Ünite 1
Bilgisayar ağları en az iki istemcinin birbirine bağlanması ile oluşur. Bilgisayar ağlarının temelde 2 ana amacı vardır. ilk amacı istemciler arası bilgi aktarımı yapabilmektir. Bu bilgi aktarımında fiziksel ortam kullanımına gerek yoktur. Bilgi aktarımı fiziksel ortam olmadan ağ üzerinden gerçekleştirilir. İkinci amacı ise istemcilere bağlı donanımların ağa bağlı olan diğer istemcilerle ortam kullanılmasıdır. Örnek olarak aynı ağ içerisinde yer alan bir bilgisayara bağlı olan yazıcının ağda yer alan diğer bilgisalar (istemciler) tarafından kullanılmasıdır.
Ağ ortamı 1980’li yıllarda Ethernet bağlı teknolojisinin gelişmesi ile yaygınlaşmıştır.
Bildiğimiz şekliyle tasarlanan ilk ağ oluşumu ARPANET yeni DARPA tarafından soğuk savaş döneminde stratejik öneme sahip olan bilgilerin bir çok istemci arasında paylaşılabilmesini sağlamak amacıyla gerçekleştirilmiştir.
1969 yılında günümüz internet ağının temeli atılmıştır. Başlangıçta 4 dört üniversite bu ağ ile birbirine bağlanmıştır.
Ray TOMLİNSON tarafından geliştirilen elektronik posta (E-posta) uygulamaları da 1972 yılında ARPANET’e dahil edilmiştir. @ işaretinin kullanıcı adlarını ve alan adreslerini birleştirmek üzere ilk kullanımıda aynı yıllarda olmuştur. Zaman içerisinde telnet protokolü ile uzak istemcilere bağlantı ve FTP ile de dosya transferi ağ ortamında gerçekleştirilebilir hale gelmiştir.
Protokoller, bilgisayarlar arası haberleşmede mesaj biçimi, sırası, gönderim ve alım esnasında yapılması gerekenleri tanımlamaktadır.
1970’li yıllarda belirlenen protokoller ile TCP/IP mimarisi ortaya çıkmıştır.
1927 yılında XEROX firması tarafından geliştirilmeye başlanan Ethernet protokolü ve bu protokolü uygulayan bütünleşik devre kartları, 1975 yılında piyasaya sürülmüştür. Kartın ilk sürmü 1 km uzunluğunda kablo ile 100’den fazla bilgisayarı birbirine yaklaşık 3Mbps hızında bağlamayı amaçlamıştır.
Müstakil kablo aracılığı ile ağ bağlantısının maliyetinin yüksek olması nedeniyle daha önceden kurulmuş ortak bir ağ altyapısına katılarak ağ bağlantısı kurma çalışmaları hız kazanmıştır. 1986 yılında ABD Ulus Bilim Vakfı ülke çağında 56 Kbps hızında ortak ağ altyapısı üzerinden İnternet ağı kullanmaya başlamıştır. Günümüzde kullanılan ADSL teknolojisi ile Frekansı Bölerek Çoklama yapılarak telefon bağlantısı için kullanılan bakır kablo üzerinde ses ve veri aktarımı farklı frekanslar üzerinden gerçekleştirilmektedir.
1989 yılında WWW kavramı ortaya çıkmıştır. WWW hiper metinlere dayanan bir protokoldür. Bu hiper metinlerin her birine Web Sayfası denir. Dünyanın en büyük bilgisayar ağı İnternet’dir.
PAN (Personel Area Network – Kişisel Alan Ağları) : Özellikle akıllı cihazların yaygınlaşmasıyla hayatımıza girmiştir. Kişiye yakın cihazların oluşturduğu ağları temsil etmektedir. Genellikle veri aktarımı, USB, Firewire gibi veri yolları ile sağlanır. Kablosuz ağ teknolojisini kullanan çeşitlerinde ise bağlantı IrDa (kızılötesi) ve Bluetooth gibi ağ teknolojileri ile sağlanmaktadır.
LAN (Local Area Network – Yer Alan Ağı) : Yerel alan ağları, oluşturulan ilk ağ çeşididir. Günümüzde birbirine çok yakın coğrafi konumda bulunan bilsayarlar tarafından oluşuturulan ağ çeşidirir. Ev, okul, iş binaları gibi sınırlı alanları kapsamaktadır. Geniş bir coğrafi alanı kapsamadığı için hız olarak en verimliş çeşittir.
MAN (Metropolitan Era Network – Şehirsel Alan Ağı) : Bir şehir ya da yerleşkede oluşturulan alan ağıdır. Genellikle yerel alan ağlarının birkaçının birbirine bağlanması ile oluşturulur. Yerel alan ağlarını birbirine bağlamak için Fiber optik gibi kablolu yada Wimax gibi kablosuz ortamlar kullanılır. Ağlar arasında geçişi düzenlemek için yönlendirici router adıu verilen cihazlardan faydalanılır.
