AHMET YESEVİ ÜNİVERSİTESİ BİLİŞİM SİSTEMLERİ VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ LİSANS DÖNEM ÖDEVİ TYBS-208-01 Bilgi Sistemleri Alım Yöntemleri AĞ TOPOLOJİLERİ HAZIRLAYAN 122132151 Fahri DÖNMEZ DANIŞMAN Prof. Dr. Şaban EREN Mayıs 2015
İçindekiler: 1. Ağ topolojileri kavramını açıklayınız. 2. Ağ topolojilerini detaylı olarak açıklayınız. 2.1 Fiziksel Topolojiler 2.1.1 Yol Topolojisi ( Bus Topology ) 2.1.2 Halka Topolojisi ( Ring Topology ) 2.1.3 Yıldız Topolojisi ( Star Topology ) 2.1.4 Gelişmiş Yıldız Topolojisi ( Extended Star Topology ) 2.1.5 Karmaşık (Örgü) Topolojisi ( Mesh Topology ) 2.1.6 Ağaç Topolojisi ( Hierarchical tree Topology ) 2.1.7 Çift Halka Topolojisi ( Dual ring Topology ) 2.1.8 Hücresel Topoloji ( Cellular Topology ) 2.1.9 Eğri Topoloji ( Irregular Topology ) 2.2 Mantıksal Topolojiler 2.2.1 Yayın Topolojisi ( Broadcast Topology ) 2.2.2 İz topolojisi ( token passing topology ) (Jeton Gezici Topoloji) 3. Her bir ağ topolojisinin avantaj ve dezavantajlarını açıklayınız. 4. En uygun ağ topolojisini belirleyiniz. Nedenlerini açıklayınız. 5. Kaynaklar 2
1. Ağ topolojileri kavramını açıklayınız. Topoloji, bir ağın fiziksel ve mantıksal yapısını ifade eder. Ağı oluşturan bileşenlerin birbirlerine bağlanış şekilleri, kullanılacak aygıtlar, kablolama standartları, iletişim protokolünün seçimi ve bu protokollerin ağ yapısına uygulanabilirliği de yine topolojinin kapsamı içerisindedir. Ağların mantıksal topolojileri, ağ aygıtları ve istasyonların birbirleri ile nasıl iletişim kuracaklarını belirleyerek bunları ortak bir protokol çerçevesinde birleştirir. 2. Ağ topolojilerini detaylı olarak açıklayınız. Fiziksel ve Mantıksal olmak üzere topolojiler ikiye ayrılırlar. Ağı oluşturan çevre birimlerinin birbirine bağlanırken kullanacakları fiziksel bağlantı metotlarını belirler. Ağın yapısında kullanılacak kablolama türü ve kullanılacak cihazlar da yine bu topolojide belirlenir. Temel ağ topolojileri Yıldız, halka ve yol topolojileridir. Geniş anlamda incelenecek olursa fiziksel topoloji türleri 6 çeşittir. Bunlar, Yol topolojisi ( Bus Topology ), Halka Topolojisi ( Ring Topology ), Yıldız Topolojisi ( Star Topology ),Gelişmiş Yıldız Topolojisi ( Ext Star Topology ), Ağ topolojisi ( Mesh Topology ), Ağaç Topolojisi ( Tree Topology ) dir. 2.1 Fiziksel Topolojiler 2.1.1 Yol Topolojisi ( Bus Topology ) Yol topolojisi bir kablo boyunca tüm terminallerin ( Sunucular, iş istasyonları ve diğer çevre birimlerinin ) doğrusal bir kablo segmentine bağlanması sonucu oluşur. Bu segmente Trunk adı verilir. Tipik olarak bu trunk yapısını ise koaksiyel kablo oluşturur. Yol topolojisinde, sinyal tüm istasyonları dolaşır. Her bir istasyon sinyalin adresini kontrol eder ve bu sinyalin yol üzerinde geçtiği tüm istasyonlar bu adresin kendileri ile ilgili olup olmamaları üzerine sinyali işlerler veya pasif bir şekilde sinyali bırakırlar. Sinyal, istasyonların birbirlerine iletmesi şeklinde değil, kendi başına dolaşarak yol alır. Ayrıca Yol topolojisi kendi içinde Klasik ( regular ) ve yerel ( Local ) olmak üzere ikiye ayrılır; Klasik yol topolojisinde her bilgisayar Omurga adı verilen tek yönlü bir hat üzerine bağlanırlar. Yerel yol topolojisinde ise her bilgisayar, omurganın kendisini oluşturan birer noktadır. Genelde uçtan uca bağlantılı ağlar, yerel yol topolojisi şeklinde konfigüre edilirler. Bu topolojide bilinen en yaygın kullanılan kablolama tipi Koaksiyel, fiber ve twisted pair kablo ve yaygın kullanılan protokol ise ethernet ve Localtalk protokolleridir. 3
