AĞ DONANIMI (NETWORK HARDWARE)

Bilgisayar ağları, kullanılan iletim teknolojisine ve ağın fiziksel boyutlarına göre sınıflandırılabilirler. İletim teknolojisine (transmission tecnology) göre ağları iki sınıfa alabiliriz:

1. Yayın ağları (broadcast networks)
2. Noktadan-noktaya ağlar (point-to-point networks)

YAYIN AĞLARI (BROADCAST NETWORKS)

Yayın ağlarında ağa bağlı bütün makineler tarafından paylaşılan tek bir haberleşme kanalı vardır. Herhangi bir makine tarafından gönderilen paketler (kısa mesajlar) diğer bütün makineler tarafından alınır. Paketin hangi adrese gönderildiği pakette bulunan adres alanında belirtilir. Paketi alan bütün makineler adres alanını kontrol ederler. Paket kendisine gönderilmiş ise, makine paket üzerinde işlem yapar, kendisine ait değilse paket üzerinde hiçbir işlem yapmaz.

Bazı yayın sistemleri bir makinenin alt sistemlerine de yayın yapabilirler. Bu tür yayına çoklu dağıtım (multicasting) denir. Bunun için adres alanında alt adres (sub address) olarak tanımlanan bir bitlik bir yer ayrılır; adress alanındaki geriye kalan n-1 bit grup adresini tanımlamak için kullanılır. Her makine bir gruba yada bütün gruplara abone olabilir. Bir gruba bir paket geldiğinde, bu paket o grubun bütün abonelerine dağıtılır.

NOKTADAN NOKTAYA AĞLAR

Bu tür ağlarda, kişisel makineler arasında çok sayıda yol bulunur. Bir paket bir makineden diğerine gitmek için bir ara makineden geçebilir ve böylece, uzunlukları farklı çok yoldan biri üzerinden alıcıya ulaşabilir. Bu nedenle, bu tür ağlarda yol atma algoritmaları önem kazanır.

Genel bir kural olarak, küçük boyutlu ağlar için yayın türü, büyük boyutlu ağlar için noktadan noktaya iletim türü kullanılır. Aşağıdaki şekilde çok işlemcili sistemlerin fiziksel boyutlarına göre sınıflandırılmaları gösterilmektedir.

Veri Akış Makineleri (Data Flow Machines) aynı program üzerinde çalışan paralel bilgisayarlar olarak; Çoklu Bilgisayarlar (Multicomputers) ise çok kısa ve çok hızlı yollar (bus) üzerinden mesaj göndererek haberleşen sistemler olarak tanımlanabilirler. Çoklu bilgisayarlardan sonra daha uzun bağlantılar üzerinden haberleşen bilgisayarların bulunduğu gerçek ağlar yer alır. Bunlar yerel alan ağlar (local area networks), şehir alan ağları (metropolitan area networks) ve geniş alan ağları (wide area networks)’dır. İki yada daha fazla ağın bağlantısına ağlararası bağlantı (internetwork) adı verilir; bunun en yaygın örneği internet’tir.

YEREL ALAN AĞLARI (LAN:LOCAL AREA NETWORKS)

LAN’lar bir bina yada boyutları birkaç kilometreyi geçmeyen bir kampus içindeki özel bilgisayar ağlarıdır. Bu ağlar, bir şirkette yada fabrikada kaynakları (yazıcıları, programları, dosyaları ) paylaşmak için PC’ler ve iş istasyonları (workstations) arasında bağlantı kurmak için kullanılırlar.

LAN’ları diğer şebekelerden farklı kılan 3 özellik bulunur:

1. Boyutları
2. Kullandıkları iletim teknolojisi
3. Topolojileri (ağ yapıları)

LAN’ların fiziksel boyutlarının sınırlı olması maksimum iletim sürelerinin de sınırlı olması ve önceden bilinmesi demektir. Bu sınırlamanın bilinmesi ağ tasarımında ve ağ yönetiminde (network management) kolaylık sağlar.

LAN’lar genellikle tüm makinelerin bağlı olduğu tek bir kablodan oluşan bir iletim ortamı kullanırlar. LAN’ların bağlantıları ile ilgili standartlar IEEE 802 standartlarında açıklanmaktadır. LAN’lardaki iletim hızı 10 ile 100 Mbps arasındadır. Yeni teknolojiler kullanılan bazı LAN’lar bir kaç yüz Mbps hızında çalışmaktadırlar.

