PROTOKOL, AĞ YAPILARI

1.PROTOKOL NEDİR?

Protokoller katmanlar halinde tanımlanmıştır. Her bir katman, kendi içinde bağımsız olarak geliştirilebilir ve haberleşme türüne göre, yalnızca gereksinim duyulan katmanlar kullanılır. Uluslararası Standartlar Enstitüsü(ISO), ağ katmanlarına Açık Sistem Bağlanma(OSI) standardını getirmiştir. OSI(Open System Interconnection) katmanları şekil 1’de gösterilmiştir.

Şekil 1

l  OSI modeli sayesinde bir cihazın veya protokolün ağ içinde ne görev üstlendiği daha rahat anlatılabilir.

l  OSI modeli, ağ iletişimi için büyük problemleri küçük daha kolay yönetilebilir parçalara bölerek işlevsel bir tanım verir.

l  Her katman için belirli sorumluluklar ve servisler tanımlanmıştır.

l  Her katman komşu katmanlardan işlevsel olarak bağımsızdır.

l  Her katman  iyi tanımlanmış bir fonksiyonu yerine getirir.

l  Her katman veri alışverişini yaparken aynı düzeydeki katmanla konuşur. Ancak mesajını doğrudan karşı katmana iletemeyeceğinden, mesajını aynı düzeydeki bir alt katmana ileterek ulaşımı sağlar.

l  Her katman kendi denetim bilgisini mesajın başına ekleyerek, karşı katmana isteğini iletir. Bu denetim bilgisine Başlık (Header) denilir[2].

l  OSI modeli verinin bir bilgisayar üzerinde bir programdan, başka bir bilgisayar üzerindeki diğer bir programa nasıl ulaşacağını tanımlar. Model bu süreci 7 katman halinde inceler.

1.1-Fiziksel Katman (Physical Layer):

• Verinin kablo üzerinde alacağı yapıyı tanımlar.
• 1’lerin ve 0’ların nasıl elektrik, ışık ve radyo sinyallerine çevrileceğini ve aktarılacağını tanımlar.
• Fiber kablo, kablolu TV, telefon hatları ve kiralık hatlar (leased line) bu katmana dahildirler.
• Yükseltici, hub, modem ve codec’ler bu katmanda kullanılan aygıtlardır.

1.2-Veri Bağı Katmanı (Data Link Layer):

• Ağ katmanından aldığı veri paketine hata kontrol bitlerini ekleyerek 1. katmana iletir.

1.3-Ağ Katmanı(Network Layer):

• Veri paketinin ağ adresini kullanarak, bu paketi uygun ağlara yönlendirme işlevini yapar.
• İnternet’in temel protokol kümesi olan TCP\IP’nin IP protokolü bu katmanda yürütülür.
• Yönlendirme cihazları da bu katmanda kullanılır. Yönlendirme işlemi, yönlendirme protokolleri kullanılarak dinamik bir şekilde yapılır.

1.4-Taşıma Katmanı (Transport Layer) :

• Üst katmanlardan gelen veriyi ağ paketi boyutunda parçalara bölerek bir alt katmana iletir ve bir üst katmana bu bölmeleri birleştirerek sunar.

1.5-Oturum Katmanı (Session Layer) :

• Farklı bilgisayarlar üzerindeki kullanıcıların birbirleri üzerinde bir oturum açılması, yönetilmesi ve sonlandırılması işlevlerini sağlar.

1.6- Sunuş Katmanı(Presantation Layer) :

• Yollanan verinin karşı bilgisayar tarafından anlaşılabilir halde olmasını sağlamaktır.
• Sıkıştırma, şifreleme/şifre çözme, EBCDIC-ASCII dönüşümü ve ters dönüşüm gibi işlevlerin yerine getirilmesini kapsar.

1.7-Uygulama Katmanı(Application Layer) :

• Kullanıcıya en yakın olan katmandır.
• Uygulama programlarının ağa erişimi için gerekli işlevleri     kapsar.
• Dosya transferi, elektronik mektuplaşma, uzaktan dosya erişimi, ağ yönetimi, terminal protokolleri gibi standartlar geliştirilmiştir.

2. AĞ YAPILARI

Ağlarda bilgisayarlar arası veri iletişiminin gerçekleşmesini sağlayan yapılar vardır. Bunlar bilgisayarların, ağ elemanlarının konumu, birbirleri ile olan iletişimleri ve çalışma sistemlerini kapsar. Ağ yapılarını değişik şekillerde sınıflandırmak mümkündür. En yaygın sınıflandırma şekillerinden birisi, bağlantı şekillerine göre yapılan sınıflandırmadır[1]. Bunu ağ mimarisi ya da ağ topolojisi olarak adlandırabiliriz.

