Bilgisayar Ağları

BİLGİSAYAR AĞLARI

Bilgisayar Ağlarına Giriş

Bilgisayar ağı, küçük bir alan içerisindeki veya uzak mesafelerdeki bilgisayarların ve/veya iletişim cihazını iletişim hatları aracılığıyla birbirine bağlandığı, dolayısıyla bilgi ve sistem kaynaklarının farklı kullanıcılar tarafından paylaşıldığı, bir yerden başka bir yere veri aktarımının mümkün olduğu iletişim sistemi. En az iki bilgisayarı birbirine bağlayarak bir ağ oluşturulur. 1980'li yıllarla birlikte, Ethernet ve LAN teknolojisinin gelişmesiyle, kişisel bilgisayarlar ve ofisler bilgisayar ağlarına kavuşmuştur. En bilinen ve en büyük bilgisayar ağı, İnternettir. İlk bilgisayar ağı, İleri Araştırma Projeleri Ajansı'nın Amerikan Savunma Bakanlığı için geliştirdiği İleri Araştırma Projeleri Ajansı Bilgisayar Ağı yani ARPANET 'tir.

Fiziksel Katman

Fiziksel katman, donanım katmanı veya 1. katman, verinin kablo üzerinde alacağı fiziksel yapıyı tanımlar. Bu katman verinin nasıl elektrik, ışık veya radyo sinyallerine çevrileceğini ve aktarılacağını tanımlar. Gönderen tarafta fiziksel katman bir ve sıfırları elektrik sinyallerine çevirip kabloya yerleştirirken, alıcı tarafta fiziksel katman kablodan okuduğu bu sinyalleri tekrar bir ve sıfır haline getirir. Fiziksel katman veri bitlerinin karşı tarafa, kullanılan medya üzerinden nasıl gönderileceğini tanımlar. İki taraf da aynı kurallar üzerinde anlaşmamışsa veri iletimi mümkün değildir. Örneğin bir taraf sayısal 1 manasına gelen elektrik sinyalini +5 volt ve 2 milisaniye süren bir elektrik sinyali olarak yolluyor, ama alıcı +7 volt ve 5 milisaniyelik bir sinyali kabloda gördüğünde bunu 1 olarak anlıyorsa veri iletimi gerçekleşmez. Fiziksel katman bu tip çözülmesi gereken problemleri tanımlamıştır. Üreticiler bu problemleri göz önüne alarak aynı değerleri kullanan ağ kartları üretirler. Böylece farklı üreticilerin ağ kartları birbirleriyle sorunsuz çalışır. Bu katman için veri bit katarı olarak adlandırılır. Hat üzerinden aktarılacak 0 ve 1'lerin fiziksel olarak ne ifade edileceği bu katmanın görevidir. Bu katmanda çalışan donanımlar: fiber optik kablolar, radyo sinyal gönderici alıcılar, konektörler ve tüm anahtarlardır.

Kablosuz İletişim

Kablosuz iletişim herhangi bir kablolu iletken olmadan iki veya daha fazla nokta arasındaki bilgi aktarımıdır. Radyo gibi, en yaygın kablosuz iletişim teknolojileri, elektromanyetik haberleşme yöntemlerini kullanmaktadır. Radyo dalgaları ile kablosuz iletişimde mesafeler, televizyonu uzaktan kumanda etmek gibi birkaç metre, ya da derin uzay haberleşmesi için binlerce hatta milyonlarca kilometre olabilmektedir. Telsizler, cep telefonları, kablosuz sabit telefonlar, cep bilgisayarları, kablosuz ağlar, GPS birimleri, kablosuz bilgisayar fareleri, tuş takımları ve kulaklıklar ve dijital uydular radyo dalgaları ile çalışan uygulamalara örnektir. Kablosuz iletişim sağlayan daha az yaygın diğer yöntemler ise elektrik alanı, ışık, manyetik ve seslerin kullanılmasıdır.

