Bilgisayar Ağları ve Internet Küçük bir alan içerisindeki veya uzak mesafelerdeki bilgisayarların iletişim hatları aracılığıyla birbirine bağlandığı, dolayısıyla bilgi ve sistem kaynaklarının farklı kullanıcılar tarafından paylaşıldığı, bir yerden başka bir yere veri aktarımının mümkün olduğu iletişim sistemine bilgisayar ağı denir 1. En az iki bilgisayarı birbirine bağlayarak bir ağ oluşturulur. 1980'li yıllarla birlikte, Ethernet ve LAN teknolojisinin gelişmesiyle, kişisel bilgisayarlar ve ofisler bilgisayar ağlarına kavuşmuştur. En bilinen ve en büyük bilgisayar ağı, İnternettir. İlk bilgisayar ağı, İleri Araştırma Projeleri Ajansı'nın Amerikan Savunma Bakanlığı için geliştirdiği İleri Araştırma Projeleri Ajansı Bilgisayar Ağı yani ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network)'tir. 1960'li yılların sonlarında Hawaii Üniversitesi ALOHA adını verdiği bir geniş ağ kurdu. Üniversitenin amacı kampüsün değişik noktalarına yayılmış olan bilgisayarları birbirine bağlamaktı. Bu network modelinin günümüze kadar gelen en önemli özelliği CSMA/CD olarak adlandırılan tekniktir. CSMA/CD nin açılmış hali carrier detect, multiple access with collusion detect (taşıyıcı sinyalin algılanması, çoklu erişimce çarpışmanın tespiti). Taşıyıcı sinyalin algılanması -carrier sence- ağ kartının kablodan bilgi transfer etmeden önce belirli bir süre hattı dinlediği anlamına da gelir. Çoklu erişim, aynı kabloya birden fazla bilgisayarın bağlanabileceğini belirtir. Çarpışmanın tespiti ise hattaki verilerin çarpışmasını engellemek için alınmış bir güvenlik önlemidir. Bu eski ağ tasarımı bugünkü ethernetin temelidir. Dr. Robert M. Metcalfe tarafından 1976 yılının haziran ayında National Computer Conferance'da ethernetin doğuşu sırasında çizildi. Ethernetin doğuşundan beri bu diyagramdaki temellere dayanan kullanım süregeldi. 1972 yılında XEROX firması deneysel amaçlı ilk ethernet kartını üretti ve 1975 yılında ilk ethernet ürününü piyasaya sürdü. Bu ürünün orijinal Şekil 1. Dr. Robert M. Metcalfe'nin Çizimi versiyonu 2.95 Mbps hızında 1km kablo ile 100 den fazla bilgisayarı birbirine bağlamak üzere tasarlanmıştı. XEROX ethernet kartı çok başarılı oldu. Intel, Xerox ve Digital 10 Mbps ethernet konusunda yeni bir standart getirdiler. Oluşturulan bu standart bugün kabul gören IEEE 802.3 standartı ile büyük benzerlikler göstermektedir. OSI Referans Modeli Bilgisayarlar arası iletişimin başladığı günden itibaren farklı bilgisayar sistemlerinin birbirleri arasındaki iletişim daima en büyük problemlerden birisi olmuş ve bu sorunun üstesinden gelebilmek için uzun yıllar boyunca çeşitli çalışmalar yapılmıştır 2. 1980'li yılların başında Uluslararası Standartlar Organizasyonu (International Standarts Organization-ISO) bilgisayar sistemlerinin birbirleri ile olan iletişiminde ortak bir yapıya ulaşmak yönünde çabaları sonuca bağlamak için bir çalışma başlatmıştır. Bu çalışmalar sonucunda 1984 yılında Açık Sistem Bağlantıları (Open Systems Interconnection-OSI) 1 http://tr.wikipedia.org/wiki/bilgisayar_ağı 2 bid.ankara.edu.tr/yardim/hii/bolum2.html
referans modeli ortaya çıkarılmıştır. OSI referans modeli sayesinde değişik bilgisayar firmalarının ürettikleri bilgisayarlar arasındaki iletişimi bir standarda oturtmak ve farklı standartlar arası uyumsuzluk sebebi ile ortaya çıkan iletişim sorununu ortadan kaldırmak hedeflenmiştir. OSI referans modelinde, iki bilgisayar sistemi arasında yapılacak olan iletişim problemini çözmek için 7 katmanlı bir ağ sistemi önerilmiştir. Bir başka deyişle bu temel problem 7 adet küçük probleme parçalanmış ve her bir problem için ayrı ayrı bir çözüm yaratılmaya çalışılmıştır. Bu 7 katmanın en altında yer alan iki katman yazılım ve donanım, üstteki beş katman ise genelde yazılım yolu ile çözülmüştür. OSI modeli, bir bilgisayarda çalışan uygulama programının, iletişim ortamı üzerinden başka bir bilgisayarda çalışan diğer bir uygulama programı ile olan iletişiminin tüm adımlarını tanımlar. En üst katmanda görüntü ya da yazı şeklinde yola çıkan bilgi, alt katmanlara indikçe makine diline dönüşür ve sonuç olarak 1 ve 0 lardan ibaret elektrik sinyalleri halini alır. Şekil 2. OSI referans modeli katmanları ve bir yerel ağ üzerindeki durumu OSI katmanlarının tanımlanan temel görevleri: Katman Görevi 7- Uygulama Kullanıcıya en yakın olan katmandır. Spreadsheet, kelime işlemci, banka terminali programları vb. bu katmanın parçalarıdır. 6-Sunum Bu katmanda gelen paketler bilgi haline dönüştürülür. Bilginin karakter set çevrimi veya değiştirilmesi, şifreleme vs. görevlerini bu katman üstlenir. 5- Oturum İki bilgisayar üzerindeki uygulamaların birbirini farkettiği katmandır. 4- Taşıma 3-Ağ 2-Veri iletim 1- Fiziksel Bağlantı Aygıtları Bu katman gelen bilginin doğruluğunu kontrol eder. Bilginin taşınması sırasında oluşan hataları yakalar ve bunları düzeltmek için çalışır. Bağlantıyı sağlayan ve ulaşılmak istenen bilgisayara giden yolu bulan katmandır. Yönlendirme protokolleri bu katmanda çalışır. Bu katman fiziksel katmana ulaşım stratejisini belirler. Fiziksel adresleme, ağ topolojisi, akış kontrolü vb. bu katmanın görevlerindendir. Köprü cihazları bu katmanda çalışır. Bu katman ağın elektriksel ve mekanik özelliklerini belirler. Modülasyon teknikleri, çalışma voltajı, frekansı vb. bu katmanın temel özelliklerindendir. Tekrarlayıcı (Repeater) Tekrarlayıcılar aşağıdaki şekilden de görüleceği gibi fiziksel katmanda çalışan cihazlardır.
