yöneten bir sistem olmadan tam olarak böyle olurdu.
Çözüm ne? CSMA/CA adı verilen bir protokol, yani:
- Taşıyıcı Algılama (CS): Cihazların, kablosuz kanalın şu anda başka bir cihaz tarafından kullanılıp kullanılmadığını anlamak için "dinlemesi" gerekir.
- Çoklu Erişim (MA): Bu, birden fazla cihazın aynı kablosuz kanalı paylaşması demektir, tıpkı çok sayıda arabanın aynı yolu paylaşması gibi.
- Çarpışmadan Kaçınma (CA): Protokol, trafik ışığı sisteminin kavşaklarda arabaların birbirine çarpmasını önlemesi gibi, veri çarpışmalarını meydana gelmeden önce aktif olarak engeller.
Temel olarak CSMA/CA, her cihazın veri iletmeden önce kablosuz kanalın boş olup olmadığını kontrol etmesini zorunlu kılar ve böylece birden fazla cihazın aynı anda veri göndermesini engelleyen, isteklere ve izinlere dayalı koordineli bir sistemle çalışır. Bir cihaz veri göndermek istediğinde, önce kanalı dinlemelidir, sırasını beklemelidir ve ardından devam etmeden önce erişim noktasından açık ve net bir izin almalıdır.
Bu dikkatli koordinasyon, kablosuz paraziti ve bunun ciddi olumsuz sonuçlarını önler; örneğin, tamamen yeniden iletilmesi gereken bozulmuş veri paketleri, önemli ölçüde azalan ağ verimi, görüntülü arama ve oyun gibi zamana duyarlı uygulamalar için artan gecikme, tekrarlanan iletim girişimleriyle mobil cihazlarda aşırı pil tüketimi ve çarpışma oranları arttıkça tüm bağlı cihazlar için performansın düşmesi gibi etkiler.
CSMA Varyasyonları
CSMA ailesi, farklı ağ ortamlarına uygun çeşitli varyasyonlar içerir, ancak en önemli iki tanesi CSMA/CA ve CSMA/CD'dir:
| Aspekt | CSMA/CD | CSMA/CA |
| Ağ Türü | Kablolu (Ethernet) | Kablosuz (WiFi) |
| Çakışma Stratejisi | Oluşumdan sonra tespit eder | Oluşmadan önce önler |
| Mekanizma | İletim sırasında voltajı izler | RTS/CTS el sıkışmasını kullanır |
| Ek Yük | Minimum (sadece çakışmada) | Daha fazla (koordinasyon mesajları) |
| Verimlilik | Düşük çakışmalı ortamlar için daha iyi | Yüksek çakışmalı ortamlar için daha iyi |
| Gizli Düğüm Problemi | Uygulanamaz | Koordinasyon ile ele alınır |
CSMA/CD (Çarpışma Tespiti), geleneksel kablolu Ethernet ağları için geliştirilmiş, daha eski bir yöntemdir. CSMA/CD’de cihazlar kanalın boş olduğunu algıladıklarında veriyi hemen iletir, ardından iletim sırasında çarpışma olup olmadığını izlerler. Bir çarpışma tespit edilirse (kablodaki olağandışı voltaj seviyeleri algılanarak), her iki cihaz da iletime son verir, rastgele bir süre bekledikten sonra yeniden denemeye çalışır.
CSMA/CA (Çarpışma Önleme) ise asıl odak noktamız olan, özellikle kablosuz ağlar için tasarlanmış, önleyici bir yaklaşımdır. CSMA/CA, çarpışmaları gerçekleştikten sonra tespit etmek yerine, iletimden önce kanalın rezerve edilmesi amacıyla istek gönderme/temiz gönderme (RTS/CTS) mekanizmasını kullanır ve bu sayede çarpışmaların baştan önlenmesini sağlar.
Bu iki ana varyantın yanı sıra, CSMA ailesi cihazların iletim yapma istekliliğini tanımlayan birkaç kalıcılık stratejisi de içerir. Bu stratejiler hem çarpışma tespiti (CD) hem de çarpışma önleme (CA) ile birleştirilebilir:
- 1-Persistent CSMA: 1-persistent CSMA’yı, cihazların meşgul bir kanalı sürekli izleyip boşaldığı anda hemen iletim yaptığı agresif bir varyant olarak düşünebilirsiniz. Eğer birden fazla cihaz bekliyorsa yüksek çarpışma oranlarına yol açabilir.
