Temel Bilgisayar Ağları
Bilgisayar ağlarının kurulmasındaki en büyük amaç bilgi ve servislerin paylaşılmasıdır. Bilgisayarlar arasındaki dosya transferleri ağlar ile çok daha kolay olmaktadır. Bu ağlar bir şirket içerisindeki birkaç bilgisayar arasında olabileceği gibi şehirler ve ülkeler arasında da olabilmektedir. Bu ağların sınıflandırılması kapladığı alan ve yapısına göre şu şekilde olmaktadır.
a) LAN (Local Area Network – Yerel Alan Ağı):
Bu tür ağlar 10 km2 alan içerisinde olup bir binayı veya bir kampüsü kapsamaktadır. Genellikle tek tür haberleşme amacıyla kullanılırlar.
b) MAN (Metropolitan Area Network – Orta Alan Ağı):
LAN’dan daha büyük bir ağ sistemidir ve genellikle bir şehirdeki bir alanı içerisine alır. 10-100 km2 alanı içerisine alır ve değişik donanım ve haberleşme amaçları ile kullanılır.
c) WAN (Wide Area Network – Geniş Alan Ağı):
WAN, değişik bölge, şehir ve ülkelerdeki LAN ağ sistemlerini birbirine bağlayan ağ sistemidir. WAN, kendi arasında ikiye ayrılır:
i. Enterprise WAN: Bir kuruluşun tüm LAN sistemlerini birbirine bağlar.
ii. Global WAN: Bir çok kuruluşun LAN sistemini birbirine bağlayacağı gibi internet gibi tüm dünyayı da kapsayabilir.
LAN&WAN’da Kullanılan Cihazlar
Repeater
Repeater’lar LAN sistemleri birbirine bağlayan en basit ve ucuz cihazlardır. İsminden da az çok anlaşılacağı gibi Repeater’lar tekrarlayıcıdırlar. Elektrik sinyaleri bir iletim hattı üzerinde yol aldığından, mesafeyle orantılı olarak sinyal gücü düşer. Bu sinyal kaybı “zayıflama/attenuation” olarak isimlendirilir. Repeater uzak mesafeden gelen ve zayıflamış olan sinyali güçlendirerek diğer iletkene verir. Bu sayede iki cihaz arasındaki maksimum mesafe artırılmış olur. Örnek vermek gerekirse, CAT5 kablo ile iletilen sinyaller maksimum 100 metreye kadar iletilebilir. Eğer bu mesafeden daha uzağa sinyalin iletilmesi gerekiyorsa araya bir repeater koymak gerekir.
Bridge
Bridge’ler, repeater’lerden daha zeki cihazlardır. Yaptığı iş bir repeater’de olduğu gibi iki ayrı ağı birbirine bağlamaktır. Fakat bu işi yaparken seçici davranır. Bridge’ler istasyonların fiziksel adreslerini kullanırlar. Bir defa adresler belirlendikten sonra bir ağdaki mesajın diğer ağa geçip geçmeyeceğine karar vermektedir.
Bu olayı şu şekilde izah edebiliriz. İki ayrı ağınız ve her ağda 3’er tane bilgisayar olduğunu düşünelim. 1. ağda A, B ve C bilgisayarları, 2. ağda X, Y ve Z bilgisayarları olduğunu düşünelim. Aradaki bridge, A,B ve C bilgisayarlarının 1. ağda, X , Y ve Z bilgisayarlarının da 2. ağda olduğunu bilmektedir. Eğer 1. ağdaki B bilgisayarı yine 1. ağdaki C bilgisayarına bir mesaj gönderecekse B den gelen mesaj 2. ağa geçirilmeden yine 1. ağ içerisinde dolaşır ve yerini yani C’yi bulur. Bu şekilde ağ trafiği azaltılmış olur.
Bridge’in hangi bilgisayarın hangi ağda olduğunu bilmesi şu şekilde olur. Bilgisayarlardan biri bir mesaj gönderdiği zaman bridge bunun hangi ağdan geldiğini tespit eder ve bunu hafızasına alır. Böylece o bilgisayarın hangi ağda olduğu bilinir ve daha sonra tekrar o bilgisayardan yine kendi ağı içindeki bilgisayara mesaj gönderilirse bridge bunu diğer ağa geçirmez.
Hub
Hub, bir LAN içerisindeki bilgisayarları birbirine bağlayan cihazdır. Eğer ikiden fazla bilgisayar varsa ve bunlar RJ45 konnektörler ile birbirlerine bağlanıyorsa mutlaka bir Hub kullanmak gerektir. Hub’ı bilgisayarlar arasındaki bir terminal olarak da düşünebiliriz.
