İÇERİK
- Temeller, Uygulamalar, Bileşenler
- Anahtarlama
- Adresleme
- Çoğullama
- Servisler
- Güvenirlik
- Yönetim
Bilgisayar Ağları - Temel
Bilgisayar Ağları Ağ kavramı;
- Başlangıçta telefon ağı ve TV yayıncılığı,
- Ancak bu ağ türleri özel amaçlar içindir,
- Bilgisayar ağları ise geneldir,
- Bilgisayar ağları birçok farklı veri türünü taşıyabilir,
- Genişletilebilir ve farklı uygulamaları destekler
Bilgisayar Ağları, 3 temel bileşeni içermektedir;
- Ağ kullanıcıları – users,
- Ağ operatörleri – ISS vb.,
- Ağ mimarileri ve protokoller – IEEE, IETF vb.,
– Uygulamalar
- WWW – World Wide Web, temel internet uygulamasıdır. Internetin kendisi değildir.
- Uniform Resource Locator (URL) ile erişimler tanımlanır.
- Hypertext Transfer Protocol (HTTP) kullanılır.
- IP ve TCP protokolleri adresleme ve taşıma içindir
- Streaming (video ve ses), www’den farklıdır. Bazen tarayıcı üzerinden olsa da RTP, UDP gibi farklı mimariler kullanır.
- Skype, Hangout, WebRTC vb. gerçek zamanlı (real-time) iletim önemlidir.
– Perspektif
Bilgisayar Ağları 3 perspektiften ele alınır.
1.Uygulama Geliştirici: Ağ uygulamalarının geliştirilmesi için ihtiyaç duyulan temeller. Mesaj iletimi ve kullanıcı hareketlerini tanımlar
2.Ağ Operatörü: Ağ kurulumu, genişletilmesi ve yönetimi aşamalarını tanımlar
3.Ağ Tasarımcısı: Ağ kaynaklarının verimliliği, performansı ve ağın dağıtımı süreçlerini tanımlar.
– Bileşenler
- Bir bilgisayar ağı bir dizi bilgisayar arasında bağlantı sağlayan yapıdır.
- Bir ağ gizlilik nedeniyle sınırlandırılabilir, yada internette olduğu gibi sınırsız olabilir.
- Bir bilgisayar ağını oluşturan en temel bileşenler bağlantılar (links), düğümler (nodes) ve ağ bulutları (clouds) olarak tanımlanabilir.
- Düğümler ağa bağlanan terminaller yada ağa servis veren aktif bileşenlerken, clouds ise ağı soyut olarak tanımlayan kurallar bütünüdür.
- Links (bağlantılar), Koaksiyel yada optik lif olabileceği gibi kablosuz ortam da olabilir.
- Bağlantılar bir düğüm çifti (point-to-point) ile sınırlı olabileceği gibi ikiden fazla düğümün tek bir fiziksel bağlantıyı (multiple-access) kullanabilir. Wi-fi ve hücresel bağlantı gibi.
– Anahtarlama
- Düğümlerin doğrudan bağlantılı olma zorluğu iki düğüm arasındaki bağlantının dolaylı yoldan sağlanması ile aşılır.
- Bu işbirliğine anahtarlamalı ağ (switched network) denir.
- En yaygın kullanılan anahtarlamalı ağ örnekleri;
- Devre anahtarlama: Telefon sistemlerinin temeli, ancak dsl ve fiber gibi sistemlerde de giderek artan kullanımı vardır.
- Paket anahtarlama: Bilgisayar Ağlarının temelidir. Düğümler arasında iletişim (dosya, e-posta vb.) paket yada mesaj adı verilen küçük parçalar halinde parça parça gerçekleşir.
- Paket anahtarlamalı ağlar depola ve ilet (store-and-forward) stratejisini kullanır.
- Devre anahtarlamada ise iki düğüm arasında devre kurulur ve iletim düğümler arasında gerçekleştirilir.
- Bağımsız ağlar kümesinin ağlar arası bağlantısına internet network yada kısaca internet (Internet farklı) denir.
- İki veya daha fazla ağa bağlı düğüme router yada gateway denir. Temelde bir switch ile benzer rolü oynar.
– Adresleme
- Bir dizi bilgisayarın doğrudan veya dolaylı olarak birbirine bağlı olması, bir bilgisayardan başka bir bilgisayara bağlanabileceğimiz anlamına gelmez.
- Bir düğümün, ağdaki diğer düğümlerle iletişim kurabilmesi için bir adrese sahip olması gerekir.
- Adres, bir düğümü tanımlayan bir bayt dizesidir.
- Bir kaynak düğüm, belirli bir hedef düğüme bir mesaj teslim etmek isterse, hedef düğümün adresini belirtir.
- Gönderen ve alan düğümler doğrudan bağlı değilse, ağın anahtarları ve yönlendiricileri, mesajın hedefe doğru nasıl iletileceğine karar vermek için bu adresi kullanır.
- Adrese dayalı olarak hedef düğüme iletilerin nerden gönderileceğinin belirlenmesi sürecine yönlendirme denir.