- Non-Persistent CSMA: Daha az agresif bir yaklaşım ise cihazların kanalı tekrar kontrol etmeden önce rastgele bir süre beklemesidir; bu, çarpışmaları azaltırken kanal aslında boş olduğunda değerli sürenin boşa harcanmasına neden olabilir. Non-persistent CSMA tam olarak bunu yapar.
- P-Persistent CSMA: Bu CSMA sürümünde cihazlar serbest bir kanal bulduklarında belirli bir ‘p’ olasılığıyla iletim yapmaya karar verirler. Böylece, agresif ve temkinli yaklaşımlar arasında bir denge sağlar.
Bu varyasyonların her biri belirli ağ zorluklarına çözüm bulmak için geliştirilmiştir, ancak kablosuz ortamlar söz konusu olduğunda, NetSpot’ta bizim odaklandığımız alan olan CSMA/CA öne çıkmaktadır. Kablosuz ağ değerlendirme, tarama ve analiz için kolay kullanımlı bir yazılım uygulamasının geliştiricileri olarak, NetSpot’un analiz edip optimize etmenize yardımcı olduğu akıcı WiFi performansını sürdürebilmek için CSMA/CA’nın çarpışma önleme mekanizmasının ne kadar hayati olduğunu doğrudan gözlemliyoruz.
CSMA/CA Nasıl Çalışır?
CSMA/CA'nın ne yaptığına yüksek düzeyde zaten değindik, ancak nasıl çalıştığı hakkında daha fazla bilgi edinmek de ilginizi çekebilir. Temelde, CSMA/CA her cihazın veri iletmeden önce belirli bir dizi adımı tamamlamasını zorunlu kılar:
- Konuşmadan önce dinle: Cihaz taşıyıcı algılama yapar, kablosuz kanalda başka bir iletimin zaten devam edip etmediğini kontrol eder.
- Sessizlik için bekle: Kanal meşgulse, cihaz, her başarısız denemede bekleme sürelerinin iki katına çıktığı ikili üstel geri çekilme algoritması ile geri çekilir.
- IFS süresine uy: Kanal boş gibi görünse bile, cihaz, önceki iletimin tamamen tamamlandığından emin olmak için bir Inter-Frame Space (IFS) süresi bekler.
- Rastgele geri çekilme ekle: Cihaz, kanal boşalınca birden fazla cihazın aynı anda iletim yapmasını önlemek için ek olarak rastgele bir süre daha bekler.
- Veriyi ilet: Son olarak cihaz, veri çerçevesini gönderir ve alıcıdan bir onay bekler.
Bu temel süreç, az yüklü ağlarda küçük veri transferleri için iyi çalışır. Bununla birlikte, daha büyük iletimler veya kalabalık ortamlara sahip kablosuz ağlar daha sofistike çözümler gerektirir:
- RTS/CTS (Göndermek İçin İstek / Göndermek İçin Temizleme): Yoğun ağlarda veya büyük veri transferlerinde, cihazlar iletimden önce isteğe bağlı bir el sıkışma protokolü kullanabilirler. Gönderen, önce iletim izni istemek için kısa bir RTS çerçevesi gönderir. Erişim noktası, izin veren ve aynı anda kapsama alanındaki diğer tüm cihazları sessiz olmaları konusunda uyaran bir CTS çerçevesiyle yanıt verir.
- Ağ Tahsis Vektörü (NAV): Bu sanal taşıyıcı algılama mekanizması, fiziksel sinyal algılamanın ötesinde fazladan bir çarpışma önleme katmanı ekler. Aktarılan her çerçeve, diğer cihazlara kanalın tam olarak ne kadar süreyle meşgul kalacağını bildiren süre bilgisi içerir. Bu çerçeveleri alan cihazlar NAV zamanlayıcılarını ayarlar ve kanalın o süre boyunca “sanal olarak meşgul” olduğunu kabul eder.