Tekrarlayıcının temel görevi bir fiziksel ortamdaki (kablo, fiber-optik, radyo dalgası vb.) sinyali alıp kuvvetlendirip bir diğer fiziksel ortama vermektir. Ağların fiziksel büyüklük sınırlarını daha da genişletmek amacı ile kullanılan bu cihazlar ile kuramsal olarak bir bilgisayar ağı sonsuza kadar genişletilebilir. Ancak çeşitli bilgisayar ağlarındaki tasarım sınırlamaları nedeni ile gerçekte bu genişleme belli sınırlar içinde kalmaktadır. Yandaki çizim tekrarlayıcıların bir ağ üzerinde nasıl kullanıldıklarını göstermektedir. Temelde bir ağın genişletilmesi amacı ile kullanılan tekrarlayıcılar çok kolay kurulmaları, çok az bakım gerektirmeleri ve fiyatlarının ucuz olması sebepleri ile çok popüler cihazlardır. Köprü (Bridge ) Modern, protokol-şeffaf köprüler aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi OSI referans modelinin veri iletim (data link) katmanında çalışırlar. Köprü cihazları temelde bağımsız iki ağın (farklı ağ teknolojilerini kullanabilirler. Ethernet ve Token-Ring gibi) birbirine bağlantısı için kullanılırlar. Aşağıdaki şekilde iki Ethernet ve bir Token-Ring ağının birbirlerine köprüler vasıtası ile yapılan bağlantısı gösterilmektedir. Bir köprü bağladığı alt ağlar üstündeki tüm trafiği yürütür. Her paketi okur, paketin nereden geldiğini ve nereye gittiğini görmek için MAC (Media Access Control)-katman kaynağını ve yerleşim (destination) adresini inceler. Bu süzme yeteneği mesajları yayınlamak ya da yerel veri trafiğinin diğer ağ üzerine geçmesini engellemek için etkili bir yol sağlar. Bir köprü, DECnet, TCP/IP, XNS gibi farklı iletişim protokollerini kullanarak, protokol uyumluluğunu göz önüne almadan ağlar arasında fiziksel bağlantı sağlayabilse de, bu uygulamalar arasında işletilebilirliğini garanti etmemektedir. Bu, OSI referans modelinin yüksek katmanlarında işleyen ve farklı işlem ortamları arasında çevrim yapabilen standalone protokol çeviricilerini gerektirmektedir. Köprülü ağlar, protokol çevrimlerinin olmadığı, güvenlik gereksinimlerinin en z olduğu ve gereken tek şeyin basit yönlendirme olduğu durumlarda başarılıdır. Yönlendirici (Router)
Yönlendiriciler aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi OSI referans modelinin ağ (network) katmanında çalışırlar. Bir köprü sadece paketlerin kaynağını ve gittiği yerin adresini kontrol ederken bir yönlendirici çok daha fazlasını yapar. Bir yönlendirici ağın tüm haritasını tutar ve paketin gittiği yere en iyi yolu belirleyebilmek için tüm yolların durumunu inceler. Yönlendirici farklı fiziksel yapıda olan ve farklı protokolleri çalıştıran yerel ya da geniş alan ağlarının birbirleri ile olan bağlantısında başarı ile kullanılabilir. Bir yönlendirici, OSI referans modelinin ağ katmanında genel olarak tanımlanan protokollerle, yerel bölge ağlarını geniş bölge ağlarına bağlar. Yönlendiriciler paketleri iki istasyon arasındaki en iyi yolu gösteren yönlendirme tablosuna göre ilerleterek ağ üzerindeki yolları en iyi şekilde kullanırlar. Yönlendiriciler kendi yönlendirme tablolarını oluşturduklarından, ağ trafiğindeki değişikliklere hemen ayak uydururlar ve böylelikle veri yükünü dengelerler. Aynı zamanda, yönlendiriciler ağdaki değişiklikleri tespit ederler ve aşırı yüklü ve işlemeyen bağlantıları önlerler. Geçityolları (Gateway) Geçityolları, köprü ve yönlendiricilerin yeteneklerinin de ötesine geçerler. Yandaki şekilden de görülebileceği gibi OSI referans modelinin üst katmanlarında işlerler. Geçityolları sadece farklı noktalardaki ağları bağlamakla kalmaz aynı zamanda bir ağdan taşınan verinin diğer ağlarla uyumlu olmasını da garanti ederler. Bu bir sunumcuda, minibilgisayarda ya da ana bilgisayarda bulunan protokol çevirim yazılımıyla yapılır. Internet protokolleri farklı ağlar arasındaki veri iletimini, geçityollarıyla bağlı altağlardan oluşmuş otonom sistem (Autonomous System, AS) gruplarını birbirine bağlayarak yapar. Yani Internet, her biri merkezi olarak yönetilen ağ ya da altağlar serisi olan AS serisinden oluşmaktadır. Her AS diğer AS'lere bağlantı sağlayan geçityolu sunar. Geçityolları tüm farklı ağları birlikte tutan bir yapıştırıcıdır. Internet protokolleri altağların nasıl birbirine bağlı olduğunu ve bağlantı araçlarının nasıl çalıştığını tanımlar. Hub Hub lar star topoloji ağlarda merkezi bağlantı üniteleridir. Hub kendisine bağlanılan tüm node ların birbirleri ile iletişim kurmasını sağlar. Node; bir network ekipmanı (hub veya switch gibi) ile haberleşebilen, server, printer, fax makinası vb. aygıtlardır. Hub a bağlanılan her ekipmanın kendi güç kaynağı olduğu gibi hub ında kendi güç kaynağı vardır. Hub üzerinde bulunan durum ışıkları ağ