WAN (Wide Area Network – Geniş Alan Ağı) : Yer alan ağlarının ya da şejirsel alan ağlarının birleşmesiyle oluşturuklan en geniş alan ağıdır. Dünyadaki en geniş alan ağının adı İnternet’tir. İnternet tüm dünyada bulunan bilgisayarların ve bilgisayar mantığına sahip çalışan cihazların bağlanmasıyla oluşmaktadır. Dünya üzerinde verilen doğru alıcılara ulaştırılması işlemi yönlendiricilerin sorumluluğundadır.
VPN (Virtual Private Network – Sanal Özel Ağ) : Sanal olarak uzaktaki bir cihazın ağın içerisinde dahil olmasını sağlayan özel bir ağ türüdür. Uzak makine, sanal özel ağ sayesinde fiziksel olarak uzaktaki bir ağa dahilmiş gibi davranmakta ve o ağ ile veri alışverişinde bulunmaktadır.
Topolojisine Göre Ağlar
Ortak Yol (BUS), Halka (Ring), Örgü (Mesh), Ağaç (Tree) ve Yıldız (Star) gibi çeşitli ağ topolojileri bulunmaktadır.
Ortak Yol (BUS) teknolojisi, kurulumu ve genişletilmesi en basit topoloji türüdür. Tek bir kablo üzerinde ve genellikle BNC adaptöre sahip Ethernet kartlarının birbirine bağlanması ile oluşturulan ağ türüdür. Bir merkez birimine ihtiyaç duymadan ağın kurulumu sağlanır. Tek bir kablo ile işlem yapılacağından hız düşüktür. Günümüzde çok popüler olmayan bu topoloji türü sınırla sayıda bilgisayar ve sınırlı mesafeler için kullanılmaktadır.
Halka (Ring) teknolojisi, şematik halde görülen halka topolojisi bir anlamda ortak yol topolojisinin iki ucunun bir araya gelmesiyle oluşturulan bir türdür. İlk olarak IBM firmasaı tarafından geliştirimiştir. Her bilgisayar kendisine ait zamanda veri iletimi yapar ve böylece karışıklık önlenmiş olur. Daha geniş ağlarda Andıçlı Halka (Token Ring) kullanılır, elinde andıcı (tokeni) bulunduran bilgisayar veri gönderme işlemini yapar. Andıç genellikle saat yönünün tersine olmak üzere belirli zaman aralıkları ile tüm bilgisayarları gezer.
Örgü (Mesh) teknolojisi, her bir düğüm bir diğerinin yerini alabilmektedir. Verilerin düğümünden düğüme yayılarak ya da yönlendirme ile çalıştığı bir türdür. Örgü şeklişnde yapılan bağlantılar sayesinde hatalı düğümler veri akışında soruna yol açmamaktadır.
Ağaç (Tree) teknolojisi, bir merkez düğümü, alt seviyede bir veya daha fazla düğüm ile bağlıdır. Ağaç yapısı simetriktir. Bir ağın ağaç topolisinde olması için en az üç seviye bulunmalıdır.
Yıldız (Start) teknolojisi, özellikle günümüz yer alan ağlarında en fazla karşıımıza çıkar. Bir merkez dağıtıcı cihaz ve ona direkt bağlı düğümlerden oluşmaktadır. Yıldız topolojisinde merkez dağıtıcı cihaz olarak bir anahtarlama cihazı (switch) kullanılmaktadır. Kablosuz kullanım durumunda ise dağıtıcı cihaz yerini Erişim Noktası (Access Point) cihazına bırakmaktadır. Dağıtıcı cihazdan her bir düğüme, yani bilgisayara ayrı ayrı kablolama gerektiği için maliyeti daha fazladır. Ancak bu durum hızı arttırmakta ve anahtar cihaza bağlı farklı biligsayar çiftlerinin birbirlerini rahatsız etmeden aynı anda veri iletişim yapmalarına olanak sağlamaktadır.
Bağlantı Ortamlarına Göre Ağlar
ATM (Eş Zamansız Aktarım Modu) : Verilerin sabit büyüklükte hücreler halinde aktarılmasını sağlar. Hücreler halinde veri aktarımı paket anahtarlama tekniğine uygundur. Fakat aynı zamanda bu modelde sanal devreler oluşturularak devre anahtarlama modelinden de faydalanılır. ATM ile küçük paketler donanım desteği ile 10 Gbps gibi yüksek hızlarda alıcı düğümlere iletilir.
FDDI (Fiber Dağıtılmış Veri Arayüzü) : Fiber optik kablolar ile kullanılmak üzere geliştirimiş yüksek hızlı bir bilsayar ağı çeşididir. Ethernetin yeterli hıza ulaşamadığı geçmiş zamalarda yüksek hızlı veri aktarımı için kullanılmıştır. Ethernet teknolojisinin hızlanması sayesinde popülerliğini kaybetmiştir.
Token Ring (Andıçlı Halka): Andıç adı verilen 3 bayttan oluşan bir veri paketinin düğümleri dolaşmasını esas alan bağlantı ortamıdır. Bir halka topolojisi ile birlikte kullanılır. Andıca sahip düğüm veri gönderme hakkına sahiptir. Andıç halkanın tümünü dolaşarak tüm düğümlerin sırasıyla veri göndermesi sağlar.
Ethernet: Günümüzde en yayın kullanılan bağlantı ortamıdır. Genellikle yerel alan ağlarında kullanılmaktadır. Temeli, bir kablo vasıtasıyla bilgisayarların birbirine bağlanması ve veri alışverişine imkan sağlanması mantığına dayanır.
Ağ Katmanları
Katmanlı ağ mantığını ilk standartlaştıran OSI (Açık Sistemler Bağlantısı) modelidir. OSI modeline göre ağ yapısı yedi farklı katmandan oluşmaktadır. Bu yedi katman Uygulama Katmanı, Sunum Katmanı, Oturumun Katmanı, Taşıma Katmanı, Ağ Katmanı, Veri Katmanı ve Fiziksel Katman olarak adlandırılmaktadır. OSI katmanlarına ve her katmanlara bağlı bulunan protokoller bulunmaktadır.
OSI modeli standartları tanımlayan referans model olarak kullanılmaktadır. Bu model referans alınarak geliştirilen TCP/IP modeli ile günümüz ağ bağlantılarında en yayın kullanılan modeldir. OSI modelinde bulunan yedi katman yerine, işlemleri aynı şekilde yerine getiren dört katman TCP/IP modelinin katmanlarıdır.
Uygulama Katmanı
Uygulama katmanı protokoller modelinin en üstünde yer alır. Ağ ortamınının kullanılabilmesi sağlar. Farklı uygulamalar için farklı ağ protokolleri bu katmanda yer alır. En fazla protokol içeren katman, uygulama katmanıdır. Web tarayıcılar, e-posta istemcileri, veritabanı uygulamaları gibi uygulamalar bu katman sayesinde verileri diğer bilgisayar ya da sunucu makinelere göndermektedir. Bir çok uygulama katmanı protokolü bulunmaktadır. Sık sık kullanılan protokoller;
HTTP : WWW dünya çapında ağ üzerinde kullanılmak üzere geliştirilmiş bir protokoldür. Bilgisayarda kurulu bulunan bir web tarayıcı ile herhangi bir web sayfası açılmak istendiğinde devreye girer. Web sunucu bilgisayara bir istek göndermeyi ve istek sonucunda gelen cevap verisini görüntülemeyi sağlar. Taşıma protokolü olarak TCP (iletişim kontrol paneli) kullanılmaktadır. Protokol güvenliği konusunda HTTPS tasarlanmıştır. Güvenli hiper metin aktarım iletişim kuralı olarak kullanılır.
SMTP : Türkçe anlamı basit posta gönderim protokolüdür. E-posta gönderiminde kullanılmak üzere tasarlanmış bir protokoldür. SMTP protokolü istemci tarafından gönderilmek istenen bir e-postanın sunucu bilgisayara iletiminden sorumludur. Sunucu bilgisayardan gelen e-postaları almak için ise POP yada IMAP protokolleri kullanılmaktadır.
POP3 : Türkçe anlamı Posta ofisi protokolüdür. Sunucu bilgisayara gelmiş olan e-postayı istemci bilgisayara almak için kullanılır. Bu protokole benzer bir protokolde IMAP (İnternet ileti erişşim protokolü)’dür.
FTP : Ağ üzerinde dosya transferi için kullanılan protokoldür. Bir çok ağ sunucusu üzerinde depolanan dosyaya erişim için kullanıcı adı ve şifre talep etmektedir. Bazı durumlarda ise anonim kullanıcı olarak bağlanarak dosyayı indirmek mümkün olmaktadır. TCP taşıma katmanı protokolnü kullanan FTP, dosyanın güvenli ve eksiksiz bir şekilde istemci tarafından edinilmesini sağlar.
DNS : Türkçe anlamı Alan adı sistemidir. Uygulama katmanı tarafından en çok kullanılan protokollerden birisidir. Alan adı bilinen bir sunucu bilgisayarın, ağ üzerinde tanımlanmasını sağlayan IP adresinin bulunmasının sağlayan protokol, internet sitelerine her bağlantı yapıldığında kullanılmaktadır.
Taşıma Katmanı
Uygulama katmanı tarafından gerekli protokolleri göre düzenlenen veri taşıma katmanına geçmektedir. Bu katmanda en sık kullanılan iki protokol TCP (iletim kontrol protokolü) ve UDP (kullanıcı veri bloğu protokolü)’dür.
UDP : En basit taşıma protokolüdür. Verilerin kolay bir şekilde gönderilmesi esas alınmıştır. Verilerin gönderimi esnasında güvenilirlik ve sıralama aranmamaktadır. Paket iletim garantisi yoktur. 8 baylık başlık büyüklüğü, protokolün hafifliği konusunda avantaj sağlamaktadır. Özellikle geniş alanlarda ses ve görüntü aktarımı gerektiren gerçek zamanlı uygulamalarda sıklıkla kullanılmaktadır. Aynı zamanda tek alıcıya veya çoklu alıcılara mesaj göndermek üzere tasarlanmıştır.
TCP : En gelişmiş taşıma katmanı protokolüdür. TCP verilerin bilgisayara eksiksiz, sıralı ve güvenilir bir şekilde ulaşmasını garanti eder. Veri gönderiminden önce üç yollu el sıkışma adı verilen bağlantı sağlama metodu kullanmaktadır. TCP 20 ila 60 bayt arasında değişen başlık büyüklüğüne sahiptir.
1- Gönderieci bilgisayar, alıcı bilgisayara TCP senkronizasyon mesajı gönderir.
2- Alıcı bilgisayar bu isteği aldığına dair bir TCP senkronizasyon+onay mesajı ile cevap verir.
3- Gönderici bilgisayar bu mesaja TCP onay mesajı ile cevap verir.
4- Alıcı bilgisayar bağlantı kurulmuştur mesajını almaktadır.
Ağ Katmanı
Ağ katmanı temelde başka bir ağa gönderilmek istenen verinin alıcıya ulaşmasından sorumludur. En önemli özelliği IP adreslerinin bu katmanda tanımlanmasıdır. İnternette gerekli yönlendirmeyi yapan ve verilerin doğru alıcılara ulaşmasından sorumlu yönlendirici (router) cihazlarda IP adreslerine göre yönlendirme ve teslim etme işlemlerini gerçekleştirmektedir. Bu katmanda kullanılan bazı protokoller, IPv4, IPv6 ve ARP’dir.
IPv4 : Günümüzde kullanılan IP adreslerinin sürüm numarası 4’tür. Bu sebeple IPv4 şeklinde ifade edilir. 8’er bitlik 4 blok halinde gösterilen IP adresleri toplamda 32 bitlik sayıya karşılık gelmektedir. İlk tasarlandığı zamanlarda A, B, C, D sınıfı olmak üzere dört sınıftan oluşan IPv4 daha sonrasında zaten kısıtlı olan IP adres bloklarının verimli kullanmaması nedeniyle sınıfsız olarak kullanılmaya devam edilmiştir. Alt ağ maskesi adı verilen 32 bitlik bir blok yardımıyla ağ adresleri saptanabilmektedir. Bu sayede aranılan IP adresine sahip cihazın hangi ağa dahil olduğu bulunabilmektedir.
IPv6 : Sürüm numarası 6 olarak belirlenen yeni nesil IP adresleri 128 bitten oluşan ve 16’lık tabanda 8 parçadan oluşan bir biçimde gösterilmektedir. Henüz tamamen kullanımı sağlanamamıştır.
ARP : Adres çözümleme protokolü anlamına gelir. Aynı ağı paylaşan cihazlarla haberleşmek için IP adreslerine ihtiyaç duyulmamaktadır. Aynı ağdaki cihazların haberleşirken birbirlerinden ayrılmalarını, her birinin ağ arayüz kartının ROM belleğine yazılı bulunan MAC (ortam erişim kontrolü) adresleri sağlamaktadır. IP adresi bilinen bir cihazın MAC adresini öğrenme gereksinimde ARP devreye girer. IP adresi bilinen cihaza bir sorgu paketi gönderilerek MAC adresi öğrenilmekte ve bu sayede veri iletişimi tamamlanmaktadır.
Bunların dışında ağ katmanının önemli özelliklerinden bir tanesi de paketlerin veri yolları tarafından taşınabilecek büyüklüklere getirilmesi işlemidir. Her veri yolunun bir seferde taşıyabileceği veri paketi büyüklüğü belirlidir. Bu değere Maksimum İleti Birimi adı verilmektedir. Uygulama ve taşıma katmanlarını geçerek ağ katmanına gelen paket, eğer veri yolunun maksimum iletim biriminden büyükse, ağ katmanı bu paketi tek seferde taşınabilecek en büyük paketler halinde parçalama işlemini gerçekleştirmektedir. Alıcı cihaz tarafından alınan paketler alıcı cihazın ağ katmanı tarafından birleştilerek tek bir paket haline getirilmektedir.
Veri Bağlantı Katmanı
Güncelleniyor…