Sinyallerin sıçramasını önlemek amacıyla, bus topolojiye sahip ağlarda kullanılan ana kablonun bağlı olduğu her iki uca Terminator adını verdiğimiz Sonlandırıcı takarak serbest sinyallerin emilerek geri dönüşünü önlemiş ve ağ üzerinde sorunsuz bir haberleşmenin olmasını sağlamış oluruz. Barrel Connector : Kablonun iki parçasını birleştirerek kablo uzatmalarında kullanılan bir komponenttir. Mecbur olmadıkça kullanılması önerilmez, çünkü sinyalleri zayıflatır. 4
Repeater: İki kabloyu birbirine bağlamak için kullanılan cihazdır. Repeater, kendine gelen sinyali güçlendirerek hedefe gönderir. Yukarıdaki şekilde de görüldüğü üzere manyetik etkilerden ya da çevresel faktörlerden bozulan bir sinyal, repeater vasıtasıyla güçlendirilerek tekrar orjinal haline getirilmekte ve hedef bilgisayara gönderilmektedir. Sinyal kaybının ve zayıflamasının olduğu ağlarda kullanılması tavsiye edilmektedir. 2.1.2 Halka Topolojisi ( Ring Topology ) Bu topoloji, bir dairesel (ya da kapalı döngü) uçtan uca bağlantı topolojisidir. Tüm birimler ya doğrudan ya da bir aktarma kablosu ve arayüz ile halkaya bağlıdır. Elektriksel sinyal bir birimden diğer birime tek bir yönde iletilir. Her birim, gelen kabloda alıcı, giden kabloda gönderici işlevi görür. Sinyal her birimde kuvvetlendirildiği veya yeniden oluşturulduğu için zayıflama en alt düzeydedir. Mantıksal olarak halka şeklinde bir yapıya sahip olan bu topoloji aslında fiziksel olarak bir çeşit yıldız topolojisi şeklindedir. İstasyonlar, Multistation Access Point ( MAU ) adı verilen merkezi bir transreceiver çevresinde bulunurlar. Token Ring yapıda bir paket, halkanın çevresindeki tüm bilgisayarları dolaşarak hedef adrese ulaşır. Token adı verilen ileticiye teslim edilen sinyal, ağ üzerinde hedefe ulaşana kadar halka şeklinde bağlı bulunan istasyonlarca karşılanır ve her istasyon sinyalin kendisine gönderildiğini kontrol eder ve şayet sinyalin üzerindeki adres örtüşmüyor ise sinyali güçlendirerek yeniden halka üzerinde diğer bir istasyona iletir. Sinyal, ilgili istasyona ulaştığında, bu istasyon ilk göndericiye Token ı geri verir ve ağda bir sonraki sinyal taşınımı için yeniden ortam hazırlanır. Bu yüzden halka topolojisi aktif bir topolojidir. Bu topolojide yaygın olarak twisted pair ve fiber optik kablolama tipi kullanılır. Uygun protokol ise Token Ring dir. 5
2.1.3 Yıldız Topolojisi ( Star Topology ) Yıldız topolojisi, her bir terminalin (Sunucular, İş istasyonları ve diğer çevre birimlerinin ) switch veya hub adı verilen merkezi konnektörlere direk olarak bağlanması sonucu oluşur. Veri, hedef adresine gitmek için switch veya hub'dan geçer. Switch veya hub ağın tüm fonksiyonlarını yönetir ve kontrol eder. Ayrıca ağda bir tekrarlayıcı/sinyal güçlendirici (repeater) gibi de çalışırlar. Günümüzde yaygın bir kullanıma sahip olan bu topolojide twisted pair ve fiber optik kablo türleri kullanılır. Ethernet ve Localtalk ise yine bu topolojinin yaygın olarak kullanılan protokol tipidir. 2.1.4 Gelişmiş Yıldız Topolojisi ( Extended Star Topology ) Bu topoloji, birden fazla birbirine bağlı olan yıldız topolojilerinin yine bir merkezi düğüm çevresinde oluşturdukları yıldız topolojisi olarak tanımlanır. Bu yapıda kullanılan kablolama mesafesinin kısa oluşu ise bir avantaj olarak görülür. Günümüzde telefon şebekelerinin yapıları bu topolojiye örnek gösterilebilir. 6