Yayın türü iletim yapan LAN’larda (broadcast LANs) kullanılan teknolojilerden ikisi; veriyolu (bus) ve halka (ring) türü teknolojiler aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

1. Taşıyıcı Dinlemeli Çarpışma Sezimli Çoklu Erişim (CSMA/CD: Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection): İletim ortamına erişerek bilgi göndermek isteyen bir PC önce ortamı dinlerler ve ortamı kullanan başka bir PC olup olmadığını kontrol eder. Eğer ortamı kullanan yoksa, çoklu erişim özelliği PC’nin başka bir sorgulama yapmaksızın hatta erişmesini sağlar. Eğer iki PC, ortamı (hattı) boş bulup aynı anda erişmek isterlerse, çarpışma sezme yetenekleriyle aynı anda bir başka PC’nin de ortama erişmek isteğini anlar ve göndermek istediği bilginin iletilemediğini bilerek bilgi göndermeyi durdurur. Çarpışamyı sezen her iki PC de rastgele uzunlukta bir süre bekledikten sonra ortama erişmek için tekrar girişimde bulunurlar. Bekleme sürelerinin farklı uzunluklarda olması çarpışmalarının ardı ardına olma olasılığını azaltır.

Çarpışma hangi PC’nin gönderme yapacağına karar veren mekanizmaya “hakem mekanizması (arbitration mechanizm)” denir. Bu mekanizma, merkezi ve dağıtılmış olmak üzere iki türlü uygulanabilir. Örneğin, IEEE 802.3 standartlarında tanımlana veriyolu tabanlı yayın ağı (bus-based broadcast network) olan Ethernet ağı dağıtılmış kontrollüdür ve 10 ile 100 Mbps hızında iletim yapar.

Herhangi bir sorgulama ve izin verme işlemi olmaksızın PC’lerin ortama erişebilmeleri ek yükü (overhead) azaltır ve düşük kullanım sayıları için ağ başarımını (network performance) arttırır; yüksek kullanım sayıları için çarpışmalar ve tekrar göndermeler artacağından ağ başarımı olumsuz yönde etkilenir.

2. Jeton Geçirme (Token Passing) Yöntemi ile Erişim: Ağdaki PC’lerden belirli biri tarafından bir jeton paketi (token packet) üretilir ve bu paket ağa (iletim ortamına) erişmek isteyen bir PC oluncaya kadar PC’ler arasında dolaştırır. Bir PC ağa erişmek istediğinde jeton paketini kendisinde tutar ve verilerini ağa aktarır gönderilen verilerin yerine ulaştığından emin olduktan sonra jeton paketini bir sonraki PC’ye verir.

Jeton geçirme yönteminde PC’ler veri gönderebilmek için jeton paketini beklediklerinden, ağ kullanım oranının düşük değerleri için bu bekleme süreleri ağ başarımını azaltır. Ağ kullanım oranının yüksek olduğu uygulamalarda, çarpışmalara neden olmayan bir yöntem olduğu için, ağdan yararlanma oranını arttırır.

Jeton geçirme yöntemini kullana veriyolu türü ağlara “token bus”, halka türü ağlara “token ring” adı verilir.

3. Sorgulama (Polling) Yöntemi ile Erişim: Bu yöntemde, ağa bağlı makinelereden biri (ana düğüm: master node) diğer makinelere sıra ile ağa erişim izni verir.

1. Statik Kanala Atama (Static Channel Allocation): Bu yöntemde, zaman belirli aralıklara bölünür ve bir algoritma ile her makineye kendi sırası geldiğinde yayın yapma izni verilir. Statik kanal atama yönteminde, bir makineye sıra geldiğinde gönderilecek bir veri yoksa, kanal kapasitesi boşa harcanmış olur. Bu nedenle, genellikle dinamik kanal atama yöntemi kullanılır.
2. Dinamik Kanal Atama (Dynamic Channel Allocation: On Demand): Dinamik kanal atama yöntemi merkezi ve dağıtılmış olmak üzere iki türe ayrılır:

1. Merkezi Kanal Atama Yöntemi (Centralized Channel Allocation Method): Bu yöntemde, ortama erişim sırasının kimde olduğunu belirleyen bir “veriyolu hakem birimi (bus arbitation unit)” bulunur. Bu birim, makinelerin ortama erişim taleplerini kabul eder ve bir algoritmaya göre sıranın hangi makinede olduğuna karar verir.
2. Dağıtılmış Kanal Atama Yöntemi (Decentralized Channel Allocation Method): Bu yöntemde, kanal atama işlevini üstlenen merkezi bir birim yoktur; her makine veri gönderme kararını kendisi verir. Bu yöntemde ortaya çıkabileceği düşünülen karışıklık (chaos) bazı algoritmalar yardımı ile önlenebilmektedir.

Diğer tür LAN’lar noktadan noktaya bağlantılar (point-to-point lines) kullanan LAN’lardır. Bu tür LAN’lar aslında minyatür WAN’lar olarak düşünülebilir.

ŞEHİR ALAN AĞLARI (MAN:Metropolitan Area Networks)

MAN’lar, LAN’ların şehir çapındaki büyük türleridir ve LAN’larla aynı teknolojileri kullanırlar. Bir MAN veri ve ses haberleşmesi sağlayabileceği gibi TV ağına da bağlantılı olabilir. MAN’larda anahtarlama elemanları bulunmaz; bağlantı bir yada iki kablo ile sağlanır.