- Yönlendirme bir düğümden bir başka düğüme olabileceği gibi (unicast),
- Bir kaynak düğüm o ağdaki tüm düğümlere de paket iletimi yapabilir (broadcast)
- Yada bir kaynak düğüm diğer düğümlerin bir alt grubuna bir ileti göndermek isteyebilir (multicast)
– Çoğullama
- İletişim kurmak isteyen düğümlerin ortak bağlantıları paylaşmasına multiplexing denir.
- Çoğullama yaklaşımlarından birinci senkron zaman bölmeli çoğullamada (synchronous time-division multiplexing – STDM), kanal belli quantum zamanlarında paylaştırılır.
- Diğer bir yöntem frekans bölmeli çoğullama da (frequency-division multiplexing – FDM), farklı frekans boyları farklı kaynaklara ayrılır. Koaksiyel kablo üzerinden TV yayınları.
- Hem STDM hem de FDM bilgisayar ağları için verimlilik açısından uygun değildir. Hattın boşta kalma süresi fazla.
- Bunun yerine bilgisayar ağları özel multiplexing yöntemleri kullanır.
- Ağın boşta kalmaması için isteyen düğüm iletime başlayabilir.
- Ancak bir düğümün hattı tamamen meşgul etmemesi için bazı sınırlamalar getirmek gerekir. MTU.
– Coğrafik yapılar
- Bilgisayar ağları kapladıkları fiziksel alanlar açısından PAN, LAN, SAN, MAN ve WAN gibi isimlerle anılırlar.
▫PAN – Personel Area Network
▫LAN – Local Area Network
▫SAN – Storage/system Area Network
▫MAN – Metropolitan Area Network
▫WAN – Wide Area Network
- Bu tür sınıflandırmanın önemi, bir ağın boyutunun kullanılan temel teknolojiler açısından etkili olmasıdır.
- Ancak genellikle ağlar LAN ve WAN konumundadır.
– Servisler
- Bir bilgisayar ağı, ağa bağlı olan bilgisayarlarda çalışan uygulama programlarının anlamlı bir şekilde iletişim kurabilmesini sağlamalıdır.
- İki uygulama programının birbiriyle iletişim kurması için, bir bilgisayardan diğerine basitçe mesaj göndermenin ötesinde bir takım karmaşık işlemler gerçekleşir.
- Bu karmaşık işlemlerin her uygulama programı için yeniden inşaa edilmesi zordur.
- Oysa pekçok uygulama ortak servislere ihtiyaç duyar.
- Bir bilgisayar ağının temel hedefi, ağın karmaşıklığını, uygulama tasarımcısından, tasarımcıyı aşırı derecede kısıtlamadan soyutlamaktır.
- İki uygulama arasında oluşturulan soyut kanal uygulamanın gerektirdiği hizmet kümesini sunar.
- Örneğin, iletim garantisi gereksinimi, ileti kayıplarının önemi, paket sıralaması, gizlilik ve güvenlik gibi.
- Genel yaklaşımda ağ farklı hizmet türlerini sunar ve uygulama ihtiyaç duyduğu hizmet türünü tercih eder.
- Örneğin ağ servisleri tasarlanan soyut kanallar üzerinden istemci/sunucu (client/server) mimarisinde bir hizmet türünü kullanabilir (FTP, NFS, HTTP vb.)
▫Bu hizmet türleri gevenlikli ve veri kayıpsız olmalıdır.
- Başka bir ağ servisi ise video konferans gibi eş düğümler arası (P2P – peer to peer yada client/server) bir hizmet türü kullanabilir.
▫Bu hizmet türü veri kaybını önemsemeyebilir. Ancak birden fazla bağlantı gerektirebilir.
– Güvenirlik
- Bir ağın önemli gereksinimlerinden biri de belirli türdeki arıza ve veri kayıplarından uygulama programlarını yalıtmaktır.
- Bu açıdan ağ tasarımcıları 3 temel güvenirlik gereksinimini ele almalıdır.
Bir veri iletildiğinde, verideki bazı bitler bozulmuş olabilir. Yıldırım çarpması, güç dalgalanması, hatların zarar görmesi gibi dış etkenler olabilir. (bakır kabloda 106 – 107, fiberde 1012 – 1014 bitte bir olur)
İletilen paket ağda kaybolabilir. Bunun nedeni genellikle bozulan bitlerden dolayı paketin atılması, anahtarlama cihazlarının belleklerinin dolması vb. olabilir.
Düğüm yada bağlantı seviyesinde bağlantı kesilebilir yada düğümlerden biri çökebilir. Bunun nedeni elektrik kesintileri, servis sağlayıcının hizmetinin durması, bir ağ aygıtının yanlış yapılandırılması gibi nedenlerle olabilir.
– Yönetim
- Bir ağın yönetimi;
ağda daha fazla trafiği taşımak
ağın daha fazla kullanıcıya hizmet vermesini sağlamak
ağ büyüdükçe değişiklikler yapmak
işler ters gittiğinde veya performans düştüğünde ağın sorunlarını gidermek, gibi gereksinimleri kapsar.
- Yönetim kısmen ölçeklenebilirlik kavramıyla ilgilidir.
- Ağı oluşturan bileşenlerin yapılandırılması ve kurulumu yönetim aşamalarının temelini oluşturur.