Bilgisayar Mühendisliği Bilgisayar Ağları Temeli-İletişim Ağları Yapısal Modeli Osi Referans Modeli

• Bilgisayar Ağları Temelleri
  
  İletişim Ağları Yapısal Modeli
  
  Bu bolumde bilgisayar aglarinin birbirleri ile olan iletisimi (internetworking) konusunda bazi temel kavramlar hakkinda bilgi verilecektir
  
  OSI Referans modeli
  
  Bilgisayarlar arası iletişimin başladığı günden itibaren farklı bilgisayar sistemlerinin birbirleri arasındaki iletişim daima en büyük problemlerden birisi olmuş ve bu sorunun üstesinden gelebilmek için uzun yıllar boyunca çeşitli çalışmalar yapılmıştır 1980'li yılların basında Uluslararası Standartlar Organizasyonu (International Standarts Organization-ISO) bilgisayar sistemlerinin birbirleri ile olan iletişiminde ortak bir yapıya ulaşmak yönünde çabaları sonuca bağlamak için bir çalışma başlatmıştır Bu çalışmalar sonucunda 1984 yılında Acık Sistem Bağlantıları (Öpen Systems Interconnection-OSI) referans modeli ortaya çıkarılmıştır Bu model sayesinde değişik bilgisayar firmalarının ürettikleri bilgisayarlar arasındaki iletişimi bir standarda oturtmak ve farklı standartlar arası uyumsuzluk sebebi ile ortaya çıkan iletişim sorununu ortadan kaldırmak hedeflenmiştir OSI referans modelinde, iki bilgisayar sistemi arasında yapılacak olan iletişim problemini çözmek için 7 katmanlı bir ağ sistemi önerilmiştir Bir başka deyişle bu temel problem 7 adet küçük probleme parçalanmış ve her bir problem için ayrı ayrı bir çözüm yaratılmaya çalışılmıştır Bu 7 katmanın en altında yer alan iki katman yazılım ve donanım, üstteki beş katman ise genelde yazılım yolu ile çözülmüştür OSI modeli, bir bilgisayarda çalışan uygulama programının, iletişim ortamı üzerinden başka bir bilgisayarda çalışan diğer bir uygulama programı ile olan iletişiminin tüm adımlarını tanımlar En üst katmanda görüntü ye da yazı seklinde yola çıkan bilgi, alt katmanlara indikçe makine diline dönüşür ve sonuç olarak 1 ve 0 laldan ibaret elektrik sinyalleri halini alır Aşağıdaki şekilde OSI referans modeli katmanları ve bir yerel ağ üzerindeki durumu gösterilmektedir:
  
  
  
  Çizim-2 OSI Referans modeli
  
  OSI Katmanlarının Tanımlanan Temel Görevleri:
  
  7- Uygulama Katmanı
  
  Kullanıcıya en yakın olan katmandır Spreadsheet, kelime işlemci, banka terminali programları vs bu katmanın parçalarıdır
  
  6-Sunum Katmanı
  
  Bu katmanda gelen paketler bilgi haline dönüştürülür Bilginin karakter set cevrimi veya değiştirilmesi, şifreleme vs görevlerini bu katman üstlenir
  
  5- Oturum Katmanı
  
  İki bilgisayar üzerindeki uygulamaların birbirini fark ettigi katmandır
  
  4- Taşıma Katmanı
  
  Bu katman gelen bilginin doğruluğunu kontrol eder Bilginin taşınması esnasında oluşan hataları yakalar ve bunları düzeltmek için çalışır
  
  3-Ağ Katmanı
  
  Bağlantıyı sağlayan ve ulaşılmak istenen bilgisayara giden yolu bulan katmandır Yönlendirme protokolleri bu katmanda çalışır
  
  2-Veri iletim Katmanı
  
  Bu katman fiziksel katmana ulaşım stratejisini belirler Fiziksel adresleme, ağ topolojisi, akis kontrolü vs bu katmanın görevlerindendir Köprü cihazları bu katmanda çalışır
  
