Bilgisayar Ağları 1. Yerel Alan Ağı Nedir? Yerel Alan Ağları (LAN-Local Area Network) adından da anlaşılacağı üzere belli bir lokasyon içerisinde oluşturulmuş ağ sistemidir. LAN ilk başlarda eşeksenli bir kablonun bir sunucuya birkaç terminalle bağlandığı küçük bir sistemden oluşmaktaydı. Günümüzde ise LAN yüksek hızları destekleyen yüksek verimlilikte ağlar haline dönüştü ve geleneksel veri işlemenin yansıra ses ve video-konferans gibi işlevleri destekleyen ağlar haline gelmeye başladı. Şüphesiz bu gelişmenin ardında endüstriyel ve kişisel kullanıcı gereksinimlerinin gün geçtikçe artması, endüstriyel rekabet ve avantajlar (daha iyi, ucuz ve hızlı sistemler) önemli rol oynuyor. Küçük bir ağ iki bilgisayardan oluşabileceği gibi, büyük bir ağ yüzlerce bilgisayar, faks-modem, cd-rom sürücü, yazıcı ve bunları birbirine bağlayan ekipmanlardan oluşabilir. Yerel alan ağlarında iletişim, genellikle bir bina veya binalar grubu, hastane, fabrika, üniversite kampüsü ve benzeri alanlar ile sınırlıdır. Kablolu veya kablosuz olabilir. Neden Yerel Alan Ağlarına (LAN) gereksinim var? Başarı için bir işletmenin öncelikle kendi içerisinde en hızlı, en verimli ve en etkin şekilde haberleşmesi gerekir. Bu da Yerel Alan Ağları ile mümkündür. Ayrıca bu altyapı sayesinde donanım sayısında azaltmalar yapılabilir. Paylaşım söz konusu olduğundan donanım tüm personel tarafından kullanılabilir, her bir birey için ek yazıcı, modem, disk ünitesi gerekmez. Benzer şekilde Internet erişimi de bir ağ üzerinde paylaştırılabilir. Yerel alan ağları, veri, yazılım ve ekipman paylaşımı sağlamanın avantajlarını sunmaktadır. Bir ağ tipi seçilirken göz önünde bulundurulması gereken temel kriterler? - Yerel alan ağın boyutları - Bu ağ üzerinde ne tip uygulamaların gerçekleştirileceği - Kaç kullanıcının bulunacağı - LAN'ın diğer hangi ağlarla bağlanabileceği
- Gelecekteki ağ beklentisi ve gelişmeye yönelik tahmin ve beklentiler 2. LAN İşletim Türleri Ağ üzerinde bilgisayarların nasıl yapılandırıldığına ve bilgilere nasıl erişildiğine göre ağlar ikiye ayrılır: -Peer-to-peer Network (eşler arası) -Server-Based (client/server) Network Eşler-arası (peer-to-peer) ağlarda genellikle sınırlı sayıda PC birbirine bağlıdır. Bu bilgisayarlar düzey olarak aynıdır. Yani içlerinden birisinin ana bilgisayar olarak kullanılması söz konusu değildir. Bir bağlantı aracılığıyla isteyen kullanıcılar birbirleriyle iletişim kurar ya da dosya alışverişi yapabilirler. Server-based (client/server) ağlarda bir ana bilgisayar vardır. Buna ana makine (dedicated server) denir. Ana makine üzerinde ağ yönetimi yapılır. Ayrıca ağa girecek (login) ya da bağlanacak herkes bu ana makine üzerinde yer alan kullanıcı hesaplarına göre kontrol edilerek bağlantı gerçekleştirilir. Böylece kullanıcı ve dosya temelinde güvenlik sağlanmış olur. Bunun dışında kullanıcının girişinde kimlik bilgilerinin kontrolü (authentication) işlemi yapılmış olur. Şekil 1: Peer-To-Peer (Eşler Arası) Network.
Şekil 2: Server-Based (Sunucu Tabanlı) Network. 3 Yerel Alan Ağlarında Kullanılan Topolojiler 3.1 Fiziksel topolojiler Ağı oluşturan bilgisayarların birbirlerine fiziksel bağlantılarının nasıl yapılacağını belirler. Bu topolojilerden en çok kullanılanları aşağıdaki şekillerde olabilir. Yol Topoloji (Bus Topology) Yıldız Topoloji (Star Topology) Halka Topoloji (Ring Topology) Yol (Bus) Topolojisi Yol topolojisinde tek bir iletişim bağlantısı (örneğin bir kablo) düğümlerin birbirleriyle iletişiminde kullanılır. Yol un başlangıcı ve bitişi birbirine bağlı değildir. Bu topolojide her düğüme bir adres verilir ve bu yapıdaki bir ağda veri herhangi iki düğüm arasında doğrudan iletilebilir. Ancak bu iletişim bir zaman biriminde yalnızca bir çift düğüm arasında gerçekleşebilir. İletişimde bulunan düğümler yol u iletim süresince işgal eder, iletim bitince serbest bırakırlar. Bundan dolayı her terminal (düğüm) mesaj göndermeden önce yolu kontrol ederek herhangi bir mesaj gelip gelmediğine bakar. Aynı iletişim bağlantısı tüm düğümlerce paylaşıldığı için, mesajlar gönderildiği düğümün adresiyle iletilir. Yol yapısı tipik olarak bir bina içine yayılmış bir çok bilgisayarın bulunduğu yerel ağlarda kullanılır. Çünkü tek bir iletişim bağlantısıyla tüm ağa hizmet verebilmektedir.
