EMN YETL B R ULUSAL A YAPISI MODEL ÖNER VE

Transkript

1 EMN YETL B R ULUSAL A YAPISI MODEL ÖNER VE ALTYAPI S STEMLER N B RLE LMES NAN NCE YÜKSEK L SANS TEZ LG SAYAR MÜHEND SL ANAB M DALI HAZ RAN 2013 TRAKYA ÜN VERS TES FEN B MLER ENST TÜSÜ i

2 KABUL ve ONAY S AYFASI T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü onay ii

3 LG SAYAR MÜHEND SL YÜKSEK L SANS PROGRAMI DO RULUK BEYANI lgili tezin akademik ve etik kurallara uygun olarak yaz ld ve kullan lan tüm literatür bilgilerinin kaynak gösterilerek ilgili tezde yer ald beyan ederim. 12/06/2013 nan nce iii

4 Emniyetli Bir Ulusal A Yap Model Önerisi Ve A Altyap Sistemlerinin Birle tirilmesi T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Bilgisayar Mühendisli i Anabilim Dal ÖZET Dünyam z h zl bir de im ve dönü üm süreci ya amaktad r. Bu de im ve dönü ümün temelinde, Bilgi ve leti im Teknolojileri (B T) alan ndaki ba döndürücü geli meler yatmaktad r. Bilgi ve bilgiye ba bu teknolojileri üreten, depolayan, kullanan ve pazarlayan konumunda olan toplumlar n ve devletlerin bilgi ça olarak adland lan bu dönemde hem yurtta lar n refah aç ndan hem de uluslararas güç dengeleri aç ndan belirleyici konuma geldikleri bir gerçeklik olarak önümüzde durmaktad r. Fakat Ulusal Kurumsal ve akademik a lar n bir da kl k içerisinde oldu unu görmekteyiz. Baz kurumlar halen frame relay devreleri kullan rken, baz lar ise SONET altyap na çoktan geçmi durumdad r. Fiber optik altyap n tüm band geni li i kapasitesinin ulusal olarak payla lmas ve bu altyap üzerine kurulmu veya kurulacak modern transmisyon sistemlerinin kurumlar aras bölümlendirilmesidir. Payla m sonunda da kamu kurum ve akademik birimlerin kendi a ihtiyaçlar giderirken, ulusal bütün kurumsal organlar aras nda entegrasyonun olu turulmas r. Bütün bunlar n yan nda, ulusal bütünle ik a lar n büyük güvenlik zafiyetlerin olmas muhtemeldir. Bunun içinde milli güvenlik politikalar n belirlenerek uygulamaya konulmas r. l : 2013 Sayfa Say : 80 Anahtar Kelimeler : Optik a lar, SDH, WDM, MPLS, ATM, Metro Ethernet iv

5 A Proposal for a Secure National Network Model and the Integration of These Network Infrastructure Systems. Trakya University Institute of Natural Sciences Department of Computer Science ABSTRACT Our world is experiencing a rapid process of change and transformation. The underlying causes of this change and transformation are the stunning developments in the field of Information and Communication Technologies (ICT). In this information age it is an undisputable fact that societies and countries that produce, store, use and market these information-based Technologies are in a decisive position not only in terms of international balance of power but also in terms of the welfare of its citizens. However, it can be seen that national corporate and academic networks are in a mess. While some institutions are still using frame relay circuits, others shifted to SONET infrastructure long ago. Sharing all the bandwidth capacity of the fiber-optic infrastructure on a nationwide scale and inter-agency segmentation of the modern transmission systems established or to be established based on this infrastructure. At the end of the sharing, public institutions and academic units meet their own network needs and integration of all corporate bodies is created. Apart from all these, nationally-integrated Networks are likely to have major security weaknesses. For this national security policies must be determined and must be implemented. Year : 2013 Number of Pages : 80 Keywords : Optical Networks, SDH, WDM, MPLS, ATM, Metro Access Networks v

6 ÖNSÖZ Bu çal man n haz rlanmas esnas nda bana yol gösteren, bu alanda çal mam için beni sab rla te vik eden, yard mlar ve deste ini benden esirgemeyen de erli dan man hocam Yrd. Doç. Dr. Andaç AH N MESUT a te ekkür ederim. Haziran 2013 nan NCE vi

7 NDEK LER ÖNSÖZ... vi EK LLER... xi BÖLÜM KAYNAK ARA TIRMASI Fiber Optik Fiber Optik 'e Giri ve Tarihi Fiber Optik Nedir? Fiber Opti in Tarihi Geli imi Fiber Optik letimi Gerçekle tiren irketler Interoute Jad L nk Superonline Mednaut lus Tellcom Pantel TNAP Optik A lar Genel Tan m Fotonik Paket Anahtarlama Etiket Anahtarlama DWDM ve Optik Anahtarlama Yo un Dalga Boyunu Bölerek Ço ullama (DWDM) DWDM' in Geli imi WDM ve TDM Kar la rmas DWDM Sistem Uygulamalar DWDM Sisteminin Üstün Yönleri DWDM Sisteminin Zay f Yönleri MPLS (Çok Protokollü Etiket Anahtarlama ) MPLS nedir? MPLS Teknolojisinin Kullan ld Alanlar MPLS Protokolleri, Fonksiyonlar ve Birimleri Yönlendirme (Routing) : Etiket (Label) : Anahtarlama (Switching) Kontrol Mekanizmas letim Mekanizmas Gönderme Tablosu FEC ( Forwarding Equivalence Class) ELSR (Edge Label Switch Router) LRS (Label Switch Router) Etiket Anahtarlama Gönderme Yap ta lar (LSFC) MPLS Teknolojisinin Çal ma Prensibi Optik A lar n Gelece i vii

