Ağ (network) kavramı, var olankaynakların kullanıcılar tarafından beraber kullanılması, bilgiye ortakulaşmaları ve buna bağlı olarak da maliyet ve zaman tasarrufusağlanılması gereksiniminden ortaya çıkmıştır. Bu temel kuraldanhareketle oluşan ağlar günümüzde uzaktaki bilgiye erişim (Web), kişiseliletişim (E-mail, ICQ, IRC, Video-konferans), interaktif eğlence(Web-Tv, oyunlar) gibi kavramlarla hayatımızda önemli bir yerkaplamaktadır. Bir ağın oluşabilmesi için minimum iki makineye, bunlaratakılı olarak ağ kartlarına ve de bağlantıyı sağlamak içinde kabloyaihtiyaç vardır.
Ağların Gelişimi ve Ağ Teknolojileri
Ana Makine (MainFrame) Modeli:
Ağ kavramı ilk olarak Ana Makine (MainFrame) teknolojisi ile ortayaçıkmıştır. Ana makinenin kendi işlemcisi (CPU), sabit diski (harddisk),ve bunları kumanda etmek için bir ekranı ve klavyesi ve de terminallerebağlı seri portları vardı. Bu aptal terminaller (dumb terminal) sadeceekran ve klavyeden oluşurdu, yani bir deyişle pasif makinelerdi.Terminallerin yerel bir disk alanları da olmadığı için bilgiyi anamakine üzerinde saklarlardı. Tüm yük ana makinenin üzerindeydi ve buyüzden çok pahalıydı. En büyük dezavantajı tabii ki güvenilir olmaması,yani ana makinede çıkacak bir sorunun tüm sistemi etkilemesi,terminallerin kendi başlarına işlem yapabilme kaabiliyetlerininolmaması idi. Bu önemli sorun halen çok popüler olan İstemci/Sunucu(Client/Server) modelinin doğmasına yol açtı.
İstemci / Sunucu (Client/ Server) Modeli:
İstemci/Sunucu modeli ile pasif terminaller yerine kendi başlarınaişlemler yapabilen ve kendi sabit disklerinde programlar saklayabilenmakineler geldi. Böylece her istemci kendi başlarına belirli işlemleriyerine getirebilmekte, yetersiz durumda kaldıklarında ise o işeözelleşmiş olan sunuculara başvurmakta idiler. Örneğin her istemcideofis uygulamaları, masa üstü yayıncılık, oyun programları kullanılmasıbuna rağmen veri tabanı ya da web gibi uygulamalarda bir sunucuyaerişilmesi gibi.
Eşlenik Ağ (Peer to Peer) Modeli:
İstemci/Sunucu modelinin gelişmesi ve yaygınlaşması ile birlikteistemcilerin daha ön plana çıktığı, özelleşmiş sunuculara ihtiyaçduyulmayan ağ örnekleri de ortaya çıkmaya başladı. Bu ağlarda makineleryaklaşık özelliklerde idi ve işleyiş olarak birbirlerine üstünlüksağlamıyorlardı. Örnek; tamamen Windows 95/98 kullanan ağlar.
Ağ Teknolojilerinde Güç Sıralaması
İnternetin Doğuşu
İnternet tam anlamıyla ağlar arası ağdır. Bu kavramı açmak gerekirsebüyük küçük binlerce ağın birleşmesinden oluşmuş en büyük ağdır. Birkişiye, kuruluşa, ülkeye özel değildir. İnternet kavramı aslında1969'da savaş sonrasında düşünülen DARPA (Defense Advanced ResearchProject Agency - İleri Düzey Savunma Araştırmaları Kurumu) isimli basitbir projeden ibaretti. Bu proje büyük bilgisayarları birbirinebağlamayı ve ne olursa olsun bu bağı koparmamayı amaçlıyordu. Klasikbir ağ tarzında, bu ağdaki tek bir bağlantının kopması veya anasunucunun imha edilmesi durumunda bu ağ çökecektir. Bu yüzdenteknisyenler istemci-sunucu modeli yerine her bilgisayarın birbirineeşit özelliklerde olduğu türdeş ağ modeli tercih ettiler. İlk bağlantıCalifornia ve Utah'ta olan 4 bilgisayar arasında idi. Yavaş yavaşüniversitelerin de bağlanmasıyla ağ giderek büyümeye başladı. Bu projedaha sonra ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) adınıaldı. Sivil kişi ve kuruluşların da bağlanmasıyla tüm Amerikayıkapsamaya başladı. ARPANET in beklenenden fazla büyümesiyle askerikısmı MILNET adıyla ayrıldı ve daha sonra da ARPANET gelişerek bügünküadıyla INTERNET adını aldı.