durumunu izlememizi ve arıza tespit işlemlerini kolaylaştırır. İkiden fazla hub birbirine bağlanabilir fakat Ethernet standartlarında bazı sınırlar vardır. Hub-Hub bağlantıları yerine switchlerden hub lara gidilebilir, ve bu durum ağ performansını arttırır. 10 Mbps veya 100 Mbps ağlar için hub lar bulunmaktadır. Yıldız topolojiye uygun olarak kendisine bağlanan cihazlar arasında iletişimi sağlarlar. Üzerinde genellikle 5 ila 32 bilgisayarın bağlanabileceği kadar iskele (port) bulunur. Ağ üzerindeki bilgisayarlar UTP türü kablo kullanarak huba bağlanırlar. Kullanılar kabloların uzunluğu 100 metreden fazla olamaz. Birden çok hub birbirine bağlanarak (en fazla üç adet) ağınızı daha da genişletebilirsiniz. Hub ın görevi kendisine ulaşan sinyalleri alıp yine kendisine bağlı olan ağ ekipmanlarına dağıtmaktır. Hub bu işlem sırasında bir tekrarlayıcı görevi görür ve sinyali güçlendirir. Switch Switchler daha kompleks ve daha verimli hub lardır. Büyük bir ağı segmentlere (parçalara) bölerek ağ performansını arttırır. Herhangi bir node tan gelen verinin tüm ağa dağıtılması yerine istenilen node a dağıtılmasını sağlar. Ağ durmunu izler, veriyi gönderip, iletim işleminin yapılıp yapılmadığını test eder. Bu özelliğe store and forward (depola ve ilet) denir. TCP/IP Referans Modeli TCP/IP OSI modelinin de tanımlandığı gibi katmanlardan oluşan bir protokoller kümesidir 3. Ancak OSI modelinde tanımlanan tüm katmanlar birebir TCP/IP katmanlarında bulunmamaktadır. OSI nin sunum ve oturum katmanları burada uygulama katmanında yer almakta, yönlendirme katmanı da diğer alt katmanları kapsamaktadır. TCP/IP de her katman değişik görevlere sahip olup altındaki ve üstündeki katmanlar ile gerekli bilgi alışverişini sağlamakla yükümlüdür. Aşağıdaki şekilde bu katmanlar bir blok şema halinde gösterilmektedir. TCP/IP katmanlarının tam olarak ne olduğu, nasıl çalıştığı konusunda bir fikir sahibi olabilmek için bir örnek üzerinde inceleyelim: TCP/IP nin kullanıldığı en önemli servislerden birisi elektronik postadır (e-posta). Eposta servisi için bir uygulama protokolu belirlenmiştir (SMTP). Bu protokol eposta nın bir bilgisayardan bir başka bilgisayara nasıl iletileceğini belirler. Yani epostayı gönderen ve alan kişinin adreslerinin belirlenmesi, mektup içeriğinin hazırlanması vb. gibi. Ancak e-posta servisi bu mektubun bilgisayarlar arasında nasıl iletileceği ile ilgilenmez, iki bilgisayar arasında bir iletişimin olduğunu varsayarak mektubun yollanması görevini TCP ve IP katmanlarına bırakır. TCP katmanı komutların karşı tarafa ulaştırılmasından sorumludur. Karşı tarafa ne yollandığı ve hatalı yollanan mesajların tekrar yollanmasının kayıtlarını tutarak gerekli kontrolleri yapar. Eğer gönderilecek mesaj bir kerede gönderilemeyecek kadar büyük ise (Örneğin uzunca bir e-posta gönderiliyorsa) TCP onu uygun boydaki segment lere (TCP katmanlarının iletişim için kullandıkları birim bilgi miktarı) böler ve bu segment lerin karşı tarafa doğru sırada, hatasız olarak ulaşmalarını sağlar. Internet üzerindeki tek servis e-posta olmadığı için ve segment lerin karşı tarafa hatasız ulaştırılmasını sağlayan iletişim 3 http://hbogm.meb.gov.tr/modulerprogramlar/kursprogramlari/bilisim/moduller/tcpip_ve_ip_adresleme.pdf
