Temel Ağ (Network) Kavramları
keha.net - Temel Ağ (Network) Kavramları ve Anlamları
Ağ (network) kavramı, var olan kaynakların kullanıcılar tarafından beraber kullanılması, bilgiye ortak ulaşmaları ve buna bağlı olarak da maliyet ve zaman tasarrufu sağlanılması gereksiniminden ortaya çıkmıştır. Bu temel kuraldan hareketle oluşan ağlar günümüzde;
-uzaktaki bilgiye erişim (Web),
-kişisel iletişim (E-mail, ICQ, IRC, Video-konferans),
-interaktif eğlence (Web-Tv, oyunlar) gibi kavramlarla hayatımızda önemli bir yer kaplamaktadır. Bir ağın oluşabilmesi için minimum iki makineye, bunlara takılı olarak ağ kartlarına ve de bağlantıyı sağlamak içinde kabloya ihtiyaç vardır.

Ağların Gelişimi ve Ağ Teknolojileri

Ana Makine (MainFrame) Modeli:
Ağ kavramı ilk olarak Ana Makine (MainFrame) teknolojisi ile ortaya çıkmıştır. Ana makinenin kendi işlemcisi (CPU), sabit diski (harddisk), bunları kumanda etmek için bir ekranı, klavyesi ve de terminallere bağlı seri portları vardı. Aptal terminaller (dumb terminal) sadece ekran ve klavyeden oluşurdu, yani bir deyişle pasif makinelerdi. Terminallerin yerel bir disk alanları da olmadığı için bilgiyi ana makine üzerinde saklarlardı. Tüm yük ana makinenin üzerindeydi ve bu yüzden çok pahalıydı. Terminallerin kendi başlarına işlem yapabilme ve bilgiyi kendi üzerinde saklama gibi yetenekleri olmadığı için ,deyim yerindeyse aptaldılar.
Ana makinede çıkacak bir sorunun tüm sistemi etkilemesi ise , bu modelin en büyük dezavantajıdır.
İstemci / Sunucu (Client/ Server) Modeli:
İstemci/Sunucu modelinde her istemci kendi başına belirli işlemleri yerine getirebilmekte, yetersiz durumda kaldığında ise o işe özelleşmiş olan sunuculara başvurmakta idi. Örneğin; her istemcide ofis uygulamaları, masa üstü yayıncılık, oyun programları kullanılması buna rağmen veri tabanı ya da web gibi uygulamalarda bir sunucuya erişilmesi gibi.
Eşlenik Ağ (Peer to Peer) Modeli:
İstemci/Sunucu modelinin gelişmesi ve yaygınlaşması ile birlikte istemcilerin daha ön plana çıktığı, özelleşmiş sunuculara ihtiyaç duyulmayan ağ örnekleri de ortaya çıkmaya başladı. Bu modelde sunucu ve istemci yoktur. Her bilgisayar istemci konumundadır. O yüzden; ağlarda makineler yaklaşık özelliklerdedir ve işleyiş olarak birbirlerinden üstünlükleri yoktur.
Örnek; tamamen Windows 95/98 kullanan ağlar.

Büyüklüklerine Göre Ağlar

LAN (Local Area Network) Yerel Alan Ağı: Kurulabilecek en küçük çaplı ağ olmakla birlikte büyüklükleri bir oda veya bir binayla sınırlı kalmayıp 1 km'ye kadar çıkabilmektedir. Örneğin; küçük ve orta dereceli kurumların ağları.
WAN (Wide Area Network) Geniş Alan Ağı: Aralarında 1 km'den fazla mesafe olan LAN ların birleşmeleriyle meydana gelirler. Türkiye'deki en meşhur WAN'lardan biri Turnet (Türkiye iç omurgası), bir diğeri Ulaknet'tir (Üniversiteler arası ağ).
MAN (Metropolitan Area Network) Metropol Alan Ağı: WAN'ların şehir bazında ya da şehirler arası birleştirilmeleriyle oluşur, fakat günümüzde MAN kavramı kullanılmamakta, yerine WAN terimi tercih edilmektedir

Ağ Çalışma Prensipleri

Temel olarak ağlarda iki tip çalışma prensibi vardır:
-Yayın (Broadcast): Ağa atılan bir paketin her bilgisayara gönderilmesi. Paket hangi MAC adresine gidecekse, o adresin sahibi geriye (+) yanıt gönderir ve paketler ona doğru gitmeye başlar.
-Noktadan noktaya (Point to Point): Ağa atılan bir paketin özel bir noktaya iletilmesi.
Ağların çalışma prensibi genelde yayın tarzındadır. Buna rağmen internet omurgası noktadan noktaya çalışmaktadır.


