AĞ MİMARİLERİ VE PROTOKOLLERİ (Network Architectures and Protocols)

Ağ Mimarisi

Bir ağın mimairisini belirleyen 2 temel özellik vardır.

1) Ağ Topolojisi: Cihazların kablo ve bağlantı yerleşim haritası gibi düşünülebilir.

A) Bus Topoloji: Bütün cihazları birbirine bağlamak için hepsine uğrayan doğrusal bir kablo ile sağlanır.

B) Star Topoloji: Bilgisayarların swtich, router gibi cihazlar ile birbirine bağlandıkları yapıdır.

C) Ring Topoloji: Fiziksel olarak Star’a benzer ama mantıksal olarak Ring’tir. Veriler ağ üzerinde halka şeklinde bir döngüye sahiptir.

2) Ağın Büyüklüğü: Ağlar, büyüklüklerine göre 2’ye ayrılırlar.

A) LAN (Local Area Network): LAN’lar yüksek hızlı, güvenilir ve küçük bir alana yayılmış olan lokal ağlardır. Örn; bir şirketin içindeki ağdır.

B) WAN (Wide Area Network): Coğrafi olarak birbirinden uzak LAN’ların birleştirilmesiyle oluşan ağdır. Örn; internet ağı.

– İpucu: Bir daire LAN ise; apartman WAN’dır.

– Bir apartman LAN ise; site / mahalle WAN’dır.

WAN Terminolojisi

• Toll Network: Servis sağlayıcısına ait ağ bulutudur.
• POP (Point of Presence): Servis sağlayıcının cihazlarının bulunduğu noktadır.
• CPE (Costumer Premises Equipment): Servis sağlayıcının, kullanıcıların binalarında bulundurduğu cihazdır.
• Local Loop: POP’tan servis sağlayıcının merkezine yapılan kablolamadır.
• CO Switch: Kullanacıya hizmet sağlayan en yakın switch’lerdir.
• Demarcation: CPE’nin bittiği ve Local Loop’un başladığı noktadır.
• ISP (Internet Service Provider): İnternet servis hizmeti sağlayıcısıdır.

Ağ Protokolü

• Ağda çalışan cihazların iletişim kurabilmeleri için gerekli kurallar bütünüdür.
• Ağ protokollerini dillere benzetebiliriz. İnsanların anlaşabilmesi gibi bilgisayarların da aynı protokolleri kullanıp anlaşabilmeleri gerekir.
• Günümüzde en yaygın kullanılan protokol TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)’dir. TCP/IP her türlü ağda kullanılabilen esnek, gelişmiş ve hızlı bir protokoldür.
• Kullanılmak istenen protokolü, işletim sistemleri sağlar.

OSI (Open Systems Interconnection) Referans Modeli

• Network iletişiminde ortak bir dil olarak 1984 yılında kullanılmaya başlanmıştır.
• 7 katmandan oluşur.
• Her bir katman, alt katmandan hizmet alır; üst katmana hizmet verir.
• Gönderici her bir katmanda veriye (pakete) kendi bilgisini ekler. Alıcı da çıkarır.
• Ekleme işlemine enkapsülasyon; çıkarma işlemine de deenkapsülasyon adı verilir.

7- Application Layer (Uygulama Katmanı)

6- Presentation Layer (Sunum Katmanı)

5- Session Layer (Oturum Katmanı)

4- Transport Layer (Ulaşım Katmanı)

3- Network Layer (Ağ Katmanı)

2- Data-Link Layer (Veri Bağlantı Katmanı)

1- Physical Layer (Fiziksel Katman)

OSI (Open Systems Interconnection) Referans Modeli

7- Application Layer (Uygulama Katmanı):

• E-posta, dosya transferi, web erişimi gibi ağ hizmetleri sağlayan servisleri destekler.
• Kullanıcının Google.com’u çağırdığını Presentation katmanına bildirir sadece.
• Presentation katmanından gelen paketi de uygulamada açıp kullanıcıya görüntüler.
• Gerisiyle ilgilenmez.
• Kullanıcıya en yakın, kullanıcı dostu katmandır. Kullanıcının bilgisayar dili tercümanı gibidir.
• Son kullanıcıya hitap eder. Verilerin uygulamalar aracılığı ile kullanıcıya erişimini sağlar.