yöntemine tüm diğer servisler de ihtiyaç duyduğu için TCP ayrı bir katman olarak çalışmakta ve tüm diğer servisler onun üzerinde yer almaktadır. Böylece yeni bir takım uygulamalar da daha kolay geliştirilebilmektedir. Üst seviye uygulama protokollerinin TCP katmanını çağırmaları gibi benzer şekilde TCP de IP katmanını çağırmaktadır. Ayrıca bazı servisler TCP katmanına ihtiyaç duymamakta ve bunlar direk olarak IP katmanı ile görüşmektedirler. Böyle belirli görevler için belirli hazır yordamlar oluşturulması ve protokol seviyeleri inşa edilmesi stratejisine katmanlaşma adı verilir. Yukarıda verilen örnekteki e- posta servisi (SMTP), TCP ve IP ayrı katmanlardır ve her katman altındaki diğer katman ile konuşmakta diğer bir deyişle onu çağırmakta ya da onun sunduğu sevisleri kullanmaktadır. En genel haliyle TCP/IP uygulamaları 4 ayrı katman kullanır. Bunlar: Bir uygulama protokolü, mesela e-posta Üst seviye uygulama protokollerinin gereksinim duyduğu TCP gibi bir protokol katmanı IP katmanı. Gönderilen bilginin istenilen adrese yollanmasını sağlar. Belirli bir fiziksel ortamı sağlayan protokol katmanı. Örneğin Ethernet, seri hat, X.25 vb. Internet birbirine geçiş yolları (gateway) ile bağlanmış çok sayıdaki bağımsız bilgisayar ağlarından oluşur ve buna catenet model adı verilir. Kullanıcı bu ağlar üzerinde yer alan herhangi bir bilgisayara ulaşmak isteyebilir. Bu işlem esnasında kullanıcı farkına varmadan bilgiler, düzinelerce ağ üzerinden geçiş yapıp varış yerine ulaşırlar. Bu kadar işlem esnasında kullanıcının bilmesi gereken tek şey ulaşmak istediği noktadaki bilgisayarın Internet adresi dir. Bu adres toplam 32 bit uzunluğunda bir sayıdır. Fakat bu sayı 8 bitlik 4 ayrı ondalık sayı şeklinde kullanılır (144.122.199.20 gibi). Bu 8 bitlik gruplara octet ismi de verilir. Bu adres yapısı genelde karşıdaki sistem hakkında bilgi de verir. Mesela 144.122 ODTÜ için verilmiş bir numaradır. ODTÜ üçüncü octet i kampüs içindeki birimlere dağıtmıştır. Örneğin, 144.122.199 bilgisayar merkezinde bulunan bir Ethernet ağda kullanılan bir adrestir. Son octet ise bu Ethernete 254 tane bilgisayar bağlanmasına izin verir (0 ve 255 bilgisayar adreslemesinde kullanılmayan özel amaçlı adresler olduğu için 254 bilgisayar adreslenebilir). IP bağlantısız connectionless ağ teknolojisini kullanmaktadır ve bilgi datagramlar (TCP/IP temel bilgi birim miktarı) dizisi halinde bir noktadan diğerine iletilir. Büyük bir bilgi grubunun (büyük bir dosya veya e-posta gibi) parçaları olan datagram ağ üzerinde tek başına yol alır. Mesela 15000 octet lik bir kütük pek çok ağ tarafından bir kere de iletilemeyecek kadar büyük olduğu için protokoller bunu 30 adet 500 octetlik datagramlara böler. Her datagram ağ üzerinden tek tek yollanır ve bunlar karşı tarafta yine 15000 octet lik bir kütük olarak birleştirilir. Doğal olarak önce yola çıkan bir datagram kendisinden sonra yola çıkan bir datagramdan sonra karşıya varabilir veya ağ üzerinde oluşan bir hatadan dolayı bazı datagramlar yolda kaybolabilir. Kaybolan veya yanlış sırada ulaşan datagramların sıralanması veya hatalı gelenlerin yeniden alınması hep üst seviye protokollerce yapılır. Bu arada paket ve datagram kavramlarına biraçıklama getirmek yararlı olabilir. TCP/IP ile ilgili kavramlarda datagram daha doğrubir terminolojidir. Zira datagram TCP/IP de iletişim için kullanılan birim bilgi miktarıdır. Paket ise fiziksel ortamdan (Ethernet, X.25 vb.) ortama değişen bir büyüklüktür. Mesela X.25 ortamında datagramlar 128 byte lık paketlere dönüştürülüp fiziksel ortamda böyle taşınırlar ve bu işlemle IP seviyesi hiç ilgilenmez. Dolayısıyla bir IP datagramı X.25 ortamında birden çok paketler halinde taşınmış olur. TCP Katmanı TCP nin ( transmission control protocol-iletişim kontrol protokolü ) temel işlevi, üst katmandan (uygulama katmanı) gelen bilginin segment ler haline dönüştürülmesi, iletişim ortamında kaybolan bilginin tekrar yollanması ve ayrı sıralar halinde gelebilen bilginin doğru sırada sıralanmasıdır. IP ( internet protocol ) ise tek tek datagramların yönlendirilmesinden sorumludur. Bu açıdan bakıldığında TCP katmanının hemen hemen tüm işi üstlendiği görülmekle beraber (küçük ağlar için bu