Şekil 3 : Yol Topolojisi Yıldız(Star) Topolojisi Yıldız yerleşim biçiminde bilgisayarlar merkezi biçimde konuşlandırılan bir hub'a bağlı olarak çalışırlar. Bilgisayarlar tarafından üretilen sinyaller önce hub'a ulaşırlar ardından diğer bilgisayarlara ulaştırılırlar. Yıldız yerleşim biçimde bütün bilgisayarlar bir hub'a bağlıdır. Diğer bir deyişle bütün bilgisayarlara hub'tan bir kablo çekilir. Bu merkezi dağıtım sistemi yıldız yerleşim biçimde her bilgisayara özel bir kablo çekilmesini böylece herhangi bir kablo arızasının sadece o bilgisayarı etkilemesi sağlar. Böylece tüm network çökmez. Ancak merkezi dağıtım birim hub'ın bozulması durumunda ise bütün network çöker. Yıldız, en eski yerleşim biçimlerindendir. İlk olarak PBX (private Branch Exchanges) olarak adlandırılan analog ve sayısal anatharlama aygıtları olarak karşımız çıkmışlardır. Yıldız yerleşim biçiminde bütün istasyonlar merkezi bir noktaya bağlıdırlar. Buna "hub" denir. Yıldız topoloji bugün yol(bus) topolojinin yerine geçmiş ve UTP (genellikle Twisted-Pair kablo) kablo ile birlikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Şekil 4 : Yıldız Topolojisi
Halka(Ring) Topolojisi Halka yapısındaki ağlarda tek bir iletişim bağlantısıyla düğümler ağa dahil edilir. İletişim bağlantısının başlangıç ve bitişleri birbirlerine bağlanmıştır. Veriler halka boyunca dönerler. Burada, ağa dahil olan bir bilgisayarın devre dışı kalmasının sistem üzerine bir etkisi yoktur. Bilgisayarların yük paylaşımlarında birbirlerini desteklemelerini kolaylaştıran bir yapıdır. Bu tür ağlara örnek olarak Token Ring ağları verilebilir. Bu tip topolojilerde iletişim ağ içerisinde sürekli olarak dönen bir andaç (token) yardımıyla yapılır. Token, özel iletişim kodu ile iletişimi düzenler. İletişime başlamak isteyen düğüm öncelikle token ın kendisine ulaşmasını bekler ve ulaştığında token ı alır. Artık token serbest dolaşımdan kullanıma geçmiş olur. Bilgi gönderildikten sonra, alıcıya gelene kadar halka etrafında dolaşır. Şekil 5 : Halka Topolojisi 4. OSI Modeli OSI modeli 1984 yılında Uluslararası Stadartlar Organizasyonu tarafından geliştirilmiştir. OSI modelinin geliştirilmesinin sebebi, farklı platformlarda çalışan uygulamaların ortak bir alanda da çalışabilmelerini sağlamaktı. OSI modelinde 7 katman bulunur. Uygulama (Application), Sunum (Presentation), Oturum (Session), Nakil (Transport), Ağ (Network), Data Link (Data Link), Fiziksel (Physical) katman olmak üzere 7 katman. OSI modelindeki her katman üç farklı karman ile iletişim kurar. Bir alt katmanıyla, bir üst katmanıyla ve iletişim kurduğu bilgisayar veya ağdaki uygulamada bulunan kendisiyle aynı olan katman ile iletişim kurar. Uygulama, Sunum ve Oturum katmanları üst katmanlardır. Nakil, Ağ, Data Link ve Fiziksel katmanlar ise alt katmanlar olarak adlandırılır.