8 3. MATERYAL VE METOD Ulusal A da Güvenlik Giri MPLS ve Güvenlik MPLS-VPN MPLS-VPN Mimarisi Sanal Yönlendirme letimi Emniyetli A Altyap lar le lgili Çözümler IPSec Çözümleri SSL Çözümleri Ulusal Veri Merkezi Tasar Ulusal Veri Merkezi Mimarisi Temel Hizmetler Güvenlik Hizmetleri Di er Hizmetler SONUÇLAR VE TARTI MA Sonuçlar Tart ma Ulusal A ve Ulusal Veri Merkezleri Gerekli midir? Sahip Olma Maliyeti Birle tirme (Consolidation) Öneriler...60 KAYNAKLAR ÖZGEÇM viii

9 MGELER C v h E I x b e f P k P r T Emaks :I n bo luktaki h :I n frekans :Plank sabiti :Foton enerjisi :I k iddeti :Enerji konumu :Efektif potansiyel bariyer geni li i :Fiberin optik ç gücü :Fiberin optik giri gücü :Anahtarlama penceresinin maksimum transmisyonu ix

10 KISALTMALAR ARP :Address Resolution Protocol ATM : Asynchronous Transfer Mode EDFA : Erbium-Doped Fiber Amplifier EGP : External Gateway Protocol FDDI : Fiber Distributed Data Interface GMPLS : Generalized MultiProtocol Label Switching ICMP : Internet Control Message Protocol IGP : Interior Gateway Protocol ILP : Integer Linear Program LAN : Local Area Network LED : Light Emitting Diode MAN : Metropolitan Area Network MILP : Mixed-Integer Linear Program MTU : Maximum Transmission Unit OXC : Optical Cross-Connect PMD : Polarization Mode Dispersion PON : Passive Optical Networks RWA : Routing and Wavelength Assignment SDH : Synchronous Digital Hierarchy SOA : Semiconductor Optical Amplifier SONET : Synchronous Optical Network TCP : Transmission Control Protocol TTL : Time To Live TDM : Time Division Multiplexing UDP : User Datagram Protocol VPN : Virtual Private Network VTD :Virtual Topology Design VTR : Virtual Topology Reconfiguration WAN : Wide Area Network WDM : Wavelength Division Multiplexing x

11 EK LLER Sayfa ekil 2.1 Bir fiber optik kablo örne i... 7 ekil 2.2 I n Su Jetleriyle Yönlendirilmesi... 8 ekil 2.3 Fiber Optik Kablo Yap... 9 ekil 2.4 Interoute A Haritas ekil 2.5 Yeni Dijital pek Yolu ekil 2.6 Tüm Dünyadaki Invitel International A ekil 2.7 MedNautilus Fiber Altyap ekil 2.8 Pantel Birle tirilmi ebeke Haritas ekil 2.9 TNAP Topolojisi ekil 2.10 Optik Temelli Ip Ta yan Katman ekil 2.11 Mikroskobik Ayna ekil 2.12 Etiket Anahtarlama Yönlendiricileri le Yönlendirme ekil 2.13 Optik sistemler ve geli imi ekil 2.14 TDM ve DWDM kar la rmas ekil 2.15 DWDM Sistemi ekil 2.16 Etiket Y (Label Stack) ekil 2.17 MPLS Teknolojisinin Çal ma Prensibi ekil 2.18 Sonradaki Hop'un Öncekine Do rudan Ba lanmas ekil 2.19 Kesin ve Kesikli Yönlendirmelerin Kar la mas ekil 3.120Sanal Özel A lar ekil 3.221PPTP Uygulama Kurulumu ekil 4.122Ulusal A Veri Merkezi Topolojisi xi