doğrudur) büyük ve karmaşık ağlarda IP katmanı en önemli görevi üstlenmektedir. Bu gibi durumlarda değişik fiziksel katmanlardan geçmek, doğru yolu bulmak çok karmaşık bir iş halini almaktadır. Şu ana kadar sadece Internet adresleri ile bir noktadan diğer noktaya ulaşılması konusundan bahsettik ancak birden fazla kişinin aynı sisteme ulaşmak istemesi durumunda neler olacağı konusuna henüz bir açıklık getirmedik. Doğal olarak bir segment i doğru varış noktasına ulaştırmak tek başına yeterli değildir. TCP bu segment in kime ait olduğunu da bilmek zorundadır. Demultiplexing bu soruna çare bulan yöntemdir. TCP/IP de değişik seviyelerde demultiplexing yapılır. Bu işlem için gerekli bilgi bir seri başlık (header) içinde bulunmaktadır. Başlık, datagram a eklenen basit bir kaç octet den oluşan bir bilgiden ibarettir. Yollanmak istenen mesajı bir mektuba benzetecek olursak başlık o mektubun zarfı ve zarf üzerindeki adres bilgisidir. Her katman kendi zarfını ve adres bilgisini yazıp bir alt katmana iletmekte ve o alt katmanda onu daha büyük bir zarfın içine koyup üzerine adres yazıp diğer katmana iletmektedir. Benzer işlem varış noktasında bu sefer ters sırada takip edilmektedir. IP Katmanı TCP katmanına gelen bilgi segmentlere ayrıldıktan sonra IP katmanına yollanır. IP katmanı, kendisine gelen TCP segment i içinde ne olduğu ile ilgilenmez. Sadece kendisine verilen bu bilgiyi ilgili IP adresine yollamak amacındadır. IP katmanının görevi bu segment için ulaşılmak istenen noktaya gidecek bir yol (route) bulmaktır. Arada geçilecek sistemler ve geçiş yollarının bu paketi doğru yere geçirmesi için kendi başlık bilgisini TCP katmanından gelen segment e ekler. TCP katmanından gelen segment lere IP başlığının eklenmesi ile oluşturulan IP paket birimlerine datagram adı verilir. Fiziksel Katman Fiziksel katman gerçekte Data Link Connection (DLC) ve Fiziksel ortamı içermektedir. Ancak biz burada bu ara katmanları genelleyip tümüne Fiziksel katman adını vereceğiz. Günümüzde pek çok bilgisayar ağının Etherneti temel iletişim ortamı olarak kullanmasından dolayı da Ethernet teknolojisini örnek olarak anlatacağız. Dolayısıyla burada Ethernet ortamının TCP/IP ile olan iletişimini açıklayacağız. Ethernet kendine has bir ağ adresleme yöntemi kullanır. Ethernet teknolojisi tasarlanırken dünya üzerinde herhangi bir yerde kullanılan bir Ethernet kartının tüm diğer kartlardan ayrılmasını sağlayan bir mantık izlenmiştir. Ayrıca, kullanıcının Ethernet adresinin ne olduğunu düşünmemesi için her Ethernet kartı fabrika çıkışında kendisine has bir adresle piyasaya verilmektedir. Her Ethernet kartının kendine has numarası olmasını sağlayan tasarım 48 bitlik fiziksel adres yapısıdır. Ethernet kart üreticisi firmalar merkezi bir otoriteden üretecekleri kartlar için belirli büyüklükte numara blokları alır ve üretimlerinde bu numaraları kullanırlar. Böylece başka bir üreticinin kartı ile bir çakışma meydana gelmez. Ethernet Encapsulation: ARP Bilgisayarınız 128.6.4.194 IP adresine sahip ve siz de 128.6.4.7 ile iletişime geçmek istiyorsunuz. Sizin sisteminizin ilk kontrol edeceği nokta 128.6.4.7 ile aynı ağ üzerinde olup olmadığınızdır. Aynı ağ üzerinde yer alıyorsanız, bu Ethernet üzerinden direk olarak haberleşebileceksiniz anlamına gelir. Ardından 128.6.4.7 adresinin ARP tablosunda olup olmadığı ve Ethernet adresini bilip bilmediği kontrol edilir. Eğer tabloda bu adresler varsa Ethernet başlığına eklenir ve paket yollanır. Fakat tabloda adres yoksa paketi yollamak için bir yol yoktur. Dolayısıyla burada ARP devreye girer. Bir ARP istek paketi ağ üzerine yollanır ve bu paket içinde 128.6.4.7 adresinin Ethernet adresi nedir sorgusu vardır. Ağ üzerindeki tüm sistemler ARP isteğini dinlerler bu isteği cevaplandırması gereken istasyona bu istek ulaştığında cevap ağ üzerine yollanır. 128.6.4.7 isteği görür ve bir ARP cevabı ile
128.6.4.7 nin Ethernet adresi 8:0:20:1:56:34 bilgisini istek yapan istasyona yollar. Bu bilgi, alıcı noktada ARP tablosuna işlenir ve daha sonra benzer sorgulama yapılmaksızın iletişim mümkün kılınır. Ağ üzerindeki bazı istasyonlar sürekli ağı dinleyerek ARP sorgularını alıp kendi tablolarını da güncelleyebilirler. TCP Dışındaki Diğer Protokoller: UDP ve ICMP UDP datagramların belirli sıralara konmasının gerekli olmadığı uygulamalarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. TCP de olduğu gibi UDP de de bir başlık vardır. Ağ yazılımı bu UDP başlığını iletilecek bilginin başına koyar. Ardından UDP bu bilgiyi IP katmanına yollar. IP katmanı kendi başlık