Ağ Topolojileri

BUS (Doğrusal/Lineer) topoloji:

Ağda yer alacak bütün aygıtlar Bus yada Backbone adı verilen merkezi bir kabloya bağlıdır. Makineler kabloya T-konnektörler aracılığıyla bağlanırlar ve kablonun rezistansını düşürmemek için açıkta kalan iki ucuna sonlandırıcılar takılır. Bir makinede veya kablonun herhangi bir noktasında oluşan arıza tüm sistemin çalışmasını engeller. Çünkü; sonlandırıcılar vardır. Bu dezavantajına rağmen kurulumu en kolay yapı olduğu için tercih edilmektedir. Maksimum kapasitesi 10-12 makine olup, iki makine arası maksimum mesafe ince eş-eksenli (thin coaxial) kablo kullanıldığında 185 m, kalın eş-eksenli (thick coaxial) kablo kullanıldığında 500 metredir.
Bu tip topolojide tek bir hat tüm terminalleri dolaşır. Genellikle koaksiyel kablo kullanılır.
Ülkemizde de oldukça rağbet gördüğü söylenebilir. Küçük ağ sistemleri için ideal bir seçim olarak kabul edilir. Bununla birlikte ihtiyaçlar karmaşıklaştıkça giderek terkedildiği gözlenmektedir.


STAR (Yıldız) topoloji :

Bu topolojide bilgisayarların birbirlerine göre konumları yıldız şeklindedir. Ağdaki tüm birimler merkezdeki hub’a (çok portlu cihaz) uçtan uca bağlantıyla bağlıdır. Hub’ların birbirlerine bağlanması suretiyle ağın genişleme şansı vardır. Yıldız topolojisinde sinyal ağa bağlı birimden merkezdeki donanıma, buradan da diğer ağa bağlı birimlere doğru yayılır.
Merkezi bilgisayar işlemleri ve bilgi paylaşımını kontrol eder.
Herhangi bir nod (düğüm) çalışmaz hale gelirse otomatik olarak devre dışı kalır. Bu tip topolojilerde kritik olan merkezi bilgisayardır. Çünkü, ana bilgisayarın çalışmaması durumunda tüm sistem durur.
Genelde UTP (Unshielded Twisted Pair) korumasız çift dolanmış ya da STP (Shielded Twisted Pair) korumalı çift dolanmış kablo kullanılarak oluşturulur ve bilgisayarlarla bağlantı cihazının (hub gibi) maksimum mesafesi 100 metredir. Kullanılan çift dolanmış kablonun ve ağ kartının çeşidine göre farklı hızlarda çalışır. Her bilgisayarın bağlantısındaki problem yalnızca onun çalışmasını engellerken, ağdaki diğer cihazlar çalışmalarına devam ederler. Ancak bağlantı cihazlarındaki (hub, switch) problemler, o cihaza bağlanan tüm cihazların çalışmasını engeller. Diğerlerine göre daha güvenilir fakat pahalı çözümler sunar.


RING (Yüzük –Dairesel) topoloji:



Bus yapısındaki bir ağın sonlandırıcıların çıkarılarak iki ucunun birleştirilmesiyle oluşan ağ yapısıdır. Tüm birimler ya doğrudan ya da bir aktarma kablosu ve arayüz ile halkaya bağlıdır.
Elektriksel sinyal birimden 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




TREE (AĞAÇ)topoloji:


Temel olarak tıpkı doğrusal topoloji de ki gibi bağlantı noktalarından alınan ekler yöntemine göre çalışılmaktadır. Sadece ağaç topolojisi ağ bağlantıları için tercih edilmektedir. Daha çok ağaç ve doğrusal topolojisi birlikte kullanılır (BUS/TREE topoloji).




GENİŞLETİLMİŞ YILDIZ topoloji

Yıldız topolojiye sahip küçük ağların yine aynı şekilde yıldız yapıda hub veya anahtarlar kullanılarak ağın genişletildiği topolojidir.




HİYERARŞİK topoloji

Yıldız topolojideki ağların hiyerarşik bir şekilde birbirlerine ve bütün ağın trafiğini kontrol etmek üzere bir bilgisayara bağlandıkları topolojidir.

MESH (AĞ) topoloji :


Fiziksel mesh topolojisi ağdaki tüm birimler arasında uçtan uca bağlantı içerir. Ağdaki her birim diğer tüm birimler için birer bağlantı gerektirdiğinden, genellikle pratik bulunmaz.
Temel anlamda bilgisayar ağlarının oluşum temelinin göstergesidir. Basit anlamda birebir bağlantıyı gerçekleştirerek oluşturur.
Ağ teknolojisinde yapılmak istenen uygulama teoride bu tür bağlantıyı gerçekleştirmektir. Oysa; diğer topolojilerde bu çok daha kolay ve güvenilir olarak gerçekleştirilmiştir.