Ağ Çalışma Prensipleri
Temel olarak ağlarda iki tip çalışma prensibi vardır:
Yayın (Broadcast): Ağa atılan bir paketin her bilgisayara gönderilmesi.
Noktadan noktaya (Point to Point): Ağa atılan bir paketin özel bir noktaya iletilmesi.
Ağların çalışma prensipi genelde yayın tarzındadır. Buna rağmen İnternet omurgası noktadan noktaya çalışmaktadır.
Büyüklüklerine Göre Ağlar
LAN (Local Area Network) Yerel Alan Ağı: Kurulabilecek en küçük çaplıağ olmakla birlikte büyüklükleri bir oda veya bir binayla sınırlıkalmayıp 1 km'ye kadar çıkabilmektedir. Örneğin küçük ve orta derecelikurumların ağları.
WAN (Wide Area Network) Geniş Alan Ağı: Aralarında 1 km'den fazlamesafe olan LAN ların birleşmeleriyle meydana gelirler. Türkiye'deki enmeşhur WAN'lardan biri Turnet (Türkiye iç omurgası), bir diğeriUlaknet'tir (Üniversiteler arası ağ).
MAN (Metropolitan Area Network) Metropol Alan Ağı: WAN'ların şehirbazında ya da şehirler arası birleştirilmeleriyle oluşur, fakatgünümüzde MAN kavramı kullanılmamakta, yerine WAN terimi tercihedilmektedir.
Mesafe Tablosu 10 m Oda 100 m Bina 1 km Fabrika / Kampüs 10 km Şehir 100 km Ülke 1000 km Bölge 1000 km Dünya
Ağ Topolojileri
Ağın fiziksel yapısı, kablolarla bağlantı şeklidir. Temel 3 topoloji vardır:
Kuyruk (Bus):
Doğrusal bir hat üzerinde kurulmuş bir yapıya sahiptir. Makinelerkabloya T-konnektörler aracılığıyla bağlanırlar ve kablonunrezistansını düşürmemek için açıkta kalan iki ucuna sonlandırıcılartakılır. 10 mps hızda çalışır. Bir makinede veya kablonun herhangi birnoktasında oluşan arıza tüm sistemin çalışmasını engeller. Budezavantajına rağmen kurulumu en kolay yapı olduğu için tercihedilmektedir. Maksimum kapasitesi 10-12 makine olup, iki makine arasımaksimum mesafe ince eş-eksenli (thin coaxial) kablo kullanıldığında185 m, kalın eş-eksenli (thick coaxial) kablo kullanıldığında 500metredir.
Zincir (Ring):
Kuyruk yapısındaki bir ağın sonlandırıcıların çıkarılarak iki ucununbirleştirilmesiyle oluşan ağ yapısıdır. En yaygın uygulaması IBM'e aitolan Token Ring topolojisidir. 4 mps veya 16 mps hızda çalışır. Kuyrukyapısının tüm özelliklerini taşımakla birlikte ağda bulunan düşük hızlıbir kart tüm sistemi yavaşlatır. Zincir yapısında ağda varolduğudüşünülen sanal bir jeton (token) tüm makineleri sırayla dolaşır vebilgi alışverişi bu şekilde sağlanır.