  1- Fiziksel Katman
  
  Bu katman ağın elektriksel ve mekanik karakteristiklerini belirler Modülasyon teknikleri, çalışma voltajı, frekansı vs bu katmanın temel özelliklerindendir OSI referans modeli bir ağ uygulaması değildir OSI sadece her katmanın görevini tüm detayları ile tanımlar Bu modeli bir gemi ye da ev projesine benzetebiliriz Nasıl ayni gemi planını alıp farklı firmalar gemi yapabilirse OSI modeli de böyledir Nasıl ayni gemi planından iki farklı firma gemi ürettiğinde en azından kullanılan çiviler farklı yerlere cakilirsa, OSI modeli de gerceklestiren firmadan firmaya farklilik gosterebilir
  
  Bağlantı Aygıtları
  
  Bilgisayar agi erisiminde genel olarak dort tip baglanti aygiti kullanilir: tekrarlayici (repeater), kopru (bridge), yonlendirici (router) ve gecityolu (gateway) Tekrarlayicilar tamamen protokol bagimsiz olarak fiziksel katmanda calisir ve fiziksel genisleme amacli kullanilirlar Geleneksel kopruler ayni protokolu kullanan Yerel Aglar arasinda temel veri duzeyinde baglanti saglar Buna karsilik, geleneksel yonlendiriciler degisik tipteki ag protokollerini idare edebilecek sekilde programlanabilirler ve boylelikle ayni genis ag alani uzerinde farkli tipteki Yerel Aglari ve bilgisayar sistemlerini destekleyebilirler Gecityollari daha karmasik olup, islem yogunluklu protokol cevrimi yaparak uygulamalar arasinda isletilebilirligi (interoperability) saglarlar
  
  Tekrarlayıcı (Repeater)
  
  Tekrarlayicilar Cizim-3’deki sekilden de gorulecegi gibi fiziksel katmanda calisan cihazlardir
  
  
  
  Cizim-3 Tekrarlayici ve OSI modeli
  
  Tekrarlayicinin temel gorevi bir fiziksel ortamdaki (kablo, fiber-optik, radyo dalgasi vs) sinyali alip kuvvetlendirip bir diger fiziksel ortama vermektir Aglarin fiziksel buyukluk sinirlarini daha da genisletmek amaci ile kullanilan bu cihazlar ile kuramsal olarak bir bilgisayar agi sonsuza kadar genisletilebilir Ancak cesitli bilgisayar aglarindaki tasarim sinirlamalari nedeni ile gercekte bu genisleme belli sinirlar icinde kalmaktadir Cizim-4 tekrarlyicilarin bir ag uzerinde nasil kullanildiklarini gostermektedir
  
  
  
  Cizim-4 Bir tekrarlayici uygulamasi
  
  Temelde bir agin genisletilmesi amaci ile kullanilan tekrarlayicilar cok kolay kurulmalari, cok az bakim gerektirmeleri ve fiyatlarinin ucuz olmasi sebepleri ile cok populer cihazlardir
  
  Köprü ( Bridge )
  
  Modern, protokol-seffaf kopruler asagidaki sekilde goruldugu gibi OSI referans modelinin veri iletim (data link) katmaninda calisirlar
  
  Cizim-5 Kopru ve OSI modeli
  
  Kopru cihazlari temelde bagimsiz iki agin (farkli ag teknolojilerini kullanabilirler- Ethernet ve Token-Ring gibi) birbirine baglantisi icin kullanilirlar Asagidaki sekilde iki Ethernet ve bir Token-Ring aginin birbirlerine kopruler vasitasi ile yapilan baglantisi gosterilmektedir Bir kopru bagladigi alt aglar ustundeki tum trafigi yurutur Her paketi okur, paketin nereden geldigini ve nereye gittigini gormek icin MAC (Media Access Control)-katman kaynagini ve yerlesim (destination) adresini inceler Bu suzme yetenegi mesajlari yayinlamak ya da yerel veri trafiginin diger ag uzerine gecmesini engellemek icin etkili bir yol saglar Bazi kopruler adres suzmenin ve protokol tipine bagli suzgecin de otesine gider
  