Bilgisayar Ağlarında Kullanılan Kablolar

İki Telli Açık Kablo
İki-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 kablolarda, aynı kablo içerisindeki yan yana 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.

Çift Burgulu Kablolar(Twisted-Pair)

Bu tür kablo bağlantısı özellikle Yerel Alan Ağları 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.


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. Şekilde göşterildiği gibi, RJ-45 bağlayıcısı üzerinde 8 uç bulunur.Bağlantı sırasında bu uçların bir kısmı(4 tanesi) ya da tamamı kullanılabilir. Bağlayıcılarla sonlandırma yapılırken tellerin sarıldığı yalıtkanların renklerine bakılır.
Bu tür hatlar kısa mesafelerde 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) (UTPs) 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) (STPs) koruyucu bir kılıf gürültü sinyallerinin etkisini daha aza indirmek için kullanılır.
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.

Eş Eksenli (Koaksiyel) Kablo

Koaksiyel kablo da çift burgulu kablolar gibi kullanımı kolay fakat çift burgulu kablodan biraz daha pahalıya mal olan bir kablo çeşididir. Yüksek frekanslı sinyalleri taşımak için tasarlanmıştır.
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.
Koaksiyel kablo farklı sinyal çeşitleri ile kullanılabilir. Fakat pratikte birkaç yüz metre uzaklıktan 10Mbps veri rahatlıkla iletilebilir. Yüksek bant genişliği nedeniyle kablolu TV yayınlarında da eş eksenli kablolar tercih edilmektedir. Bu tür kablolar 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.

Fiber Optik Kablo

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 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 kablo ayrıca , elektriksel olarak gürültülü ortamlarda, 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.
Bir fiber optik kablosu, gönderilecek her bir sinyal için kablonun koruyucu tabakasının 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.
Fiber optik kablolama, 2 Km’ye kadar uzayabilen geniş alanlarda, yüksek kapasiteli iletişim ortamı sağlayabilmek amacıyla kullanılır.


LAN Cihazları

- NIC (Network Interface Card) kartı
- Dönüştürücü (Transceiver)
- Yükseltici (Repeater)
- Hub
- Köprü (Bridge)
- Anahtar (Switch)
- Yönlendirici (Router)

NIC Kartı (Network Interface Card)

Bilgisayarların ağ ortamına aktaracakları bilgileri hazırlayan cihazlardır. Genelde 1. katman cihazı olarak bilinmesine rağmen kart üzerindeki ROM'da tutulan MAC adreslerinden dolayı 2. katman cihazı olarak bilinmektedir. Bir başka adı ise ağ adaptörü (network adapter) dür.
Dönüştürücü (Transceiver)
Bir çeşit sinyali başka bir çeşide çeviren bir cihazdır.
Yükseltici (Repeater)
Kablolarda belirli mesafelerden sonra gönderilen elektriksel sinyaller azalmaktadır. Bu sinyalleri güçlendirmek için repeater lar kullanılır. Gönderilen bilgiyi değiştiremez veya filtreleyemezler. Sadece gönderilen bilginin daha uzağa en iyi şekilde gitmesini sağlarlar

HUB

Yıldız topolojisinde merkezi bağlantıyı sağlayan cihazlardır. Hub lar repeaterlardan farklı olarak hedef yönlendirmesi yapmazlar. Gelen bilgiyi bağlı bulunan portların tamamına gönderirler.

Köprü (Bridge)

Köprüler bağlandıkları segmentin trafiğini kontrol eder ve filtrelerler. 2 portları vardır ve bir porttan gelen sinyali eğer ihtiyaç yoksa diğer segmente yollamazlar. Büyük bir ağı 2 küçük parçaya bölebildikleri gibi, 2 farklı ağ yapısını birleştirmek içinde kullanılırlar.

Anahtar (Switch)

Anahtarlar, aynen köprüler gibi MAC adres tablosu oluştururlar. Bağlandıkları ağ segmentindeki trafiği kontrol ederek birbirlerine olan trafik akışını MAC adresleriyle yönetirler.
Switchler hublara göre daha akıllı ve pahalı cihazlardır ve kendi üzerlerinde işlemcileri ve hafızaları vardır. Switch ler yanlızca makinelerin direk olarak bağlanması için değil ayni zamanda ağların yükünü azaltmak için kullanılırlar.

Yönlendirici (Router)

Networkler arası haberleşmenin yapılabilmesi için ara bağlantıyı sağlayacak cihazlara router denir. Routerlar IP paketlerinin yönlendirilmesinden sorumludur ve bu yüzden üzerlerinde routing tabloları tanımlanmıştır. Routing tabloları iki çeşittir: Statik ve dinamik.