En çok kullanılan ağ mimarileri şunlardır;

• Doğrusal yapı (bus)

• Yıldız yapı (star)

• Halka yapı (ring)

Bu ağ mimarileri lan ağlarında kullanılır. Bunlardan farklı olarak wan ağ sistemlerinde kullanılan ağ mimarileride vardır.

-Ağaç(tree)

-Örgü

2.1. DOĞRUSAL (BUS, LİNEER) YAPI

Tüm bilgisayarlar sıra ile tek bir kablonun üzerinden bağlanır. Kablonun her iki yöndeki uçlarına da sonlandırıcılar (bir başka yaygın deyişle terminatör) konur. Kabloda meydana gelen en ufak bir sorunda tüm ağ kullanışsız hale gelir. Ethernet sistemlerinde bu yapı kullanılır. Her bilgisayar bir T konnektör vasıtasıyla bu kabloya bağlıdır[5]. Kablonun her iki ucunda da elektriksel sinyallerin kablo dışına çıkmasını önlemek amacı ile sonlandırıcılar bulunmaktadır. Doğrusal yapı kullanan bir ağda veri paketleri doğrudan doğruya tüm ağa gönderilir. İlgili olan hedef bilgisayar ağı dinleyerek kendisine gelen paketi alır. Birçok küçük yerel ağda (LAN) kullanılan nispeten ucuz ve etkili bir yapıdır. Bilgisayarlar ethernet kartlarına bağlanan T konnektörler (BNC) ile ana kabloya bağlanır[3].

Bu yapıda, yıldız yapının aksine bir merkezi bilgisayar ve buna bağlı ek uçlar kavramı yoktur. Tek kablo kullanılarak tüm bilgisayarlar birbirine bağlanır. Kabloda meydana gelen sorun tüm ağı kullanışsız duruma getirebilir olmasına karşılık benzeri bir hatanın bilgisayarda olması genel olarak ağın çalışmasını etkilemeyecektir.

Ağda dolaşan paketlerin tüm bilgisayarlar tarafından dinlenebildiğini de göz önüne alırsak, bu yapının güvenlik sorunları oluşturabileceğini düşünebiliriz.

2.1.1.Ortak Yol Topolojisinin Yararları

1)      Kısa kablo uzunlukları ve Basit Kablolama: Tüm düğümler ortak bir kabloya bağlandığı için kısa kablo uzunlukları gerektirir ve kablolama işlemi basittir. Bu da tesis maliyetini düşürür.

2)      Basit ve Güvenilir Mimari: Doğrusal topolojinin basitliği onu donanım açısından da güvenilir yapmaktadır. Veri tek bir kablo boyunca ilerlemektedir ve tüm düğümler de bu ortak veri kanalına bağlıdır.

3)      Genişleme Kolaylığı: Ortak yol biçiminde oluşturulan bir Network kablo yapısında yapılan bir ekleme ile genişletilebilir. Bu işlem için barrel connector olarak adlandırılan ekler kullanılır. Ancak kablolama yapısına dayanarak Network’ü genişletmenin fiziksel sınırları vardır. Bilgisayarlar arasındaki uzaklıklar büyüdükçe sinyaller zayıflamaya başlar. Bu nedenle bir tür sinyal kuvvetlendirici olan Repeater (tekrarlayıcı) denilen aygıtlar kullanılır. Repeaterlar sayesinde sinyaller güçlenerek uzak mesafelere kablo ile ulaşması sağlanır.

2.1.2.Ortak Yol Topolojisinin Sakıncaları

1)      Hata Tespiti Güçlüğü: Pek çok doğrusal topolojiye sahip ağda, merkezi bir denetim olmadığı için, sistemde bir hata oluştuğunda, bunun tespiti için birçok noktadan kontrol yapılması gerekir ki bu da güçlük doğuracaktır.

2)      Hata İzolasyonunun Güçlüğü: Yıldız topolojisinde, hatalı bir düğüm merkez ile bağlantısı kesilerek sistemden uzaklaştırılıyordu. Oysa bunun tespiti, doğrusal topolojide aynı kolaylıkta olmaz. Hatalı düğüm tespit edilince ağdan ayrılabilir. Hata, esas veri hattında ise hatalı kısmın tümü ağdan ayrılmalıdır. Bu da ağ iletişiminde ciddi problemler doğuracaktır.