Yıldız (Star)
Diğerlerinden farklı olarak, kablo,konnektör ve ağ kartına ek olarakhub,switch gibi diğer cihazlar kullanılarak oluşturulan ağ yapılarıdır.Genelde UTP (Unshielded Twisted Pair) korumasız çift dolanmış ya da STP(Shielded Twisted Pair) korumalı çift dolanmış kablo kullanılarakoluşturulur ve bilgisayarlarla bağlantı cihazının (hub gibi) maksimummesafesi 100 metredir. Kullanılan çift dolanmış kablonun ve ağ kartınınçeşitine göre farklı hızlarda çalışır. Her bilgisayarın bağlantısındakiproblem yalnızca onun çalışmasını engellerken, ağdaki diğer cihazlarçalışmalarına devam ederler. Ancak bağlantı cihazlarındaki (hub,switch) problemler, o cihaza bağlanan tüm cihazların çalışmasınıengeller. Diğerlerine göre daha güvenilir fakat pahalı çözümler sunar.
OSI Katmanları
Her teknojik üründe olduğu gibi ağlarda da standartları belirleyen birkuruluş vardır. Bu kurum ISO (International Standards Organization)olarak bilinir ve ağ haberleşmesinde 7 katmandan oluşan OSI (OpenSystem Interconnection) açık sistemler arası bağlantı kurallarınıbelirlemiştir. Bir ağ oluşturmak için fiziksel gereksinimlerin dışında,cihazların haberleşebilmeleri için ortak bir anlaşma biçimine yani birtakım protokollere ihtiyaç duyulur. Her protokolün çalıştığı katmanyaptığı işe göre değişmektedir. Bu bahsedilen katmanlar şu şekildesıralanmaktadır:
7 Uygulama / Application
6 Sunum / Presentation
5 Oturum / Session
4 Taşıma / Transport
3 Ağ / Network
2 Veri iletim / Data Link
1 Fiziksel / Physical
Uygulama katmanı kullanıcıya en yakın olan ve programla iletişiminisağlayan katman, fiziksel katman ise en uzak olan ve kablodaki veritransferini içeren katmandır. Bir veri demeti, programın uygulamakatmanından fiziksel katmana kadar çeşitli işlemlerden geçip (enkapsüleedilip), kablo üzerinden ağa ve oradan da diğer bilgisayarlara ulaşıptam tersi işleme tabi tutularak, uygulama katmanına çıkarak diğerkullanıcılara iletilir. İnternette ve ağ uygulamalarında yaygın olarakkullanılan TCP/IP protokolünün uygulanmasında ise 6 ve 5 numaralıkatmanlar uygulama katmanının içine dahil edilir ve sonuç olarak ortayamelez (hybrid) bir yapı ortaya çıkar.
TCP / IP Modeli:
7 Uygulama / Application
------
------
4 Taşıma / Transport
3 Ağ / Network
2 Veri iletim / Data Link
1 Fiziksel / Physical
Melez (Hybrid) Model (OSI & TCP/IP)
5 Uygulama / Application
4 Taşıma / Transport
3 Ağ / Network
2 Veri iletim / Data Link
1 Fiziksel / Physical
Ortaya çıkan bu melez model bundan sonraki anlatımların temelinioluşturacak ve her katman detaylarıyla ayrı başlıklar altındaincelenecektir. Bu modele göre katmanlarda çalışan bazı protokolörnekleri ise şöyledir:
5 HTTP,TELNET,SMTP, IRC
4 TCP
3 IP
2 PPP
1 BNC
5 CNC
4 SPX
3 IPX
2 Ethernet
1 UTP
Fiziksel Katman
Bu katman tamamiyle fiziksel bağlantıdan sorumlu olup, kablo, konnektorgibi parçalardan meydana gelmektedir. Ağ yapılarında kullanılan kablotürleri:
Eş-eksenli (coaxial / BNC): Televizyon kablosunun daha esnek ve inceolanıdır. Bakır tellerden ve üzerinde manyetik korumadan ibarettir.İnce ve kalın olmak üzere iki çeşittir. İnce olanının taşıma mesafesi185m. Kalın olanının ki ise 500 metredir. Bu nedenler kalın eş-eksenlikablolar genelde omurga yapılarında kullanılır.
