BİLGİSAYAR AĞLARI

Bilgisayar Ağı Nedir?

İki veya daha fazla bilgisayarın bir araya gelerek belirli bir protokol altında iletişimde bulundukları yapıya bilgisayar ağı denir. Protokol, ağ bileşenlerinin birbiri ile nasıl iletişim kuracağını belirleyen kurallar dizisidir.

Protokol : İki bilgisayar arasındaki iletişimi sağlamak amacıyla fiziksel düzeyden uygulama düzeyine kadar birçok protokol tanımlanmıştır. • Popüler iletişim protokolleri şunlardır: ADSL, ISDN, Ethernet ; 802.11 WiFi, PPP ; TCP/IP, IPX/SPX, UDP ; DNS, SOCKS ; HTTP, FTP, DHCP

Bilgisayar Ağlarının Sınıflandırılması ; kapsadıkları alana, iletişim teknolojilerine, ağ yapılarına göre sınıflandırmaktadır.

Kapsadıkları Alana Göre Bilgisayarların Sınıflandırılması

• Yerel Alan Ağı (Local Area Network: LAN)
  • PAN (Personal Area Network)
• Kentsel Alan Ağı (Metropolitan Area Network: MAN)
• Geniş Alan Ağı (Wide Area Network: WAN)
  • Uzak Bağlantı (Remote Connection)

Yerel Alan Ağı (LAN)

• Yüksek hızlı ve genelde tek bir bina yada yerleşke içerisinde (1-1000m arasındaki) kurulan ağları tanımlar.
• Ortak kullanılması gereken uygulamalara ve cihazlara (yazıcı gibi) ulaşım ve kullanıcılar arasında dosya aktarımı gibi çeşitli avantajlar sağlarlar.
• Ağ bağlantısı kablolu veya kablosuz olarak kurulabilir.
• Bir oda yada bir ev içindeki çeşitli cihazların birbirleri ile yada bir bilgisayar ile haberleşmesini sağlayan küçük çaplı LAN’lara PAN (Personal Area Network) adı verilir.

Kentsel Alan Ağı (MAN)

• Genellikle şehrin bir kısmını (1-10km) kapsayan yerleşkeler arası veri alışverişini sağlayan ağlardır.
• Mesafeye ve coğrafyaya göre kablolu yada kablosuz veri transferi seçilebilir.
• Ağa bağlı her bölge arasında tam erişim gerekmediğinden değişik donanım ve aktarım ortamları kullanılır.

Geniş Alan Ağı (WAN)

• Bir ülke ya da dünya çapında yüzlerce veya binlerce kilometre mesafeler arasında iletişimi sağlayan ağlardır.
• Coğrafi olarak birbirinden uzak yerlerdeki (şehirlerarası/ülkelerarası) bilgisayar sistemlerinin veya yerel bilgisayar ağlarının (LAN) birbirleri ile bağlanmasıyla oluşturulur.
• Genellikle kablo ya da uydular aracılığı ile uzak yerleşimlerle iletişimin kurulduğu bu ağlarda çok sayıda iş istasyonu kullanılır.

İletim Teknolojilerine Göre Ağların Sınıflandırılması

Yayın ağları ve anahtarlamalı ağlar olarak iki grupta toplanmaktadır.

Yayın ağları (Broadcast Networks)