3)      Repeater Konfigürasyonu: Ağın Repeaterlara genişlemesi söz konusu olunca, bir çok durumda tüm ağın yeniden düzenlenmesi gerekebilir.

4)      Düğümler Akıllı Olmalıdır: Her düğüm doğrudan tek bir veri hattına bağlandığı için belli bir anda ağı kimin kullanacağı kararının her düğümde verilmesi gerekir. Bu da her düğümde bir bilgisayar bulunması yani donanım maliyetinin yükselmesi demektir.

2.2. YILDIZ (STAR) YAPI

Bu sistemde tüm bilgisayarlar merkezi bir üniteye (hub) bağlanır. Tüm paketler bu merkez üzerinden geçmektedir. Kablolarda bir sorun çıkarsa sadece sorun çıkan kabloya bağlı bilgisayarın bağlantısı kesilir[3].

Bu yapıyı bir otoyol kavşağına benzetebiliriz. Bir araba, kavşağı oluşturan yolların birinden diğerine geçmek için mutlaka kavşağı kullanmak zorundadır. Kavşak bu modelde bir nevi denetleyici vazifesi görür. Bu sisteme donanım elverdiği sürece ek bilgisayarlar bağlanabilir.

Yıldız ağlarda ortadaki trafik akışını düzenleyen birim hub yerine başka bir bilgisayar da olabilir. Merkezdeki birim trafiğin akışını yönlendirdiği için bu bilgisayarın ya da hub’ın bozulması ve görevini yapamaz hale gelmesi tüm iletişimi felç eder. Yıldız ağ mimarisinde bir bilgisayardan giden veri, merkezi birime ulaştırıldıktan sonra hedefe yönlendirildiği için diğer bilgisayarların kendilerine ait olmayan bilgileri okumaları mümkün olmaz.

2.2.1.Yıldız Topolojisinin Yararları

1)      Servis Kolaylığı: Topolojinin özelliğinden dolayı, yıldız topolojisine sahip bir ağda, düğümlere servis vermek ve ağı yeniden şekillendirmek kolaydır.

2)      Bağlantı Başına Bir Cihaz: Yıldız topolojisinde, her bilgisayarın merkezi bir bilgisayara bağlanması, bir düğümde hata oluştuğunda bu düğümü kolayca ağdan ayırma imkanı sağlar. Bu durumda bu işlem ağın genel işlevine bir etkide bulunmayacaktır.

3)      Merkezi Kontrol/Hata Tespiti: Tüm düğümler, merkezi bir bilgisayara bağlı olduğu için, düğümlerdeki hataların tespiti, giderilmesi ve hatalı düğümün sistemden çıkarılması son derece kolaylaşmıştır.

2.2.2.Yıldız Topolojisinin Sakıncaları

Çok yoğun bir şekilde kullanılan yıldız topolojisi bazı sakıncaları da bünyesinde barındırır.

1.)    Kablo Uzunluklarının Diğer Topolojilere Göre Fazlalığı: Merkezi bilgisayarın, her düğüm ile doğrudan bağlanma zorunluluğundan dolayı, yıldız topolojisi, en fazla kablo gerektiren topolojidir.

2.)    Genişletilebilme Güçlüğü: Ağ içine yeni bir düğüm eklenmek istendiğinde, yapılması gereken ilk şey, bu düğümü merkezi bilgisayara bağlamaktır. Eğer bağlanacak düğümün uzaklığı nedeni ile, kablo uzunluğu fazla olacaksa problemler oluşabilir.

3.)    Merkeze Bağımlılık: Yıldız topolojisinde, merkezi bilgisayar çökerse, tüm ağ çalışamaz hale gelir. O nedenle, merkezi bilgisayarın çok güvenilir ve güçlü bir bilgisayar olması gerekir. Bu da maliyeti arttırıcı bir unsurdur.

2.3. HALKA (RING) YAPI

Bütün bilgisayarlar tek bir kablo üzerinde bağlıdır, fakat doğrusal yapıda olduğu gibi uçlarda sonlandırıcılar yoktur, uçlar birleştirilerek bir halkayı tamamlarlar. Kablo kopmasında tüm ağ kullanışsız hale gelir. Token Ring bu yapıyı kullanır[3]. Yıldız ağ modeli diğer ağ modellerine nazaran daha performanslı olduğu için son yıllarda en çok rağbet gören yapı olma unvanını kazanmıştır.