2.1.5 Karmaşık (Örgü) Topolojisi ( Mesh Topology ) Karmaşık topoloji, ağdaki tüm istasyonların diğer istasyonlar ile uçtan uca kendi aralarında bağlantıları sonucu oluşan topoloji türüdür. Bu yapıda kullanılan kablolamanın çok belirgin avantaj ve dezavantajları vardır. Mantıksal bir perspektiften bakılacak olunursa, bu yapının durumu, performansı, ağdaki merkezi dağıtıcıların ve diğer cihazların sayısı ile doğru orantılıdır. Ayrıca Ağdaki her birim diğer tüm birimler için birer bağlantı gerektirdiğinden dolayı genellikle uygulamada pek fazla pratik bulunmayan bir özelliğe sahiptir. 2.1.6 Ağaç Topolojisi ( Hierarchical tree Topology ) Temel olarak yol topolojisi ile yıldız topolojisinin karakteristik özelliklerinin kombinasyonu şeklinde ortaya çıkan bir topoloji türüdür. Yıldız şeklinde bağlı istasyonların omurga üzerinde konumlanması sonucu oluşan yol modeli ağaç topolojisini oluşturur. Diğer bir yönden, ağaç topolojisi mantıksal açıdan gelişmiş yıldız topolojisine benzer. Tek farkları ise ağaç topolojisinin herhangi bir merkezi düğüme ihtiyaç duymamasıdır. İki şekilde ortaya çıkar, omurga ağacı ( Backbone tree ) ve ikili ağaç ( binary tree ). Omurga ağaç modelinde her düğüm hiyerarşik bir düzen içerisinde alt dallara ayrılır. İkili ağaç yapısında ise her düğüm sadece iki segment halinde bölünerek yapıyı oluşturur. Ağaç topolojisi yapısında sinyalin akış şekli hiyerarşik bir düzende oluşur. 7
Bu yapıda göz önünde bulundurulması gereken bir husus, 5-4-3 ethernet kuralıdır; Bir sinyalin gönderilmesi anında bu sinyal belli bir süre içinde ağın diğer parçalarına ulaşır. Her bir switch, hub veya repeater sinyalin ulaşma süresine nispeten çok küçük bir zaman dilimi daha ekler. Ağdaki iki istasyon arasında maksimum 5 segment olması gerekir ve aynı zamanda fiziksel olarak 4 repeaters, switches veya hub bulunması gerekir. Şayet koaksiyel kablo kullanılmışsa sadece 3 omurga ( trunk ) olabilir. Eğer ağ uçtan uca fiber optik kablo ile tesis edilmiş ise veya omurgada fiber kablo ve UTP kablolama ile karma tesis edilmiş ise bu kural 7-6-5 olarak revize edilir. Ethernet protokolünün kullanıldığı ağaç topolojisinde geleneksel olarak kullanılan kablolama türleri ise fiber optik, koaksiyel, ve twisted pair kablolardır. 2.1.7 Çift Halka Topolojisi ( Dual ring Topology ) Çift Halka topolojisi, birbirine eşmerkezli bir yapıda bulunan ve her bir halkanın kendi içinde birbirine bağlı istasyonlarının sadece kendisi ile komşu olan dış halkaya ait istasyon ile iletişim halinde bulunduğu bir yapıdır. Halkalar birbirine bağlı değildir ve aralarında herhangi bir sinyal alışverişi bulunmaz. Diğer bir deyişle, çift halka topolojisi, geleneksel halka topolojisinin aynısıdır fakat birinci halkayı dıştan kuşatan ikinci bir halka bulunur ve bu dış halka sayesinde her bir istasyon kendilerine eşdüzeyde bulunan diğer istasyonlar ile sinyal alışverişini sağlarlar. Böylece ağdaki esneklik ve güvenilirliği sağlamak üzere her aygıt kendi başlarına bağımsız olan iki halkanın ortak iletişim aygıtı haline gelir. 8