bilgisini ve protokol numarasını yerleştirir (bu sefer protokol numarası alanına UDP ye ait değer yazılır). Fakat UDP TCP nin yaptıklarının hepsini yapmaz. Bilgi burada datagramlara bölünmez ve yollanan paketlerin kayıdı tutulmaz. UDP nin tek sağladığı port numarasıdır. Böylece pek çok program UDP yi kullanabilir. Daha az bilgi içerdiği için doğal olarak UDP başlığı TCP başlığına göre daha kısadır. Başlık, kaynak ve varış port numaraları ile kontrol toplamını içeren tüm bilgidir. Diğer bir protokol ise ICMP dir ( Internet Control Message Protocol ). ICMP, hata mesajları ve TCP/IP yazılımının bir takım kendi mesaj trafiği amaçları için kullanılır. Mesela bir bilgisayara bağlanmak istediğinizde sisteminiz size host unreachable ICMP mesajı ile geri dönebilir. ICMP ağ hakkında bazı bilgileri toplamak amacı ile de kullanılır. ICMP yapı olarak UDP ye benzer bir protokoldür. ICMP de mesajlarını sadece bir datagram içine koyar. Bununla beraber UDP ye göre daha basit bir yapıdadır. Başlık bilgisinde port numarası bulundurmaz. Bütün ICMP mesajları ağ yazılımının kendisince yorumlanır, ICMP mesajının nereye gideceği ile ilgili bir port numarasına gerek yoktur. ICMP yi kullanan en popüler Internet uygulaması PING komutudur. Bu komut yardımı ile Internet kullanıcıları ulaşmak istedikleri herhangi bir bilgisayarın açık olup olmadığını, hatlardaki sorunları anında test etmek imkanına sahiptirler Internet Adresleri Daha önce de gördüğümüz gibi Internet adresleri 32-bitlik sayılardır ve noktalarla ayrılmış 4 octet (ondalık sayı olarak) olarak gösterilirler. Örnek vermek gerekirse, 128.10.2.30 Internet adresi 10000000 00001010 00000010 00011110 şeklinde 32-bit olarak gösterilir. Temel problem bu bilgisayar ağı adresinin hem bilgisayar ağını ve hem de belli bir bilgisayarı tek başına gösterebilmesidir. Internet te değişik büyüklükte bilgisayar ağlarının bulunmasından dolayı Internet adres yapısının tüm bu ağların adres sorununu çözmesi gerekmektedir. Tüm bu ihtiyaçları karşılayabilmek amacı ile Internet tasarlanırken 32bitlik adres yapısı seçilmiş ve bilgisayar ağlarının çoğunun küçük ağlar olacağı varsayımı ile yola çıkılmıştır. 32-bit Internet adresleri, 'Ağ Bilgi Merkezi (NIC) Internet Kayıt Kabul' tarafından yönetilmektedir. Yerel yönetilen bir ağ uluslararası platformda daha büyük bir ağa bağlanmadığında adres rastgele olabilir. Fakat bu tip adresler ileride Internet'e bağlanılması durumunda sorun çıkartabileceği için önerilmemektedir. Ağ yöneticisi bir diğer IP-tabanlı sisteme, örneğin NSFNET'e bağlanmak istediğinde tüm yerel adreslerin 'Uluslararası Internet Kayıt Kabul' tarafından belirlenmesi zorunludur. Değişik büyüklükteki ağları adreslemek amacı ile 3 sınıf adres kullanılmaktadır: A Sınıfı adresler: İlk byte 0 'la 126 arasında değişir. İlk byte ağ numarasıdır. Gerisi bilgisayarların adresini belirler. Bu tip adresleme, herbiri 16,777,216 bilgisayardan oluşan 126 ağın adreslenmesine izin verir.
B Sınıfı adresler: İlk byte 128 'le 191 arasında değişir. İlk iki byte ağ numarasıdır. Gerisi bilgisayar adresini belirler. Bu tip adresleme, herbiri 65,536 bilgisayardan oluşan 16,384 ağın adreslenmesine izin verir. C Sınıfı adresler: İlk byte 192 ile 223 arasında değişir. İlk üç byte ağ numarasıdır. Gerisi bilgisayarların adresini belirler. Bu tip adresleme, herbiri 254 bilgisayardan oluşan 2,000,000 ağın adreslenmesine izin verir. 127 ile başlayan adresler Internet tarafından özel amaçlarla ( localhost tanımı için) kullanılmaktadır. 223'ün üzerindeki adresler gelecekte kullanılmak üzere D-sınıfı ve E-sınıfı adresler olarak ayrılmış olarak tutulmaktadır. A sınıfı adresler, NSFNET, MILNET gibi büyük ağlarda kullanılır. C sınıfı adresler, genellikle üniversite yerleşkelerinde kurulu yerel ağlarla, ufak devlet kuruluşlarında kullanılır. NIC sadece ağ numaralarını yönetir. Bölgede olması beklenen bilgisayar sayısına göre A, B veya C sınıfı adresleme seçilir. Bir bölgeye ağ numarası verildikten sonra bilgisayarların nasıl adresleneceğini bölge yönetimi belirler. IP adres alanı özellikle son yıllarda artan kullanım talebi sonucunda hızla tükenmeye başlamıştır. Bu nedenle yapılan IP