6- Presentation Layer (Sunum Katmanı):

• Application ve Session katmanları için çift taraflı olarak gönderime hazırlık yapar.
• Verilerin uygulamalarda çalışabilmesi için “jpeg-imap-png” gibi uzantılar ile veri türüne uygun hazırlık yapar.
• Dönüştürme işlemlerini yapar.
• Şifreleme, çözme; sıkıştırma, karakter seti değişimi, grafik komutlarının yorumlanması gibi işler burada yapılır.
• Gelen paketlerin kullanıcıya sunumu için de, burada hazırlanılır.

5- Session Layer (Oturum Katmanı):

• Diğer bilgisayarlar ile iletişim sağlandığında uygulamalar arasında oturum burada açılır.
• Karşılıklı iki uygulamanın birbirini bulduğu katmandır.
• Bu oturumun kopmaması, stabil olması, oturumda veri senkronizasyonu gibi görevleri vardır. Çakışmaları önler.
• İletişimde problem olması halinde gönderilen verinin baştan komple gönderilmemesi için veriye checkpoint’ler koyar. Aksaklık halinde ne kadarı gönderilmediği tespit edilerek sadece o kısım gönderilir.

4- Transport Layer (Ulaşım Katmanı):

• Birincil görevi, paketin alıcıya ulaştığından emin olmaktır.
• Session katmanından gelen verileri, network katmanın daha iyi anlayabileceği şekilde küçük parçalara böler.
• Bu parçalara segment adı verilir. Segment’leme görevi buranındır.
• Alt ve üst katmanların eş zamanlı çalışabilmesini de sağlar. Bu işleme multiplexing adı verilir.
• Web’de gezerken aynı anda download yapılabilmesinden bu katman sorumludur.
• TCP (Transmission Control Protocol) ve UDP (User Datagram Protocol) bu katmanda işlenir.

3- Network Layer (Ağ Katmanı):

• Paketlerin hangi route (rota) üzerinden gideceğini belirler.
• Paketin hedefe ulaşımında birden fazla rota varsa doğrusuna karar vermekle sorumludur.
• Lokalin sonlandığı ve internete çıkışın sağlandığı katmandır.
• Bu yüzden IP adresi burada girilir.
• Verinin kalitesi (QoS – Quality of Service) de burada belirlenir.
• Segment boyutlarını, Data-Link katmanının daha iyi anlayabileceği daha küçük segmentlere böler.

2- Data-Link (Veri Bağlantı Katmanı):

• Gönderilen verilerin elektrik sinyallerine dönüştürülüp kabloya iletilmesini ve tersi yöndeki işlemi gerçekleştiren katmandır.
• MAC bilgisi burada girilir.
• Network katmanından gelen paket’leri, Physical katmanda yola çıkabilecek şekilde frame’lere böler.
• Frame tipi gibi bilgiler burada eklenir.
• Yolda bozulabilecek frame’leri tespit etmek için frame’lere CRC (Cyclic Redundancy Check) bilgileri ekler.
• Karşı bilgisayarda CRC bilgisi doğru okunuyorsa frame bozulmamıştır.

1- Physical Layer (Fiziksel Katman):

• Elektriksel, optik veya kablosuz sinyalleri A noktasından B noktasına iletmekle sorumludur.
• Sadece bit’lerin bir bilgisayardan diğerine ulaşmasıyla ilgilenir.
• Paketi teslim etmekle sorumludur, içeriğiyle ilgilenmez.
• Bu katmanda pakete, paketin hangi sinyalle taşınacağı, bit’lerin ne şekilde dizileceği, konnektörlerdeki kaç pin ile çalışılacağı, adaptörün ne zaman veri gönderip alacağı, teslimatın başarı durumu gibi detaylar tanımlanır, pakete yazılır.

NOT:

Böylece veri yapısı katmanlar göz önünde bulundurulduğu zaman; ” Data[7-6-5] / Segment[4] / Packet[3] / Frame[2-1] ” şeklindedir.