2.1.8 Hücresel Topoloji ( Cellular Topology ) Hücresel topoloji, her birinin kendi merkezi üzerinde birbirinden bağımsız düğümleri bulunan dairesel veya altıgen biçimindeki alanların oluşturduğu topoloji yapısıdır. Her geçen gün önem kazanan bir özelliğe sahip olan bu yapı, kablosuz teknolojinin kullanımı ile birbirinden farklı bölünmüş coğrafi alanları kullanır. Elektromanyetik dalgalar sayesinde oluşan bağlantıda, uçların her biri sabit veya taşınabilir bir durumda olabilir. ( ör: otomobillerdeki hücresel telefonlar, uydu bağlantı linkleri ) En belirgin avantajı ise dünya atmosferi ve uzay boşluğu haricinde herhangi bir taşıyıcı medyanın bulunmamasıdır. Dezavantajı ise ortamda dolaşan sinyalin dinleme ve izlenmeye açık bir durumda bulunması ve bunun getirebileceği güvenlik tehditleridir. 2.1.9 Eğri Topoloji ( Irregular Topology ) Eğri Topoloji, ağ bileşenleri arasında belirgin bir bağlantı şekli ve yolunun bulunmadığı, çarpık bir modelin ortaya çıktığı duruma denir. Bu topolojide kablolama oldukça düzensizdir ve çok sayıdaki düğümün birçok kablo ile gelişigüzel bağlantısı ağın düşük performans sergilemesine ve güvensiz veri iletişimi yapmasına neden olur. 9
2.2 Mantıksal Topoloji 2.2.1 Yayın Topolojisi ( Broadcast Topology ) Yayın topolojisi, her istasyonun ağ ortamında sinyali diğer tüm istasyonlara aynı anda iletmesi kuralına dayanır. Yollayıcı, sinyali yayınladıktan sonra adresin eşleştiği istasyonu bulduğu ana kadar tüm ağ üzerinden ayrı ayrı dolaşarak hedefi arar, herhangi bir aktarım söz konusu değildir. 2.2.2 İz topolojisi ( token passing topology ) (Jeton Gezici Topoloji) Bu topoloji, elektronik bir token ın ( sinyal ) her bir istasyona uğrayarak tüm ağı dolaşması esasına dayanır. Burada sözü edilen token, bir taşıyıcı görevindedir ve uğradığı her istasyon, o anda iletecek veya dağıtacak herhangi bir dataya sahip değilse token ı bir sonraki istasyona aktarır ve böylece bir repeater görevi yapmış olur. Şayet ağa sunulacak bir data varsa, token a o anda sahip olan istasyon datayı ekleyerek dolaşıma sunar ve sinyal bu şekilde taşınmış olur. 10
3. Her bir ağ topolojisinin avantaj ve dezavantajlarını açıklayınız. Yol topolojisi ( Bus Topology ) Avantajları; - Bilgisayarların ve diğer çevre birimlerinin ağa kolayca bağlanabilmesi - Daha az kablo kullanılması. - Tasarımı ve genişletilebilirliği kolay olması - Geçici amaçlı ve kalıcı olmayan ağların hızlı bir şekilde kurulabilmesi için ideal olması. - Switch veya Hub gibi çevresel bağlantı aygıtlarının kullanılmaması ve böylece ek maliyetlerin ortadan kalkması. - Bir istasyonun çalışmaması durumunda diğerlerini etkilememesi - Büyütülebilirlik açısından en ucuz topoloji olması. Dezavantajları; - Sorun giderilmesi ve yönetimi zor olması - Kısıtlı sayıda istasyon ve kısa mesafe kablo üzerinde olması. - Ana kabloda oluşan bir kopmanın tüm ağın çalışmasını engellemesi - Eklenen her ilave istasyonun toplam ağ performansını kötü anlamda etkilemesi - Omurga kablonun her iki ucunda sonlandırıcıların bulunma zorunluluğu Parasal açıdan bir karşılaştırma yapıldığında, Yol topolojisi en düşük maliyetli olanıdır. Diğer topolojilere göre az sayıda aygıt kullanılır. Yine bu topoloji kablo kullanımı açısından daha az gereksinim duyar. Halka Topolojisi ( Ring Topology ) Avantajları; - Ağın büyütülmesi, toplam sistem performansına çok az bir oranda olumlu etki yapar. - Tüm istasyonlar eşit erişim hakkına sahiptir. Dezavantajları; - Bilinen en pahalı topolojidir. - Oldukça komplex tir. - Bir istasyonun arızası durumunda tüm istasyonlar etkilenir. Yıldız