TCP IP KITABI 1. VERİ HABERLEŞME SİSTEMLERİ İŞLEMLERİ 1.1 Verinin İletilmesi 1.2 Eşzamansız ve Eşzamanlı İletim 1.3 Temel Terimler ve Kavramlar

Transkript

1 TCP IP KITABI 1. VERİ HABERLEŞME SİSTEMLERİ İŞLEMLERİ 1.1 Verinin İletilmesi 1.2 Eşzamansız ve Eşzamanlı İletim 1.3 Temel Terimler ve Kavramlar 2. VERİ HABERLEŞME AĞLARINA GİRİŞ 2.1 Ağ Topolojileri 2.2 Ağ Transfer Kapasitesi 2.3 Ağ Tipleri 2.4 Ağ Parçaları 2.5 İletim Yolu 3. TCP/IP ve INTERNET 3.1 OSI Modeli 3.2 RFC ler (Internet Kitapçıkları) 3.3 TCP/IP ve OSI 3.4 Internetworking Mimarisi 3.5 Internet Katmanları 3.6 Katman İşlemlerine bir Örnek 3.7 TCP/IP Modeli: Daha Yakın bir Bakış 3.8 Internetworking in Amacı 3.9 Tipik Internet Topolojileri 4. AĞLAR, KÖPRÜLER, GATEWAY LER ve ROUTER LARA GİRİŞ 4.1 Genel bir Bakış 4.2 WAN lar 4.3 LAN Parçaları ve LAN Türleri 4.4 Repeater lar, Köprüler, Router lar, Brouter lar ve Gateway ler 5. INTERNET TE İSİMLENDİRME, ADRESLEME ve ROTALAMA 5.1 Üst Katman, Ağ, Veri bağlantı Adresleri ve Fiziksel Adresler 5.2 IP Adres Yapısı 5.3 Varış Adresleri ve Rotalama 5.4 Adres Çözümleme Protokolü 5.5 Altağ, Altağ Adresleme ve Adres Maskeleme 6. DOMAIN NAME SYSTEM 6.1 Domain Name System mimarisi 6.2 Domain İsimleri 6.3 Yüksek-Seviye Domain leri 6.4 Domain Name Çözümlemesi ve İsimleri Adreslere Haritalamak 6.5 İsim Sunucusu İşlemleri 6.6 Kaynak Kayıtları (Resource Records (RRs)) 6.7 DNS mesajları 7. IP (INTERNET PROTOCOL) 7.1 IP nin ana özellikleri 7.2 IP ve Altağlar

2 7.3 IP Datagramı 7.4 Ana IP Servisleri 7.5 IP Adres ve Rotalama Tabloları 8. ICMP (INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL) 9. TCP ve UDP 9.1 TCP nin Ana Özellikleri 9.2 Portlar ve Soketler 9.3 Pasif ve Aktif Open lar 9.4 İletim Kontrol Bloğu 9.5 TCP Pencere ve Akış-Kontrol Mekanizmaları 9.6 Yeniden-İletim İşlemleri 9.7 TCP ve Kullanıcı Arabirimleri 9.8 Segmentler 9.9 TCP Bağlantı Yönetim İşlemleri 9.10 User Datagram Protokolü 10. ROTA BULMA PROTOKOLLERİ 10.1 Terimler ve Kavramlar 10.2 Gateway-to-Gateway Protokolü 10.3 External Gateway Protokolü 10.4 Border Gateway Protokolü 10.5 Interior Gateway Protokolleri 10.6 Routing Information Protokolü 10.7 Open Shortest Path First Protokolü 11. ANA UYGULAMA KATMANI PROTOKOLLERİ 11.1 TELNET Protokolü 11.2 Trivial File Transfer Protokolü 11.3 File Transfer Protokolü 11.4 Simple Mail Transfer Protocol (Basit Posta Transfer Protokolü) 11.5 Internet Servislerine Ulaşmak 12. TCP/IP Yİ DİĞER PROTOKOLLERLE YIĞINLAMAK 12.1 Minimum bir TCP/IP LAN Yığını 12.2 İşletim Sistemi Bağımsızlığı Hakkında Bir Söz 12.3 LLC nin Üzerinde TCP/IP 12.4 TCP yi UDP ile Değiştirmek 12.5 IP Router Yığınları 12.6 IP ve LAN Köprülerinin İlişkileri 12.7 IP ve X UDP/IP Ağları ile IPX in Kullanılması

3 2. VERİ HABERLEŞME AĞLARINA GİRİŞ Bu bölümde veri haberleşme ağlarındaki temel parçalar anlatılmıştır. Ağ topolojileri, paket anahtarlama, terminaller, front-end işlemcileri, modemler, yayın (broadcast) ağları ve anahtarlamalı ağ temelleri bu bölümde sunulmuştur. Ek olarak bu bölümde LAN ve WAN ların bir karşılaştırması bulunabilir. Internetworking temelleri ve paket-anahtarlamalı ağlar da bu bölüme eklenmiştir. Bölüm bu parçalara bir giriş niteliği taşımaktadır. 2.1 Ağ Topolojileri Haberleşme ağları kaynakların paylaşımını kolaylaştırmak üzere tasarlanmıştır, ancak haberleşme harcamalarını düşürmek, akışı arttırmak ve servislerin gecikmesinin azaltılması da tasarım parametreleridir. Bu nedenle ağın topolojisi göz önüne alınması gereken önemli bir parametredir. Çeşitli ağ topolojileri vardır. Bu bölümde en çok kullanılan topolojiler açıklanacaktır. Yıldız topolojisi birçok ağda kullanılan bir topolojidir. Şekil 2-1(a) da da gösterildiği gibi her istasyon bire-bir bağlantı ile merkez siteye bağlanmıştır. Merkez site (hub veya anahtar denir) istasyonlar arası trafiği düzenleme yeteneğine sahiptir. Bu yaklaşımın çekici tarafı; ağa yeni site veya siteler eklense dahi; her sitenin kendine ayrılmış hattı ile haberleşmeye devam edecek olmasıdır. Yıldız topolojisi, PBX lerde ve mesaj anahtarlama tabanlı ağlarda yaygın olarak kullanılır. Genelde böyle bir ağa bağlanan istasyonlar başlıca haberleşme görevlerini yerine getiremezler. Bu görevleri merkezi hub yürütür. Bu topolojinin dezavantajı, merkezi hub ın çökmesi durumunda tüm ağın haberleşmesinin de çökmesidir.

4 Şekil 2-1(b) de gösterilen halka topolojisi yıllardır LAN larda kullanılmaktadır. Her istasyon, halkaya bağlanmıştır ve halkadaki tüm bilgileri alır. Sonuçta bu ağ bir yayın (broadcast) teknolojisi kullanır. Yani, bir istasyonun yayınladığı bir mesaj, halkadaki tüm istasyonlar tarafından alınır. Her bir istasyon halkadan geçen her mesajda bulunan varış adresi bilgisini inceler. Eğer mesajın varış adresi kendi adresi ile eşleşiyorsa istasyon mesajı alır, aksi takdirde istasyon bu mesajı işleme almaz. Halka genelde tek yönlüdür. Yani, trafik halka çevresinde tek yönlü akar. Ancak günümüzde birçok halka ağı, iki halka kullanmaktadır ve böylece iki yönlü iletim trafiği sağlanabilmektedir. Şekil 2-1(c) de gösterilen çizgisel topoloji de halka topolojisine benzerdir ve bir yayın ağıdır. Hattaki her bir istasyon, tüm mesajları inceler fakat sadece kendine ait mesajları dikkate alır. Bu tip ağdaki akış trafiği iki yönlüdür. Gönderici-istasyon işaretleri kanala verir ve bu işaretler her iki yönde de yayılırlar. Bu yaklaşımdan dolayı çizgisel topoloji aynı anda birden fazla istasyonun ortama işaret göndermesini engellemelidir, aksi halde işaretler birbirlerine girişeceklerdir. Çizgisel ağda bu biçimde bir iletişim yöntemi kullanılması, birden fazla istasyonun ortama bilgi iletmesi nedeniyle işaretler arası girişim oluşmasına yol açabilir. Bunu önlemek için hattın paylaşımına olanak tanıyan bir iletişim protokolünün geliştirilmesi zorunludur. Ağaç topolojisi de veri haberleşme ağlarında yaygın olarak kullanılan bir yaklaşımdır. İletim ortamının belirli tel veya kablolar ile bölünmesi dışında çizgisel topolojiye benzerdir (Şekil 2-1(d)).