- Akıllı Zamanlama: Modern CSMA/CA, trafiği önceliklendirmek ve yoğun ağlarda düzeni korumak için farklı Inter-Frame Space (IFS) süreleri kullanır. Kritik onay çerçeveleri başarılı iletimlerin hızla teyit edilmesi için en kısa bekleme süresini (SIFS) alır. Normal veri standart aralık (DIFS) kullanırken, hata kurtarma ise en uzun aralığı (EIFS) kullanır.
Bu mekanizmalar bir arada, CSMA/CA'nın sessiz ev ağlarından, binlerce cihaza hizmet veren hareketli havaalanı WiFi ağlarına kadar her ortamı yönetebilmesini sağlar.
Tabii ki, yalnızca CSMA/CA, mükemmel WiFi performansını garanti edemez; sinyal gücü, parazit ve ağ yapılandırması gibi faktörler de önemli rol oynar. Bu noktada NetSpot gibi araçlar hem ağ yöneticileri hem de ev kullanıcıları için paha biçilmez hale gelir, çünkü fiziksel kablosuz ağınızı, kör noktaları tespit etmekten en az yoğun kanalları bulmaya kadar görselleştirmenize ve optimize etmenize yardımcı olur.
Sonuç
CSMA/CA, cihazların veri iletmeden önce açık bir kanal olup olmadığını kontrol etmelerini gerektirerek WiFi ağlarında veri çakışmalarını önleyen temel bir protokoldür. Protokol, basit ev kurulumlarından yüzlerce cihazın rekabet halinde olduğu yüksek yoğunluklu ortamlara kadar çeşitli ağ koşullarını yönetmek için birlikte çalışan birden fazla tekniği birleştirir.
ÖYLEYSE, TAVSİYE EDİYORUZ
NetSpot
SSS
CSMA/CA Ne Yapar?
CSMA/CA, cihazların veri iletmeden önce kablosuz kanalın boş olup olmadığını kontrol etmesini sağlayarak WiFi ağlarında veri çakışmalarını önler.
CSMA/CD ve CSMA/CA arasındaki fark nedir?
CSMA/CD ve CSMA/CA arasında iki temel fark vardır. Birincisi, CSMA/CD, kablodaki voltaj değişimlerini izleyerek çakışmaları oluştuktan sonra tespit ederken; CSMA/CA, RTS/CTS gibi koordinasyon mekanizmalarını kullanarak çakışmaları oluşmadan önce önler. İkinci olarak, CSMA/CD yalnızca tüm cihazların birbirini duyabildiği kablolu Ethernet ağlarında kullanılırken, CSMA/CA kablosuz ağlar için tasarlanmıştır.
Hala CSMA/CA Kullanıyor muyuz?
Evet, CSMA/CA günümüzde hâlâ her WiFi ağında aktif olarak kullanılmaktadır; en yeni Wi-Fi 7 standardından (daha iyi verimlilik için Ortogonal frekans bölmeli çoklu erişim gibi geliştirmeler eklenmiştir) daha eski 802.11 uygulamalarına kadar.
Neden 802.11 MAC CSMA/CA yerine CSMA/CD kullanmaz?
802.11, kablosuz cihazlar aynı frekansta aynı anda gönderim ve alım yapamadığı için CSMA/CA kullanır; bu nedenle, iletim sırasında çarpışmaları tespit edemezler. Ayrıca, kablosuz ağlar gizli düğümler (birbirini duyamayan, ancak erişim noktasında parazit yapan cihazlar) gibi benzersiz zorluklarla karşılaşır; bu da çarpışma tespitini pratik olmaktan çıkarır ve çarpışmadan kaçınmayı gerekli kılar.
NetSpot'u Ücretsiz Alın
Wi-Fi Site Surveys, Analiz, Sorun Giderme bir MacBook (macOS 11+) veya standart bir 802.11be/ax/ac/n/g/a/b kablosuz ağ adaptörüne sahip herhangi bir dizüstü bilgisayarda (Windows 7/8/10/11) çalışır. 802.11be desteği hakkında daha fazla bilgi için burayı okuyun.