OSI modeli TCP-IP modeli baz alınarak geliştirilmiştir. TCP-IP katmanları Uygulama (Application), Nakil (Transport), İnternet (Internet) ve Ağ Giriş (Network Access) katmanları olmak üzere TCP-IP modelinde dört katman vardır. Katmanlı ağ modeline ihtiyaç duyulmasının sebepleri: Karmaşıklığı azaltarak insanların belli katmanların işlevlerine yoğunlaşarak uzmanlaşmasını sağlar. Farklı donanım ve yazılım ürünlerinin birbiriyle uyumlu çalışmasını sağlar. Mödüler mühendisliği kolaylaştırarak farklı uzmanlığı olan mühendislerin işbirliği yapmasını veya görev paylaşımını kolaylaştırır. Bir katmanda yapılan değişiklikler diğer katmanları etkilemez. Katmanların işlevlerinin öğrenilmesini ve öğretilmesini kolaylaştırır. Farklı katmanların farklı işlevlerinin olması problemlerin tesbitini ve çözümünü kolaylaştırır. 4.1. OSI Modeli Katmanları 7- Uygulama (Application) Katmanı 6- Sunum (Presentation) Katmanı 5- Oturum (Session) Katmanı 4- Nakil (Transport) Katmanı 3- Ağ (Network) Katmanı 2- Data Link (Data Link) Katmanı 1- Fiziksel (Physical) Katman
7- Uygulama (Application) Katmanı: Kullanıcının çalıştıracağı uygulamalara ağ servislerini sağlar. Kullanıcıya en yakın olan katmandır. Bilgi (data) iletir. Uygulama katmanı örnekleri: Telnet, SMTP, FTP, SNMP, NCP, SMB, HTTP, Browserlar.. 6- Sunum (Presentation) Katmanı : Gönderilecek bilginin ortak formata dönüştürülmesini sağlar. Kodlama ve dönüştürme fonksiyonlarını tanımlar. Sunum katmanı örnekleri: MPEG, QuickTime, ASCII, EBCDIC, TIFF; JPEG, GIF.. Bilgi (data) transfer eder. 5- Oturum (Session) Katmanı : Uygulamalar arasındaki oturumu kurar, yönetir ve sona erdirir. Uygulama ve Sunum katmanlarına hata bildirimini sağlar. Oturum katmanı örnekleri: NFS, SQL, RPC, AppleTalk ASP, DECnet SCP, Netbios Adları, Zone Information Protocol (ZIP). Bilgi (data) iletir. 4- Nakil (Transport) Katmanı : Gönderilecek bilginin güvenli bir şekilde ulaştırılmasını sağlar. Hata bulma ve hataları düzeltme görevi vardır. Hata düzeltmeden kasıt, bilgi hatalı gönderilmiş ise bilgi tekrar gönderilir ve hata telafi edilmiş olur. Akış kontrolü sağlar. Aynı anda tek bir host'un farklı uygulamaları çalıştırmasını sağlar. Nakil katmanı örnekleri: TCP (güvenli, garantili iletişim), UDP (güvensiz, bilgi iletişimi uygulama katmanının hatasız çalışmasına bağlı), SPX Bölüm (segment) transfer eder. 3- Ağ (Network) Katmanı : Yönlendirme ve adresleme işlemlerinin yapılmasını sağlar. Yönlendirme bu katmanda olur. Routed ve Routing protokoller bu katmanda çalışır. Routed protokol bilgiyi paketlere çevirir. Ve bu paketlere bir başlık eklenir. Bu başlıkta bilgi kaynağının adresi ve gideceği adres bilgileri bulunur. Routing protokoller yönlendirme tablolarını oluşturur. Bu tablolar iletilecek bilginin en iyi yolu kullanarak iletilmesi için kullanılır. Routed protokol örnekleri: IP, IPX, AppleTalk Routing protokol örnekleri: OSPF, IGRP/EIGRP, RIP, BCP, NLSP Yönlendiriciler (routers) bu katmanda çalışmaktadır. Ağ katmanı paket transferi yapar. 2- Data Link (Data Link) Katmanı : Gönderilecek bilginin ağ ortamında nasıl taşınacağını ve fiziksel adreslemeyi, ağ topolojisini tanımlar. Hata bulmakla görevlidir. Fiziksel adres MAC adresleridir. Kullanılan ağ aracının (ethernet kartı, hub...) adresi demektir. Data Link katmanı iki alt katmana ayrılır.
a- Logical Link Control (LLC) Üst katmanlarla olan iletişimi sağlar. Bilginin kapsüllenmesi sırasında ağ katmanlarından gelen bilgiye hedef ve kaynak protokollerini (Destination Service Access Point - DSAP, Source Service Access Point - SSAP) girer. b- Media Access Control (MAC) Adresleme sistemi kullanılarak frame yapıya dönüştürülen bilgilerin karşı tarafa ulaşmasını sağlar. Bilgisayarın ağ ortamına giriş sisteminide organize eder. 2 çeşit ağ ortamına giriş tekniği vardır. 1- Belirli (Deterministic) 2- Belirsiz (Non-Deterministic) Data Link katmanı local ağ örnekleri: Ethernet, FastEthernet, Token Ring, FDDI Data Link geniş ağ örnekleri: Frame Relay, PPP, X-25. Köprüler(bridges) ve anahtarlar (switches) bu katmanda çalışır. Frame iletimi yapmaktadır. 