5 Şekil 2-1(e) de görülen dağınık topoloji fazla düğüm içermeyen bazı ağlarda kullanılır. Her istasyon, diğer tüm istasyonlar ile bağlantılıdır. Bu yaklaşım tam-bağlantılılık isteyen sistemler için kullanışlıdır. Çok kısa bir cevap-zamanı sağlar. Ek olarak, istasyonlar pahalı protokollere ihtiyaç duymazlar çünkü anahtarlama fonksiyonları gerekmez. Bununla birlikte, dağınık topolojili ağlar, her yeni istasyonun ağa eklenmesi ile daha pahalı hale gelirler. Çünkü yeni istasyon ağdaki diğer tüm istasyonlara ayrı ayrı haberleşme hatları ile bağlanmalıdır. Bu nedenle, bu yaklaşım endüstride sınırlı kullanıma sahiptir. Şekil 2-1 Ağ topolojileri

6 2.2 Ağ Transfer Kapasitesi Makineler arası veri iletiminde, kodları oluşturmak için bit katarları kullanılır. Veri iletiminin hızı saniye başına bit (bit/sn) ile tanımlanır. Veri iletimindeki tipik hızlar Tablo2-1 de görülmektedir. Veri haberleşme bilgisayarları, kişisel bilgisayara göre daha yavaş çalışmaktadırlar. Bu yavaş hız, veri haberleşmesinde, bilgisayarların iletişim için genelde telefon hatlarını kullanmasından ileri gelir larda endüstri; bilgisayarları geliştirip, bunları terminaller ve diğer bilgisayarlarla birbirlerine bağlamaya başladığında; en çok kabul gören ve hazır bulunan iletim ortamı telefon hatlarıydı. Telefon hatları yüksek-hızlı bilgisayarlar arasındaki hızlı iletim için değil, veri iletimi için istenen hızı gerektirmeyen ses iletimi için tasarlanmıştır. Kullanım Alanları Tablo-2-1 Bağlantı Hızları ve 2.3 Ağ Tipleri Veri iletim ağları veri haberleşme parçaları ihtiva etmektedirler. Bu parçaların belli bir miktarı kaynakların paylaşımı için beraberce çalıştırılırsa bir ağ oluşturulmuş

7 olur. Bu parçalar arasındaki bilgi alışverişi anahtarlar veya bir çeşit iletim trafiği ile ortam üzerinden sağlanmaktadır. Telefon ağları veri ağlarına oldukça benzerdir. Çünkü telefon ağının telefon kullanıcısına servis verdiği biçimde, veri ağı da veri haberleşme kullanıcısına (genelde bu bir bilgisayar kullanıcısı olmaktadır) servis vermektedir Anahtarlamalı ağlar ve yayın ağları Ağlar, yayın ağları ve anahtarlamalı ağlar biçiminde sınıflandırılabilir. Yayın ağları birden-çoğa (one-to-many) iletim karakteristiği gösterirler. Bu bir haberleşme cihazı, birden çok cihaza iletim yapmaktadır anlamına gelir. Bu özellik, bir istasyonun birçok alıcıya veri ilettiği radyo ve televizyon yayınlarında görülmektedir. Yayın ağları yaygın olarak bulunabilen ağlardır çünkü makineler kapalı bir çevre içindedirler ve sınırlı sayıda ortam aracılığı ile işareti tüm istasyonlara göndermek göreceli olarak kolaydır. Ek olarak, yayın tekniği uydu iletiminde de oldukça gözdedir. Uydu istasyonu, trafiği (potansiyel olarak) binlerce alıcıya aktarabilir. Yayın ağları ile karşılaştırırsak, anahtarlamalı bir ağ birdençoğa ilişkisi ile iletim yapmak üzere tasarlanmamıştır. Her bir veri paketi fiziksel cihaza (anahtar denir) yollanır ve anahtar veriyi nasıl ileri yollayacağına karar verir. Bu yaklaşım, anahtarlamalı ağlar yayın topolojisini kullanamaz demek değildir (ki gerçekte kullanabilir). Ancak, anahtarlamalı bir ağda trafiği tüm taraflara göndermek ne ekonomik olarak ne de teknik olarak mümkün olmaktadır LAN ve WAN lar (yerel ve geniş alan ağları)

8 Şimdiye kadar WAN ve LAN ları tanımlamak ve farklılıklarını göstermek göreceli olarak kolaydı. Bugün bu o kadar kolay değildir çünkü wide area ve local area terimleri bir zamanlar taşıdıkları anlamları artık taşımıyorlar. Örneğin; 1980 lerde LAN, bir bina ve bir kampüsteki birbirlerine olan uzaklıkları bir kaç yüz veya birkaç bin ayağı geçmeyen parçalardan oluşurdu. Bugün LAN lar kilometrelerce alan kaplayabiliyorlar. Yine de, bu ağların belli karakteristikleri farklıdır. Bir WAN genelde üçüncü bir kurum tarafından oluşturulur. Örneğin, bir telefon kurumu ve/veya bir servis sağlayıcı kaynakların sahibidir, kaynakları yönetir ve bu servisleri kullanıcılara satar. Karşılaştırırsak, bir LAN genelde kurumun kendisine aittir (birinci elden sahiplidir). Kablolar ve parçalar kurum tarafından alınır ve ağ kurum tarafından yönetilir. Tablo-2-2 Yerel ve geniş alan ağları LAN ve WAN lar iletim kapasiteleri açısından da karşılaştırılabilirler. Birçok WAN kbit/sn mertebelerinde çalışır, ancak LAN lar Mbit/sn mertebelerinde çalışırlar. Bu iki ağı ayıran bir özellikte de hata oranıdır (iletim hattının hataya sebep verme sıklığı). WAN lar iletim ortamlarının kat etmek zorunda olduğu geniş coğrafi alanlardan dolayı LAN lardan daha çok hataya yatkındırlar. LAN lar göreceli

9 olarak selim ortamlarda çalışırlar çünkü veri haberleşme parçaları nem, ısı ve elektriğin kontrol altında olduğu binalar içindedir. 2.4 Ağ Parçaları Şekil 2-2 den de görülebileceği gibi veri haberleşme ağları, bir haberleşme ortamına ihtiyaç duyarlar. Örneğin telefon hattı, kiralanmış bir hat veya bir LAN kanalı bu ortamı oluşturulabilir. Geriye kalan parçalar ise organizasyonun ihtiyacına göre değişir. Mutlaka, bilgisayarlar veri haberleşme ağlarının bir parçasıdırlar çünkü ağın amacı bu makineler arasında veri taşımaktır. Birçok ağ LAN ları kullanırken aynı zamanda uzak mesafe haberleşme hatlarını da kullanmaktadır. Bugün birçok organizasyon, ağlarına MUX (multiplexer) lar eklemişlerdir. Bu makineler haberleşme hattını birden çok DTE nin paylaşmasını sağlar ve böylece, kullanılan hatların sayısını azaltarak büyük tasarruf sağlarlar. Şekil 2-2 de, iki terminal multiplexer yardımı ile host a giden bir haberleşme hattını paylaşıyorlar. Bu şekil basit bir illüstrasyondur. Bir multiplexer yüzlerce cihazı birden destekleyebilir. Birçok tesisatta sunucular (server lar) da kurulmuştur. Sunucunun amacı, iş istasyonlarına fonksiyon desteği sağlamak veya iş istasyonlarının gerçekleştirecek zekiliğe sahip olmadığı veri tabanı ve yazıcı servislerini sağlamaktır. 3. TCP/IP ve INTERNET Veri haberleşme ağları kullanıcıların bilgisayar ve bilgi kaynaklarını ortaklaşa kullanabilmeleri için geliştirilmiştir. Organizasyonlar bilgisayarı ticaretin her yönüne taşıdıkça, açıkça görüldü ki tek bir ağ çok kullanışlı olmasına rağmen, ticaret ve katılımcıların bilgi ihtiyacını karşılamakta yetersiz