MAN’ları diğer ağlardan ayıran en önemli özellik MAN’lar için uygulanan DQDB (Distrubated Queue Dual Bus) yöntemidir. IEEE 802.6 standartlarında açıklanan bu yöntemde, aşağıdaki tüm makinelerin bağlı olduğu tek yönlü iki veriyolu bulunur. Şekilde gösterilen bu bağlantı türünde, bir makine sağ tarafındaki makineye veri göndermek için üst veriyolunu, sol tarafındaki bir makineye veri göndermek için alt veriyolunu kullanır. Bu yöntem diğer ağlara göre tasarım kolaylığı sağlar.

BİLGİSAYAR AĞLARI

Bilgisayar ağları ses, faks ve program verileri gibi değişik tiplerdeki verileri belli bir protokolle, birtakım yönlendirme araçları kullanılarak bilgisayarlar arasında her bilgisayarın sanki kendi yerel verileriymiş gibi kullanabilmelerini sağlayan bir kaynak paylaşım planlamasıdır. Bilgisayar ağlarında bilgisayarlar birbiriyle genellikle seri olarak iletişim kurarlar. Bilgisayar içindiyse veriler paralel işlendiğinden bu verileri seri verilere çevirecek ağ kartları kullanılır.

Bilgisayarlar genel olarak 3 tipte ağ oluştururlar. Bunlar küçükten büyüğe LAN (Local Area Network - Yerel Alan Ağı), MAN (Metropolitan Area Network - Şehirsel Ağlar) ve WAN (Wide Area Network - Geniş Alan Ağı)'dır. Bu ayırım içinden MAN çıkarılabilir çünkü LAN ve WAN ağın büyüklüğünden öte coğrafi yapısına dayanılarak birbirlerinden ayrılmıştır. Bu sebeple şehirsel ağlar da geniş alan ağları içinde değerlendirilebilir.

Yerel alan ağları sınırlı bir fiziksel yapının içinde kurulur. Yerel kaynakların paylaşılmasını sağlar. Geniş alan ağları ise coğrafi sınırlamaları ortadan kaldırır. Bir geniş alan ağının içinde genellikle yerel alan ağları bulunur.

Bilgisayar Ağları ve Yönlendirme

Bilginin(information) farklı dizaynlardaki bilgisayarlar arasında taşınması büyük ve önemli bir iştir. 1980’lerin başlarında Milletlerarası Standartlar Topluluğu (ISO) değişik üreticilerin ürettiği farklı ağ ürünlerinin birlikte veya birbirlerinin yerine çalışabilmesi için bir ağ modeline ihtiyaç duyulduğunun farkına vardı ve 1984 yılında bu ihtiyaca cevap verecek Açık Sistemler Arası Bağlantısını (Open Systems Interconnection -OSI) tanıttı. Kısa zamanda OSI başvuru modeli bilgisayarlar arası bağlantılarda en çok kullanılan mimari model haline geldi. Daha başka başvuru modelleri üretilmesine rağmen birçok ağ üreticisi, tüketicilerini, ürünleri hakkında bilgilendirmek istediğinde ürünlerini OSI başvuru modeline bağlantılandırdılar. Bu yüzden OSI başvuru modeli ağ teknolojisini öğrenmek isteyen insanlar için en iyi modeldir.

Hiyerarşik İletişim

OSI başvuru modeli ağ ortamındaki bilgisayarlar arasında bilgi hareketinin nasıl sağlanacağı problemini 7 parçada çözer. Her bir parça bu modelin bir katmanı olarak gösterilir. En alt 2 katmanın çözümü hem donanım hem yazılım temelliyken, diğer katmanların çözümleri genellikle sadece yazılım temellidir. OSI başvuru modeli bir bilgisayardaki uygulama programlarından (örneğin hesap tabloları) diğer bir bilgisayardaki uygulama programlarına kablolar gibi ağ ortamlarında nasıl yol alacağını tanımlar. OSI tipi iletişime örnek olarak A sisteminin B sistemine göndereceği bir verinin olduğunu varsayalım. A sistemindeki uygulama programı, 7. katmanla, 7. katman 6. katmanla, böylece her katman bir alt komşu katmanıyla iletişim kurar. 1. katman da bilgiyi ağ ortamına vermekle sorumludur. Bilgi ağ ortamından geçtikten sonra B sisteminin 1. katmanına ulaştırılır ve buradan sonra A sistemindeki katmanların izlediği yolun tersine 7. katmana kadar iletilir.Gönderici sistemde her katman bir altındaki katmanla iletişim kurmasının yanı sıra asıl görevi olan, alıcı sistemdeki aynı adlı katmanla da iletişim kurar. A sisteminin 4. katmanı B sisteminin 4. katmanıyla iletişim kuracak olduğunu varsayalım. Bunu yapmak için A sisteminin 4. katmanı 3. katmanın sağladığı hizmetlerden yararlanmak zorundadır. Bu yüzden 4. katman hizmet kullanıcı (service user), 3. katman da hizmet sağlayıcı (service provider) olarak adlandırılır. 3. katmanın 4. katmana sağladığı hizmetler, hizmet erişim noktası (service access point - SAP) denilen, 4. katmanın bu hizmeti isteyebileceği bir yerden elde edilir.