1- Fiziksel (Physical) Katman: Fiziksel iletişimin elektiriklse, mekanik, prosedürsel ve fonksiyonel özelliklerini tanımlar. Fiziksel iletişimi başlatır, yönetir ve sona erdirir. Fiziksel katman LAN örnekleri: Ethernet, FastEthernet, Token Ring, FDDI. WAN örnekleri: HSSI, V.24, V.35, BRI, SLIP, RS-232. Bit iletimi yapar. Tekrarlayıcılar (repeaters) ve hublar bu katmanda çalışır. 5 Ağlarda Kullanılan Standartlar Yerel alan ağlarında kabloların, kartların ve diğer fiziksel ağ elemanlarının birbirleriyle uyum içerisinde çalışabilmesi ve ileride sorun yaşanmaması için bazı standartlar ortaya çıkmıştır. Bu standartları IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), EIA (Electronic Industries Association), ITU (International Telecomunications Union) gibi bazı komiteler ortak çalışmalar ile belirlemektedirler. Bu çalışmalar ağ elemanlarının birbirleriyle nasıl anlaşacağı, verinin nasıl iletileceği, hataların nasıl saptanacağı, kablolama şekillerini ve daha pek çok kuralı kapsamaktadır. Kısacası bu standartlar açık sistem yapısını garanti eder. Birçok şirket daha sonraları bu standartları kabul etmiş ve buna uygun ürünler çıkarmaya başlamıştır. Bu sayede farklı firmaların ürünleri birbirleriyle tamamen uyumlu çalışabilmektedir. Yeni
ürün alacaksanız öncelikle bu standartlara uyumlu olup olmadığını kontrol etmeniz gerekmektedir. Yerel alan ağlarında kapalı sistemler, ISO, IEEE (802), EIA, NBS ve ECMA gibi bilinen standartlar kullanılır. IEEE (802) komisyonu değişik ağ teknolojilerini incelemek üzere alt komisyonlar oluşturmuştur. IEEE 802 Komisyonları IEEE 802 LAN&WAN Yapıları IEEE 802.1 LAN/WAN Bridging and Management 802.1s Multiple Spanning Tree 802.1w Rapid Reconfiguration of Spanning Tree 802.1x Port Based Network Access Control IEEE 802.2 Logical Link Control (LLC) IEEE 802.3 CSMA/CD access method (Ethernet) 802.3ae 10 Gigabit Ethernet IEEE 802.4 Token Passing Bus access method and Physical layer specifications IEEE 802.5 Token Ring access method and Physical layer specifications IEEE 802.6 Distrubuted Queue Dual Bus (DQDB) access method and Physical layer speficiations (Metropolitan Area Networks) IEEE 802.7 Broadband LAN IEEE 802.8 Fiber Optic IEEE 802.9 IEEE 802.11 Interoperable LAN/MAN Security Wireless Lan Medium Accsess Control (MAC) and Physical layer speficiations (2 Mbit Wireless) 802.11b 11 Mbit Wireless (Geriye Uyumlu) 802.11a 54 Mbit Wireless (Geriye Uyumsuz) 802.11g 54 Mbit Wireless (Geriye Uyumlu) IEEE 802.12 IEEE 802.13 IEEE 802.14 IEEE 802.15 IEEE 802.16 IEEE 802.17 Demand-priority access method, Physical Layer and repeater specifications Kullanılmıyor Cable Modems Wireless Personal Area Network (WPAN) Wireless Metropolitan Area Network (Wireless MAN) Resilient Packet Ring (RPR) Access Bu komisyonların standartlarından bir kısmı başarısız olurken, bir kısmı da (802.4 Token Ring gibi) artık kullanım dışı kalmıştır. Bizim için önemli olanları IEEE 802.3, 802.5 ve 802.11 standartlarıdır. IEEE 802.3 (CSMA/CD bus): CSMA/CD ortam erişim yöntemini kullanmakla beraber birden fazla fiziksel katman olanağı sağlamaktadır. Ethernet'in IEEE standardizasyonudur. Fiziksel kablolama ile veri iletim yöntemi ve kabloya erişimi denetlemek için bir fiziksel
katman tanımını da içerir. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - Çatışma Denetim ile Taşıyıcı Algılamalı Çoklu Erişim) erişim yöntemi bir bus topolojili Local Area Network'de kullanılır. IEEE 802.3 spesifikasyonu dört farklı 10Mbps Ethernet ağı standardı (10BaseT, 10Base2, 10Base5, 10BaseFL) tanımlar. IEEE 802.5 (Token ring): IBM Token Ring standardizasyonu için IEEE tavsiyesi. Bir ring topolojili LAN'da Token Ring passing yöntemini kullanan bir LAN fiziksel katman standardıdır. Bir başka deyişle andaç geçirmeli yerel alan ağları için IEEE standardını açıklamaktadır. Bu standart yerel ağlarda halka topolojisi için tanımlanmış tek standarttır. Bu standart, fiziksel katmanı açıklayan standartlar ile, MAC alt katmanı standartlarını kapsar. Bu standartta topoloji tanımı yapılmamıştır. Genelde mantıksal halka topolojisi ile fiziksel yıldız topolojisi birleştirilir. Token ring (andaçlı halka) ağları ofis ortamlarında sıklıkla kullanılır. 