Bu ağlarda bir jeton yardımıyla iletişim yapılır. Ağ üzerinde bir jeton kalıbı sürekli döner. Eğer bir bilgisayar diğerine veri yollamak istiyorsa bu jetonu bekler. Jeton kendisine ulaştığı anda bu yakalanan jetonla birlikte veriyi ağ üzerindeki herhangi bir noktaya yollar[5].

Halka mimarinin en büyük özelliği her bilgisayarın ağdan eşit faydalanma hakkı olmasıdır.

2.3.1.Halka Topolojisinin Yararları

1.)    Kısa Kablo Uzunluğu: Halka topolojisinde gerekli kablo uzunluğu, doğrusal topoloji ile karşılaştırılabilir mertebede, belki ondan biraz fazla ama yıldız topolojisine göre azdır. Böylece daha az bağlantı gerekecek ve ağ güvenliği artacaktır.

2.)    Kablo Demetlerine Gerek Duyulmaması: Her bilgisayar arasında tek bir kablo gerektiği için kablo demetleri oluşmaz ve bunlar için özel donanım gerekmez.

2.3.2.Halka Topolojisinin Sakıncaları

1.)    Düğüm Hatasının Ağ Hatasına Neden Olması: Halka topolojisinin özelliğinden dolayı, ağ üzerindeki bir bilgisayarda hata oluşması, ağdaki veri trafiğinin durmasına neden olur.

2.)    Hata Tespit Güçlüğü: Bir düğümdeki hatanın diğer düğümleri de etkiliyor olması hatanın hangi düğümde olduğunun tespitinde ciddi güçlük oluşturur. Hatanın tespiti için, komşu bir çok düğümde de hatta her düğümde test yapmak gerekebilir.

3.)    Ağın Yeniden Şekillendirilmesi Güçlük: Ağın genişletilmesi söz konusu olduğunda problemler ortaya çıkar. Ağın küçük bir kısmını durdurarak kalan büyük parçasının çalışmaya devam etmesini sağlamak mümkün değildir.

3. AĞ ÇEŞİTLERİ

Bağlantı şekillerinin yanısıra ağları kapsadıkları alana göre ikiye ayırabiriz;

1-      Yerel Alan Ağları

2-      Geniş Alan Ağları

3.1. Yerel Alan Ağları(LAN)

Yerel alan ağları genellikle kişisel bilgisayarların bir haberleşme ortamı ile kaynakları paylaşmak üzere birleştirilmesiyle oluşur. Bu ağlara bağlanan bilgisayarlar birbirlerine yakın mesafelerde bulunurlar. Yerel alan ağlarında iletişim, genellikle bir bina veya binalar grubu, hastane, fabrika, üniversite kampüsü ve benzeri alanlar ile sınırlıdır[4].

3.1.1.Ağ  Bağlantısının Avantajları

1)      Yazıcı ve tarayıcı gibi ek aygıtların, bilgisayar sayısı kadar alınması yerine, tek aygıttan ağdaki tüm bilgisayarların faydalanabilmesi.

2)      Bilgisayarların internete bağlanması için tek tek modem ve telefon hattı bağlamak yerine, bilgisayarları birbirine bağlayarak tek hattan internete bağlanılabilinmesi.

3)      Ağ sayesinde farklı ofislerdeki kişilerin, birbirleriyle bilgisayar üzerinden haberleşebilmeleri ve birbirlerine dosya ve bilgi gönderebilmeleridir.

4)      Çok katlı veya çok şubeli resmi ve özel iş yerlerinde, tek program kullanılması gerektiğinde ağ bilgisayarları kullanılmalıdır.

Örneğin; bir işyerinde, her katta ve ayrı ayrı kasalardan satış yapılmaktadır. Muhasebe programından satışı ve dolayısıyla stokların takibini otomatik olarak görebilmek için, bütün bilgisayarların ana bilgisayardaki tek muhasebe programını kullanması gerekir. Buna çok kullanıcılı  ( multi – user )  program denir. Böylece her bir bilgisayardan gerçek stok ve satış durumu görülebilir. Böylece satılan ürünlerin adedi ve satış tutarı,  kalan ürünlerin toplam sayısı ve değeri otomatik olarak elde edilmiş olur.

Konu ile ilgili sunum dosyasınına ulaşmak için tıklayabilirsiniz.