10 kalıyordu. Örneğin, bir ağın kullanıcısı sık sık başka bir ağa ait bilgisayar ve veritabanı kaynaklarına ulaşmak ihtiyacında olabilir. Tüm kaynakları bir ağda birleştirmek, fahiş biçimde karışık ve pahalı bir yöntemdir. 3.1 OSI Modeli Intenational Organization for Standardization (ISO) nun tanımlamış olduğu OSI modeli, bilgisayar ağı iletişimi için büyük problemleri, küçük, daha kolay yönetilebilir parçalara bölerek işlevsel bir tanım verir. Model, ağ ile ilgili tartışmalara bir referans oluşturmaktadır. Şekil 3-1 de OSI modeli görülmektedir. OSI modeli yedi katmandan oluşur. Her katman için belirli sorumluluklar ve servisler tanımlanmıştır. Alıcı ya da göndericideki katman karşısındaki katman ile iletişim kurar. Her katman komşu katmanlardan işlevsel olarak bağımsızdır. Örneğin, ağ katmanındaki bir protokol gerçekleştirimi, diğer katmanların işleyişini değiştirmeden başka bir ağ katmanı gerçekleştirimi ile yer değiştirebilir. OSI Referans Modeli Şekil 3-1

11 OSI modelinin katmanları aşağıdaki işlevleri yerine getirir: Fiziksel bağlantılar (1 ve 2. katmanlar): Bu katmanlar üst katmanlara (3-7) fiziksel bağlantı sağlarlar ve verinin ağ ortamından iletilmesinden sorumludurlar. İletişim (3 ve 4. Katmanlar): Bu katmanlar fiziksel ortamdan bağımsız olarak gönderici ya da alıcı tarafından verinin doğru olarak gönderildiğini/alındığını garanti eden katmanlardır. Servisler (5, 6 ve 7. katmanlar): Bu katmanlar kullanıcıya bilgisayar ağı servisleri sağlarlar. Bu servislerden bazıları, dosya ve yazı servisi, elektronik posta, terminal emülasyonu, format çevrimi, login denetimi ve diğerleridir. OSI modeli detaylı bir tanımlama ya da protokol olmadığından, veri iletişim protokollerini tartışırken referans model olarak kullanılabilir. Veri iletişim protokollerinin amacı farklı birimler üzerinden uygulama verilerinin taşınmasıdır. Tüm veri iletişim protokollerinde temel amaç budur. Veri iletişim protokolleri farklı yöntemlerle geliştirilseler bile aynı işlevi yerine getirmektedirler. 3.2 RFC ler (Internet Kitapçıkları) Internet in nasıl çalıştığı RFC lerde (Request for Comments) belirlenmiştir. Bir, RFC bir Internet standardını veya sadece önerileri, fikirleri veya bir standart için gerekli kuralları içeren bir metin belgesidir. Dokümanlar yayınlanma tarihlerine göre sıraya konulur. Bu yüzden konulara göre bir sıralama söz konusu değildir. Resmi bir standart durumuna sahip 2200 RFC bulunmaktadır. Dokümanlar Internet te arşivlenmiştir ve buradan bunları okumak mümkündür.

12 3.3 TCP/IP ve OSI Ağ mimarilerini tartışmaya başlamadan önce şunu bilmeliyiz ki TCP/IP ve ilgili protokollerin kullanımı hızla artmaktadır. Bu arada OSI modeli ile ilgili ilginç gelişmeler olmaktadır. Birçok kişi bazı nedenlerden dolayı TCP/IP nin daha uygulanabilir bir model olduğunu düşünmektedir. Bu nedenleri şöyle sıralayabiliriz: 1. TCP/IP buradadır ve çalışmaktadır. 2. TCP/IP protokol ailesinin kullanan geniş bir ürün yelpazesi mevcuttur. 3. IAB (Internet Advisory Board) tarafından sağlanan iyikurulmuş ve fonksiyonel bir yönetim yapısı vardır. 4. Dokümanlara kolay ulaşım sağlar. 5. Birçok UNIX ürününde kullanılmaktadır. Yukarıda sayılan nedenlere rağmen, TCP/IP protokol ailesinden OSI modeline geçme fikri orijinal Internet sponsoru US DOD a (Birleşik Devletler Savunma Departmanı) aittir. Ancak, Internet yaklaşımı şu anda varolan standart ve protokolleri ile duracaktır. Yalnızca gerekirse yeni özellikler yazılacaktır. Son olarak, Internet yaklaşımının daha uzun bir süre üreticisinden bağımsız olacağı söylenebilir. 3.4 Internetworking Mimarisi Terimler ve kavramlar Internet te ağlar arası fonksiyonların aktarılmasını sağlayan cihazlara gateway veya router denir.

13 Şekil 3-2 de görülen A, B, C ağları genelde altağ olarak tanımlanır. Bu, alışılagelmiş bir ağdan daha az fonksiyon sağlarlar demek değildir. Daha doğrusu, üç ağ da tam mantıksal ağdır. Altağlar internetworking için yapılan tüm işlemlere katılırlar. Altağlar bir internetwork veya bir interneti yaratırlar. Gateway ve Altağlar Şekil 3-2 Bir internetworking gateway i son-kullanıcı uygulaması için transparandır. Gerçekte, son-kullanıcı uygulaması ağa bağlı host cihazında yerleşmiştir; nadiren gateway e yerleştirilmiştir. Bu yaklaşım çeşitli bakış açılarından dolayı çekicidir. Birincisi, gateway kendini veri tabanı erişimi, elektronik posta, ve dosya yönetimi gibi uygulama katmanı protokolleri için yormaya gerek duymaz. Böylece, ağlar arası trafiği yönetmek gibi, diğer görevlerini daha hızlı yapabilir. İkincisi, bu yaklaşım gateway in her türlü veri uygulamasını desteklemesini sağlar çünkü gateway uygulama mesajını, transparan bir protokol veri biriminden (protocol data unit (PDU)) farklı bir şey olarak görmez. Bazı tasarımcılar, uygulama katmanı transparanlığı yanında, gateway i altağlara karşı da transparan yapmaya kalkışmışlardır.

14 Bu, gateway in ne tip bir ağa bağlandığına dikkat etmemesi anlamınadır. Gateway in ana amacı yeterli miktarda adres bilgisine sahip PDU yu almak ve onu son varış yerine veya bir sonraki gateway e iletmektir. Transparanlık çok çekicidir çünkü gateway i bir şekilde modüler yapar. Gateway farklı tiplerdeki ağlarda kullanılabilir. Şunu önemle belirtmek gerekir ki, bu transparanlık sihirle başarılmamaktadır. Altağ protokolleri ve gateway arasında haberleşmenin mümkün kılınması için yazılıma ihtiyaç duyulur. Bu prosedürler genelde şirketlere özeldir ve standartlar gateway ile altağ arasındaki bu arabirimi tanımlamazlar. Bu sözün dışında kalanlar; IEEE, OSI yayınlarıdır. Ayrıca host ve gateway protokolleri (katmanları) arasındaki prosedürleri tanımlayan Internet servis tanımlamaları da bu sözün dışındadırlar. Internet in servis tanımlamaları ilerleyen bölümlerde incelenecektir Bağlantısız ve bağlantı-yönlendirmeli protokoller Bağlantısız ve bağlantı-yönlendirmeli işlem kavramları her haberleşme protokolünün temelidir ve Internet standartları her ikisini de kullanmaktadır. Bunların özelliklerini tam olarak anlamak bizim için zorunludur. Ana karakteristikleri aşağıdaki gibidir: Bağlantı-yönlendirmeli işlemler: Kullanıcı ve ağ veri transferine başlamadan önce aralarında mantıksal bir bağlantı kurarlar. Bu tip bağlantı, kullanıcı ile ağ arasında başarılı bir veri transferi içinkullanılır. Bağlantısız-mod işlemleri: Veri iletiminden önce kullanıcı ve ağ arasında hiçbir mantıksal bağlantı kurulmamıştır. Veri birimleri bağımsız varlıklar olarak iletilirler. Bağlantı-yönlendirmeli servis, iki son kullanıcı ve servis