  Cizim-6 Bir Kopru uygulamasi
  
  Bir kopru, DECnet, TCP/IP, XNS gibi farkli iletisim protokollerini kullanarak, protokol uyumlulugunu gozonune almadan aglar arasinda fiziksel baglanti saglayabilse de, bu uygulamalararasinda isletilebilirligini garanti etmemektedir Bu, OSI referans modelinin yuksek katmanlarinda isleyen ve farkli islem ortamlari arasinda cevrim yapabilen standalone protokol ceviricilerini gerektirmektedir Koprulu aglar, protokol cevrimlerinin olmadigi, guvenlik gereksinimlerinin en az oldugu ve gereken tek seyin basit yonlendirme oldugu durumlarda basarilidir
  Yönlendirici (Router)
  
  Yonlendiriciler asagidaki sekilde goruldugu gibi OSI referans modelinin ag (network) katmaninda calisirlar
  
  Cizim-7 Yonlendirici ve OSI modeli
  
  Bir kopru sadece paketlerin kaynagini ve gittigi yerin adresini kontrol ederken bir yonlendirici cok daha fazlasini yapar Bir yonlendirici agin tum haritasini tutar ve paketin gittigi yere en iyi yolu belirleyebilmek icin tum yollarin durumunu inceler
  
  Yonlendirici farkli fiziksel yapida olan ve farkli protokolleri calistiran yerel ya da genis alan aglarinin birbirleri ile olan baglantisinda basari ile kullanilabilir
  
  Bir yonlendirici, OSI referans modelinin ag katmaninda genel olarak tanimlanan protokollerle, yerel bolge aglarini genis bolge aglarina baglar Bu ozellikleri sayesinde ornegin yonlendirici TCP/IP kullanarak bir Ethernet aginin X25 paket agina baglamasini saglar Eski yonlendiriciler protokol bagimli olduklarindan, kuruluslarin ag isletim ihtiyaclarini karsilamak icin birden fazla yonlendirici gerekebilir Yeni yonlendiriciler ise, birden fazla ve degisik protokolu ayni anda idare edebilmektedirler
  
  
  
  Cizim-8 Bir yonlendirici uygulamasi
  
  Yonlendiriciler paketleri iki istasyon arasindaki en iyi yolu gosteren yonlendirme tablosuna gore ilerleterek ag uzerindeki yollari en iyi sekilde kullanirlar Yonlendiriciler kendi yonlendirme tablolarini olusturduklarindan, ag trafigindeki degisikliklere hemen ayak uydururlar ve boylelikle veri yukunu dengelerler Ayni zamanda, yonlendiriciler agdaki degisiklikleri tespit ederler ve asiri yuklu ve islemeyen baglantilari onlerler
  
  Geçityolları (Gateway)
  
  Gecityollari kopru ve yonlendiricilerin yeteneklerinin de otesine gecerler Asagidaki sekilden de gorulebilecegi gibi OSI referans modelinin ust katmanlarinda islerler
  
  Cizim-9 Gecityolu ve OSI modeli
  
  Gecityollari sadece farkli noktalardaki aglari baglamakla kalmaz ayni zamanda bir agdan tasinan verinin diger aglarla uyumlu olmasini da garanti ederler Bu bir server'da, minibilgisayarda ya da ana bilgisayarda bulunan protokol cevirim yazilimiyla yapilir Internet protokolleri farkli aglar arasindaki veri iletimini, gecityollariyla bagli altaglardan olusmus otonom sistem (Autonomous System, AS) gruplarini birbirine baglayarak yapar Yani Internet, her biri merkezi olarak yonetilen ag ya da altaglar serisi olan AS serisinden olusmaktadir Her AS diger AS'lere baglanti saglayan gecityolu sunar Gecityollari tum farkli aglari birlikte tutan bir yapistiricidir Internet protokolleri altaglarin nasil birbirine bagli oldugunu ve baglanti araclarinin nasil calistigini tanimlar