• Fiziksel detaylar…

TCP (Transmission Control Protocol)

• Bağlantı temelli, güvenilir bir iletim protokolüdür.
• Veri iletimine başlamadan önce gönderici ve alıcı arasında anlaşma sağlar. Bu anlaşma ” 3 Way Handshake” olarak adlandırılır.
• Alıcıya ulaşmayan veriyi ulaşım sağlanana dek tekrar tekrar yollar.

UDP (User Datagram Protocol)

• Bağlantı temelli değildir ve kontrol mekanizmaları içermez.
• Kontroller yapmadığı için TCP’den hızlıdır.
• İletim esnasında kaybedilen veriler tekrar gönderilmez.
• Hızın, güvenirlikten önemli olduğu bağlantılarda kullanılır.

Portlar (Ports)

• Portlar, bilgisayarların giriş kapılarıdırlar.
• Veri iletiminde port numaraları ve interface denilen fiziksel bağlantı noktalarına ait bilgiler kullanılır.
• Yazılımsal açıdan olaya bakıldığında, port belli bir işleme ait olan mantıksal bir yapıdır.
• TCP ve UDP bağlantılar, veriyi üst katmanlara taşımak veya uygulamaya iletmek için port numaraları kullanırlar.
• Port numaraları, aynı anda yapılan farklı iletişimleri ayırt etmek için kullanılırlar.
• Her application katmanı servisi, belirli bir port’tan sunulur.
• Bir bilgisayarda 65536 adet port vardır. 1024 tanesi iyi bilenendir. (Well-Known)

TCP Bağlantı Başarım Araçları

ARP (Address Resolution Protocol):

• Veri iletiminde kullanılan önemli bir protokoldür.
• MAC Adresleri ile IP Adreslerini eşleştirir. Bu eşleştirmeyi tablosuna kaydeder.
• Veri iletiminde verilerin kime ait olduğunu belirlemek için kullanılır.

• Ağ cihazlarının 2 adresi vardır.a) MAC:
  • Fiziksel adresidir.
  • Ağ kartlarının ROM belleğine üreticisi tarafından yazılır.
  • 48 bit’lik hexadecimal (on altılık) bir sayıdır.
    Örn; 4F-00-1C-25-1B-4B

  b) IP:

  • Mantıksal adresidir.
  • Cihazlara yöneticiler tarafından yazılır.
  • 32 bit’lik binary (ikilik) bir sayıdır.
  • Örn; 11000000.10101000.00000001.00001010
  • Böyle bir sayıyı hatırlamak ve yazmak zor olduğu için her 8’li grup decimal’e (ondalık) çevrilmiştir. Sayı artık 192.168.1.10’dur.

TCP Bağlantı Başarım Araçları

ICMP (Internet Control Message Protocol):

• Bir cihazın başka bir cihaza olan erişimini kontrol etmek için gönderilen veri iletimidir.
• Sorun gidermek ve hata tespiti için kullanılır.a) Ping: Kaynaktan hedefin IP’sine gönderilen 32 bit’lik küçük bir mesajdır (Echo Request). Mesajı alan bilgisayar cevap verir (Echo Reply). Mesajın hedefe ulaşması zamanlarını da gösterir (Rount Trip Time).b) Tracert: Kaynaktan hedef IP’ye giderken geçilen IP ve cevap verme sürelerini gösterir. Yol (rota-route) üzerindeki her bir IP’ye hop adı verilir.

IP (Internet Protocol) Adresi

• IP adresleri, cihazların network’teki yerlerini belirtir. Hangi ağda olduğunu ve ağdaki kimliğini belirtir.
• IP adresleri 32 bit’lik, binary ve mantıksal bir sayıdır.
• Örn; 11000000101010000000000100001010
  • Böyle bir sayıyı hatırlamak ve yazmak zor olduğu için önce 4 parçaya bölünür. 11000000.10101000.00000001.00001010 Her bir parçaya ‘octet’ adı verilir. Her IP’de 4 octet vardır.
  • Her octet de decimal’e (ondalık’a) çevrilir. IP artık bizler için 192.168.1.10 şeklindedir. Bilgisayar için hala en başındaki gibi binary’dir (ikilik’tir.)
• Bu kolaylık sağladığımız işleme ‘Dotted Decimal’ adı verilir.
• Her octet minimum 0; maksimum 255 değeri alabilir.