15 sağlayıcı (örneğin, ağ) arasında üç-yönlü bir anlaşma yapılmasını gerektirir. Bağlantı-yönlendirmeli servis, haberleşen tarafların belirli opsiyonları ve quality-of-service (QOS) fonksiyonlarını müzakere edebilmelerine olanak tanır. Bağlantı kurulması süresince, üç taraf da diğerleri ile ilgili bilgileri depolarlar (adresler ve QOS özellikleri gibi). Veri transferi başlayınca, PDU ların üzerlerinde protokol kontrol bilgilerini (protocol control information (PCI)) daha fazla taşımaları gerekmez. Bu yaklaşım genelde ağ üzerinde sabit rotalamaya neden olur çünkü veri paketleri dinamik rotalama kararlarının alınmasına izin verecek yeterli adresleri içermezler. Tek gereken, tarafların tablolara ulaşarak tam adreslere ve QOS özelliklerine bakmasını sağlayacak bir kısaltılmış tanımlayıcıdır. Oturum müzakere edilebildiğinden haberleşen tarafların birbirlerinin tüm karakteristik bilgilerini önceden bilmesine gerek yoktur. Eğer istenen servis sağlanamıyorsa, taraflardan herhangi biri servisi daha düşük bir seviyeye alabilir veya bağlantı isteğini tamamen reddedebilir. Geçmişte, bağlantı-yönlendirmeli servislerde tüm veri birimleri için (birkaçı hariç) acknowledgment (onay) sağlanırdı. Eğer iletim süresince sorunlar oluşursa, bağlantı-yönlendirmeli protokol hatalı birimlerin yeniden iletilmesini sağlardı. Ek olarak, çoğu bağlantı-yönlendirmeli protokol verinin varış yerine doğru bir sırada gitmesini garanti ederdi. Bu servisler (sıralama ve trafik açıklaması gibi) artık bir bağlantıyönlendirmeli protokole yüklenemez. Daha ileri sistemlerde (örneğin, frame relay), trafik yönetimi sistem tarafından değil son kullanıcı iş istasyonundaki, bir kullanıcı programı gibi, başka bir varlık tarafından sağlanır. Bağlantı-yönlendirmeli ağların karakteristikleri Şekil 3-3 ile özetlenmiştir.

16 Bağlantı-Oryantasyonlu Ağlar. Şekil 3-3 Bağlantısız servis kullanıcı PDU larını bağımsız ve ayrık varlıklar olarak yönetir. Verinin başarı ile transfer edilip edilmediği ile ilgili bir denetim yapılmaz ve ağ/ağlar üzerinden devam eden kullanıcı-kullanıcı haberleşmesinden birkaç kayıt alınır. Ne opsiyonlar müzakere edilir ne de veri transferi ile ilgili bir tablo oluşturulur. Birkaç sistemde, haberleşen varlıklar nasıl haberleşme yapacaklarına dair ön anlaşma yapmak ve QOS özelliklerini önceden düzenlemek zorundadırlar. Daha sık olarak ise, iletilen her PDU için QOS sağlanır. Her PDU; servisin tipini ve seviyesini tanımlayan alanlar içerir. Teoride bağlantısız ağlar, pozitif ve negatif acknowledgment ler (sırası ile, ACK ler ve NAK ler) ve sıralama (sequencing) gibi, veri doğruluğunu destekleme fonksiyonlarını sağlarlar. Pratikte ise, çoğu bağlantısız sistem bu servisleri sağlayamaz. Bağlantısız servis doğası gereği aşağıdakileri başarabilir: bir altağ içerisindeki özel protokollerden yüksek derecede bağımsızdır altağların hatırı sayılır derecede birbirlerinden bağımsız olmalarını sağlar altağların, kullanıcıların özel protokollerinden yüksek derecede bağımsız olmalarını sağlar Bağlantısız bir ağ, bağlantı-yönlendirmeli karşılığından daha sağlam görülebilir çünkü her bir PDU bağımsız bir varlık olarak ele alınır. Bu nedenle, veri birimleri ağ içerisindeki çökmüş düğümlerden veya sıkışık noktalardan kaçınarak, farklı rotalar izleyebilirler. Bağlantısız protokoller PDU larında başlık uzunluğu ve kullanıcı verisi için bağlantı-yönlendirmeli

17 karşılıklarına oranla daha fazla yer tüketirler. Bağlantısız ağların karakteristikleri Şekil 3-4 de özetlenmiştir. Şekil 3-4 Bağlantısız Servis. 3.5 Internet Katmanları TCP/IP ağları üzerinde çalışan yazılımlar ve donanımlar haberleşme aktivitelerini desteklemek üzere geniş bir fonksiyon yelpazesine sahiptirler. Ağ tasarımcıları bu fonksiyonların sayısı ve karışıklığı karşısında muazzam bir görevle karşılaştılar. Bu sorunların çözümü için, bir internetin fonksiyonları katmanlara ayrılmış ve internet katmanlı olarak yapılandırılmıştır. Modern ağlar yedi kavramsal katmana bölünerek tanımlansa da, Internet mimarisi yalnızca dört katmana dayanır. Şekil 3-5 te Internet katman mimarisi gösterilmiştir. Internet in en alttaki katmanı altağlar ve altağ arabirimlerinden oluşur. Bu altağlar verinin her bir ağın içerisinden gidebilmesine izin verirler. Altağlara örnek olarak WillTel, Transpac, ve bir Ethernet LAN ı verilebilir. Bu katman bir altağ içermesine rağmen, gerçek uygulamalarda, bir altağ veya gateway ile haberleşen tüm cihazlar için veri bağlantı ve fiziksel katmanların varolması gerekmektedir. Bu nedenle Şekil 3-5 oldukça özettir çünkü bu katman veri bağlantı ve fiziksel katmanları da içermelidir. Daha sonraki şekillerde bu alt katman daha detaylı olarak gösterilecektir.

18 Bunun üstünde internetwork katmanı vardır. Bu katman ağları ve gateway leri tutarlı bir sistem içerisinde birbirlerine bağlamak için gerekli fonksiyonları sağlar. Bu katman, veriyi kaynaktan varış noktasına taşımakla sorumludur. Internetwork katmanı IP ve ICMP (internet control message protocol (Internet kontrol mesajı protokolü)) protokollerini içeri. Rota bulma ve adres haritalama için kullanılan diğer destek protokolleri de bu katmanda IP ile birliktedirler. Şekil 3-5 Internet Katmanları Üçüncü katman servis sağlayıcı protokol katmanı olarak bilinir. Bu katman uçtan-uca haberleşmeden sorumludur. Eğer bağlantıyönlendirmeli ise, güvenirlilik ölçümleri ve bir internet üzerinden akan tüm trafiği açıklayabilen mekanizmalar sağlar. Bu katmanda TCP ve UDP vardır. Son olarak, en üst katman uygulamalar servisi katmanıdır. Bu katman bir son kullanıcı uygulamasına doğrudan arabirimler sağlar. Dosya transferi, uzak terminal erişimi (remote terminal access), remote job execution, elektronik posta vb, gibi fonksiyonlardan sorumludur. Ayrıca bu katman, FTP gibi, geniş kullanım alanı olan belirli protokoller içerir. 3.6 Katman İşlemlerine bir Örnek Şekil 3-6 da, katmanlı protokoller ile altağ ve gateway lerin ilişkisini gösterilmiştir. Şekil 3-5 de belirtilen katmanlar, endüstride sıkça kullanılan terimleri kullanmak üzere yeniden adlandırıldı.

19 İşlemlerine bir Örnek Şekil 3-6 Internet Katman Bu şekilde, A host unun B host undaki bir uygulama katmanı protokolüne bir uygulama PDU su gönderdiğini düşünelim (bir dosya transfer sisteminde olduğu gibi). Dosya transfer yazılımı çeşitli fonksiyonları gerçekleştirir ve dosya kayıtlarını kullanıcı verisine yollar. Birçok sistemde, B host unda yapılan işlemler sunucu işlemleri ve A host unda yapılan işlemler istekçi (client) işlemleri olarak anılır. Şekilde, A host unun protokol yığınındaki okun yönünden de anlaşılacağı gibi, bu birim uygulama katmanından aktarım katmanına gönderilir. Üst katmandan gelen PDU aktarım katmanınca veri olarak karşılanır. Bu katman çeşitli işlemler yapar ve kendine gelen PDU ya bir başlık ekler. Bu veri birimine artık segment denir. Daha sonra, aktarım katmanı segment i IP katmanı da denen ağ katmanına geçirir. Bu katman da özel servisler sağlar ve segmente kendi başlığını ekler. Bu birim (Internet terimlerinde datagram denir) alt katmanlara geçirilir. Burada veri bağlantı katmanı, datagrama kendi başlığını ekler ve veri birimi (artık çerçeve denir) fiziksel katman aracılığı ile ağa bırakılır.