Çift dolanmış (twisted pair / UTP-STP): 8 tane çifte dolanmış teldenibarettir. 10 Mbit hızda çalışırken bunların yanlızca 4 tanesikullanılır. 100 Mbit çalışabilmesi için bu 8 telin belirli bir sıratakip eder durumda bağlanması gerekmektedir. Korumalı (STP) vekorumasız (UTP) olarak iki çeşittir. STP genelde fabrikalar gibimanyetik alanların ya da fiziksel darbenin çok olabileceği yerlerdetercih edilir ve daha pahalıdır. Hıza göre şöyle ayrılır:
CAT3 10 mps.
CAT4 4-16 mps.
CAT5 100 mps.
CAT6 1000 mps.
CAT7 1000 mps.
Bunlar dışında fiber kablo, kablolu TV, telefon hatları veya kiralık hatlar (leased line) fiziksel katmana dahildir.
Yükseltici (Repeater): Kablonun kapasitesinden daha fazla mesafelerebağlantı kurulması gerektiğinde araya bir yükseltici konularak sinyalingüçlendirilmesini sağlayan cihazdır.
Hub: Yıldız yapısındaki ağlarda merkezi bağlantıyı sağlayan cihazdır.Üzerindeki port sayısıyla isimlendirilir ve bu portlara makinelertakılır. Hub aslında içerisinde tüm portları birbirine bağlayankablolardan oluşmuş bir cihazdır ve kablolardan taşınan bilgiyi anlamakapasitesine sahip değildir. Yanlızca bir porttan gelen paketleri diğerbütün portlara yayın (broadcast) şeklinde iletir. Bu yüzden fizikselkatmana dahildir.
Modem: Bilgisayarın dijital sinyallerini analoga çevirerek kabloüzerinden iletilmesini sağlayan cihazdır. 19600, 28800, 57600 Kbhızlarında çeşitli tipleri vardır. Kiralık hatlarda kullanılanmodemlere senkron modem, çevirmeli bağlantılarda (dial-up) ise asenkronmodem kullanılmalıdır.
Veri İletimi Katmanı (Data / Link)
Bu katman framelerle uğraşır. Giden veri akışının düzgün olmasınısağlar. Hata düzeltme yapar. Bütün bu işlemlerden sorumlu olan elemanağ kartıdır. Ağlarda bulunabilen frame tipleri ise şöyledir: 802.2Ethernet II
802.3 Ethernet
802.4 Token Bus
802.5 Token Ring
Mac (Media Access Control) Adresi: Ağ kartı olan her makinenin bir deMAC adresi vardır. Bu adres o ağ kartı üzerine, üretildiği firmatarafından ROM üzerine kaydedilir ve bir daha değiştirilemez. MACadresi ait olduğu kartın bağlı olduğu makineyi bulunduğu LAN içerisindeayırt etmekte, daha doğrusu haberleşmede kullanılır. Her üreticifirmaya ait olan MAC adresi havuzu farklı olduğundan teorik olarak aynıMAC adresi iki farklı kart üzerinde bulunamaz. Bu olasılık gerçekleşsebile aynı ağ ortamı içerisinde çalışmadıkları sürece ağda bir problemlekarşılaşılmaz.