OSI Katmanları

1-)Fiziksel katman (1. 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 (2. katman - 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 tüzden 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.

3-)Ağ katmanı (3. katman - 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 (subnetwork) üzerinden en iyi yolları seçer.

4-)Taşıma katmanı (4. katman - 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 (5. katman - 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 (6. katman - 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 biçiminingerekli olduğu takdirde çevirilmesinin 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. Aynı zamanda kontrol kodları, özel grafiklerin ve karakter tabloları da bu katmanda bulunur.

7-)Uygulama katmanı (7. katman - Application layer) : Kullanıcıya en yakın olan katmandır. Diğer katmanlardan ayrılan yanı diğer katmanların hiçbirine servis sağlamamasıdır. Uygulama katmanı, bağlanılacak birirmlerin uygunluğunu tesbit 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.

TCP/IP PROTOKOL SETİ (GENEL BAKIŞ)

TCP/IP OSI başvuru modeliyle sıkı bir ilişki içindedir. Katmanlama sistemi, sistem geliştiricilerin sadece belirli bir katman üzerinde yoğunlaşarak çözüm üretmelerini sağlar. Bir ağ üzerinden bilgi gönderme mekanizmalarının tümünün tasarlanmasının bir kişi tarafından geliştirilmesi gerekli değildir. Sadece yazılımın bir üst katmana sağlayacağı hizmetler ve alt katmanın yazılıma sağlayacağı hizmetleri ve protokol paketinden hangi protokolün bu hizmetleri sağlayacağını bilmesi yeterlidir.

TCP/IP Protokolleri

Internet Protokolü(IP) : Düğümler arasında paket dağıtım hizmetlerini sağlar. Internet Kontrol Mesajı Protokolü(Internet Message Control Protocol-ICMP): Hizmet birimleri ve geçiş yolları arasında hata ve kontrol mesajlarının iletimini kontrol eder.

Adres Çözünürlük Protokolü(Address Resolution Protocol-ARP) : Internet adreslerini fiziksel adreslere çevirir.

Ters Adres Çözünürlük Protokolü(Reverse ARP-RARP) : Fiziksel adresleri Internet adreslerine çevirir.

İletişim Kontrol Protokolü(Transmission Control Protocol-TCP) : İstemciler arasında güvenilir akış dağıtım hizmeti sağlar.

Kullanıcı Dtagram Protokolü(User Datagram Protokol-UDP) : İstemciler arasında güvensiz paket dağıtım hizmeti sağlar.

Dosya Transfer Protokolü(File Transfer Protocol-FTP) : Dosya transferi için uygulama katmanı hizmetleri sağlar.

Telnet: Terminal benzetimi sağlar.

Yönlendirme Bilgisi Protokolü(Routing Information Protocol) : Yönlendiriciler arasında yönlendirme bilgisi değişimine izin verir.

TCP/IP için geliştirilen uygulamalar, protokol paketindeki birkaç protokolü birlikte kullanır. Protokol paketinin katmanlarının hepsine birlikte protokol yığını da denir. Kullanıcı uygulamaları protokol paketinin en üst katmanıyla iletişim kurar. Kaynak bilgisayardaki en üst protokol katmanı fiziksel ağa kadar daha aşağı katmanlara bilgiyi iletir. Fiziksel ağ da bilgiyi hedef bilgisayara iletir. Hedef bilgisayardaki protokol yığınının alt katmanları hedef uygulamaya kadar üst katmanlara geçirir.

TCP/IP protokol paketindeki herbir katmanın çeşitli fonksiyonları vardır, bu fonksiyonlar diğer katmanlardan bağımsızdır.Buna rağmen her katman bir altındaki katmandan belli hizmetler bekler ve her katman bir üstündeki katmana belli hizmetler sunar.

TCP ile dosya transferi için bir uygulama şu işlemleri gerçekleştirir:

1-) Uygulama katmanı kaynak bilgisayardaki taşıma katmanına bir bayt dizisi gönderir.

2-) Taşıma katmanı bu diziyi TCP bölmelerine ayırır, bu bölmelere sıra numarasıyla birlikte bir başlık ekler ve bu bölmeyi IP katmanına gönderir.

3-) IP katmanı TCP bölmesini içeren veri parçası ile bir paket oluşturur, kaynak ve hedef IP adreslerini içeren bir paket başlığı ekler, aynı zamanda hedef bilgisayarın ıp adresine veya hedef bilgisayara ulaşmak için yoldaki ara bilgisayarların hangileri olacağına karar verir ve paketi ve fiziksel adresleri veri bağlantı katmanına geçirir.

4-) Veri bağlantı katmanı paketi veri bağlantı biriminin veri parçaları olarak hedef bilgisayara iletir. Bu IP paketinin ara sistemler tarafından ilerletilmesini de içerebilir.