12 TABLOLAR Sayfa Tablo 4.1 Temel lk Yat m Maliyet Kalemleri. 79 Tablo 4.2 Güncelleme ve Ek Maliyetler xii

13 BÖLÜM 1 1. Dünya üzerinde internetin bir anda geni bir kullan m alan bulmas n ard ndan a teknolojilerinde önemli ölçüde geli meler meydana gelmi tir. Tüm dünyada son birkaç y l içerisinde yüzbinlerce kurumsal ve milyonlarca bireysel internet kullan ortaya ç km r. vmesi sürekli artan kullan say, internetin geni kitlelere ula mas sa layan a altyap n da ayn ivmeyle artan bir ekilde geli mesini, h zlanmas, hizmet kalitesinin ve servis çe itlerinin artmas öngörmektedir. Bundan dolay gerek çok büyük, gerekse küçük çapl servis sa lay lar, hem bu h zl büyümeyi destekleyecek, hem de daha güvenilir ve daha farkl la lm hizmetlerin sa lanmas yönünde kullan lar ndan gelen istekleri kar layacak ekilde kendi altyap lar sürekli yeni durumlara adapte etmek zorunda kalmaktad rlar [3]. Yeni nesil uygulamalar kamusal ve bireysel kullan lar n servis sa lay lara olan ba lant lar n bant geni liklerini geni letmeye zorlam, ayn zamanda servis sa lay lar n kendi altyap lar ve omurgalar nda kulland klar protokolleri daha verimli hale getirmelerini gerektirmi tir. Klasik bilgi ak n yan s ra ses ve görüntü ileti imi de günden güne artmaktad r. Bu yeni çoklu ortam uygulamalar n kullan n artmas a kavram geli tirme zorunlulu unda b rakm fakat h z ve bant geni li i aç ndan mevcut yap lar zorlanmaya ba lam r [1]. Kaynak s nt n yan nda Internet kullan lar n ve trafi in her geçen gün artmas, farkl kullan lara ya da trafik çe itlerine uygulanmas gereken farkl s fland rma 1

14 zorunlulu u ve bu s flara uygulanmas gereken Servis Kalitesi (QoS - Quality of Service) gereklili ini do urmu tur [5]. Bunlar n sonucunda 90'l y llarda ulusal ve kamusal bilgi sistem altyap teknolojileri bütçe için ayr lan ödeneklerde, dünyan n de ik yerlerinde, ülkeye göre de mekle birlikte belli oranlarda art lar kaydedilmi tir. Son zamanlarda özellikle vatanda - e-devlet aras nda ileti im ve kamusal ili kileri ile alakal çe itli veri tabanlar ortaya konularak, internet üzerinden eri im imkanlar artt lm r. Kamusal alanda yap lan altyap projeleri ve planlamalar geli mekte olan ülkelerde hep yanl anla lm, gerçek altyap yerine sadece günlük, ayl k ve y ll k çözümler içeren projelere yönlenmi lerdir. Ba ka bir de le yap lan yat mlar n nerdeyse % 90 oran na yak 3-5 y l içerisinde at l duruma veya eski teknoloji durumuna dü mü tür [4]. Günümüzde bütün dünyada ekonomik alandaki dar bo azlar sebebiyle masraflar n devlet kurumlar istemsiz bir ekilde bütçelerde tasarrufa yönelmeye ba lam lard r. Tasarrufta ilk ad m olaraktan BT altyap lar nda güncelleme ve yeni teknoloji al mlar araka planda b rakm lard r. Bir yönde Ulusal BT altyap iyile tirmeyi ve dönü türmeyi amaçlayan projeler, di er yönde parasal engeller olunca; milli bilgi sistem altyap lar kaynaklar nda amaçlara ula may izin vermeyecek olan projeleri bitirmek seçene i yerine, de imin önünü kapamayacak bütçeleri küçültecek tedbirler üzerinde çal lmaktad r. Bu tedbirler ras yla a da verilen üç a ama ile düzenlenmelidir: Birle tirme: Bir çok kamu kurum ve kurulu lar kendi kadrosunda olan BT personelinin ba ms z bir altyap kurma faaliyetlerini desteklemi tir. Bu ba ms z altyap lar n sonucu ise ayr lokasyonlarda, ayr sistemlerde, ayr portaller kullan larak hem at l yat m, hem de vatanda n kafas nda kar kl k yaratm r. Altyap da yap lacak olan birle tirme, i yükü ve personel tasarrufu sa layacakt r. kaynak kullan : letmelerin altyap tesisi esnas nda veya ileri teknik sorunlarla kar la abilece i öngörüsüne dayanan ve kullan n iç kaynak kullan na göre daha ucuz olan kaynaklar n kullan lmas r. Örne in transmisyon altyap nda kullan lacak olan yönlendirme cihazlar üreten birkaç 2