6. Temel Bağlantı Elemanları Bir ağın temel bağlantı elemanları kablolar, ağ bağlantı adaptörleri (network kartları) ve dağıtıcılar (hub) gibi birimlerden oluşur. Bu elemanlar sayesinde network üzerindeki bilgisayarlar birbiriyle bağlantı kurarlar. 6.1. Yerel Alan Ağında Kullanılan Kablo Türleri 6.1.1. İki-Telli Açık Kablo Bir iki-telli açık kablo en basit iletişim ortamıdır. Her tel diğerinden yalıtılmış ve her ikisi de boşluğa açılmıştır. Bu tip kablolar birbirinden yaklaşık 50 metre uzakta ve bit gönderim oranları orta hızda olan (19.2kbps) sistemler için yeterlidir. Bu tip bağlantılar genellikle çok sayıda kablo kullanırlar. Bu bağlantılar için en sık kullanılan düzenleme, her bir sinyal için ayrık ve yalıtılmış bir tel ve toprak hattı için de ayrı bir başka tel kullanılmasıdır. Tellerin tümü daha sonra korumalı tek bir kabloya sarılır veya düz şerit kablonun içine yerleştirilir. Bu tip kablolarda, aynı kablo içerisindeki yanyana teller arasındaki elektrik akımından kaynaklanan ve veri gönderim sırasında ortaya çıkan çapraz bağlantı veya çapraz konuşma (cross-coupling, cross-talk) adı verilen karşılıklı veri karışımı mevcuttur. İki tel
arasındaki güçlü akım çapraz bağlantıya neden olur. Ayrıca, açık yapısı onu çeşitli gürültü sinyallerini ve elektromanyetik radyasyonu toplamasına sebep olabilir. Şekil 6: İki telli açık kablo 6.1.2 Çift Burgulu Kablolar (Twisted-Pair Lines) Bu tür kablo bağlantısı özellikle Yerel Alan Ağları (LAN: Local Area Networks) için en yaygın ve kolay yöntemlerdendir. Çift burgulu kablolarda aynı izolasyon maddeleriyle kaplı tel çiftleri birbirleriyle sarılarak helezoni döndürülmek suretiyle elde edilir. Kabloları bu şekilde bükerek sarmak gürültüyü azaltır. Bundan dolayı da bu tür kabloların yapay gürültü (hata, parazit) sinyallerine karşı direnci iki telli açık hatlara göre daha fazladır. Sinyal ve toprak hatlarının yakınlığı, herhangi bir gürültü sinyalinin her iki hat tarafından toplanmasına, dolayısıyla fark sinyalindeki etkisinin azalmasına neden olur. Hatta, aynı kablo içerisinde birden fazla bükülmüş çift yer alıyorsa kablo içerisindeki her çiftin bükülmesi çapraz bağlantıyı azaltır. Bir çift burgulu kablonun şematik görüntüsü aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Şekil 7: Çift burgulu kablo Çift burgulu kablolar tek (örneğin dahili hatlarda), dört (oldukça yaygındır) veya sekiz çift kablodan oluşabilir. Bu tür kablolar telefon fişine benzer ve RJ-45 bağlayıcılarıyla sonlandırılır.
Bu tür hatlar kısa mesafelerde (bu geometriyle kazanılan avantajları kullanabilen uygun hat işletmeni ve alıcı devreleriyle) örneğin 100m den az mesafelerde 1 Mbps, daha uzak mesafelerde ise daha az bit oranı göndermek için uygundur. Daha karmaşık alıcı ve verici devreleriyle benzer hatta daha fazla bit oranlarını (10/100 Mbps) göndermek mümkündür. Bu tür kablolar yani koruyucusuz çift burgulu kablolar (unshielded twisted pairs) (UTP) olarak ta bilinir ve pek çok veri iletişim uygulamalarında örneğin telefon ağlarında (özel bir silikon üzerinde çok kısımlı elektronik devre kullanılarak) yoğun olarak kullanılır. Kılıflı çift burgulu kablolarda (shielded twisted pairs) (STP) koruyucu bir kılıf gürültü sinyallerinin etkisini daha aza indirmek için kullanılır. Şekil 8 Kaplamasız Dolanmış Çift (Unshielded Twisted Pair-UTP) Şekil 9 Kaplamalı Dolanmış Çift (Shielded Twisted Pair-STP) Çift burgulu kablolar özellikle kısa mesafelerdeki küçük, kullanıcı sayısı sınırlı yerel alan ağları için ucuzluğu ve kolaylığından dolayı oldukça uygundur. Bu bağlantı tipinde her bilgisayar ayrı bir hat ile bir bağdaştırıcı cihaza (HUB, Ethernet Anahtarı, vb.) bağlanır. Ethernet teknolojisindeki hızlı gelişmeler, kurulum ve işletim kolaylıkları nedeni ile tercih edilen bir bağlantı tipidir.