Hub’ları iki temel grupta toplamak mümkündür:
a) İşlevsel olarak
b) Yönetimsel olarak
İşlevsel olarak Hub’lar kendi aralarında aşağıdaki gibi ayrılırlar:
a) Pasif (Passive) Hub:
Hub’ın her bir portundan gelen sinyal hiçbir kuvvetlendirme işlemine tutulmadan diğer portlara yinelenir. Kullanıldıklar ortamın segment uzunluğunu, ortamın izin verdiği maksimum uzunluk değerinin %50’si kadar uzatırlar.
b) Aktif (Active) Hub:
Repeater’lar bölümünde anlatılan sinyal kuvvetlendiricilerin bir araya getirilmesinden oluşur. Segmenti maksimum tanımlanan uzunluğun 2 katına çıkartabilir. Bu Hub’lar bazen multiport repeater olarak da isimlendirilirler.
c) Akıllı (Intelligent) Hub:
Bu Hub’lar bridge’in fonksiyonu olan trafik filtreleme yeteneğine sahiptirler. Bunlara çok portlu bridge demek de mümkündür. En son geliştirilen ve switch teknolojisini kullanan yine trafik filtreleme özelliğini sağlayan Switching Hub’larda bu katagoriye girer.
Yönetilebilirlik durumuna göre Hub’lar ikiye ayrılır.
a) Yönetilebilir (manageable) Hub:
Üzerinde yönetim modülü bulunduran Hub’lardır. Bir ağ yönetim yazılımı yardımı ile Hub’ın portlarını kontrol etmek mümkündür. Bu yazılım ile her bir porttan geçen paket sayısı, belli portları belli kullanıcılara kapatma veya açma, ağ üzerinde istatiksel sonuçlar almak ve analizler yapmak mümkündür.
b) Yönetilemez (non-manageable) Hub:
Bu Hub’lar üzerlerinde yönetime ilişkin imkanlar bulundurmazlar. Ancak yine de Hub’ın portunda ya da port’a bağlı birimlerden birinde fiziksel bir problem çıktığında Hub üzerinde bulunan led’ler aracılığıyla sorun Hub üzerinde görülebilmektedir.
Router:
Router’ler da Bridge’ler gibi ağ genişlemesini sağlayan cihazlardır. Fakat Router’ler daha zekidir, buna karşılık da daha yavaştır. Router’ler gönderilecek mesajların aciliyet durumlarını göz önünde bulundurarak acil mesajlara öncelik tanırlar.
Router’ler bilgiye üç OSI katmanını (ağ, veri-bağlantı, fiziksel) kullanarak erişirler. Ağ katmanında mantıksal network adresleri bulunur. Mantıksal adresler ağ yöneticisi tarafından belirlenir, fakat fiziksel adresler üretici firma tarafından belirlenir ve ağ yöneticisinin bunları değiştirme yetkisi yoktur. Örnek vermek gerekirse, her Ethernet (ağ bağdaştırıcısı) kartının üretici firma tarafından belirlenen ve üretim esnasında bu karta verilen bir fiziksel adresi vardır. Bu adres daha sonra değiştirilemez. Fakat mantıksal adresler daha esnektir ve ağ yöneticisi tarafından gerektiğinde değiştirilebilir.
Brouter:
Brouter’ler, router ve bridge fonksiyonunu gören portlara sahip cihazlardır. Birçok router aynı zamanda brouter’dir. Brouter’ler bir çok ağ katmanı protokolünü desteklemektedir. Desteklemediği protokoller için de bazı seçenekler sunmaktadır. Brouter, önce gelen paketin, paket yol belirleme algoritmasını destekleyip desteklemediğine bakar, desteklemiyorsa paketi atar ve paket ikinci katmanda bridge tarafından ele alınarak diğer segmente geçirilip geçirilmeyeceği incelenir. Gerekiyorsa diğer segmente geçirilir.
OSI
Ağ içerisindeki cihazların haberleşmesinde bir standart oluşturmak amacıyla ISO (International Organization for Standardization) tarafından OSI (Open System Interconnection- Açık Sistem Arabağlantısı) modeli geliştirildi. OSI, ağ protokollerinin tanımlandığı ve bu protokollerin organize edildiği yedi katmanlı bir yapı sağlamaktadır.
Fiziksel Katman
Fiziksel seviye, OSI modelinin en altında ve network cihazlarının haberleşmesinde kullanılan media üzerindeki “sinyallerin iletimini tanımlayan” seviyedir. Media, ya bir kablo (koaksiyel kablo veya twisted pair gibi) veya kablosuz ortam (mikrodalga veya uydu haberleşmesi gibi) olabilir. Repeater, sadece gelen sinyalleri yükselten ve tekrarlayan bir cihaz olarak bu seviyeye iyi bir örnektir.
Veri İletim Katmanı
Bu katman aynı ağ üzerindeki cihazlar arasında veri iletimi ile ilgilenir. Bu seviyede, cihazın media’ya nasıl erişeceğinden başka, birtakım hata kontrol ve yakalama özellikleri de tanımlanır. Ethernet , Token Ring ve FDDI gibi LAN teknolojileri bu seviyede çalışırlar. Veri iletim katmanı ayrıca “adresleme” olayını da tanımlar. Bridgeler bu seviyede çalışırlar.