Topolojisi ( Star Topology ) Avantajları; - Yeni istasyonların eklenmesi kolaydır. - Yönetimi ve hata tespiti basittir ve kısa zamanda halledilebilir. - Birbirinden farklı kablolama metodları ile bağdaşabilir. - Herhangi bir istasyondaki arıza veya yeni bir birimin eklenmesi halinde bundan tüm ağ etkilenmez. Dezavantajları; - Diğer topolojilere oranla, çok daha fazla kablo gereksinimi olur. - Hub veya Switch cihazlarında ortaya çıkan sorunlarda tüm ağ etkilenir. - Bu cihazların kullanılması sonucunda, yol topolojisine göre maliyeti daha yüksektir Büyütülebilirlik açısından ise, Yıldız topolojisi cihazların ve istasyonların kolayca ağa eklenebilmesi sonucu büyümeye açık bir yapıya sahiptir. Ayrıca bu topolojinin kullandığı twisted pair kablo tipi, yaygın olması açısından yıldız topolojisini daha popüler hale getirir. 11
Ağ (Karmaşık/Örgü) Topolojisi ( Mesh Topology ) Avantajları; - Her istasyonun kendi başına diğerleri ile uçtan uca bağlantı kurmasından dolayı, çoklu bağlantı oluşmakta ve böylece herhangi bir bağlantının kopması durumunda, sinyalin hedefine ulaşabilmesi için diğer bağlantıları kullanması en önemli avantajdır. - Bir istasyondan yayınlanan sinyal farklı hedeflere yöneldiğinde çoklu oluşan bağlantı sayesinde kısa süre içerisinde ağdaki hedeflerine varacaktır, böylece taşınım zamanı kısalacaktır. Dezavantajları; - Ağ üzerinde az sayıda düğümün bulunduğu durumlarda ve ortam boyutunun küçük olması halinde ortaya çıkan bağlantı miktarının çok fazla gözükmesi ve bu durumda ağ hızının yavaşlaması. Ağaç Topolojisi ( Hierarchical Tree Topology ) Avantajları; - Her bir segment için noktadan noktaya bir kablolama yapısı kullanılır, böylece segmentlerde oluşan bir kesinti halinde diğerleri etkilenmez. - Birbirinden farklı donanım ve yazılım üreticilerinin sağladıkları ürünler uyum içerisinde çalışabilir. Dezavantajları; - Kullanılan kablolamanın tipine göre her bir segmentin ortalama uzunluğu belirli bir limiti geçemeyebilir. - Eğer ana omurga ( trunk ) yapısında bir kopma olursa tüm ağ işlevini kaybeder. - Kablolama açısından konfigürasyonu diğer tüm topolojilerden oldukça daha zordur. Hücresel Topoloji ( Cellular Topology ) Avantajları: En belirgin avantajı ise dünya atmosferi ve uzay boşluğu haricinde herhangi bir taşıyıcı medyanın bulunmamasıdır. Dezavantajları: Ortamda dolaşan sinyalin dinleme ve izlenmeye açık bir durumda bulunması ve bunun getirebileceği güvenlik tehditleridir. 12
4. En uygun ağ topolojisini belirleyiniz. Nedenlerini açıklayınız. Topoloji Kurulum Düzenleme Sorun çözme Veri aktarımında problem Doğrusal Çok kolay Kısmen zor Zor Tek bir kablo, kabloda problem veri aktarımını etkiler Halka Kısmen Kolay Kısmen zor Kolay Halkadaki bozukluk veri aktarımını etkiler Yıldız Kolay, ancak zaman alıcı Kolay Kolay Tek bir kablodaki bozukluk bir pc yi etkiler Ağaç Zor Zor Kolay Oldukça az Karmaşık Zor Zor Kolay Oldukça az Tabloda temel topolojilerin karşılaştırmasından da görüleceği gibi en uygun ağ topolojisi Yıldız topolojisidir. Kurulumu kurulacak ağın büyüklüğüne paralel biraz zaman alır ancak kolaydır. Düzenleme yapması kolaydır. Sorun çözmesi kolaydır. Tek bir kablodaki sorun sadece tek bir bilgisayarı etkiler. 13
5. Kaynaklar http://www.cozumpark.com/ http://www.netcom.com.tr http://www.dijitalders.com/ http://www.teknologweb.com http://www.kocsistem.com.tr/ http://www.cenk.in/ 14