20 Tabii ki, B host u A host una veri gönderirse süreç ters olur ve okların yönü değişir. Internet protokolleri ağın içerisinde neler olup bittiğinden habersizdirler. Ağ yöneticisi PDU yu gerekli gördüğü biçimde yönetebilir. Bazı durumlarda, Internet PDU su (veri ve başlıklar) altağ boyunca iletilirken değişime uğramaz. Şekil 3-6 da, PDU gateway den geçerken bu gereklidir. Burada, rotalama işlemleri host bilgisayar tarafından sağlanan adreslere dayanılarak yapılır. Rotalama kararları alındıktan sonra PDU uygun bir altağa bağlı haberleşme linkine geçer. PDU, veri bağlantı katmanı çerçevesi olacak biçimde yeniden paketlenir ve diğer altağa iletilir. Daha önce olduğu gibi, bu birim altağı transparan olarak geçer ve sonunda varış host una gelir. Varış host u B, trafiği alt katmanları ile alır ve A host unda yapılan işlemlerin tersini yapar; yani uygun katmanlarda başlıkları sökerek paketleri açar. Başlık; katmana yapılması gereken işleri bildirir. Yani başlık katman işlemlerini yönetir. Uygulama katmanında; dosya transfer uygulaması tarafından yaratılan PDU, B host undaki dosya transfer uygulamasına varır. Eğer A ve B host ları büyük mainframe bilgisayarları iseler, bu uygulama büyük ihtimalle A host undakinin tam bir eşidir. Uygulama aldığı başlığa göre çeşitli fonksiyonları yerine getirebilir. Verinin B host undaki başka bir son-kullanıcı uygulamasına geçirilebileceği ihtimali vardır, fakat çoğu durumda, A host u yalnızca dosya transferi veya elektronik posta gibi sunucu protokolü servislerinden yararlanmak ister. Eğer durum bu ise B host unda bir son-kullanıcı uygulamasının çalıştırılmasına gerek yoktur. B host undaki sunucunun aldığı veriyi, A host u istekçisine geri döndürmek için, bu sürecin tersi izlenir. Veri, B cihazının

21 katmanlarını, ağı, gateway i, diğer ağı ve A host unun katmanlarını geçerek son-kullanıcıya ulaşır. 3.7 TCP/IP Modeli: Daha Yakın bir Bakış Şekil 3-7 de, TCP/IP modelinin mimarisi ve çeşitli temel ilgili protokoller gösterilmiştir. Bu modelin katmanlarının yığınlanma biçimi, ağ kullanıcılarının ihtiyacına ve ağ tasarımcılarının kararlarına bağlıdır. TCP (ve UDP) nin üzerindeki protokoller uygulama katmanı protokollerine örnektirler ve Şekil 3-5 de gösterildiği gibi uygulama servisi olarak da adlandırılırlar. Daha alttaki iki katman veri bağlantı ve fiziksel katmanları gösterir. Şekilde görüldüğü gibi bu katmanlar için geniş bir standartlar ve protokoller yelpazesi geliştirilmiştir. Şekil 3-7 IP Ailesi 3.8 Internetworking in Amacı Şimdiye kadar edinilen bilgilerle, bir ağ yöneticisinin internetworking servislerini sağlarken karşılaştığı çeşitli zorluklar ve sorunlar tartışılabilir. Bu başlık altında bu sorunlara genel olarak değinilecektir. Farklı ağlar farklı uzunlukta PDU lar kullanırlar. Eğer farklı uzunluklar kullanılırsa, ağlar veya gateway ler veri birimleri için fragmantasyon (parçalama) sağlamalıdır ve bu yapılırken veri birimlerinin kimliği kaybedilmemelidir. Veri birimlerinin farklı uzunlukları, uçtan-uca temeline dayanan sıra numarası

22 (sequence number) ilişkisinin kurulması gereğini ortadan kaldırmaz. Bir IP gateway i veri birimlerini parçalayabilir ve alıcı host bilgisayarı bu parçaları, tam bir PDU elde etmek üzere yeniden-birleştirebilir (reassemble). Zamanlayıcılar, timeout lar ve tekrarlama değerleri altağdan altağa değişebilir. Örneğin, A ağının bir veri birimini ilerlettiğinde onay-bekleme zamanlayıcısını kurduğunu düşünelim. Zamanlayıcı uçtan-uca onayının belirli bir zaman dilimi içerisinde oluşmasını sağlar. Veri birimi B ağına geçer fakat bu ağın uçtan-uca zamanlayıcısı yoktur. Böylece, bir açmazla karşı karşıya kalırız. Veri birimi B ağından geçtikten sonra A ağı alıcı kullanıcıdan onay alabilecek midir? ve ikinci ağ veri birimini gerçekten alabilecek midir? A ağı bu durumda bir güvenlik sorunu oluştuğunu düşünecektir çünkü veri varış yerine ulaşmamış olabilir. TCP/IP uçtan-uca zamanlama desteği sağlar. Ancak fonksiyon, veri birimi altağlardan geçerken çalıştırılmaz, yalnızca host bilgisayarlarında çalıştırılır. Böylece, ağ istediği tipte zamanlayıcı kullanmakta özgür kalır. Altağlar farklı adresleme şemaları kullanabilirler. Örneğin, biri mantıksal isimler kullanırken diğeri fiziksel isimler kullanabilir. Bu durumda, iki altağ arasında adres çözümleme ve haritalama farklılıklar gösterebilir. Aslında, çoğu ağ kendi ağına-özel adresler kullanır. Örneğin, bir SNA adresi kolayca bir DECnet adresine çevrilemez. Neyse ki, Internet çeşitli tiplerdeki adresleri destekleyecek standartları sağlar. Ayrıca, Internet sistemleri, ağ katmanından fiziksel katmana kadar olan adresler için adres haritalama desteği sağlar. Altağlar farklı seviyelerde başarım gösterebilirler. Bir ağ, diğerinden daha yavaş olabilir ve daha az akış sağlayabilir. Internet protokolleri bu meselelerle ilgili belirli bir çözüm sağlamazlar ve kendilerini bu meselelerden sorumlu tutmazlar.

23 Daha önce belirttiğimiz gibi, protokoller farklı tipteki ağlar üzerinde transparan olarak çalışmak üzere tasarlanmışlardır. Tabii ki, ağ yöneticisi bu sorunlarla ilgilenmek zorundadır ve sorunların çözümünde yardımcı olması için bazı Internet yazılımlarını araç olarak kullanabilir. Altağlar farklı rotalama yöntemleri kullanabilirler. Örneğin, biri sabit rotalama dizini kullanırken diğeri adaptif rotalama dizini kullanabilir. İlk durumda ağ mantığı, rotalama dizinini seyrek olarak yeniden düzenler. İkincisinde, yeniden düzenleme mantığı geniştir. TCP/IP ailesi gateway rotalamasını destekleyen birçok protokol içerir fakat intranet-working rotalamasına hiç girmez. Bu nedenle, birçok organizasyon bu protokolleri kendi ağları içerisinde kullanırlar. Altağlar farklı tiplerde kullanıcı arabirimlerine gereksinim duyabilirler. Bir altağ bağlantı-yönlendirmeli, kullanıcı-altağ arabirimi kullanırken bir diğeri bağlantısız, datagram protokolü kullanabilir. Arabirim tipi, hata bulma ve akış kontrolünde söz sahibidir. Altağlar farklı seviyelerde güvenlik gerektirebilirler. Bir ağ enkripsyon (şifre çözümlenmesi) gerektirirken bir diğeri yalnızca temiz-metin iletimini destekleyebilir. TCP/IP güvenlik ile kendisi ilgilenmez ve kullanıcının veri iletimi için bir güvenlik seviyesine karar verebilmesine olanak sağlar. Sorun giderme, teşhis etme ve ağ bakımı, altağdan altağa farklılıklar gösterebilir. Bir altağda meydana gelen sorun, bir başka altağı etkileyebilir ve etkilenen altağ hata analizi ve hata doğrulamasındaki kontrolünü yitirebilir. Ağ yönetim bilgilerinin ağlar arası alışverişi Internet protokolleri tarafından transparan olarak gerçekleştirilir. Internet ağ yönetim standartları, ağ yönetimi için hatırı sayılır destekler sağlar.