Switch: MAC adresleri mertebesinde çalışan bir cihazdır. Portlarınabağlanan makinelerin MAC adreslerini kendi tablosuna kaydeder ve switchiçerisindeki data transferi noktadan noktaya gerçekleşir. Switchlerhublara göre daha akıllı ve pahalı cihazlardır ve kendi üzerlerindeişlemcileri ve hafızaları vardır. Switch ler yanlızca makinelerin direkolarak bağlanması için değil ayni zamanda ağların yükünü azaltmak içinkullanılırlar. Diyelim ki birbirine bağlı 4 adet 16 portluk hub var. Buağdaki yayın trafiği ve paket çarpışmaları bayağı yüksek olacaktır. Budurumlarda ağa bir merkezi switch koyup buradan hubları beslemeyöntemine gidilmelidir. Böylece her bir hubda oluşan trafik diğerhublara yayın olarak yansımayacak ve lokal kalacak, hublar arasıiletişm gerektiğinde ise noktadan noktaya gerçekleşecektir. İyi birswitch yüksek bir hafızaya, portlara aktarım ve portlar arası iletimhızına sahip olmalıdır. Eğer port başına düşen hafıza veya dinamikolarak paylaşılan hafıza düşük ise daha sonra gelen paketler o portunhafızasında tutulamıyacak ve tekrar yollanması istenecektir. Switchlerbir ağı hızlandırır fakat ikiye bölmezler.
Ağ (Network)Katmanı
Ağ katmanının tek görevi adreslemeyi sağlamaktır. Adresleme bir anlamdaağdaki paketin yolunu bulabilmesidir. İnternette adresleme içinkullanılan protokole IP, bu protokolun kullandığı adreslere ise IPadresleri denir. IP adresleri her biri 8 bit yer kaplayan ve 0-255arsında olan 4 oktetten oluşurlar. IP adresleri birinci oktetlerinegöre 5'e ayrılırlar:
A grubu 0.0.0.0 - 127.255.255.255
B grubu 128.0.0.0 - 191.255.255.255
C grubu 192.0.0.0 - 223.255.255.255
D grubu 224.0.0.0 - 239.255.255.255
E grubu 240.0.0.0 - 255.255.255.255
Tüm ağlarda yanlızca A,B ve C grupları kullanılır. D grubu multicastadı verilen IP leri gruplayarak mesaj gönderen uygulamalarda(multimedya gibi) nadir olarak kullanılır. E grubu ise reserveedilmiştir ve kullanılmamaktadır.
IP adresleri Avrupada RIPE adı verilen bir kuruluş dağıtmaktadır.Herhangi bir IP yi kullanabilmek için RIPE e başvurup, onun size tahsisettiği adresleri kullanmanız gerekmektedir. Aksi halde ciddi sorunlarlakarşı karşıya kalmanız içten bile değildir. Fakat bu bahsedilen 5 grupiçerisinde halkın kullanımına açılmış ve İnternet üzerindekullanılmayan özel (private) IP adresleri vardır:
A grubu - 10.0.0.0
B grubu - 172.16.0.0
C grubu - 192.168.0.0
Yukarıda belirtilen özel IP lerin kullanımı herkese açıktır. Bunlardışında bir de test amaçlı kullanılan ve her makinenin kendisinibelirttiği kabul edilen bir başka IP adresi de 127.0.0.1 dir.
IP adresleri her zaman alt ağ maskesi (subnet mask) ile birliktekullanılmaktadır. Subnet mask bir IP adresinin bağlı olduğu ağ adresinibelirlemeye yarar. Standart subnet mask lar şu şekildedir.