adres taleplerinin gerçekçi olmasının sağlanması için gerekli kontroller yapılmaktadır. Alt Ağlar (Subnet) Subnet ya da alt ağ kavramı, kurumların ellerindeki Internet adres yapısından daha verimli yararlanmaları için geliştirilen bir adresleme yöntemidir. Pek çok büyük organizasyon kendilerine verilen Internet numaralarını alt ağlara bölerek kullanmayı daha uygun bulmaktadırlar. Subnet kavramı aslında 'Bilgisayar numarası' alanındaki bazı bitlerin 'Ağ numarası' olarak kullanılmasından ortaya çıkmıştır. Böylece, elimizdeki bir adres ile tanımlanabilecek bilgisayar sayısı düşürülerek, tanımlanabilecek ağ sayısını yükseltmek mümkün olmaktadır. Özel Adresler Internet adreslemesinde 0 ve 255'in özel bir kullanımı vardır. 0 adresi, Internet üzerinde kendi adresini bilmeyen bilgisayarlar için (Belirli bazı durumlarda bir makinanın kendisinin bilgisayar numarasını bilip hangi ağ üzerinde olduğunu bilmemesi gibi bir durum olabilmektedir) veya bir ağın kendisini tanımlamak için kullanılmaktadır (144.122.0.0 gibi). 255 adresi genel duyuru "broadcast" amacı ile kullanılmaktadır. Bir ağ üzerindeki tüm istasyonların duymasını istediğiniz bir mesaj genel duyuru "broadcast" mesajıdır. Duyuru mesajı genelde bir istasyon hangi istasyon ile konuşacağını bilemediği bir durumda kullanılan bir mesajlaşma yöntemidir. Örneğin ulaşmak istediğiniz bir bilgisayarın adı elinizde bulunabilir ama onun IP adresine ihtiyaç duydunuz, bu çevirme işini yapan en yakın "name server" makinasının adresini de bilmiyorsunuz. Böyle bir durumda bu isteğinizi yayın mesajı yolu ile yollayabilirsiniz. Bazı durumlarda birden fazla sisteme bir bilginin gönderilmesi gerekebilir böyle bir
durumda her bilgisayara ayrı ayrı mesaj gönderilmesi yerine tek bir yayın mesajı yollanması çok daha kullanışlı bir yoldur. Yayın mesajı yollamak için gidecek olan mesajın IP numarasının bilgisayar adresi alanına 255 verilir. Örneğin 144.122.99 ağı üzerinde yer alan bir bilgisayar yayın mesajı yollamak için 144.122.99.255 adresini kullanır. Yayın mesajı yollanması birazda kullanılan ağın fiziksel katmanının özelliklerine bağlıdır. Mesela bir Ethernet ağında yayın mümkün iken noktadan noktaya (point-to-point) hatlarda bu mümkün olmamaktadır. Bilgisayar Ağlarının Yapı Çeşitleri Bilgisayar ağları temel yapı olarak 3 temel özellik gösterirler. Bunlar doğrusal veya BUS yapı (linear veya BUS topology), halka yapı (ring topology) ve yıldız yapı (star topology). Doğrusal (BUS) Yapı Şekil 11.2'de görüldüğü gibi doğrusal yapı da sunucu (server) ve iş istasyonları (workstation) bir hat üzerinde sıralanmışlardır. Bu yapıya 'Bus Topology' de denmektedir. Bütün bilgi alış verişleri bu hat üzerinden olmaktadır. Hat kalitesi ile doğru orantılı olarak sinyal transfer hızı da değişmektedir. Hat da bir arıza olduğu zaman çalışan hattın dışında kalan uçlar çalışamaz duruma düşmektedirler. Bu yapıda olan yerel ağlar ETHERNET yapı olarak tanımlanırlar. Ağı kurabilmek için iş istasyonlarında ETHERNET kartı olmalıdır. Pek çok küçük ve orta büyüklükteki kuruluşlarda kullanılan bir yerel ağ yapısıdır. Kapasite olarak düşük olmakla birlikte yeni teknolojik ürünler ile hızları arttırılmaktadır. En büyük olumsuz yönü iletişim hattında bir arıza olduğu zaman çalışan hattın dışında kalanların çalışamaz olmasıdır. Bunu karşılık maliyeti düşük bir ağ yapısıdır. Halka Yapı Halka yapıda ise sunucu ve diğer bağlantılı cihazlar bir dairenin kenarlarında yer alırlar. Bütün bilgi ve iletiler bu daire üzerinden gider. Halka yapı ağlar maliyet bakımından diğer yerel ağlara göre biraz daha pahalıdır. İletişim hızları kablolama sisteminize bağlıdır. Halka yapının bir üstün yönü iletişim hattında bir arıza olunca kullanıcılara verebileceği bir seçenektir. Yandaki şekildeki 4 numaralı iş istasyonunda bir arıza olunca sinyaller 1 nolu iş istasyonu üzerinden gider ve geri döner. Bu yöntem ile sinyal akışı kesilmemiş olur. Yıldız Yapı Yıldız yapı da ise ağa bağlı tüm çevre birimleri doğrudan sunucu'ya bağlıdır. Bu yapı en eski yerel ağ yapısıdır. Bütün sinyal trasferini merkezi yerdeki sunucu yapar. Sunucuda kendisine bağlı her iş istasyonu için bir ağ kartı olması gerekir.