5-) Hedef bilgisayarda veri bağlantı katmanı veri bağlantı başlığını atar ve IP paketini IP katmanına geçirir.

6-) IP katmanı IP paketi başlığını kontrol eder. Eğer IP katmanı tarafından hesaplanan sonuçlarla kontrol sonuçları tutmazsa IP katmanı paketi atar.

7-) Eğer sonuçlar birbirini tutarsa IP katmanı IP paket başlığını atar ve TCP bölmesini TCP katmanına geçirir. TCP katmanı sıradaki bölmenin doğru bölme olup olmadığını anlamak için sıra numarasını kontrol eder.

8-) TCP katmanı TCP başlığı ve veri için bir kontrol yapar. Eğer hesaplanmış olan sonuç, başlıkla iletilen sonuçla birbirini tutmazsa TCP katmanı bölmeyi atar. Eğer sonuçlar birbirini tutarsa ve bölme de doğru sıradaysa TCP katmanı kaynak bilgisayara bilgi gönderir.

9-) Hedef bilgisayarın TCP katmanı, TCP başlığını atar ve gelen bölmedeki baytları uygulamaya geçirir.

10-) Hedef bilgisayardaki uygulama, bayt dizisini sanki kaynak bilgisayarın uygulama programına doğrudan bağlıymış gibi alır.

Internet Protokolü(IP)

IP paketlerin alması gereken durumu ve paketler iletildiğinde veya alındığında nasıl ele alınacağını tanımlar. Paketin alması gereken durum IP datagramı olarak adlandırırlır. IP datagramı ağ üzerinde fiziksel paket ile eşdeğerdir. Bir datagram diğer bilgilerin yanında gönderici ve alıcı IP adreslerini içeren başlık bölümünden oluşur. Her ağ tipi IP paketlerini kendisinin fiziksel paketinin veri bölümü olarak iletir.

IP Datagram Yapısı

Bir ağ paketinin uzunluğu fiziksel ağ karakteristiklerinin teknik yeterliliğine göre belirlenmesine rağmen datagramın uzunluğu ağ yazılımı tarafından belirlenir. Bir datagram ağ paketi tarafından iletildiğinde ağ paketinin veri alanı tarafından kapsüllenir. Düğümdeki IP yazılımı ağın fiziksel paket yapısına uyan bir datagram üretir. Datagram hedefe kadar birçok farklı fiziksel paket uzunluğuna sahip birçok değişik tipteki ağ üzerinden geçebilir.

IP, paket iletiminin bu özelliğini ele almak için datagramı tekrar iletmek zorunda olan her düğümde datagramı parçalara ayıracak bir metot ve hedefte parçaları birleştirecek eş bir metodu tanımlar. Bu yüzden tek fiziksel paket boyutuna sahip bir ağdan paket alan bir yönlendirici, eğer ikinci ağ birinciye göre daha küçük bir fiziksel paket boyutuna sahipse ikinci ağa iletmek için aldığı IP paketini parçalara ayırmaya ihtiyaç duyabilir. Paketler bir kere parçalara bölünürse, son hedefe ulaşana kadar tekrar birleştirilemezler.

Hata ve Kontrol Mesajları

TCP/IP protokol yığınındakidiğer bir protokol de Internet Kontrol Mesaj Protokolü’dür (ICMP). ICMP paketleri, ağ üzerindeki hatalar hakkında bilgi içerir (işlevsiz düğüm ve geçitler, bir geçitte sıkışık paket trafiği gibi). Bir ICMP mesajını uygulama değil IP yazılımı yorumlar. IP yazılımı daha sonra uygulamada bağımsız olarak ICMP mesajının belirttiği görevi yapar. Çünkü ICMP mesajı, hedefine ulaşmak için birkaç ağ üzerinden geçmek zorunda kalabilir. Bu mesaj IP datagramının veri bölümünde kapsüllenir.

Taşıma Katmanı Protokolleri (UDP ve TCP)

TCP/IP protokol yığınının taşıma katmanıiki protokol içerir. Bunlar Kullanıcı Datagram Protokolü (UDP) ve İletim Kontrol Protokolü’dür (TCP).

UDP, gönderici ve alıcı üzerindeki özel işlemlerden mesaj almak ve bunlara mesaj göndermek için güvensiz, bağlantısız dağıtım hizmeti sağlar. TCP, IP’nin güvensiz, bağlantısız paket dağıtım hizmetinin üstüne güvenli akış dağıtım hizmetini ekler. UDP, TCP/IP protokol yığını içinde uygulamaların bireysel bilgi paketlerinin bir ağ üzerinden değişimini sağlar.