A grubu - 255.0.0.0
B grubu - 255.255.0.0
C grubu - 255.255.255.0
Buna göre her gruptan birer IP adresi alıp, ilgili ağ adreslerini bulursak:
A grubu - 255.0.0.0 - 10.91.7.3 - 10.0.0.0
B grubu - 255.255.0.0 - 130.44.51.6 - 130.44.0.0
C grubu - 255.255.255.0 - 200.15.1.1 - 200.15.1.0
Yukarıdaki tablo bölünmemiş ağ adresleri, yani standart alt-ağmaskeleri ile geçerlidir. Bölünmemiş ağ adreslerinde bulunan IPadresleri sayıları ise şöyledir:
Grup Ağ Adresi Sayısı Adreslenebilir Makine Sayısı A 126 (255*255*255)-2 B 63*255 (255*255)-2 C 31*255*255 255-2
Bir ağ adresindeki IP adreslerini ikinin üsleri şeklinde bölüp birdenfazla ağ oluşturmak mümkündür. Buna alt-ağ oluşturmak (subnetting)denir. Bunu yapmak için bölümlenmiş alt-ağ maskeleri kullanmaklazımdır. Bu değerler aşağıdaki tablodaki gibidir:
Alt-Ağ Sayısı A Grubu Subnet Mask B Grubu Subnet Mask C Grubu SubnetMask 2 255.128.0.0 255.255.128.0 255.255.255.128 4 255.192.0.0255.255.192.0 255.255.255.192 8 255.224.0.0 255.255.224.0255.255.255.224 16 255.240.0.0 255.255.240.0 255.255.255.240 32255.248.0.0 255.255.248.0 255.255.255.248 64 255.252.0.0 255.255.252.0255.255.255.252
Bu tablo ya göre 192.168.1.0 C grubu ağ adresini 4'e bölersek şu sonucu elde ederiz:
Ağ Numarası Ağ Adresi Yayın (Broadcast) Adresi Alt Ağ Maskesi 1192.168.1.0 192.168.1.63 255.255.255.192 2 192.168.1.64 192.168.1.127255.255.255.192 3 192.168.1.128 192.168.1.191 255.255.255.192 4192.168.1.192 192.168.1.255 255.255.255.192
Router (Yönlendirici): Networkler arası haberleşmenin yapılabilmesiiçin ara bağlantıyı sağlayacak cihazlara router denir. Routerin birişlemcisi, epromu ve üzerinde bir işletim sistemi IOS (InternalOperating System) vardır.
Routerlar IP paketlerinin yönlendirilmesinden sorumludur ve bu yüzdenüzerlerinde routing tabloları tanımlanmıştır. Routing tabloları ikiçeşittir: Statik ve dinamik.
Aşağıda şekli gözüken ağ için statik routing tabloları şöyledir:
Statik Routing - Router A
Hedef Alt Ağ Maskesi Interface Gateway 192.168.1.0 255.255.255.0192.168.1.1 192.168.1.1 192.168.2.0 255.255.255.0 10.0.1.1 10.1.1.2192.168.3.0 255.255.255.0 10.0.1.1 10.0.2.2
Statik Routing - Router B
Hedef Alt Ağ Maskesi Interface Gateway 192.168.1.0 255.255.255.010.0.1.2 10.0.1.1 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.2.1 192.168.2.1192.168.3.0 255.255.255.0 10.0.2.1 10.0.2.2
Dinamik Routing - Router A - Başlangıç
Dinamik Routing - Router A - Başlangıç
Hedef Alt Ağ Maskesi Interface Gateway 192.168.1.0 255.255.255.0192.168.1.1 192.168.1.1 192.168.2.0 255.255.255.0 10.0.1.1 10.0.1.2
Dinamik Routing - Router B - Başlangıç
Hedef Alt Ağ Maskesi Interface Gateway 192.168.1.0 255.255.255.0192.168.1.2 192.168.1.1 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.2.1192.168.2.1 192.168.3.0 255.255.255.0 10.0.2.1 10.0.2.2
Dinamik Routing - Router A - RIP sonrası
Hedef Alt Ağ Maskesi Interface Gateway 192.168.1.0 255.255.255.0192.168.1.1 192.168.1.1 192.168.2.0 255.255.255.0 10.0.1.1 10.0.1.2192.168.3.0 255.255.255.0 10.0.1.1 10.0.2.2
Dinamik Routing - Router B - RIP sonrası
Hedef Alt Ağ Maskesi Interface Gateway 192.168.1.0 255.255.255.010.0.1.2 10.0.1.1 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.2.1 192.168.2.1192.168.3.0 255.255.255.0 10.0.2.1 10.0.2.2