Veri Bağlantı Katmanı

Veri bağlantısı katmanı donanım katmanına erişmek ve kullanmak ile ilgili kuralları belirler. Veri bağlantısı katmanının büyük bir bölümü ağ kartı içinde gerçekleşir. Veri bağlantısı katmanı ağ üzerindeki diğer bilgisayarları tanımlama, kablonun o anda kimin tarafından kullanıldığının tespiti ve fiziksel katmandan gelen verinin hatalara karşı kontrolü görevini yerine getirir. Veri bağlantısı katmanı, fiziksel katmandan alınan bitleri veya bir üstteki ağ katmanından aldığı veri paketlerini çerçeve adı verilen bir formata dönüştürür.

Hata Tespiti ve Düzeltme

Hata bulma ve düzeltme, güvenilmez iletişim hatlarında güvenilir veri iletişimi sağlayan tekniklerdir. Birçok iletişim kanalı kanal gürültüsüne tabidir ve böylece veri bir kaynaktan alıcıya aktarılması sırasında hatalar oluşabilir. Hata düzeltme orijinal verilerin yeniden oluşturulmasını sağlarken Hata algılama teknikleri, böyle hataları tespit eder.

Ağ Katmanı

Ağ katmanı veya 3. katman, veri paketinin farklı bir ağa gönderilmesi gerektiğinde, veri paketine yönlendiricilerin kullanacağı bilginin eklendiği katmandır. Örneğin IP iletişim kuralı bu katmanda görev yapar. Ağ katmanı, sunucular arası yönlendirme dâhil olmak üzere kaynaktan hedefe paketin iletilmesinden sorumludur, hâlbuki veri bağlantı katmanı aynı bağlantı üzerindeki çerçevenin iletilmesinden sorumludur.

IP Protokolleri

İnternet Protokolü (IP) ağ sınırları boyunca veri gramların geçişi için internet protokolü takımında temel iletişim protokolüdür. Yönlendirme işlevi sayesinde internetin çalışmasını sağlar ve internetin olmazsa olmazıdır. IP, paket teslim görevini paket başlıklarındaki IP adreslerine dayalı olarak kaynak adresten hedef adrese doğru gerçekleştirir. Bu amaçla, IP veri teslim edilecek kapsülleyken bir paket yapıları tanımlamaktadır. Aynı zamanda adresleme yöntemlerini tanımlayan bu metot kaynak ve hedef bilgileri ile diyagramı etiketlemek için kullanılır. İnternet protokolü paketi bu nedenle sık sık TCP/IP gibi ifade edilir. IP'nin ilk büyük versiyonu İnternet Protokolü Sürüm 4'tür. IPv4 internette baskın olan bir protokoldür. Onun halefi İnternet Protokolü Sürüm 6'dır.

Yönlendirme Protokolleri

Yönlendirme protokolleri, yönlendirici üzerinde koşan ve tablonun güncellenmesini sağlayan kurallardır; genelde yazılım ile gerçekleşirler. Protokoller iç ve dış olarak iki sınıfa ayrılmıştır. İç protokoller daha çok pek fazla büyük olmayan özel ağ içindeki yönlendiriciler arasında kullanılırken, dış protokoller birbirinden bağımsız ve geniş ağlar arasındaki yönlendiriciler üzerinde koşturulur. Yönlendirme protokolleri ile yönlendirmeli protokoller, genelde birbiriyle karıştırılır; ancak farklı tanımlamalardır.

TCP ve UDP Protokolleri

UDP Protokolü

UDP, TCP/IP protokol takımının iki aktarım katmanı protokolünden birisidir. Verileri bağlantı kurmadan yollar.

Gelişmiş bilgisayar ağlarında paket anahtarlı bilgisayar iletişiminde bir veri gram modu oluşturabilmek için UDP protokolü yazılmıştır. Bu protokol minimum protokol mekanizmasıyla bir uygulama programından diğerine mesaj göndermek için bir prosedür içerir. Bu protokol ‘transaction’ yönlendirmelidir. Paketin teslim garantisini isteyen uygulamalar TCP protokolünü kullanır.

·         Geniş alan ağlarında (WAN) ses ve görüntü aktarımı gibi gerçek zamanlı veri aktarımlarında UDP kullanılır.

·         UDP bağlantı kurulum işlemlerini, akış kontrolü ve tekrar iletim işlemlerini yapmayarak veri iletim süresini en aza indirir.