15 ülke vard r. Milli sermaye ile üretilmesi ve piyasaya sürülmesi y llar ve deneyim gerekece inden çekirdek kaynak kullan nda olmazsa olmazd r. Payla ma: Kurulu lar n herhangi bir sistem ya da uygulama kullan nda, üretici firmalara ödeyece i lisanslama bedelleri veya sa layaca bilgi depolama hizmetinin birden çok kullan r. Böylelikle birim fiyat ölçütünde, toplu al mlar ve ihaleler vas tas yla gözle görülür bir azalma olacakt r. Bütün bu maddeler göze al narak kamusal ve gerekti inde sivil birimlere de hizmet verebilecek; hatta kar getiren, kendini amorti edebilen bir devlet yat haline gelebilecek; Emniyetli Ulusal A ve A Altyap Sistemlerinin Birle tirilmesi konusu gündeme gelmi tir. Var olan internet a her ne kadar küresel i odaklar na hizmet verse de; bu milli altyap da ulusal ç karlara hizmet vermek amac yla tasarlanm r. Yap lan de erlendirme ve ara rmalara bak larak; ülkelerin kendi milli a ve altyap lar kendilerinin kurma iste inin sebepleri; emniyet ile ilgili ihtirazlar, yönetimi elde tutma al kanl, verileri ba ka ülkelerin eline geçmesinden kaynaklanan tepki olarak belirlenmi tir. Bu sebepten dolay tez içinde emniyetli bir altyap ve ulusal güvenlik politikalar gerçekle tirmek için nelerin gerekli oldu u özet halinde verilecektir [3]. Ancak devletler kendi kadrolar nda BT altyap lar sönümleyerek, ihtiyaçlar ortak kaynaklardan sa lamaya ba lad kça; güvenlik, sadelik, h z ve destek hizmetlerinin ivmelenerek yükseldi ini görecektir. Bu durumda kurumlar n BT ihtiyaçlar, uzman kurulu lara devredece i a ikârd r. Ülkemizde Emniyetli Ulusal A gerçekle tirmek maksad yla ayr lan devlet bütçesinin, normal alarak bir AB ülkesi kadar olmad bilinmektedir. Bu durumda yap labilecek en iyi çözüm, mükerrer yat mlardan artacak bütçelerin bu alana kayd lmas olacakt r. Bu a yap olu turulurken, sistemin ithal olan cihaz ve parçalar, en iyi güncel donan m ile ihale edilirken, birim say lar azald için asl nda burada da bir tasarruf söz konusu olacakt r. Bu tez Ulusal A ve buna ba Ulusal Veri Merkezlerinin ülkemizde uygulanabilirli i ve ekonomik alandaki getirileri de erlendirilecektir. 3

16 Çal man n ikinci bölümünde, 1960 lardan itibaren kullan lan ve günümüzde Türkiye de telekomünikasyon altyap olu turan fiber temelli optik a lar ve ço ullama teknolojileri incelenecektir. Üçüncü bölümde di er kamu veri yönetim merkezi kullan m fikirleri de ele al narak son bölümünde tezin bütününü dikkate alan, daha genel bir de erlendirme yap lmaktad r. Bu tez ile; Toplumun, BT teknolojileri sayesinde, kamu alanlar ndaki karar alma süreçlerine i tirak etmesi temin edecek sistemlerin güncellenmesi, Kamu yönetimini, daha saydam ve hesap verecek duruma çekilmesinde destekte bulunulmas, Kamusal hizmetlerinin sunulmas nda, BT teknolojilerden oldukça fazla biçimde faydan larak iyi yönetim kurallar n faal hale getirilmesinde katk sa lanmas, BT teknolojilerinin kullanan vatanda say n artt lmas, BT teknolojisi kapsam nda bütçe harcamalar küçültmek maksad yla, devletin tekrarl k gösteren veya birle tirilebilecek ilgili yat m projelerinin birle tirilmesi, gözlenmesi, sonuç ç kar lmas ve yat m yapacak kamusal birimler aras nda gereken uyulmaman n yap lmas, Ulusal kurulu lar n BT e olan ihtiyaçlar (veri bar nd rma, payla ma ve gösterimi) uygun bütçelerde kamu veri merkez noktalar ndan sa lamas n mali faydalar ve uygulanabilirli ini ara rmak amaçlanmaktad r. 4

17 BÖLÜM 2 2. KAYNAK ARA TIRMASI 2.1. Fiber Optik Fiber Optik 'e Giri ve Tarihi Optik haberle me, duman i aretlerinin, kollar n veya bayraklar n sallanmas ve yans tmak için aynalar n kullan lmas kadar eskidir. 1950'lerin sonu 1960'lar n ba nda, bir RF (Radyo Frekans) jeneratörünün optik e de erini sa layan lazerin ke fi, haberle me için optik dalgalar n kullan lma ihtimali üzerinde büyük bir ilgi uyand r [1]. Bilginin bir noktadan di er bir noktaya ula mas, yani haberle me, ço u kez, bir haberle me altyap kapsam nda, verini ta nmas i lemini yapan bir elektromanyetik dalga üstünde verini bildirilmesi ve modülasyonuyla sa lan r. Ayr lm ta, al nacak yerde de ifre (demodüle) yap larak as l bilgi i areti temin edilir [24]. Ta dalga olarak; mm dalgalar, mikrodalgalar, RF dalgalar ve optik frekansl dalgalar kullan labilir. lke olarak, herhangi bir ta n veri gönderme e i frekans yla yükselir. Fakat, x nlar ve daha k sa dalga boylu olan dalgalar parçac k özelli i belirtirler; bu sebeple, frekans ile büyüyen gürültü ile kar ya kal rlar [1]. Bunlardan ba ka, x nlar madde içinde de gücünü azalt rlar ve yüksek uzakl klara iletemezler. Böylelikle yararl frekanslar n en üst limiti belirir veya ihtimal uzun UV (morötesi) alan meydana gelir. Spektrumun dü ük frekans yönünde 1.0 MHz 5