• Yayın ağlarında tek bir iletişim ortamı ağa bağlı tüm bilgisayarlar tarafından paylaşılır.
• Bir bilgisayarın yaptığı yayın, diğer tüm bilgisayarlar tarafından dinlenir.
• Yayın yapacak olan, çoğu zaman önce ortamı dinler.
• Başka yayın yapan yoksa göndermek istediği bilgiyi paketler halinde iletişim ortamına aktarır.
• Her bir pakette, gönderilmesi hedeflenen bilgisayar ya da bilgisayarların adresleri vardır.
• İlgili bilgisayarlar, iletişim ortamından kendilerine gelen paketi alırlarken, diğer bilgisayarlar paketin adres kısmında olmadıklarını gördükten sonra paket için başka bir işlem yapmazlar.
• Bir paket ;
  • sadece bir bilgisayara gönderiliyorsa tekli yayın (unicasting)
  • birden çok bilgisayara gönderiliyorsa çoklu yayın (multicasting)
  • tüm bilgisayarlara gönderiliyorsa genel yayın (boardcasting) olarak adlandırılır.
• Yayın ağlarına örnek olarak paket radyo ağları ve uydu ağları verilebilir.
• Bu ağlarda bilgisayarlar bir anten aracılığı ile aktarım yapar ve tüm bilgisayarlar aynı kanalı yada aynı radyo frekansını paylaşır.
• Genellikle birkaç kilometre çapında, tek bir bina yada yerleşke içindeki bilgisayarları birbirine bağlamak için kullanılan LAN’larda yaygın olarak kullanılan teknoloji yayın ağı temeline dayanır.
• Kullanılan yayın ağı veri yolu (bus) yada halka (ring) türünde olabilir.

Anahtarlamalı Ağlar (Switched Networks)

Anahtarlamalı ağlar, yayın ağlarından farklı bir prensipte çalışmaktadır. Bu ağlarda veri, alıcı-verici bilgisayarlar arasında bir dizi düğüm ile iletilir. Bir birimi ağa bağlayan düğümler genellikle noktadan noktaya (peer to peer) özel (dedicated) bağlantılardır. Düğümler arası bağlantılar ise genellikle çoklayıcılar (TDM, FDM) aracılığı ile yapılır. Alıcı ve verici dışındaki diğer düğümler verinin içeriği ile ilgilenmez. Amaç, iki nokta arasında veriyi hedefe varana kadar bir düğümden diğerine aktararak taşımaktır. Bu ağlarda, kullanılan düğümler arasında bir bağlantı kurulur. Kurulan bağlantının niteliğine göre anahtarlamalı ağlar, Devre Anahtarlamalı Ağlar ve Paket Anahtarlamalı Ağlar olmak üzere ikiye ayrılır. Anahtarlamalı ağların kullanıldığı, bilinen bir örnek Geniş Alan Ağları(GAA-WAN)’dır.

Devre Anahtarlamalı Ağlar

• Bu ağlarda, iki bilgisayar arasındaki düğümler üzerinden yalnız gönderilen verinin kullanımına ayrılmış bir iletişim yolu kurulur.
• Bu yol (path), düğümler arasındaki bir dizi fiziksel bağı (link) bir araya getirir.
• Her linkteki bir mantıksal kanal, kurulan bağlantı için ayrılmaktadır.
• Kaynak bilgisayarın ürettiği veri , bu ayrılmış yol üzerinden hızlı bir biçimde gönderilmektedir.
• Gelen veri düğümlerde herhangi bir gecikme olmaksızın uygun kanala yönlendirilir yada anahtarlanır.
• Devre anahtarlamalı ağlara örnek olarak telefon ağları verilebilir.
• Devre anahtarlamalı ağlar 3 aşamada kurulur
  • Devre kurulumu
  • Verinin iletimi ve yönlendirilmesi
  • Devre bağlantısının kaldırılması
• Modem ile yapılan Dial-up bağlantı devre anahtarlamalı ağ yöntemidir.

Paket Anahtarlamalı Ağlar

• Paket anahtarlama yöntemi mektupların göndericiden alıcıya gönderilmesi mantığı ile çalışmaktadır.
• Paket anahtarlamalı ağlarda veri, paket olarak adlandırılan küçük parçalar halinde gönderilir.
• Her bir paket kaynaktan hedefe varıncaya kadar düğümden düğüme aktarılır.
• Her bir düğümde paketin tamamı alınır, depolanır ve tekrar aktarılır.
• Birden fazla bilgisayar tarafından aynı anda gönderim yapılmasına izin verir.
• Frame Relay ve X.25 paket anahtarlama kullanan WAN iletişim teknolojileridir (bak. Kitap sayfa 150).