Çift burgulu kabloların temel sınırlayıcı faktörleri kapasiteleri ile cilt etkisi (skin effect) adı ile bilinen doğal bir sonuçtur. Cilt etkisini şu şekilde açıklayabiliriz. Gönderilen sinyalin frekansı arttıkça tellerden o anda geçen akım sadece telin dış yüzeyini kullanmaya yönelir. Bu durum yüksek frekanslı sinyaller için telin resistansını arttırarak sinyalde daralmaya neden olur (attenuation). Buna ek olarak, radyasyon etkisinin bir sonucu olarak yüksek frekansta daha fazla sinyal kaybı olur. Bunun sonucunda 1 Mbps ten daha fazla bit göndermek istediğimizde ya daha karmaşık işletim ve alıcı elektronik devreleri yada bir başka tip iletişim ortamı kullanmak zorundayız. Kategoriler UTP kablo kendi içinde güvenli olarak aktarabileceği veri miktarına göre kategorilere sahiptir. Kategori Desteklediği maksimum veri aktarım miktarı Kategori 1 Telefon hatları-veri aktarımında kullanılmaz Kategori 2 4 Mbit/Saniye Kategori 3 16 Mbit/Saniye Kategori 4 20 Mbit/Saniye Kategori 5/5e 100 Mbit/Saniye Kategori 6 1000 Mbit/Saniye Bilgisayar ağlarında önce 10 Mbit ethernet döneminde CAT3 kablo yoğun olarak kullanılmış, 100 Mbit ethernetin geliştirilmesiyle CAT5 kablolar üretilmeye başlanmış ve kullanılmaktadır. UTP kablolar dış görünüş olarak birbirine çok benzer. Ancak her kablonun üzerinde kategorisi yazmaktadır. Kablonun kategorisi üretim kalitesiyle ilgilidir. Yapılan çeşitli testler ile kablonun belirtilen hızlarda elektrik sinyalini ne kadar sağlıklı ve az kayıpla iletebildiği, manyetik alan etkisine karşı sinyali ne kadar koruyabildiği ölçülür. Testler ile ortaya konan değerler kategorinin kriteridir. Bu kriterleri tutturabilen kablo bu kategoriyi almaya hak kazanır. CAT5 ile 100 Mbit hızında veri aktarımı yapılabilir. Bir sonraki standart CAT5e (Enhanced CAT5, gelişmiş CAT5) standardıdır. Bu CAT5 ile aynı yapıda olup, daha üst seviye değerlere
erişebilen bir kablodur. CAT5e ile gigabit hızına ulaşılabilir. Gigabit ethernet'te CAT5 kullanılabilmekle beraber CAT5e tavsiye edilir. CAT6'da da aynı durum söz konusu CAT5e'den de daha yüksek değerlere erişebilir. CAT6 şu anda 568A standardına eklenmiş yani resmen kullanıma sunulmuştur. 1000Mhz hızı için, yani Gigabit ethernet için en uygun kablodur. CAT7 henüz geliştirilme ve test aşamasındadır. Diğerlerinin aksine farklı bir yapısı olacaktır. Her tel çifti metal folyo ile kaplı, hepsi birden diğer bir folyo ile kaplıdır. CAT7 RJ-45'ten tamamen farklı bir jak kullanacaktır. 6.1.3 Eş Eksenli (Koaksiyel) Kablo Koaksiyel kablo da çift burgulu kablolar gibi kullanımı kolay ve aynı zamanda yukarıda sözü geçen etkileri azaltan fakat çift burgulu kablodan biraz daha pahalıya mal olan bir kablo çeşididir. Yüksek frekanslı sinyalleri taşımak için şekilde görüldüğü üzere tasarlanmıştır. Şekil 10: Eş eksenli kablo Eşeksenli kabloların ortasında bakır bir iletken bulunur. Bakır tel iletken olmayan bir yalıtım katmanıyla çevrelenmiştir. Bu katmanın üzerinde ise koruyucu görev gören örgü şeklinde bakır veya alüminyum bir kabuk kaplama vardır. En üst katmansa tüm kabloyu içine alan
plastik kaplamadır. İdeal olarak iki iletken arasındaki boşluk havayla dolmalıdır. Fakat pratikte bu boşluk elektrik akımlarını geçirmeyen yalıtkan katı veya peteğimsi bir madde ile doldurulur. Merkezi iletken dışarıdan karışan parazit sinyallerden örgü biçimindeki dış iletken aracılığıyla korunur. Ayrıca elektromanyetik radyasyonun bir sonucu olarak ortaya çıkan kayıplar ve cilt etkisi dış iletkenin varlığından dolayı azalır ve bunun sonucunda da çift burgulu kabloya göre daha güvenilirdir. Koaksiyel kablo farklı sinyal çeşitleri ile kullanılabilir. Fakat pratikte birkaç yüz metre uzaklıktan 10Mbps ( modülasyonla daha fazla) veri rahatlıkla iletilebilir. Yüksek bant genişliği nedeniyle kablolu TV yayınlarında da eş eksenli kablolar tercih edilmektedir ( Bir çok TV kanalına ait sinyaller tek bir eşeksenli kablo üzerinden gönderilebilmektedir). Bu tür kablolar daha sonra ağ topolojilerinde de göreceğimiz gibi noktadan noktaya (point-to-point) yada çok noktalı (multipoint) topoloji kullanan bilgisayar ağlarında kullanılabilirler. Eşeksenli kablolar BNC bağlayıcıları ile sonlandırılır ve bilgisayar arkasındaki ilintili aygıta takılacak T-şeklindeki bağlayıcılara takılırlar. Bu bağlantı tipinde bilgisayarlar seri olarak bir hat boyunca birbirlerine bağlanır ve hattın çalışabilmesi için başlangıç ve sonlanma noktalarına sonlandırıcı (terminatör) takılır. Seri bağlantı yapısından ötürü, aynı hata bağlı herhangi bir bilgisayarda meydana gelebilecek bir problem diğerlerini etkileyecektir. İşletim ve kapasite problemleri nedeni ile bu bağlantı tipi pratikte tercih edilmemektedir. Koaksiyel kablo elektromanyetik kirliliğin yoğun olduğu ortamlarda düşük güçte sinyalleri iletmek için geliştirilmiş bir kablodur. Koaksiyel kablo çok geniş bir kullanım alanına sahiptir. Ses ve video iletiminde kullanılır. Çok değişik tiplerde karşımıza çıkabilir. Ancak bilgisayar ağlarında şimdiye kadar kullanım alanı bulmuş yalnızca iki tip koaksiyel kablo vardır: RG-8 ve RG-58. Koaksiyel kablo tipleri kendi RG kodlarına sahiptir. Koaksiyel kabloda bizim için önemli olan ve değişkenlik arzeden değer kablonun empedansı veya omajıdır. Bu değer kablonun belirli bir uzunlukta elektrik akımına karşı gösterdiği dirençtir. Koaksiyel kablolar dıştan bakıldığında birbirlerine çok benzerler, ancak kabloya daha yakından bakınca üzerinde RG kodunu ve empedansını görebilirsiniz. Empedans değeri "50 " veya "75 " şeklinde omega karakteriyle yazılır.