18 etraf ndaki frekanslar zaten radyo için faydalan r; 1-10 GHz civar ndaki VHF (Very High Frequency) ve UHF (Ultra High Frequency ) bantlar mikrodalga haberle me için kullan r. Bununla beraber, kullan bant geni li i nispeten s rl r. IR (k lalt ) bölge haberle me için iyidir; fakat oda s cakl klar nda siyah cisim mas 10 im'de pik yapar; böylece sistemin tamam so utulmad kça gürültü sorunu büyük ölçüde meydana gelir. Böyle bir a amada, haberle me için en uyguna yak n ta gibi gözlenir ve yak n IR (~ Hz) aras kal r. Lazer, belirtilen frekansta uyumlu bir k kayna r. Artan i, modülasyonu i aret üstüne yüklemenin ve i areti uzun yerlere ta man n yollar aran r [2]. Bir optik haberle me sisteminin ba ca üstünlü ü, zannedildi i gibi bilginin k h yla iletilmesi de il, bant geni li inin yani birim zamanda ta nan bilgi miktar n büyük olmas r. Bir televizyon karesi, ses h ndan 10 3 kat daha büyük kapasite geni li i ister [1]. saca, bilgi ça nda oldu umuzdan, bant geni li i ihtiyac h zl bir ekilde artmaktad r; böylece çok yüksek bit h zlar nda kullan labilen bir iletim sistemine sahip olmak önemlidir. Ayr ca, kullan lan bant geni li i artt kça, sistemin gürültüye ba kl da artar Fiber Optik Nedir? Fiber, ngilizce bir kelime olup Türkçe kar liftir. Lif her türlü maddeyi olu turan ince ve uzun parçalar, ipliksi yap lard r. Bir iplik içindeki pamuk lifleri, yal m amac yla kullan lan cam lifleri ve kaslar olu turan kas lifleri bu tür malzemelere örnektir [1]. Fiber optik ya da Optik fiber, kendi boyunca içinden n yönlendirebildi i plastik veya cam fiberlerden olu mu bir optik fiberdir Fiber Opti in Tarihi Geli imi Romal lar zaman na kadar geri giden zamanlarda cam, fiberler eklinde çekilmi ti.1840'larda, fizikçi Daniel Collodon ve Jacques Babinet n f skiye göstergeleri için su jetleri boyunca yönlendirilebildiklerini gösterdiler. 1854'de, ngiliz 6

19 fizikçi John Tyndall n bükülmü bir su ak nt boyunca ilerleyebildi ini gösterdi; dolay yla k i aretinin bükülebilece ini ispatlad [4]. O bunu bir taraf ndaki delikten ar ya su ak tan bir su tank kullanarak yapt. Su delikten akarken, tank n içini bir lamba ile ayd nlatt. Su yere do ru akarken bir k yay su ak nt izledi. 1880'de,William Wheeler bir kaide üzerinde yerle tirilmi bir elektrik ark lambas ndan elde edilen kullanarak ve borularla evin etraf na yönlendirerek evleri ayd nlatan, oldukça yans kaplamayla astarlanm bir k borular sistemini ke fetti. Viyanal doktorlar Roth ve Reuss 1888'de vücudun içini ayd nlatma için bükülmü cam çubuklar kulland lar [2]. Frans z mühendis Henry Saint-Rene yedi y l sonra ilk televizyon denemesinde k görüntülerini k lavuzlama için bükülmü cam çubuklar sistemini tasarlad.1898'de Amerikal David Smith bükülü bir cam çubuk kullanarak bir dental ayd nlat patenti için ba vurdu [7,10]. ekil 2.1 Bir fiber optik kablo örne i 7

20 ekil 2.2 I n Su Jetleriyle Yönlendirilmesi Dielektrik silindirlerde elektromanyetik yay lman n ilk tam bir teorik analizi 1910'da Hondros ve Debye taraf ndan yap lm r [25]. 1920'lerde, John Logie Baird televizyon için görüntüleri ta mak amac yla effaf çubuklar dizisi kullanma fikrinin patentini ald. Clarence W. Hansell ay eyi kopyalama (facsimiles) için yapt. Ancak Heinrich Lamm, 1930'da bir optik fiber demeti ile bir görüntüyü aktaran ilk ki iydi. Onun niyeti vücudun girilmeyen k mlar görebilmekti [2]. 1951'de, Holger Moeller cam veya plastik fiberleri effaf dü ük indisli bir malzeme ile yedeklemeyi önerdi i fiber optik görüntülemede Danimarka patenti için ba vurdu; fakat Baird ve Hansell patentleri yüzünden reddedildi [14]. Üç y l sonra, Abraham van Hoel ve Harold H. Hopkins ayr zamanlarda ngiliz dergisi 'Nature'de görüntüleme demetlerini sundular. Van Hell daha sonra fiberler aras ndaki giri im ve kar may (crosstalk) büyük oranda azaltan yelekli fiber sistemini üretti [1]. 1961'de, Amerikal Elias Snitzer, özünün sadece tek bir dalga modunu ta yabilece i kadar küçük olaca tek modlu fiberlerin teorik bir tasvirini yay nlad. Snitzer, t bbi uygulamalar için yeterli olan fakat haberle me uygulamalar için zay flatmas çok fazla olan ince bir cam fiberden bir lazer geçirebildi. ngiltere'de Standart Communications Laboratories'den Charles Kao ve George Hockham 1964'de, safs zl klar n azalt lmas yla cam fiberlerde mevcut olan k kayb n önemli oranda azalt labilece ini teorik olarak gösteren bir makale yay nlad lar [23]. Optik fiberlerin 8