Ağ Katmanı
Bu katman diğer iki katmandan farklı olarak farklı ağlar arasındaki veri iletimiyle ilgilenir. Ağ katmanında, gelen paketler üzerinde, değişiklik yapılarak, farklı ağlar arasında taşınabilmesi için taşıma ortamına uygun adresleme yapısı kurulur. Routerlar bu seviyede çalışırlar.
Aktarım Katmanı ve Üstü
Aktarım Katmanı, Oturum Katmanı, Sunum Katmanı ve Uygulama Katmanı; OSI modelinin üst seviyelerine tekabül ederler. Oturum seviyesinde iki bilgisayar üzerindeki uygulamalar birbirlerini fark ederler. Sunum seviyesinde gelen paketler programların anlayabileceği bilgilere çevrilir. Bilginin karakter set çevrimi veya değiştirilmesi, şifreleme v.s gibi işlemler yapılır. Uygulama katmanında programcı ile yüz yüze gelen programlar çalışır. Gatewayler OSI modelinin bu üst seviyelerinde çalışırlar.
IEEE 802 Modeli
IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers)’de ISO gibi ağ modeli geliştiren bir kurumdur. IEEE ile ISO’nun standartları hemen hemen aynıdır. Fakat bu katmanda OSI’deki “Veri-Aktarım Katmanı” ikiye ayrılmaktadır.
Medium Access Control (MAC)
Özel-media erişim tekniklerinin tanımlandığı seviyedir. İletişim cihazına ( Ethernet kartı, Token Ring kartı v.s.) erişimin ne şekilde olacağı burada tanımlanır. Ethernet, Token Ring, FDDI için ayrı erişim teknikleri vardır.
Logical Link Control (LLC)
Bu seviye, bağlantının kurulması, verinin transfer edilmesi, ve bağlantının sona erdirilmesini sağlar.
İletişim Protokolleri
TCP / IP
Bir iletişim protokolü olan TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol ), Amerika Birleşik Devletlerinde 1969 yılında geliştirildi. Çeşitli bilgisayar bilimleri ve askeri araştırma projelerini desteklemek için Savunma Bakanlığı ARPANET adında Paket Anahtarlamalı ağı oluşturmaya başladı. Bu ağ ülkedeki değişik tip bilgisayar sistemlerini de içine katarak büyüdü ve 1978 yılına kadar “İletim Kontrol Protokolü” nün ( TCP ) dört uyarlaması geliştirildi. 1980 de bu küme sabitleşti ve ARPANET’ e bağlı bilgisayarlar arasındaki iletişimi kolaylaştırdı. 1983 e gelindiğinde tüm ARPANET kullanıcıları TCP / IP olarak bilinen yeni protokole geçiş yaptılar. 1990 Haziran’ında ARPANET kaldırıldı ve yerini ABD, Avrupa, Japonya ve Pasifik ülkelerinde ticari ve devlet tekelindeki omurgalar aldı. ARPANET’ in kaldırılmasına rağmen TCP / IP bir iletişim protokolü olarak kaldı ve gittikçe yaygınlaştı.
IPX
Novell tarafından tanımlanmış olan ve uygulama programlarının ağ üzerinden veri alışverişinde bulunmalarını sağlayan, genellikle PC’ler üzerinde kullanılan ve geniş bir LAN topolojisini destekleyen bir protokoldür.
APPLETALK
Apple Computer, Macintosh’lar arasında iletişimi sağlayan ve tanımlayan AppleTalk’ı ilk kez 1985’te duyurdu. İlk versiyon ağ boyutunda gereksiz kısıtlamalar içerdiğinden Apple 1989 da ikincisini release etti ve buna “Phase 2” ismini verdi. Phase 2 içlerinde Ethernet ve Token Ring gibi veri iletim ortamlarını da içeren daha geniş bir altyapı ile geldi.
DECNET
Digital Equipment Corporation (DEC) ilk olarak 1970’lerin başlarında DECnet protokolünü duyurdu. Takibeden yıllarda bu protokole eklemeler yapıldı ve geliştirildi. DECnet OSI modelinden önce geliştirildiği için, üzerinde sonradan yapılan değişiklerle bu modele birebir uyan yedi katmanlı bir model oluşturuldu.
SNA
IBM, 1974’te ilk özel / şirket tabanlı networking mimarisini duyurdu. System Network Architecture ( SNA ), aslında büyük IBM mainframe’lere uzak erişimi sağlamak üzere oluşturulan bir protokoldür. SNA zaman içerisinde çeşitli değişikliklere uğrayarak OSI ye benzer yedi seviyeli bir yapı halini almıştır.