Şimdi bilgisayar dünyasında zamanında kullanılmış koaksiyel kablo tiplerine bakalım. RG-8 : RG-8 veya genellikle söylendiği gibi Thicknet(kalın net) kablo ethernetin ilk kullandığı kablo tipidir. Günümüzde bu kabloyu kullanan bir ağ bulmak gerçekten zordur. Sonradan kullanılan kablolarda bir renk sınırlaması yokken bu kablolar genellikle sarı/portakal veya kahverengi renkte ve 2.5 metrede bir siyah bir bantla işaretlenmiş olarak üretilmişlerdi. 50 olan bu kablo adına yakışır şekilde kalın ve mukavemetli bir kabloydu. RG-6 : RG-6 75 değerindedir ve bilgisayar ağlarında hiçbir zaman kullanılmamıştır. Ancak günlük hayatta çok sık karşımıza çıkar. Televizyonlara giren anten kablosu RG-6'dır. Görünüş olarak RG-58 ile aynıdır. Ancak kablo üzerindeki empedans değeri 75 olarak okunduğunda ne olduğu anlaşılabilir. RG-58 : Günümüzde karşılaşabileceğiniz tek koaksiyel ağ kablosu RG-58'dir. Diğer isimleri Thinnet(ince net) ve Cheapernet(ucuz net)'dir. Aynı RG-8 gibi 50 olan bu kablo RG-8'e göre ucuz, uygulaması kolay bir kablodur. UTP yaygınlaşıncaya kadar yerel ağlarda geniş uygulama alanı bulmuştur. 6.1.4 Fiber Optik Kablo Geometrisi dolayısıyla koaksiyel kablo sınırlayıcı pek çok faktöre (yüksek frekanslı sinyallerin bu kablo üzerinden gönderilebilmesi ve gönderilebilen bit oranında önemli derecedeki artış) çözüm getirmesine rağmen gönderilen bilgi oranı ve güvenliği çift burgulu kablolarda olduğu gibi sınırlıdır. Fiber optik kablo plastik yalıtkanla kaplı çok ince cam tüp biçimindeki kablolardan oluşur. Camın kırılganlığına karşı koruyucu olarak en dışta sert bir kaplama vardır. Fiber optik kablo daha önceden bahsedilen iletişim ortamlarının her ikisinden de veriyi taşıma yönteminde ayrılır. Fiber optik kablolarda taşınılan bilgi kablo üzerinde elektrik sinyali olarak değil de, çok ince cam tüp biçimindeki kablolar (fiber) üzerinde düzensiz değişen ışık ışınları şeklinde taşınır. Kısaca, veri iletişimi ışık vasıtasıyla sağlanır. Işık dalgalarının elektrik dalgalarına göre daha geniş dalga genişliği (bandwidth) olduğundan bu yöntemle saniyede yüzlerce megabit iletilebilir. İletimde elektrik sinyalleri kullanılmadığı için de herhangi bir elektronik etkileşim söz konusu değildir. Işık dalgaları ayrıca elektromanyetik karışma ve çapraz konuşmaya karşı daha dayanıklıdır. Fiber optik kablosu ayrıca, elektriksel olarak gürültülü ortamlarda, (gönderilen bilginin değişmesi veya karışmasını önlemek amacıyla) daha az sayıda bit oranlarını göndermek için oldukça
kullanışlıdır. Fiber optik in kullanımı güvenliğin önemli olduğu ortamlarda önemli ölçüde artmıştır çünkü bu kablo üzerinden kaçak veya gizli bağlantı kurmak veya bilgi sızdırmak fiziksel olarak çok zordur. Şekil 11: Fiber optik kablo Bir fiber optik kablosu, gönderilecek her bir sinyal için kablonun koruyucu tabakasının (dışarıdan gelen herhangi bir ışık kaynağından gelecek zararlara karşı korumak için) içinde bulunan bir tek fiber içerir. Her bir fiber den tek yönlü haberleşme sağlanır. İki yönlü bir haberleşme için en az iki fiber gereklidir. Ancak veri iletişimini ışık vasıtasıyla yapabilmek için öncelikle verilerin ışık sinyaline dönüştürülmesi gereklidir. Bu da gönderen tarafında elektronik sinyallerin ışığa ve alıcı tarafında da bu sinyallerin yeniden elektronik sinyallere dönüştürülmesiyle mümkündür. Işık sinyali, optik gönderici tarafından normal elektrik sinyallerinin ışık sinyaline dönüştürülmesiyle elde edilir. Bir optik alıcıda ise bu işlemin tersi uygulanır. Tipik olarak