21 optik haberle mede potansiyel üstünlüklerine ra men, 1966'ya kadar bu alanda kullan mlar mümkün görülmedi. Bunun sebebi, o s rada kullan labilen fiberlerin sergiledi i zay flatma binlerce db/km bölgesindeydi. Bu yüzden sadece çok k sa mesafelere iletim mümkün oldu [1,2]. 1970'de Corning Glass Works'deki bilim adamlar taraf ndan, 20 db/km den daha az zay flatmaya sahip tek modlu fiberler yapma amac na ula ld. Bu, silika cam titanyumla katk layarak ba ar ld [26]. 1970'lerde ayr ca, Bell Laboratuvarlar ndan Morton Panish ve Izuo Hayashi, Leningrad'daki loffe Physical Institute'deki bir grup ile birlikte, oda s cakl nda sürekli dalgalar yayabilen bir yar iletken diyot lazer gösterimini yapt lar. 1972'de Corning Glass taraf ndan, yüksek silika özlü çok modlu optik fiberlerde yakla k 0,84 p.m'lik bir dalga boyunda 4 db/km lik minimum kay p elde edildi. 1973'de, Bell Laboratuvarlar, dü ük kay pl optik fiberlerin seri imalat na imkan veren, a effaf cam olu turmak için kimyasal buharlar ve oksijeni tan bir modifiye kimyasal buharla biriktirme prosesi geli tirdiler. Bu proses fiber optik kablo üretimi için hâlâ standart olarak kullan lmaktad r. lk deneysel olmayan fiber-optik hatt 1975'de ngiltere'de Dorsetpolisi taraf ndan kuruldu. ki y l sonra, fiber optikle ilk canl telefon trafi i Kaliforniya Long Beach'de ortaya ç kt. 1976'da NTT ve Fikura Cables'daki Japon ara rmac lar çok dü ük OH muhteval ve 1,3 p.m dalga boyunda yakla k 0,47 db/km lik minimum kay pl fiber imal ettiler. 1979'da tek modlu fiber için 1,55 p.m de 0,2dB/km lik dü ük bir kayba ula ld [1,2]. Art k 1,3p.m ve 1,55 p.m lik dalga boylar nda s ras yla 0,36 db/km ve 0,2 db/km lik ortalama kay p de erleri endüstriyel üretimde rutin olarak elde edilmektedir. ekil 2.3Fiber Optik Kablo Yap 9

22 Fiber Optik letimi Gerçekle tiren irketler Interoute Mü terilerle ehir ebekeleri ve yüksek performansl veri merkezleri aras nda toplam 55 bin kilometrelik bir a bulunmaktad r. Avrupa'n n ötesinde bulunan letmeler de 8 Interoute istasyonu ve trans-k ta denizalt kablolar üzerinden Amerika, Orta Do u, Afrika ve Asya ba lanabilmektedir [6]. ekil 2.4 Interoute A Haritas Jadi Link JADI LINK k talararas internet, data ve ses iletiminde Singapur, Japonya, Hindistan'dan ba layarak Hint Okyanusu - K ldeniz- Süvey Kanal - Akdeniz güzergah takip eden ve talya, Fransa, spanya ve ngiltere'de sonlanan denizalt fiber 10

23 optik kablo sistemleriyle ABD'ye ba lanan hatta en önemli ikinci ba lant koridorunu olu turan fiber hatt r [6]. ekil 2.6 Tüm Dünyadaki Invitel International A Suriye Telekom (STE- Syrian Telecommunication Establishment) ve Ürdün Telekom (JTG- Jordan Telecom Group) kendi ülke s nda ulusal ana fiber optik omurgalar üzerinde gerekli fiziksel ba lant lar gerçekle tirecek ve projenin hayata geçebilmesi için sistemlerinde 200 Gbps'lik kapasite geni letmesi yap lm r Superonline Türkiye Elektrik daresi'nin (TEIA ) at l fiber hatlar n de erlendirilmesi için açt ihaleye kat larak, stanbul-ankara aras ndaki "fiber optik" kablo hatt n letmecili ine sahip olmu tur. Kendi fiber omurgas üzerinden Türkiye'de ilk kez ev kullan lar 100 Mbps'a varan h zlarda hizmet veren Fiber nternet kullan ma açm r.2007 y ndan itibaren fiber-optik kablo altyap toplam km'dir [6]. Superonline, Türkiye çap nda kurdu u Fiber Optik altyap, Bulgaristan na ula rm ve böylece Türkiye'ye alternatif bir uluslararas transmisyon ebekesi eklemi tir. S rdan gerçekle tirdi i uluslararas internet ve uluslararas kapasite ara ba lant lar ile Frankfurt POP noktas na eri mi tir [10]. 11