Ağ Yapılarına (Topoloji) göre Ağların Sınıflandırılması

• Topoloji, bir ağdaki bilgisayarların nasıl yerleşeceğini, nasıl bağlanacağını, veri iletiminin nasıl olacağını belirleyen genel yapıdır.
• Topoloji iki temel gruba ayrılır.
  • Fiziksel topoloji: Ağın fiziksel olarak nasıl görüneceğini belirler (Fiziksel katman)
  • Mantıksal topoloji: Bir ağdaki veri akışının nasıl olacağını belirler (Veri iletim katmanı)

Temel Topoloji Türleri

Doğrusal (Bus) Topoloji

• Bu topolojide her düğüme bir adres verilir ve bu yapıdaki bir ağda veri herhangi iki düğüm arasında iletilebilir.
• Ancak iletişim, bir zaman biriminde yalnızca bir çift düğüm arasında gerçekleşebilir.
• İletişimde bulunan düğümler veri yolunu iletim süresince işgal eder.
• Bundan dolayı her istasyon mesaj göndermeden önce veri yolunu kontrol ederek herhangi bir mesaj olup olmadığına bakar.
• Aynı iletişim ortamı tüm düğümlerce paylaşıldığı için, mesajlar gönderildiği düğümün adresiyle iletilir.
• Veri yolunun başlangıç ve bitişi birbirine bağlı değildir.

Doğrusal Topolojinin Avantajları : Ağa bir bilgisayarı bağlamak oldukça kolaydır. Daha az uzunlukta kablo gerektirir. Bir bilgisayarda oluşacak hata tüm ağı etkilemez. Merkez birime ihtiyaç duyulmaz.

Doğrusal Topolojinin Dezavantajları : Kablonun uçlarında sonlandırıcı olması gerektiğinden kabloda bir bozulma veya kesilme olursa tüm ağ bağlantısı kesilir. Ağda sorun olduğunda sorunun nerden kaynaklandığını bulmak zaman alıcı olabilir.

Halka (Ring Topology)

• Bu topolojide yineleyici (repeater) gibi çalışan ağ düğümleri noktadan noktaya bağlantılarla ağa bağlanmışlardır.
• İletişim yolunun başlangıç ve bitişleri birbirlerine bağlanmıştır.
• Veriler paket halinde gönderilir ve halka boyunca tek yönde yada çift yönde iletilir. Çift yön kullanılırsa bir yönde hata olması durumunda, diğer yön kullanılabilir.
• Yineleyici (repeater) hattın üzerindeki veriyi bit bit alarak, bekletmeden diğer tarafa iletir.
• Her ağ düğümünün her mesajı iletmesi bu topolojinin potansiyel zayıflığı olmakla beraber, kavram ve gerçekleştirim açısından oldukça basittir.
• Halka topolojisi optik lifli Yerel Alan ağlarında yineleyiciler ile birlikte sıkça kullanılır.
• Halkayı birçok bilgisayar paylaştığından hangi bilgisayarın paketinin halka üzerinde iletileceğinin kontrol etmek amacıyla mekanizmalar geliştirilmiştir.
• Buna örnek olarak jetonlu halka (token ring) verilebilir.

Jetonlu Halka (Token Ring Topology)

• Bu tip topolojide iletişim ağ içerisinde sürekli dönen jeton (token) yardımıyla yapılır.
• Jeton özel iletişim kodu ile iletişimi düzenler.
• Token (Jeton) (3 byte’lık) düğümler arasında dolaşan bilgidir.
• İletişime başlamak isteyen düğüm öncelikle jeton’un kendisine ulaşmasını bekler ve ulaştığında jeton’u alır.
• Artık jeton serbest dolaşımdan kullanıma geçmiş olur. Bilgi, gönderildikten sonra alıcıya gidene kadar halka da onunla dolaşır.
• Halka topoloji de genel yayın amaçlı (broadcast) uygulamalar için uygundur.