·         UDP ve TCP aynı iletişim yolunu kullandıklarında UDP ile yapılan geçek zamanlı veri transferinin servis kalitesi TCP’nin oluşturduğu yüksek veri trafiği nedeniyle azalır.

TCP Protokolü

Bilgi Ağı” üzerindeki bilgi iletimi ve paylaşımı bazı kurallar dâhilinde yapılmaktadır. Bu kurallara kısaca “internet protokolleri”, ya da TCP/IP protokoller ailesi denir. TCP/IP, bilgisayarlar ile veri iletme/alma birimleri arasında organizasyonu sağlayan, böylece bir yerden diğerine veri iletişimini olanaklı kılan pek çok veri iletişim protokolüne verilen genel addır. Bir başka değişle, TCP/IP protokolleri bilgisayarlar arası veri iletişiminin kurallarını koyar. Bu protokollere örnek olarak, dosya alma/gönderme protokolü, Elektronik posta iletişim protokolü, TELNET protokolü verilebilir. Adını sıkça duyduğumuz WWW ortamında birbirine link objelerin iletilmesini sağlayan protokol ise Hyper Text Transfer Protocol olarak adlandırılmaktadır. TCP/IP protokolü aynı zamanda, diğer iletişim ağlarında da kullanılabilir. Özellikle pek çok farklı tipte bilgisayarı veya iş istasyonlarını birbirine bağlayan yerel ağlarda kullanımı yaygındır.  UDP ’yi kullanan protokollerden bazıları DNS, TFTP ve SNMP protokolleridir. Uygulama programcıları birçok zaman UDP ’yi TCP’ye tercih eder, zira UDP ağ üzerinde fazla bant genişliği kaplamaz. UDP güvenilir olmayan bir aktarım protokolüdür. Ağ üzerinden paketi gönderir ama gidip gitmediğini takip etmez ve paketin yerine ulaşıp ulaşmayacağına onay verme yetkisi yoktur. UDP üzerinden güvenilir şekilde veri göndermek isteyen bir uygulama bunu kendi yöntemleriyle yapmak zorundadır.

Oturum Katmanı

Oturum katmanı veya 5. katman, bir bilgisayar birden fazla bilgisayarla aynı anda iletişim içinde olduğunda, gerektiğinde doğru bilgisayarla konuşabilmesini sağlar. Ağda iki uygulamanın haberleşmesini sağlar. Uygulamalar arasındaki bağlantıları kurar, yönetir ve sonlandırır. İki uygulama birbirini fark edecek ve aralarında bir diyalog başlatacaktır. Bu katman yardımı ile farklı bilgisayarlardaki kullanıcılar arasında oturumlar kurulması sağlanır. Bu işlem oturumların kurulmasını, yönetilmesini ve bitirilmesini içerir. Örneğin A bilgisayarı B üzerindeki yazıcıya yazdırırken, C bilgisayarı B üzerindeki diske erişiyorsa, B hem A ile olan, hem de C ile olan iletişimini aynı anda sürdürmek zorundadır. Bu katmanda çalışan NetBIOS ve Sockets gibi protokoller farklı bilgisayarlarla aynı anda olan bağlantıları yönetme imkânı sağlarlar.

Oturum Katmanı İletişim Kuralları

·         Named Pipes

·         NetBIOS

·         SIP

·         SAP

·         SDP

·         LPD

Sunum Katmanı

Sunum Katmanı veya 6. Katmanın en önemli görevi yollanan verinin karşı bilgisayar tarafından anlaşılabilir halde olmasını sağlamaktır. Böylece farklı programların birbirlerinin verisini kullanabilmesi mümkün olur. DOS ve Windows 9x metin tipli veriyi 8 bit ASCII olarak kaydederken (örneğin A harfini 01000001 olarak), XP tabanlı işletim sistemleri 16 bit Unicode'u kullanır (A harfi için 00000000 01000001). Ancak kullanıcı tabii ki sadece A harfiyle ilgilenir. Sunum katmanı bu gibi farklılıkları ortadan kaldırır. Sunum katmanı günümüzde çoğunlukla ağ ile ilgili değil, programlarla ilgili hale gelmiştir. Örneğin eğer iki tarafta da GIF formatını açabilen bir resim gösterici kullanılıyorsa, bir makinanın diğeri üzerindeki bir GIF dosyayı açması esnasında sunum katmanına bir iş düşmez, daha doğrusu sunum katmanı olarak kastedilen şey, aynı dosyayı okuyabilen programları kullanmaktır.