24 Mednaut lus MedNautilus, Türkiye'nin ilk özel uluslararas denizalt kablo sisteminin Atina- stanbul ba lant tamamlayarak stanbul'u dünyaya ba lamaktad r. Yüksek kapasite ihtiyac olan operatörlerin, medya irketlerinin yan s ra pek çok farkl kurulu a büyük kolayl k getirmesi hedeflenen 3Tbps'lik (terabit) denizalt kablo a dö emi lerdir [6] Tellcom ekil 2.7 MedNautilus Fiber Altyap Tellcom ve Ericsson, 2008 y içerisinde Tellcom'un ilk sualt projesi olan 7 km.'lik zmit Körfezi'nde sualt fiber optik kablo uygulamas gerçekle tirmi tir Pantel Pantel, ileri düzey teknolojik ileti im sistemleri ile "Ulusal ve Uluslararas Alternatif Fiber Optik Altyap " hizmetleri sunmaktad r. Telekomünikasyon sektöründe, fiber optik altyap tesisi ile dark fiber, ses, internet, görüntü vb hizmetleri sunan Pantel, haberle me a ba lant sistemi sa lamaktad r. Pantel, ilgili kanun ve yönetmelikler do rultusunda, Bulgaristan (K.Andrevo) -Türkiye (Kap kule) s ndan geçerek, 12

25 stanbul'a ba lanm ve sadece stanbul içinde yakla k 300 km ehir içi a kurmu tur. Devam nda da stanbul'u Ankara ve zmir ile ba layarak Ring'ini olu turmu tur [6,10]. ekil 2.8 Pantel Birle tirilmi ebeke Haritas TNAP Türkiye'nin 7 büyük nternet Servis Sa lay (ISS) Borusan Telekom, Do an Telekom, Global leti im, Grid Telekom, Koç.net, Superonline ve TurkNet bir araya gelerek Türkiye Network Altyap Platforumu'nu (TNAP) kurmu tur. ekil 2.9 TNAP Topolojisi 13

26 TNAP (Türkiye Network Altyap Platformu), nternet Servis Sa lay lar n, aralar ndaki internet trafi ini, kendi kurduklar fiber omurga üzerinden eri im için yedekli ve güvenli bir yol üzerinden ta yarak kaliteyi art rmak ve eri im sürelerini azaltmak amac ile kurulmu tur. TurkNet eri im noktalar (POP) Türkiye genelinde yayg n bir eri im noktas a na sahiptir [6,10]. 14

27 2.2. Optik A lar Genel Tan m ki bilgisayar birbirine ba lamakla ba lanan a olu umu günümüzde oldukça yayg nla ve internet ad yla bütün dünyay birbirine ba layacak kadar geni lemi tir. Dünyan n herhangi bir yerinden çok uzak ba ka bir yerine sadece bir telefon hatt kullanarak ba lanmak art k çok kolayla r. nternetin bu kadar kolay ula labilmesi ve bu kadar h zl yay lmas sonucu kullan say n yan s ra daha h zl ve kolay kullan ma yönelik uygulamalar n say artm r. Bu durum ise artan bir bant geni li i ve h z ihtiyac gündeme getirmi tir [32]. ekil 2.10 Optik Temelli Ip Ta yan Katman Fiber opti in yayg n kullan yla, opti in artan ban geni li i ve h z ihtiyac kar layabilecek potansiyeli hat rlanm ve bilgisayar a lar geli imini bu do rultuda sürdürmü tür [32]. ki sabit nokta aras ndaki optik ortam üzerinden verinin iletilmesi için geli tirilmi bulunan e zamanl optik a (SONET) linkleri ile yayg nla an fiber optik ileti im, daha sonra hücre ad verilen küçük boyutlu (53 bayt) paketler arac yla bilginin iletildi i e zamans z aktar m kipi (ATM) servislerini de destekler duruma getirilmi ve internet trafi i ya da daha s k kullan lan ekliyle internet protokolü (IP), ATM, SONET katmanlar n biri veya birle imi üzerinde ta r hale getirilmi tir. 15