24 Açıktır ki internetworking işi basit değildir ve gerçekleştirilmeden önce ciddi analizler ve ön çalışmalar yapılması gerekir. 3.9 Tipik Internet Topolojileri Şekil 3-8(a) da bir gateway (G ile gösterildi) ile birbirlerine bağlanan iki ağ gösterilmiştir. Ağlar ağ adresleri (ağ ID si) ile tanınırlar. Şeklin solundaki ağ, 11.4 ağı, diğeri ağı (bu numaraları yaratmakta kullanılan şema 5. bölümde anlatılacak) olarak tanınır. Bu şekil için ağ bulutları terimi kullanılabilir çünkü ağların topolojisi ve işlevleri gösterilmemiştir. Daha alttaki şekillerde, ağ topolojileri de belirtilmiştir. Ağ içerisindeki işlemlerin tartışılmadığı durumlarda Şekil 3-8(a) kullanılır. Ağ içerisindeki işlemler incelenecekse Şekil 3-8 deki diğer ağ gösterilimleri kullanılır. Örneğin Şekil 3-8(b) de bir paket-anahtarlamalı ağ (11.4 ağı) ve bir Ethernettipi LAN (128.1 ağı) topolojisi gösterilmiştir ağında A, B, C, D ile gösterilen kutular paket anahtarlarını sembolize ederler ve bunlar birbirlerine haberleşme linkleri ile bağlanmışlardır. Bunlar aynı zamanda host ve paket anahtarı fonksiyonlarını gerçekleyen bilgisayarlar da olabilirler. Şekil 3-8(b) deki iki ağ bir gateway ile birbirlerine bağlanmışlardır. Şekil 3-8(c) de ağındaki B host unun 11.4 ağındaki D paket anahtarı için bir gateway gibi davrandığını görüyoruz. Bir paket anahtarının bir gateway gibi davranması gereken durumlarda, bu

25 düzenleme oldukça yaygındır. Host un bir gateway olarak kullanılması gereken durumlarda, bu düzenleme pek yaygın değildir çünkü host kullanıcı uygulamalarını ve gateway fonksiyonlarını çalıştıracak kaynaklara sahip olmayabilir. Şekil 3-8(d) LAN yapılarını açıklamak için de kullanılabilir. Bu yapı, bir ofis içerisinde birden fazla LAN birbirlerine bağlanarak kullanıldığında görülür ağı Ethernet topolojisinde ve ağı token-ring topolojisinde olan ağlardır. Şekil 3-8(e) de bir gateway iki Ethernet-tipi ağı birbirlerine bağlamaktadır. Bu yaklaşım da oldukça yaygındır. Dikkat edilirse Şekil 3-8(d) ve 3-8(e) de ağlar bulutsuz çizilmiştir. Son olarak, Şekil 3-8(f) de çeşitli ağ bulutlarını görüyoruz. Bir internet kullanıcısı açısından, dış bulut kullanıcının hayali ağını gösterir. Kullanıcısı verisinin, dört ağı (128.1, 11.1, 11.2 ve 128.2) ve üç gateway i (A, B, ve C) geçerek varış noktasına ulaşabileceği gerçeği kullanıcıyı ilgilendirmez. Tartışmalarımızda tüm internetworking fonksiyonları için gateway terimini kullanmaktayız. Daha sonra bu tanım, genişletilerek gateway, router ve köprüler ek olarak tanıtılacaktır. 4. AĞLAR, KÖPRÜLER, GATEWAY LER ve ROUTER LARA GİRİŞ TCP/IP hem WAN larda hem de LAN larda kullanılmaktadır. Bu bölümde belirli önemli WAN/LAN tiplerini tanımlanmış ve temel işlem karakteristikleri açıklanmıştır. Aynı zamanda ağlar arası trafik yayınında kullanılan rotalama şemalarını incelenmiştir. Köprü, router ve gateway lere değinilmiştir. Kaynak rotalama ve spanning tree protokolleri ve bunların TCP/IP ile ilişkisine bir giriş yapılmıştır. Bölümde, 10. bölümde derinleştirilecek Internet rotalama ve gateway bulma protokollerine bir giriş

26 yapılmıştır. 5. bölüm ve 7. bölümde derinleştirilecek IP rotalama algoritmasına da değinilmiştir. 4.1 Genel bir Bakış Birçok WAN haberleşme sisteminde, sınırlı sayıda linkler üzerinde bulunan çoklu kullanıcıların trafiğini rotalamak için anahtarlar kullanılır. Ağa bağlı istasyonlar anahtarları kullanarak linkleri paylaşırlar. Anahtar olmasa, her bir ağ diğer istasyonlarla haberleşmek için birçok hatta ihtiyaç duyacaktı. Gerçekten de bir tam-dağınık ağ, birçok hatta ihtiyaç duyar. Birçok istasyon varsa bunu gerçekleştirmenin imkansız olacağı çok açıktır. Anahtarlamalı bir ağ kullanarak linklerin paylaşılmasına alternatif bir yöntem, yalnızca bir linkin kullanıldığı broadcast (yayın) ağıdır. Broadcast ağda, istasyonlar tüm veri birimlerini kopyalar ve belirli bir istasyona adreslenmiş olmayan veri birimlerini atarlar. Yayın protokolleri birçok LAN da kullanılır. Şekil 4-1 de WAN ve LAN katmanları, yedi-katmanlı OSI Modeli kapsamında gösterilmiştir. Şekilde gösterildiği gibi, WAN lar OSI modelinin alt üç katmanına, LAN lar ise alt iki katmanına yerleşirler. Bu, TCP/IP ile ilgilenirken daha üst katmanları dikkate almayız mı demektir? Aslında dikkate alırız çünkü TCP/IP modeli aktarım ve uygulama katmanlarını da kapsar.

27 Ağların Katmanları Şekil 4-1 Yerel ve Geniş Alan Şekil 4-1 in sol tarafında WAN katmanları gösterilmiştir. Yukarıda da belirttiğimiz gibi bu katmanlar, OSI modelinin fiziksel, veri bağlantı ve ağ katmanlarını kapsar. Fiziksel katman genelde analog hatlar için modemler ve sayısal hatlar için DSU lar içerir. Şekilde görüldüğü gibi, modemler veya DSU lar bir telefon şirketi (telekom gibi) ortamına bağlanmışlardır. Fiziksel katmanın üzerinde, veri bağlantı katmanı bulunur. Ana fonksiyonu hata algılamayı sağlamak ve hasarlı veriyi yeniden iletmektir. Bugün, birçok üretici link access protocol balanced (LAPB) veya synchronous data link control (SDLC) gibi high-level data link control (HDLC) protokollerini desteklemektedir. HDLC geniş kullanım alanına sahip bir veri bağlantı standardıdır. Ağ katmanı, ağ üzerindeki trafiği anahtarlar ve rotalar. Bunlara ek olarak, X.25 gibi kullanıcı cihazı ile ağ arasındaki arabirim prosedürlerini tanımlayan standartlar da vardır. Şekil 4-1 in sağ tarafında bir LAN ın katmanları gösterilmiştir. Buradaki fiziksel katman, WAN daki fiziksel katman ile aynı fonksiyonları gerçekleştirir. Fiziksel katmanın parçaları AUI (attachment unit interface), MAU (medium attachment unit), PMA (physical medium attachment) ve MDI (medium dependent interface) olarak etiketlenmiştir. AUI, birim cihazın fiziksel katmanı ve LAN ortamı arasında bağlantı sağlar. EIA-232-E ve telefon jaklarına (RJ-4S gibi) oldukça benzeyen konnektörlere sahiptir. MAU, PMA ve MDI ı tam olarak içerir. Ana fonksiyonu DTE nin LAN ortamına bağlanmasını sağlamak ve veri alışverişi, problem bulma, işlemleri test etme