UDP, protokol portları olarak adlandırılan bir varış setini tanımlar. Bu protokol portları iki tanedir ve adları iyi bilinen port ve dinamik bağlı porttur. İyi bilinen portlarda TCP/IP belli uygulamalar için belli numaralar ayırır. 1 ile 255 arasında numaralanmış portlar iyi bilinen portun numaralarıdır ve birçok alanda kullanılan uygulamalara atanır. Bütün TCP/IP uygulamaları aynı port numaralarını aynı şekilde kullanır. Dinamik bağlı portlarda bir işlemden hizmet isteyen uygulama, işlemin kullandığı portun hangisi olduğunu belirlemek için öncelikle düğümü sorgulamalıdır. Bundan sonra UDP datagramları bu porta yönlendirebilir. UDP birçok kullanıcının aynı port numarasını ve değişik IP adreslerini kullanmasına izin verir. Ulaşan UDP datagramları, port numarası ve hedef adresi uyan istemciye yollanır. Eğer bunlara uyan bir istemci yoksa paket, adresi 0.0.0.0 olan istemciye yollanır, eğer 0.0.0.0 adresine sahip bir istemci de yoksa paket atılır.

UDP datagramı sırasıyla fiziksel paketlerde kapsüllenen bir veya daha fazla IP datagramı tarafından kapsanır.

UDP Datagram Kapsüllemesi

Bu figürde IP adresi IP datagramı doğru düğüme yönlendirir. Bu varış noktasında IP yazılımı YDP datagramını açar ve UDP katmanı yazılımına gönderir. Porttaki işlem UDP katmanı yazılımı UDP verisini ve kontrol bilgisini, belirlediği hedef protokol portuna gönderir. Porttaki işlem UDP datagram içindeki veriyi kullanır. UDP datagramı aynı zamanda hedef işlemin doğru olarak cevaplandırabilmesi için kaynak protokol portu da içerir.

TCP

Yüksek yoğunlukta veri göndermek ve almak zorundaolan uygulamalar için güvenliksiz, bağlantısız paket dağıtımı yetersiz kalabilir. Uygulama programı yazanlar her uygulamada veri transferindeki gelişmeleri ve durumu izleyebilmek için ileri hata ele alma ve bilgi izleme modülleri geliştirmek zorunda olabilirler. TCP/IP protokol yığını TCP’yi kullanarak bu sorunu çözer. TCP güvenli bir akış dağıtım protokolüdür. TCP iki uygulama arasında bir sanal devre kurar ve kaynağı terk ediş sırasını hiç bozmadan hedef noktaya bir baytlar dizisi gönderir. İletim başlamadanönce iletim olayının iki ucundaki uygulamalar kendi işletim sistemlerinden bir TCP portu sağlarlar. Bu portlar UDP’deki portlarla eşdeğerdir. Transferi başlatan ve aktif taraf olarak bilinen uygulama genellikle dinamik olarak bir port alır. Transfer istemine cevap veren ve pasif taraf olarak bilinen uygulama genellikle iyi bilinen TCP portunu kullanır.Aktif taraf pasif taraftaki TCP portunu arar.

UDP datagramlarına benzer olarak TCP bölmeleri de bir IP datagramı tarafından kapsüllenir. TCP bir datagram göndermeden önce geniş bir datagramın dolmasını bekleyerek akışı tamponlar. Akış yapılandırılmamıştır. Bunun anlamı, verinin transferinden önce hem gönderen hem de alan tarafın akışın içeriği hakkında anlaşmalarıdır.TCP full-duplex iletimi kullanır. Full-duplex iki veri akışı farklı yönlerde aynı anda akabilmesidir. Böylece alıcı uygulama gönderici uygulama veri göndermeye devam ederken kontrol bilgisi gönderebilir.

TCP her bölmeye bir sıra numarası verir. Sanal devrenin alıcı tarafından uygulama bölmelerin sıra numaralarını, doğru ulaşıp ulaşmadıklarını anlamak için kontrol eder. Alıcı taraf sıradaki yeni bir bölmeyi aldığında gönderici düğüme bilgi gönderir. Gönderici düğüm bu bilgiyi aldığında son bölmelerin başarılı olarak ulaştırıldığını anlar. Eğer gönderici taraf belli bir süre içinde herhangi bir bilgi alamazsa aynı bölmeyi tekrar gönderir. Bu döngü tekrar iletimle bilgilendirme olarak adlandırılır ve akış dağıtımının güvenli olduğunu garanti eder.

Adresler

Her teknoloji aynı ağ üzerindeki iki ağ üzerinde mesaj iletimi için kendine özgü bir yönteme sahiptir. Bir LAN üzerinde mesajlar bilgisayarlar arasında MAC adresi denen 6 baytlık tanımlayıcılar yoluyla sağlanır. Bir SNA ağında her bilgisayar kendine ait ağ adresi ile birlikte bir mantıksal üniteye sahiptir. DECNET, Appletalk ve Novell IPX’in herbiri, ağa bağlı her yerel ağa ve her iş istasyonuna bir numara atamak için değişik yöntemler uygular.

Hepsinin üstünde yerel veya üreticiye özel ağ adreslerine TCP/IP, dünya üzerindeki her iş istasyonuna bir numara atar. IP numarasını oluşturan bu 4 baytlık değer geleneksel olarak her baytı onluk sisteme çevrilerek ve herbiri noktayla ayrılarak gösterilir. Örneğin 130.132.59.234 gibi.

Bir organizasyon ağ numarası istemiyle mailto:Hostmaster@INTERNIC:NET adresine e-mail gönderir. Hemen hemen herkes 3 baytının ağı, 1 baytının kişisel bilgisayarı tanımladığı bu C sınıfı adrese sahip olabilir. Daha büyük organizasyonlar 2 baytının ağı, son 2 baytının da herbiri 64 bin kişisel iş istasyonu tanımlayabileceği B sınıfı adrese sahip olabilir. Bu sayısal adresleri isimlere çeviren matematiksel bir formül yoktur. Bu bilgiler bir tabloda tutulur. Örneğin http://www.aaa.com/ gibi bir adres yazdığımızda önce bu tabloya bakılır ve karşısındaki numaraya göre yönlendirme yapılır.

TCP/IP'YE DAHA DERİN BİR YAKLAŞIM

TCP/IP’ye aslında Internet protokol seti demek daha doğrudur. TCP ve IP bu set içinde en bilinen ve yaygın olarak kullanılan protokoller olduğu için bütün set sadece bu ikisinin adıyla anılmaktadır.

ETHERNET KARTI VE ETHERNET STANDARDI

Ethernet 1970’lerde Xerox’un Palo Alto Araştırma Merkezi’nde geliştirildi. 1980 yılında IEEE 802.3 standardı olarak tanıtılan teknolojinin temelidir. Kısa bir süre sonra Digital Equipment, Intel ve Xerox şirketleri birlikte IEEE 802.3 ile tamamen uymlu olan Ethernet sürüm 2.0’I geliştirdi ve tanıttı. Ethernetin ve IEEE 802.3 standardının birlikte, LANler içinde bilgisayarların bağlanması konusunda piyasadaki payı çok büyüktür. Günümüzde Ethernet terimi, Ethernet ve IEEE 802.3 protokolüne uyan bütün taşıyıcı duyarlıklı çoklu erişim / çakışma belirleme (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection - CSMA/CD) protokolüne uyan cihazlar için kullanılmaktadır.

Ethernertin sunduğu hızlar ise 1 Mbps, 10 Mbps, 100 Mbps’dir.

Fiziksel Bağlantılar

Ethernet sadece bir fiziksel katman tanımlarken IEEE 802.3 birkaç tane fiziksel katman tanımlar. Her IEEE 802.3 katmanı protokolünün, karakteristik-lerini özetleyen bir isme sahiptir.

Örneğin 10Base5 ismini ele alalım.

10: Mbps olarak LAN hızı

Base: Baseband (Broad: Broadband)

5: 100 metrede LAN birim(segment) uzunluğu

Ethernet Sürüm 2 ve IEEE 802.3 Fiziksel Karakteristikleri

Karakteristik Ethernet 10Base5 10Base2 1Base5 10BaseT 10Broad36

Veri oranı(Mbps) 10 10 10 1 10 10

Sinyalleme Base Base Base Base Base Broad metodu

Maksimum birim 500 500 185 250 100(KsÇKK) 1800

Uzunluğu(m)

Ortam 50?(kkk) 50?(kkk) 50?(ikk) KsÇKK KsÇKK 50?(kkk)

Topoloji Otobüs Otobüs Otobüs Yıldız Yıldız Otobüs

KsÇKK: Korumasız Çift Katlı Kablo (Unshielded Twisted Pair - UTP)

kkk: Kalın Koaksiyel(eş eksenli) Kablo (thick coaxial cable)

ikk: İnce Koaksiyel Kablo (thin coaxial cable)

Ethernet IEEE 802.3 10Base5 standardına çok benzerdir. Bu protokolle-rin ikisi de kablolarla iki bilgisayardaki ağ biriminin bağlanmasıyla bilgisayar-ları birbirine bağlayan otobüs topolojisini kullanır. Ethernetteki kablo, iletici ve alıcı (transceiver) kablo adını alır. İletici ve alıcı kablo fiziksel ağ ortamına bağlı iletici ve alıcı cihaza bağlanır. IEEE 802.3 standardında ise bu kabloya bağlama ünitesi arabirimi (attachmebt unit interface - AUI) denir ve ietici ve alıcı cihaza da ortam birleştirme ünitesi (medium attachment unit - MAU) denir.İki durumda da bağlayıcı kablo bilgisayardaki arabirim kartına bağlanır.