28 Optik a lar ileti im ortam olarak optik fiberleri kullan rlar ve fiberin benzersiz özelliklerinden yararlanmak için tasarlanm lard r. Tek bir fiberin bant geni li i yakla k olarak 50 Tb/s'dir, bu kapasite daha dar bant ya da kanallara bölünerek ve bu kanallar e zamanl çal larak kullan labilir. Bu, her kanal n farkl bir dalgaboyunda çal ti ve elektronik parçalar n yaln zca bir dalgaboyu kanal n istendi i gibi seçilebilen bit h nda (40 Gb/s'e kadar) çal abildi i, dalgaboyu bölmeli ço ullama (WDM) ile gerçeklenebilir [2]. nternet Protokolü yak nsama katman olmas yla performans na ve WDM'in bant kapasitesi aç ndan dolu fiziksel tabaka olmas sayesinde, IP/WDM mimarisininde ba ar bir birle imi olaca oldukça kan ksanm r. Bu durumda güçlük; yanyasyonu ve referans yönetimiyle alakal olan k yolu yönlendirme, tekrar düzenlenebirlik, durumunda imkan verme, görüntüleme gibi ileti im istenen durumlar sonuçland rarak, iki tabakan n da birle tirilmesini sa layan, ak ll bir denetleme ortam tasarlamakt r [21,23]. Optik a lar için ileriye dönük bak aç iki a amaya ayr r: Devre anahtarlama ve paket anahtarlama. Paket anahtarlama altyap halen çok yeni bir amadad r ve çe itli teknik sorunlar sebebiyle, ço u yat mc ve ilgililer taraf ndan ufuktaki bir denizde bir küçük ihtimal gibi dü ünülmektedir. Devre anahtarlama biza daha yak n dünyan n optik a lar ayarlama maksad yla temel bir bak aç olarak de erlendirilmektedir [2,28]. Optik altyap WDM a n büyük bir getirisi dalga boyu yönlendirmedir. Dalgaboyu yönlendirme ile çal an WDM a lar, var ve kaynak dü ümü birer fiber ile direkt alakal olmasa dahi, optik fiber ve ara dü ümdeki optik anahtar arac ile hat boyunca optik iletim yollar elde eder. Bu bahsedilen optik yolar ( k kanallar ) fiziksel biçimde k kanal n üstünden yönlendirildi i aradaki dü ümde ek i lemi iptal eder. Bir k kanal n düzenlenmesi ile iki dü üm bulundu u durum olarak yan yana ekilde durur. Bunlara ek olarak, derecelendirebilme ve mali endi eler sebebiyle, her dü üm ikilisi için bir k kanal olu turmak olas de ildir. Bu sayede, ak n bir k sm n, eri ene kadar bir k yolundan di erine, ara dü ümlerde elektronik olarak yönlendirilmesi gerekebilir; bu yakla ma çok s çramal olarak adland r. I k 16

29 yollar n ayr ayr kurulmas i lemi, aç kça görülece i gibi birbirlerine ba r, çünkü bir k yolu do rudan ba lad iki uç dü üm aras ndaki tek hop trafi in yan s ra çok hoplu trafik de ta yabilir. Bu nedenle, k yolu topolojisinin (sanal topoloji) tasar, verilen bir trafik iste ine göre a kaynaklar n kullan ve a performans kusursuzla rmay amaçlayan bütün bir sorundur [22,27]. Öteki yandan, a üzerindeki noktalar aras ndaki trafi in h zamanla görünen ekilde dalgalan r. A kaynaklan belirlenmi bir yo unluk matrisine hizmet edecek biçimde ekillendirilebilir; fakat yo unluk matrisi zamanla de ime ramaktad r. Bu sebeple, sanal olan topolojide farkl la an yo unlu a ayak uydurmak için ekillendirilmelidir. Optik anahtar n de ken durumu, k saca dalga boyunun herhangi bir giri teki fiberden herhangi bir ç taki fibere de ken olarak anahtarlama kapasitesi optik kanalda böyle bir de ime imkân sa lar. Bu durum sanal topolojinin tekrar ayarlanmas olarak ortaya ç kar. Tekrar ayarlanmas sorunu tan mdan anla laca gibi sanal topolojinin tasar sorununu da kapsamaktad r. Bu yüzden birçok derecelendirmeyi kapsayan bir kusursuzla rma sorunudur ve sanal topoloji tasar na t bir ekilde online bir çözüme kavu turmas gerekir [22,27]. WDM a lar nda tasar m, yönlendirme, kaynak ay rma ve tekrar ayarlama problemlerim çözmek için birçok algoritma mevcuttur [2]. Genel bir de le, tekrar ayarlanma alan ndaki ara rmalar, ayarlama hükmünün aniden verildi inin, bir durumla ate lendi inin ve bunlar n sonucu olarak da sanal topoloji tadilat n kesintili bir süreç oldu u kan na dayanmaktad r. Bu bak ta trafik matrisi için tasarlanm bir V sanal topolojisi, trafik T2 matrisine de ene kadar ayn kal r, bu yeni matris yeni bir V2 sanal topolojisinin tasarlanmas tetikler [50]. Di er yandan, önceki çal malar uygun bir tetikleme mekanizmas, yani bir omurga a nda sanal topolojinin konfigürasyonu karar n ne zaman ve nas l verilece ine ili kin bir yöntem geli tirme yetersiz kalm r. Bu iki a amal yakla mda bir di er problem ise, gelecekteki trafi in bilindi inin varsay lmas r. Uygulamada, elastik bir ayarlama sistemi de ken yo unlukla, ilerideki yo unluk beklenen yo unluk matrisinden çok de ik bile olsa, üstesinden gelebilmelidir. Bütün bunlara ekleyecek olursak, tekrar ayarlama bir sorun alg land ndan, tavsiye edilen çözümlerin bütünü yerel ara rma fikri olmas na 17