gönderici dönüştürme işlemi için ışık yayan diyot (LED, light-emitting diode) veya lazer diyot kullanırken, alıcı fotodiyot (photodiode) veya foto transistor kullanır. Fiber in kendisi iki bölümden yani cam çekirdek ve düşük kırılma oranlı bir cam kılıftan oluşmuştur. Işık, fiber optik çekirdeği boyunca kullanılan çekirdek materyalinin genişliği ve çeşidine bağlı olarak 3 yoldan biriyle yayılır. Multimode stepped index fiberlerde kılıf ve çekirdek materyalinin her birinin farklı ancak sabit bir kırılma indeksi vardır. Diyot tarafından daha düşük bir açıyla (kritik açıdan daha düşük bir açıyla) yayılan ışık koruyucu arabirimde yansıtılır ve çekirdek boyunca çok sayıda yansımalarla ilerler. Diod tarafından yayıldığı açıya bağlı olarak kablo boyunca yayılması değişken sürelerde olacaktır. Bu yüzden alınan sinyalin mümkün olan maksimum bit hızına karşı gelen azalmayla birlikte giren sinyalden daha geniş bir pulse aralığı vardır. Bu tip kablo esas olarak lazer diyotlarla kıyaslandığında nispeten daha ucuz olan LED lerle orta derecede bit hızları göndermek için kullanılır. Dağılma, sabit bir kırılma indeksi olan çekirdek materyali kullanılarak azaltılabilir. Şekil 8.b de gösterildiği gibi multimode kademeli indeks fiber de ışık çekirdekten uzaklaştıkça artan miktarlarda kırılır. Bu alınan sinyalin step indeks fiberle kıyaslandığında pulse genişliğini daraltma etkisi yaratır. Ve bu nedenle de maximum bit hızında daha fazla artış meydana gelir. Çekirdek çapının tek bir dalga boyuna azaltılmasıyla (3-10mmetre) yayılan tüm ışığın tek bir hatta (dağılmamış) yayılması sağlanarak daha ileri bir gelişme ortaya konabilir. Bu yolla, alınan sinyal giriş sinyaliyle kıyaslanabilir bir genişlikte olur. Fiber saniyede yüzlerce megabit/gigabit hızında çalışabilir. Fiber optik kablolama, 2 Km ye kadar uzayabilen geniş alanlarda, yüksek kapasiteli iletişim ortamı sağlayabilmek amacıyla kullanılır. 6.2. Network Adaptörleri Network adaptörleri (ağ bağdaştırıcısı ya da network kartı diye de söylenir) bilgisayarla ağ kablosu arasında fiziksel bağlantıyı sağlayan donanım birimleridir. Ağ adaptörü bilgisayara takılır. Ardından kablo bağlantısı yapılır. Bunun yanı sıra ağ adaptörünün doğru çalışması için onun işletim sistemi tarafından tanınması da gerekir. Bu işlem işletim sisteminin kuruluşunda otomatik olarak yapılabileceği gibi daha sonra da yapılabilir. Bu işlem genellikle Device
Manager programı aracılığıyla yapılır. İşletim sisteminin bu ağ adaptörünün sürücüsünü (driver) kurması gerekir. Şekil 12: Ağ bağdaştırıcısı Ağ adresinin bir paketi hedefe ulaştırmasında kendi adresini kullanır. Bu adrese MAC adresi denir. Ethernet ağlarında bu bilgi 48-bitlik MAC (Media Access Control) adresidir. Her ağ adaptörü tek bir MAC adresine sahiptir. Şekil 13: Ağ bağdaştırıcısının MAC adresi Ağ Adaptörün Görevleri : Bir ağ adaptörü şu görevleri yerine getirir: -Bilgisayardaki verileri alır ve kabloya iletir. -Aynı şekilde, kablodaki verileri alır ve bilgisayara iletir.
-Kablodan alınan verinin bilgisayar için olup olmadığını belirler. -Bilgisayarla kablo arasında veri akışını kontrol eder. 6.3. Ağları Genişletmek Değişik aygıtlar networklerin genişletilmesini ve diğer networklerle iletişim kurulmasını sağlar. Bu işlem için repeater, bridges, router ve switch gibi aygıtlar kullanılır. Repeater : Repeater'lar elektronik sinyalleri güçlendiren aygıtlardır. Repeater bir sinyali aldığında onu orijinal gücüne ve durumuna getirir. Repeater'lar fiziksel olarak çalışan aygıtlardır. OSI fiziksel katmanda çalışırlar. Repeater'lar şu görevleri yerine getirirler: -Sinyallerin zayıflamasını giderir. -Çarpışmayı önler. -Segmentleri izole eder. Sinyaller belli bir mesafe yol kat ettiğinde zayıflarlar. Bu duruma "attennuation" denir. Anlaşılmaz hale gelen bu sinyaller daha uzak yerler gönderilmek üzere repeater'dan geçirilirler. 10Base5 ve 10Base2 networklerinin kablo uzunluğu limiti birçok ortamdan onların kullanılamamasına neden olur. Bu nedenle iki segmenti birbirine bağlamak için repeater denilen aygıtlar kullanılır. Repeater'lar networkün uzunluğunu artırır. Böylece networke bağlanan aygıt sayısını artırır. Şekil 14: Repeater kullanımı Şekilde görüldüğü üzerine iki ayrı 185 metrelik segment repeater ile birleştirilir.