Sunum Katmanı İletişim Kuralları

·         TDI

·         ASCII

·         EBCDIC

·         MIDI

·         MPEG

Uygulama Katmanı

Uygulama katmanı veya OSI 7. katman, programların ağı kullanabilmesi için araçlar sunar. Bilgisayar uygulaması ile ağ arasındaki arabirim görevini yerine getirmektedir. Katmanların sıralanışında kullanıcıya en yakın olanıdır. Sadece bu katman diğer katmanlara servis sağlamaz. Uygulama katmanında ise uygulamaların ağ üzerinde çalışması sağlanır. Uygulama katmanı ağ hizmetini kullanacak olan programdır. Bu katman kullanıcının gereksinimlerin karşılar. Örneğin; veri tabanı uygulaması ya da e-posta uygulaması. Microsoft API 'leri uygulama katmanında çalışır. Bu API 'leri kullanarak program yazan bir programcı, örneğin bir ağ sürücüsüne erişmek gerektiğinde API içindeki hazır aracı alıp kendi programında kullanır. Alt katmanlarda gerçekleşen onlarca farklı işlemin hiçbirisiyle uğraşmak zorunda kalmaz. Uygulama katmanı için bir diğer örnek HTTP 'dir. HTTP çalıştırılan bir program değil bir protokoldür. Yani bir kurallar dizesidir. Bu dizeye göre çalışan bir tarayıcı, aynı protokolü kullanan bir Web sunucuya erişir.

 Uygulama Katmanı İletişim Kuralları

·         HTTP

·         SMTP

·         POP

·         SNMP

·         FTP

·         Telnet

·         NFS

·         NTP

·         SSH

·         GTP

·         SDP

·         DNS

DNS

DNS, internet uzayını bölümlemeye, bölümleri adlandırmaya ve bölümler arası iletişimi organize etmeye yarayan, bilgisayar, servis, internet veya özel bir ağa bağlı herhangi bir kaynak için hiyerarşik dağıtılmış bir adlandırma sistemidir. İnternet ağını oluşturan her birim sadece kendine ait bir IP adresine sahiptir. Bu IP adresleri kullanıcıların kullanımı için www.site_ismi.com gibi kolay hatırlanır adreslere karşılık düşürülür. DNS sunucuları, internet adreslerinin IP adresi karşılığını kayıtlı tutmaktadır. Katılımcı kuruluşların her birine atanmış alan adları çeşitli bilgileri ilişkilendirir. En belirgin olarak, insanlar tarafından kolayca ezberlenebilen alan adlarını, dünya çapında bilgisayar servisleri ve cihazlar için gerekli sayısal IP adreslerine çevirir (dönüştürür). DNS, çoğu internet servisinin işlevselliği için temel bir bileşendir, çünkü internetin temel yönetici servisidir.

SNMP

Basit Ağ Yönetim Protokolü,  bilgisayar ağları büyüdükçe bu ağlar üzerindeki birimleri denetlemek amacıyla tasarlanmıştır. Cihaz üzerindeki sıcaklıktan, cihaza bağlı kullanıcılara, internet bağlantı hızından sistem çalışma süresine kadar çeşitli bilgiler SNMP 'de tanımlanmış ağaç yapısı içinde tutulurlar. SNMP, ağ cihazlarında yönetimsel bilgi alışverişinin sağlanması için oluşturulmuş bir uygulama katmanı protokolüdür. TCP/IP protokolünün bir parçası olan SNMP; ağ yöneticilerinin ağ performansını arttırması, ağ problemlerini bulup çözmesi ve ağlardaki genişleme için planlama yapabilmesine olanak sağlar. Günümüzde kullanımda olan 3 tane SNMP sürümü mevcuttur. 3. sürüm SNMP 'ye pek çok güvenlik özelliği getirmiştir.