Halka Topolojinin Avantaj ve Dezavantajları :

Sinyaller her düğümde güçlendirildiğinden yoğun veri trafiğinde başarım fazla düşmez. Bekleme süresi devredeki eleman sayısına bağlıdır. Sistemin hızı devreye eklenen her elemanla biraz daha azalır. Her PC ağın bir elemanı olduğu için bir PC’de bir aksaklık olması halinde ağ iletim yapamaz. Paralel bir ikinci hattın (by pass hattı) çekilmesiyle bu soruna çözüm bulmak mümkündür. Maliyet bakımından diğer ağlardan biraz daha pahalıdır. İletişim hızları kablolama sistemine bağlıdır

Yıldız (Star Topology)

• Tüm düğümlerin ortak bir merkeze (örneğin, hub, switch) bağlanmasıdır.
• Ağı oluşturan bilgisayarlar ana makinaya noktadan noktaya bir bağlantı sağlarlar.
• Merkezi bilgisayar ağ düğümleri arasındaki veri iletişimini koordine eder.
• Tüm iletişim önce merkezi bilgisayara gider, merkezi bilgisayar işlemleri ve bilgi paylaşımını kontrol eder.
• Herhangi bir düğüm çalışmaz hale gelirse, otomatik olarak devre dışı kalır.
• En yaygın olarak kullanılan topolojidir.

Yıldız Topolojinin Avantajları : Ağı kurmak kolaydır. Bir bilgisayara bağlı kablo bozulduğunda ağın çalışması etkilenmez. Ağdaki sorunları tespit etmek kolaydır. Kurulum sırasında maliyet yüksek, daha sonra genişletilmesi daha ekonomiktir. İletişim ortamı olarak telefon hatlarından yararlanılabilir.

Yıldız Topolojinin Dezavantajları : Ağa bağlanan her cihaz için bir kablo çekilmesi gereklidir (maliyetli). Server’a yada hub’a bir şey olduğunda tüm ağ çalışmaz hale gelir. Ağın genişletilmesi server’ın yada hub’ın kapasitesine bağlıdır. Sistem performansı da ana makine yada hub’ın veri yolu kapasitesine bağlıdır.

Ağaç (Tree Topology)

• Ağaç topolojisinin diğer adı hiyerarşik topolojidir.
• Ağacın merkezinde sorumluluğu en fazla olan bilgisayar bulunur.
• Dallanma başladıkça sorumluluğu daha az olan bilgisayarlara ulaşılır.
• Bu topoloji çok büyük ağların ana omurgalarını oluşturmakta kullanılır.
• Ağaç topolojisinde iletim Halka’da olduğu gibi adres ve kullanıcı bilgisini içeren paketler şeklindendir.
• Ağaç düzeni kablo başı (headend) olarak bilinen bir noktadan başlar.
• Herhangi bir istasyondan gelen iletim, ortam boyunca yayılır, diğer tüm istasyonlar tarafından alınabilir ve uç noktalarda yok edilir.

Avantajları: Her bir bölüme (segment) ulaşmak kolaydır – Bir çok çalışma grubu bir araya getirilebilir.

Dezavantajları: Her bir bölümün uzunluğu kullanılan kablo ile sınırlıdır. Omurga kablosu bozulduğunda bölümlerdeki ağ trafiği etkilenir. Kurulumu ve düzenlenmesi daha zordur.

Örgü (Mesh Topology)

• Örgü topolojisi ağdaki tüm birimler arasında uçtan uca bağlantı içerir.
• Ağdaki her birim diğer tüm birimler için birer bağlantı gerektirdiğinden, genellikle pratik bulunmaz.
• Daha çok WAN’larda kullanılır.
• Tipik olarak mesh topolojisi en geniş ya da en önemli yerlerin bağlandığı hibrid ağlarda kullanılır.
  • Örneğin bir kuruluşun 4 veya 5 ana merkezi ile çok sayıda uzak ofisi olduğunu varsayalım.
  • Her bir ana merkezde birer mainframe ve bu mainframelerin dağıtık bir veritabanı idare etmek için iletişim kurma zorunluluğu olsun.
  • Mainframeler arası iletişimden emin olabilmek için merkezler arasında artık hatlar içeren bir hybrid mesh topoloji kullanmak gerekir.