Bilgisayar Ağlarının Sınıflandırılması Yerel Ağlar (LAN) Bir sunucuya belirli bir uzaklıkla bağlanan gerek doğrusal, gerek halka ve gerekse yıldız yapıya sahip, mekan olarak küçük alanı kaplayan ağlara yerel ağlar denir. Bir ilköğretim okulunda bulunan ağ yerel ağdır veya çok katlı bir binada hizmet veren bir şirketin oluşturduğu yapı yerel ağdır veya bir üniversitenin, bir fakültesinin kendi içerisinde kullandığı ağ yerel ağdır. Bu gibi örnekleri çoğaltabiliriz. Yapının nasıl olacağını kuruluşun amaçları ve finansal yapısı belirleyecektir. Yerel ağlar birbirleri ile bağlanabilirler. Geniş Alan Ağları (WAN) Yerel ağlar küçük ölçekli alanlar için oldukça kullanışlıdır. Ama iletişim teknolojisindeki gelişmeler uzaklıkları yakınlaştırdığı için gelişme yerel ağlardan çok daha büyük ve geniş alanları içeren bilgisayar ağlarına doğru olmaktadır. Geniş alan ağları bir ülke içerinde olabildiği gibi ülkeler, kıtalararası bile olabilmektedir. Üstteki şekilde üç ana merkez bulunmaktadır. Bunlar Eskişehir, Ankara ve İstanbul olsun. Burada olduğu gibi şehirleri birbirine bağlayan ağ bir geniş alan ağıdır. Bundan başka Türkiye, Almanya, İtalya ülkelerini birleştiren ağ'da bir geniş alan ağıdır. Metropolitan Ağ (MAN) Metropolitan ağ da aslında bir geniş alan ağıdır. Ama temel bir özelliğinden dolayı geniş alan ağlarından ayrılmaktadır. Şekil 11.6'ya baktığımızda bir geniş alan ağını görmektesiniz. Eskişehir, Ankara ve İstanbul şehirleri bu ağın birer düğüm noktalarıdır. Bu düğüm noktalarına bağlı yapısı birbirinden farklı pek çok ağ bulunabilir. Bu yapıda ağların hepsinin iletişim kabloları aynı ise bu yapı geniş alan ağıdır. Ama yine örnekte görüldüğü gibi sadece Eskişehir, Ankara ve İstanbul arasındaki iletişim hattı çok yüksek kapasiteli bir hat ise bu üç düğüm noktasının oluşturduğu ağ metropolitan ağ'dır. Günümüzde tüm ülkelerin kullandıkları ağlarının içerisindeki bazı ağlar metropolitan ağ yapısında olan geniş alan ağlarıdır. Ülkemiz de ana düğüm noktalarının birbirine çok yüksek kapasiteli hatlarla bağlandığı bir geniş alan ağı yakında gerçekleşecektir. Telefon şirketi TT (Türk Telekom) bu alt yapıyı hazırlamaktadır. Gelişmiş ülkelerde geniş alan ağlarının ana omurgası (backbone) metropolitan ağ olmaktadır. Amerika da bu metropolitan ağ daha hızlandırarak ve genişleterek kullanıcılar arasında çoklu ortam dökümanı gönderilebilir hale getirilmektedir. Kablosuz Yerel Ağ (Wireless Local Area Network) Kablosuz yerel ağ, kablolu iletişime alternatif olarak uygulanabilecek esnek bir iletişim sistemidir. Radyo frekans (RF) teknolojisini kullanarak havadan bilgi alışverişi yapar böylece kablolu bağlantı miktarını azaltır.
Kablosuz yerel alan ağı (Wireless Local Area Netowrk), kablolu ağların yerini alan hatta bu ağlara göre daha fazla fonksiyonları bulunan yeni haberleşme şeklidir. Radyo frekans (RF) teknolojisini kullanan WLAN ile veri iletimi/alımı havadan, duvarlar arasından geçerek sınır tanımayan bir iletişim kablosuz olarak sunulmaktadır. Bazı hız kısıtlamaları dışında WLAN iletişimi, geleneksek LAN iletişim teknolojilerinin tüm özelliklerini kapsamakta hatta daha da fazla özellik içerebilmektedir. WLAN konfigrasyonu iki temel şekilde olabilmektedir: Peer to peer (Noktadan noktaya):bu yöntem kablosuz ağ kartlarıyla donatılmış 2 yâda daha fazla PC nin haberleşmesi oluşturulmuştur. Bu yöntem prensip olarak daha hızlı kurulumu sağlayan ve altyapı gereksinimi olmayan en basit yöntemdir. İstemci ve sunucu bilgisayarlarda sadece kablosuz ağ kartlarının takılı olması yeterlidir. Böylece sunucu ve diğer bilgisayarlar arasında ağ iletişimi kablosuz olarak en basitçe bu şekilde olmaktadır. Client/Server (İstemci/Sunucu) modeli: Bu modelde bir ağın alt yapısı mevcuttur. Burada tüm bilgisayarlar erişim noktası (acces point) adlı ürünle mevcut olan kablolu ağa bağlanmıştır. Acces Point adlı cihazlar ile kablosuz ağ ortamı kablolu ağ ortamıyla bağlantısı yapılırken veri iletişimi daha geniş alanlara aktarılır. Bu yapı aşağıda görülmektedir. Çoğu WLAN 2.4 GHz deki bandı kullanarak haberleşmeyi sağlamaktadır. Dünyada tüm ülkeler lisan ihtiyacı olmayan bu haberleşme cihazlarında bu bandı tahsis etmektedirler. Kablosuz yerel ağ yardımıyla kullanıcılar kolayca kaynaklara ulaşabilecek, ağ yöneticileri ise kablo döşemeden ya da yerdeğiştirmeden ağ kurabilecek veya mevcut ağda değişiklik yapabileceklerdir. Kablosuz yerel ağların, geleneksel yerel ağlara karşı üstünlükleri şunlardır: Mobilite: Kablosuz yerel ağlar ağ kullanıcılarına şirketlerinin hangi noktasında olursa olsunlar, hareket halinde dahi gerçek zamanlı bilgi erişimi sağlar. Kurulum Hızı ve Basitliği: Kablosuz yerel ağ sistemleri kurulumu hızlı ve kolaydır, ayrıca duvar ve tavanlardan kablo çekme zorunluluğu da ortadan kaldırır. Kurulum Esnekliği : Kablosuz ağ teknolojisi kablolu ağın erişemeyeceği yerlere ulaşımı sağlar. İleriye Yönelik Maliyet Kazancı: Kablosuz ağ kurabilmek için ilk olarak harcanması gereken miktar kablolu bir ağdan daha fazla olmakla birlikte hayat evresi sarfiyatı çok azdır. Uzun vadeli kazançları, çok yer değiştirme gerektiren dinamik ortamlarda kendini belli eder. Genişletilebilirlik: Yapılar kolaylıkla değiştirilebilir ve az miktarda kullanıcının oluşturacağı peer to peer ağ yapısından, binlerce kullanıcıya geniş bir yelpazeyi kapsar.