28 ve işaret kalite kontrolü servislerini sağlamaktır. PMA, MDU nun fonksiyonlarını destekleyen devreler içerir. MDI; ortam ve PMA arasındaki mekanik ve elektriksel arabirimleri sağlar. MAC (media access control) katmanı, LAN üzerindeki trafiği düzenlemekle sorumludur. LAN ortamının veri iletimi için uygun olup olmadığını kontrol eder. Bazı tip LAN larda veri çarpışmalarını dedekte eder ve yeniden-iletimin (retransmisyon) gerekli olup olmadığına karar verir. MAC katmanı ortamdan bağımsızdır ama belirli bir protokole (token bus veya token ring gibi) özeldir. LLC (Logical link control) katmanı, LAN ve kullanıcı katmanları arasında arabirim sağlar. LLC çok basit (bağlantısız) veya çok ayrıntılı bir servis (bağlantı-yönlendirmeli) sağlamak üzere şekillendirilebilir. HDLC tabanlıdır. Örneğin, unnumbered information (UI) çerçevesi ile veri bağlantı servisi veya eşzamansız balanslı mod (ABM) çerçevesi ile bağlantıyönlendirmeli servis sağlamak üzere şekillendirilebilir. LLC nin nasıl şekillendirileceği, TCP/IP ile birlikte çalışabilmesi açısından oldukça önemlidir. Bir LAN niye ağ katmanı içermez diye merak edebilirsiniz. Gerçekten de bu olağandışı görünür çünkü LAN da bir ağdır. Sebep basittir. Ağ katmanı, OSI modelinde orijinal olarak tanımlandığı gibi, rotalama ve arabirim işlemlerini destekleme servisleri sağlar. Ağ katmanında bulunan rotalama görüşü, çoğu LAN da bulunmaz çünkü LAN lar yayın ağlarıdır ve anahtarlama teknikleri gerektirmezler. İkincisi, ağ arabirimleri; kullanıcı ile ağ arasındaki arabirimi tanımlamak ve kullanıcı/ağ bağlantısındaki QOS özelliklerini tartışabilmek üzere tasarlanmıştır. Bu ihtiyaçlar çoğu LAN da bulunmaz çünkü arabirimler oldukça basittir ve LAN larda QOS opsiyonları genelde yoktur. Netice

29 olarak, ağ katmanı LAN larda ya yoktur ya da çok zayıftır. Eğer varsa, genelde basit bir protokolle (IP gibi) yerine getirilir. 4.2 WAN lar WAN ların ve LAN ların katmanlarını anladıktan sonra ilgimizi daha detaylı konulara çevirebiliriz. WAN lar için kullanılan dört anahtarlama tekniğini anlatacağız. Bunlar devre anahtarlama, mesaj anahtarlama, paket anahtarlama ve hücre anahtarlama (cell relay) teknikleridir. Paket anahtarlamayı daha detaylı anlattık çünkü paket anahtarlama, anahtarlamalı veri ağları ve telefon sistemlerinin kontrol ağlarında kullanılan en yaygın tekniktir. Hücre anahtarlama ise yeni bir tekniktir ancak çoğu kişi en sonunda bunun paket anahtarlamanın yerini alacağını düşünmektedir Devre anahtarlama Devre anahtarlama iki parça arasında doğrudan bir bağlantı sağlar. Çoğu telefon ağı devre anahtarlamalı sistemleri kullanır (Bkz. Telefon ağı) Mesaj anahtarlama Mesaj anahtarlama, 1960 ve 1970 lerde veri haberleşme trafiğini anahtarlamak için kullanılan yaygın bir yöntemdi. Mesaj anahtarı tipik olarak özel bir bilgisayardır. Bu özel bilgisayar bağlandığı terminallerden ve bilgisayarlardan gelen trafiği kabul etmek zorundadır (çevirmeli veya kiralık hatlar aracılığı ile). Bu bilgisayar, mesajın başlığını inceler ve trafiği alıcı istasyona veya bir sonraki istasyona yönlendirir. Mesaj anahtarlama, sakla-ve-ilerlet teknolojisini kullanır; mesajlar geçici olarak anahtarlardaki disk ünitelerinde saklanır.

30 4.2.3 Paket anahtarlama 1970 lerde endüstri paket anahtarlama denen farklı bir WAN anahtarlama tekniğine yönelmeye başladı. Paket anahtarlama, riski birden fazla anahtara dağıtır, ağın çökme olasılığını azaltır ve hatların mesaj anahtarlamaya göre daha iyi kullanılmasını sağlar. Paket anahtarlama olarak adlandırılmasının nedeni kullanıcı verisinin (örneğin, mesajlar) daha küçük parçalara bölünmesidir. Bu parçalar veya paketler, üstlerinde protokol kontrol bilgisi (PCI) başlıklarını taşırlar ve ağ üzerinde ayrık varlıklar olarak rotalanırlar. Paket anahtarlamalı bir ağ, ağ yükünün çoklu anahtarlama siteleri üzerine dağılmasını sağlayan çoklu anahtarlar içerir (Şekil 4-2 ye bakınız). Anahtarlara ek haberleşme hatları da bağlanmıştır. Bu düzenleme alternatif rotalamaya izin verir. Böylece çökmüş veya meşgul düğümler ve kanallardan kaçınılmış olur. Örnek olarak Şekil 4-2 de, bir paket anahtarı bir mesajın paketlerini birden çok paket anahtarına rotalayabilir. Paket anahtarlama, veri haberleşmesi trafiğinde iyi çalışır çünkü birçok cihazın trafiği parlamalar şeklindedir. Örneğin tuş takımlı terminallerde, veri kanala gönderilir ve terminal kullanıcısı terminale daha başka veriler girene kadar veya bir problem hakkında düşünmek için durduğu sürece kanal boş kalır. Kanalın boş kaldığı süre hat kapasitesini düşürecekti. Bir paket anahtarı bir kanal üzerindeki belli sayıda terminale bağlanarak çoklu iletim yapar. Sonuç olarak paket anahtarlama, hat üzerinde istatistiksel zaman bölmeli çoğullama (STDM) sağlar. Bu yaklaşım, pahalı haberleşme kanalının daha verimli kullanılmasını sağlar. Şekil 4-2 de aynı zamanda bazı TCP/IP protokolleri ile paket anahtarlama parçaları arasındaki ilişkiler gösterilmektedir.

31 Tipik olarak, bir kullanıcı cihazı (host) paket anahtarlamalı ağa, bir kullanıcı/ağ arabirim protokolü ile bağlanır. Bugün endüstride en yaygın kullanılan ağ arabirim protokolü ITU-T nin X.25 standardıdır. X.25 kullanıcıyı ağa bağlamak için çeşitli arabirim opsiyonları sağlar. Bu opsiyonlar reverse change, çağrı ilerletme ve QOS özelliklerini de içerir. Host da IP de yerleşmiştir çünkü gateway ler host bilgisayarının ürettiği IP başlıklarına göre hareket ederler. Ek olarak, host makinesinde TCP konuşlandırılarak iki son kullanıcı cihazı arasında uçtanuca iletim doğruluğu sağlanır. Ağ içerisinde, paket anahtarları bir üreticinin özel rotalama protokolünü içerebilir veya bazı durumlarda IP bir rehber rota bulma protokolü ile kullanılır. (Hatırlayalım ki IP bir rotalama protokolüdür ancak bir rota bulma protokolü değildir.) Paket Anahtarlama Şekil 4-2 Bu şekildeki gateway ler bir internet ortamında IP ile yapılandırılabilirler. Büyük paket ağlarında gateway protokolü