Paket Biçimleri

Ethernet paketi

7 1 6 6 2 46-1500 4 bayt

IEEE 802.3 paketi

7 1 6 6 2 46-1500 4 bayt

SOF: Paket sınırlayıcısının başlangıcı (start of frame delimiter)

FCS: Paket kontrol sırası (frane check sequence)

Ön bilgi parçası alıcı bilgisayara, paketin geldiğini haber verir. SOF LAN üzerindeki bütün bilgisayarların paket alma bölümlerini senkronize eder. Varış adresi ve gönderici adresi arabirim kartlarında yazılıdır. Varış adresi çoklu olabilir; ancak gönderici adresi bir tane olmak zorundadır. Ethernet paketindeki tip bölümü Ethernet işlemi bittikten sonra üst katman protokolünün veriyi kabul ediş şeklini belirler. IEEE 802.3 paketindeki uzunluk bölümü ise kendinden sonraki bölümün uzunluğunu gösterir. FCS bölümünde ise çevrimsel yedeklik kontrolü (cyclic redundancy check - CRC) değeri bulunur.

Ethernet Yönlendirme

Ethernertin CSMA/CD kablo erişim kontrol düzeni hem zayıf hem de güçlü tarafıdır. Birçok ağda, özellikle de kısa kısa göndermeler yapan ağlarda CSMA/CD iyi çalışır; fakat video konferans ve çok büyük çoklu ortam dosyaları gibi bazı modern ağ uygulamaları çok yoğun trafik yüküne ve birçok CSMA çarpışmalarına neden olurlar ve bunlar da ağın işlem gücünü azaltır.

Ethernet yönlendirme adlı bir teknikle bilgisayarda yüklenmiş olan LAN adaptör kartlarını ve kablolama sistemini değiştirmeden ağın işlem gücü artırılabilir. Yönlendirme kutuları daha hızlı sinyalleme sağlamazlar; fakat daha fazla bant aralığı sağlarlar. Böylece daha hızlı işlem gücüne sahip olunur ve hızlı sinyallemeyle elde edileceklerin aynısı elde edilir. Mevcut Ethernet LAN adaptörleri muhafaza edilir ve bunlar 10 Mbps hızla çalışmaya devam ederler; fakat her adaptör ağda sanki bir tek kendisi varmış gibi çalışır. Yönlendirme kutuları ağın bant genişliğini bütün aktif düğümler arasında bölmez, bunun yerine kutudaki hızlı bir işlemci saniyede yüzlerce megabitlik hızla paketleri taşır. Buna çökmüş omurga mimarisi denir, çünkü kutu hızlı bir omurga hattı ile bağlanmış bir dizi ayrı kablolama merkez kutusu gibi davranır.

Pratikte birçok bilgisayar 10 Mbps Ethernet kanalının avantajından faydalanamaz, bu nedenle firmalar 10 Mbps bant genişliğinin bir ile sekiz düğüm arasında paylaşılmasına olanak sağlayan Ethernet yönlendirme ürünleri sunarlar.

Genelde, yönlendirme kutuları dört düzenlemeden biri kullanılarak kurulabilir: Dağıtıcı önünde, bir grup merkez kutunun arkasında, yüksek hızlı kablolama toplayıcı kutusu olarak ve FDDI (Fiber Dağıtılmış Veri Arayüzü) (Fiber Distributed Data Interface) toplayıcı kutusu olarak.

? Dağıtıcı önünde: Yönlendirme kutusu bir veya daha fazla dağıtıcının tek bağlantı noktasıdır. Kullanıcı bilgisayarlar daha sınırlı bant aralıkları için rekabet halindeyken her dağıtıcı kullanabildikleri maksimum bant aralığına sahip olurlar.

? Yönlendirme özelliği olmayan merkez kutularının arkasında: Yönlendirme kutusu çok hızlı omurga gibi davranır ve üstelik daha ekonomiktir. Bir düzine merkez kutu kanal için birbirleriyle rekabete düşmeden 10 Mbps bant genişliğine sahip olurlar.

? Bir yüksek hızlı kablolama toplayıcı kutusu olarak: Yönlendirme kutusu yöneticinin her düğüme ihtiyacı kadar bant genişliği ayırmasına izin verir. Bu klasik bir çökmüş omurga mimarisidir.

? Yüksek hıza sahip bir sistem için toplayıcı kutu olarak: Yönlendirme kutusu bir FDDI hattını veya başka bir tip omurga teknolojisini besleyebilir.

Yönlendirme kutuları hızlı bir ağ sistemi için her gereksinimi karşılamaz-lar; fakat saniyede yüzlerce megabitlik bağlanma sağlayabilirler.

Özet

Ethernet LANler içindeki bilgisayarları ve diğer birimleri bağlamak için kullanılan standardın adıdır. Bu standart bilgisayarların iletişimi için 1, 10 ve 100 Mbps bant genişliğinde iletişim olanağı sağlar. İletişim sağlarken CSMA/CD protokolüne uyarlar.

Ethernet kartları bilgisayarın ISA slotlarından birine takılır. Bilgisayar-dan gelen verileri kullandığı kablo sistemindeki (korumasız dolanmış çift kablo, kalın veya ince koaksiyel kablo fiber optik kablo gibi) kabloya iletir ve kablo üzerinden verileri alır. Bu işlemi AUI veya BNC konnektörleri üzerinden yapar.

Kaynaklar:

Bilgisayar Ağları Ders Notu,Yrd.Doç.Dr.Demir Öner