32 olarak genelde X.75 kullanılır. X.75 protokolü, bir gateway protokolü olmasına rağmen, IP den oldukça farklıdır çünkü bağlantı- yönlendirmelidir. IP, datagramları bir rotalama tablosu (dizini) kullanarak rotalar. Ancak, tabloyu IP oluşturmaz. Tablo rota bulma protokolü (route discovery protocol) tarafından oluşturulur Hücre anahtarlama (cell relay) İleride Paket-tabanlı ağların yerini alacağı söylenen hücre anahtarlama, yeni gelişen bir teknolojidir. Hücre anahtarlama paket anahtarlamanın tersine, sabit uzunlukta bir PDU kullanır. Bu PDU lara hücre denir. Hücre 5-oktet başlıkla birlikte toplam 48-oktetten oluşur. Bu hücre (çok küçük farklılıklar ile) ATM (eşzamansız transfer modu) ve IEEE standartlarında kullanılır. SMDS (Anahtarlamalı multimegabit veri servisi) standardına dayanır. Hücre anahtarlama, küçük başlıklarının ve kısa etiketlerinin avantajları ile hızlı bir servis sağlar. Hücre anahtarlama teknolojisi hem LAN hem de WAN lar için uygundur 4.3 LAN Parçaları ve LAN Türleri Bir LAN dört ana parçadan oluşur: Kanal Fiziksel arabirim Bir protokol Kullanıcı istasyonu Günümüzdeki seçkin LAN türleri şunlardır: CSCD, CSMA/CD ve IEEE Token ring Token bus

33 4.4 Repeater lar, Köprüler, Router lar, Brouter lar ve Gateway ler Ağlar orijinal olarak birkaç cihazdan oluşan oldukça küçük sistemler olarak tanımlanmışlardır. Veri haberleşme sistemlerine olan ihtiyaç büyüdükçe, ağları kaynakların paylaşımı için birbirine bağlamak gerekti. Bu da ağların fonksiyonlarının dağıtılmasını ve idari kontrolünün sağlanmasını gerektirdi. Ek olarak, bazı LAN ların kısıtlı mesafe nedenleri ile sık sık başka cihazlar aracılığıyla birbirlerine bağlanmaları ihtiyacı doğmuştur. Bu cihazlara endüstri çeşitli adlar vermiştir. Bu bölümde bunların her birini anlatılıp, tanımlanacaktır. Şekil 4-3 Internetworking İşlemlerinin Yerleşimi Şekil 4-3 te katmanlı bir model kullanılarak bu cihazların yetki sınırları gösterilmiştir. Bir repeater bir LAN üzerindeki ortam parçalarını bağlamak için kullanılır. Repeater ların hiçbir üst katman fonksiyonu yoktur; ana görevi bir LAN parçası üzerindeki işareti güçlendirerek diğer tarafa aktarmaktır. Yani repeater in hiçbir internetworking yeteneği yoktur. Köprü (bridge) terimi genelde bir internetworking birimi (IWU) ile ilgilidir. Köprü veri bağlantı katmanında çalışır (çoğu zaman MAC alt katmanında ve bazen de LLC alt katmanında). Tipik olarak adresleme fonksiyonlarını yerine getirmek için MAC

34 fiziksel adreslerini kullanır. Genel bir kural olarak, oldukça düşük fonksiyonlu cihazlardır ve homojen ağları birbirine bağlarlar. Bir router, ağ katmanı adreslerini kullanarak ağ katmanında çalışır (örneğin; IP, X.121, E.164). Genelde köprüden daha yüksek kapasitededir ve kaynak rotalama veya kaynaksız rotalama da içinde olmak üzere akış kontrol mekanizmaları vardır. Gateway; yalnızca rotalama özelliklerine sahip olmayan ancak protokol dönüşümü veya haritalama olanağı (convergence fonksiyonu da denir) sağlayabilen bir cihazı veya yazılımı tanımlar. Örneğin; bir gateway, trafiği naklederken aynı zamanda iki farklı tipteki mail transfer uygulamaları arasında dönüşüm sağlayabilir. Başka bir terim de brouter dur. Brouter bir köprü ile bir router ın özelliklerini birleştiren cihazı tanımlar. İlk bakışta bu, fazlalık bir cihaz gibi görünür ancak brouter internetworking ürünlerine güçlü ve esnek bir ektir. Bazı insanlar, bu terimler arasında karışıklıktan kaçınmak için, internetworking birimi (IWU) terimini kullanır. IWU bir router, gateway, köprü veya ağlar arası nakil fonksiyonlarını sağlayan herhangi bir cihazı tanımlayan genel bir terimdir Kaynak rotalama ve spanning tree köprüleri Internetworking PDU larının, datagramlarının veya paketlerinin ağlar arasında nasıl rotalanacağı da bazen bir karışıklık kaynağı olur. Kaynak rotalama ve kaynaksız rotalama rotalamada kullanılan iki yöntemdir. Kaynak rotalamada, gönderici (kaynak) cihaz PDU nun internet üzerinde hangi yolu izleyeceğini dikte eder. Kaynak (host) cihaz hop (ara ağlar veya IWU lar)

35 adreslerini PDU ya yerleştirir. Bu yaklaşımda, IWU adres bulma işlemleri yapmaz. Basit olarak rotalama alanındaki adrese bakarak çerçeveyi nereye rotalayacağına karar verir. Buna karşı kaynaksız rotalamada, hop lar rotalama kararları almak zorundadır. Bu tip rotalamada PDU nun rotalama bilgisine dayanılmaz. Spanning tree rotalama, genelde kaynaksız rotalama ve köprülerle birlikte anılır. LAN larda oldukça yaygın kullanılır. Rotalama bilgisi alanı, LAN ağı boyunca uzanan her bir ara hop için LAN ve köprü tanımlayıcılarını gösterir. Köprü doğru LAN ve köprü numaralarını rotalama bilgi alanından okur ve buna göre rotalama kararını verir. Bir örnek olarak köprü 5 (B5) LAN 3 ten çerçeve adresini alsın. Köprü rotalama alanındaki rotalama bilgisine dayanarak çerçeveyi ya LAN 2 ye ya da LAN 6 ya rotalayacaktır. Tekrar görüyoruz ki köprünün çerçevenin nasıl rotalanacağı konusunda hiçbir kontrolü yoktur. Şekil 4-5 Spanning tree köprüsünün parçaları

36 Şekil 4-5 de bir spanning tree köprüsünün işlemleri gösterilmiştir. Köprü işlemcisi, çerçevenin varış adresini inceleyerek bir rotalama kararı alır. Köprü işlemcisi bu adresi, kendi köprüsü ve rotalama bilgisi veri tabanı ile karşılaştırır. Eğer varış adresi kendi rotalama bilgisi veri tabanında bulunuyorsa köprü, çerçevenin yönü konusunda karar verir. Eğer çerçeve geldiği port tarafından istenmiyorsa çerçeve doğru port üzerinden veri tabanında gösterilen adrese ilerletilir. Tersi durumda, çerçeve yok edilir. Eğer çerçevedeki kaynak adresi veri tabanında yoksa; çerçevenin alındığı port ile birlikte bu kaynak adresi veri tabanına eklenir ve bir zamanlayıcı çalıştırılır. Zamanlayıcının amacı ilerletme veri tabanının belli aralıklarla yeniden oluşturulmasını sağlamaktır (update). Örnek olarak, Şekil 4-5 de bir çerçevenin port A tarafından alındığını düşünelim. Bu çerçevenin kaynak adresi 1234 tür. Köprü bu adresin ilerletme veri tabanında olup olmadığına bakar. Eğer yoksa, adres köprü tarafından port A da bulunabilir notu ile kaydedilir. Daha sonra da 1234 adresli bir çerçevenin port B ye geldiğini düşünelim. Köprü işlemcisi ilerletme tablosuna bakarak 1234 istasyonunun port A da olabileceğine karar verir ve çerçeveyi port A ya bağlı ağa iletir. IP, LAN üzerinde yapılan spanning tree işlemleri ile ilgilenmez. Çünkü IP PDU su, LAN çerçevesinin I (information) alanındadır. Köprü I alanını işleme almaz ve transparan kabul eder. Netice olarak, köprü yalnızca MAC kaynak ve varış adresleri ile ilgilenir. IP PDU sunda bulunan hiçbir yüksek seviye adresi spanning tree köprüsü tarafından dikkate alınmaz. Daha sonra da göreceğimiz gibi, bu ağ adresleri WAN boyunca PDU ları işleyebilmek için gerekecektir. Çünkü çerçeve geniş alan internetine çıkmadan önce, çerçevenin MAC adresleri soyulur. IP ve LAN adreslerinin ilişkileri aşağıdaki gibi özetlenebilir: