Bilgisayar Topolojileri

Her bilgisayar ağı, verinin sistemler arasında gelip gitmesini sağlayacak bir yola ihtiyaç duyar Aradaki bu yol çoğu zaman bir çeşit kablodur

Her bilgisayar ağı, verinin sistemler arasında gelip gitmesini sağlayacak bir yola ihtiyaç duyar Aradaki bu yol çoğu zaman bir çeşit kablodur Bununla beraber kablosuz çözümler gittikçe yaygınlaşmaya başlamıştır Kablosuz çözümler kablolu çözümlere nazaran daha az tercih edilmekte… Belli bir sayının üstünde sistem barındıran ağlarda alt yapı hala kablo şeklindedir

Topoloji değişik ağ teknolojilerinin yapısını ve çalışma şekillerini anlamada başlangıç noktasıdır

Topoloji(Topology)
Topoloji, bilgisayarların birbirleriyle nasıl bağlandığını ve nasıl iletişim kurduklarını tanımlar

Topolojiyi anlamanın en kolay yolu iki farklı ve bağımsız bölüme ayırarak incelemektir:
1 Fiziksel Topoloji
2 Mantıksal Topoloji
Fiziksel topoloji, aralarında ağ kurulu bir grup bilgisayara baktığımızda gördüğümüz şeydir Yani kablo bilgisayarlar arasında nasıl dolaşıyor, bilgisayarlar birbirlerine nasıl bağlanmışlar gibi gözle görülen kısmı fiziksel topolojiyi belirler

Mantıksal topoloji ise kabloların bağlantı şeklinden bağımsız olarak bilgisayar ağlarının veriyi nasıl ilettiklerini açıklar

Topoloji aslında tek başına ağ ile ilgili bir çok konuyu açıklık getirmez Örneğin kullanılan kablonun tipi, maksimum uzunluğu, bilgisayarların kablonun kullanımda olup olmadığını nasıl tespit edecekleri gibi konular sadece topoloji ile açıklanmaz Ancak zaman içinde piyasa şartlarının da etkisi ile standartlar oluşmuştur Değişik topolojileri kullanan değişik ağ sistemleri vardır Bu teknolojiler Ethernet, Token Ring veya FDDI gibi isimlere sahiptir

Her ağ teknolojisi kullandığı topolojiyle beraber, kullanılacak kablo tipi, maksimum uzunluk, bantgenişliği gibi konulara da açıklık getirir

Topoloji tipleri
Bus topoloji

Fiziksel bus tüm bilgisayarların aynı kabloya bağlı oldukları sistemdir Kablonun her iki ucuna sonlandırıcı adı verilen dirençler takılır Bu topoloji hem mantıksal hem de fiziksel olarak varlığını sürdürmektedir Kurulumu kolaydır En büyük dezavantajı kablonun bir noktasında oluşan kopukluğun tüm sistemi çökertmesidir

Mantıksal bus ise, gönderilen bir verinin tüm sistemlere de ulaşması demektir

Halka(Ring) topoloji

Fiziksel olarak böyle bir bağlantı hiç kullanılmış mıdır bilemiyorum Kaynaklarda bununla ilgili bir bilgiye ulaşamadım

Mantıksal Ring topoloji ise Token-Ring adı verilen ilk başta IBM’in geliştirdiği, sonraları IEEE ve ISO tarafından geliştirilmeye devam eden ağ sisteminin kullandığı sistemdir Token-Ring’de bilgisayarlar kablolarla ortadaki merkez bir kutuya bağlıdır(fiziksel yıldız) Ancak sistemde veri aktarımını sağlayan bir sinyal sürekli olarak sırayla tüm sistemleri dolaşmaktadır Token adı verilen bu sinyal tek tek tüm sistemlere uğradığı için Ring/Halka terimi buradan gelmektedir

Yıldız(Star) topoloji

En yaygın kullanılan fiziksel topolojidir Her bilgisayardan çıkan bir kablo merkezdeki bir kutuya(hub) girer En büyük avantajı bir kabloda oluşan problemin sadece o kabloya bağlı bilgisayarı etkilemesidir

Mantıksal yıldız topoloji söz konusu değildir

Mesh(ağ) topoloji

Bu topolojide tüm bilgisayarlar diğer bilgisayarlara ayrı bir kablo ile bağlıdır Teorik olarak ideal bağlantı tipidir Ancak aradaki kablo sayısı terminal sayısı arttıkça katlanarak arttığı için gerçek hayatta sadece çok özel durumlarda ve az sayıda bilgisayar arasında kullanılır

Melez(Hybrid) topolojiler
Bu topolojileri başlangıç noktası olarak alıp geliştirilen değişik ağ teknolojileri olduğundan bahsetmiştik Token Ring ve Ethernet bu teknolojilerden sözünü etmeye değer ikisidir Token Ring bir ağ görme ihtimaliniz de çok çok az olduğu için onu bir kenara bırakırsak, elimizde sadece Ethernet kalır Bugün “ağ kuruyorum” ya da “ağ kurduk süper oldu” diyen birisi %101 Ethernet’ten bahsediyordur İsterseniz bizde Ethernet’in kullandığı topolojileri açıklayalım

Ethernet ilk başta bus topoloji olarak tasarlandı Koaksiyel bir kablo sırayla tüm bilgisayarları dolaşıyordu Ethernet ağında bilgisayarlar bu tek kabloya bağlı olduklarını düşünürler Bir diğer sisteme veri yolladıklarında, veri aslında aynı kabloya bağlı tüm sistemlere ulaşır Tüm bilgisayarlardan sadece “doğru” olanı bu veriyi alır ve işler

Ethernet ağında her bilgisayar, daha doğrusu her ağ kartı(bu noktada ethernet kartı diyebiliriz işte…) farklı bir adrese sahiptir(MAC adresi) Veri kablo üzerine yerleştirilirken(tüm sistemlere ulaşacağı için “gönderilirken” demek istemiyorum) veri üzerine alıcı ve gönderenin MAC adresleri yazılır Böylece veriyi alan tüm sistemlerden sadece “doğru” olanı veriyi alır ve işleme koyar, diğerleri kendilerine gelmeyen(gelen ama ait olmayan!!) veriyi göz ardı eder

Bu noktada ilk ethernetin hem mantıksal, hem de fiziksel olarak bus yapıda çalıştığı anlaşılıyor Elbette ethernet kullanılacak kablo tipi, maksimum uzunluk ve diğer değerleri de tanımlamıştır

Zaman içinde fiziksel bus yapı ihtiyaçlara cevap veremez hale gelmiştir Fiziksel bus yapıda, yani tüm bilgisayarların aynı kabloya bağlandıkları sistemde kablonun bir noktasında oluşan kopukluk veya kısa devre tüm ağı çökertir

Ağa yeni bir makina eklemek, kablonun bir bölümüne ek yapmak demektir bu işlem sırasında ağ çalışamaz vaziyettedir

Ağ’da arıza olduğu zaman tüm sistemleri dolaşan tek bir kablonun herhangi bir yerindeki arızayı bulmak çok zahmetlidir

Yapısal kablolama dediğimiz, çok fazla sayıda bilgisayarın kullanıldığı binalarda veya kampüslerde gerçekleştirilen kablolama ve kurulumlarda fiziksel bus yapı kullanmak mümkün değildir Çünkü bus yapı ağacın dalları gibi merkezden binanın katlarına oradan da odalara dallanan bir yapıya izin vermez

Sonuç itibariyle ; fiziksel bus topolojinin ihtiyaçları karşılamaktan uzak olduğu anlaşılınca yeni bir sistem arayışına gidildi Çözüm ethernetin mantıksal topolojisini muhafaza edip, fiziksel topolojiyi, yani kablolama yapısını yıldız topoloji ile değiştirmekti Yıldız topolojide her bilgisayardan ayrı bir kablo merkezi bir kutuya(hub) gider Kablolardan birinde oluşan arıza sadece o bilgisayarı etkiler

Ethernet için yeni fiziksel topoloji yıldız topolojidir Kullanılan kablo da koaksiyelden UTP’ye dönüşmüştür Ancak mantıksal olarak ethernet hala bus topoloji kullanır Böylece yıldız’a geçmeden önce kurulmuş binlerce ethernet ağı devre dışı kalmamış olur Fiziksel yıldız topolojide kullanılan hub içinde mantıksal bir bus yapı vardır Bilgisayarlardan birisinin yolladığı veri paketi hub’a ulaşınca, hub bu paketin kopyalarını oluşturup tüm portlarına yollar Yani bus yapıda olduğu gibi veri paketi diğer tüm bilgisayarlara erişir ve sadece alması gereken bu paketi alır ve işler diğerleri ise siler

Bunu daha iyi anlamak için bir ethernet hub’ı yukarıdaki gibi temsili olarak gösterebiliriz Hub’a bağlı bilgisayarlar yıldız topoloji kullanmalarına ragmen, hub içinde aynı bus gibi tek bir hat olduğunu düşünebiliriz

Böylece koaksiyel kablolu fiziksel bus ethernet ve utp kablolu fiziksel yildiz ethernet bir arada rahatça kullanılabilir Çünkü çalışma mantıkları yani mantıksal topolojileri aynıdır

Zaten hemen hemen tüm ethernet hub’larda bir tane de koaksiyel kablo girişi vardır Böylece fiziksel yıldıza geçiş ethernet için çok kolay olmuş, zaten en büyük pazar payına sahip ethernet ürünleri, fiziksel yıldızın tartışmasız avantajınıda elde edince, günümüzde en yaygın ağ teknolojisi haline gelmiştir

Ethernetin kullandığı bu melez topoloji bazen star-bus topoloji olarak anılır

Tek melez topoloji star-bus değildir IBM’in geliştirdiği ve günümüzde popülerliğini kaybeden, ancak zamanında geniş bir kullanım alanı bulmuş olan Token Ring ağ teknolojisi de star-ring melez topolojisini kullanır Bu sistemde de dışarıdan bakıldığında aynı ethernetin star-bus’ı gibi kablolama yıldız şeklindedir Her terminalden ayrı bir kablo ethernet’teki hub’ın benzeri bir kutuya girer
Ancak bu kutunun içinde Token Ring ağlarının kullandığı mantıksal bir halka(ring) yapısı mevcuttur

Sonuç olarak

Geçmişte bir şekilde piyasaya çıkmış fakat tutunamamış bir çok ağ teknolojisinden söz edilebilir Ancak günümüzde kurulacak bir ağı seçerken piyasanın bize sunduğu (çoğu zaman da fiyat, performans ve güvenililirlik açısından en iyi olan) teknolojiyi alıp kullanırız

Günümüzde en yaygın kullanılan ağ tipi ethernet’tir

Ethernet ilk başta hem fiziksel hem de mantıksal olarak bus yapıda tasarlandı Zaman içinde fiziksel bus ihtiyaçları karşılamayınca, fiziksel yildiz topoloji kullanan, yani hub ve UTP kablo kullanan ethernet geliştirildi Ancak bu yeni ethernet hem geriye doğru uyumluluk hem de ethernetin temel çalışma mantığı öyle gerektirdiği için mantıksal bus kullanmaya devam ediyor

Günümüzde yeni bir ağı yapılandırırken verimsel anlamda tek seçenek olarak UTP kablo , hub ve yıldız topoloji ethernet görünmekte… Bununla beraber fiziksel bus kullanan koaksiyel ethernet’te piyasadan tam olarak silindi diyemeyiz Bu ikisinin bir arada çalışabiliyor olması zaten ortada bir problem olmadığını göstermekte…

TCP/IP Nedir , Ne işe yarar…

Internet’in yaygınlaşmasıyla birlikte TCP/IP kısaltmasını çok sık duymaya başladık Bu kısaltmanın bir bilgisayar ağı protokolü olduğu, Internet’in bu protokol üzerine kurulu olduğu hep tekrarlandı Internet’e bağlanırken girdiğimiz rakamlar (IP, subnet mask, default gateway vs) ne anlama geliyor, bunları yanlış girince niye ağa yada Internet’e bağlanamıyoruz, kısacası nasıl oluyor da oluyor… Size bu yazıda TCP/IP’nin ne olduğunu anlatmaya çalışıcağım

TCP/IP, Transmission Control Protocol/Internet Protocol ifadesinin kısaltması Türkçesi İletim Kontrol Protokolü/İnternet Protokolü oluyor Protokol belli bir işi düzenleyen kurallar dizisi demek Ağ protokolleri de bilgisayarlar arası bağlantıyı, iletişimi düzenliyor TCP/IP’nin adına bakıp tek bir protokol olduğunu düşünmeyin TCP/IP, bir protokoller kümesi Herbiri değişik işler yapan birden fazla protokolden oluşuyor

TCP/IP tarihine bakarsak…
TCP/IP’nin kökleri 1960′ların sonunda ve 1970′lerin başında Amerikan Savunma Bakanlığı’na bağlı İleri Araştırma Projeleri Ajansının (Advanced Research Projects Agency, ARPA) yürüttüğü paket anahtarlamalı ağ deneylerine kadar uzanır TCP/IP’nin yaratılmasını sağlayan proje, ABD’deki bilgisayarların olabilecek doğal afetler anında da ayakta kalabilmesini, birbirleriyle iletişiminin devam etmesini amaçlıyordu Şimdi baktığımız zaman projenin fazlasıyla amacına ulaştığını ve daha başka şeyleri de başardığını görüyoruz

Bu projenin ilk aşamasında 1970′de ARPANET bilgisayarları Network Control Protocol’ünü kullanmaya başladılar 1972′de ilk Telnet spesifikasyonu tanımlandı 1973′de FTP (File Transfer Protocol) tanımlandı 1974′de Transmission Control Program ayrıntılı bir şekilde tanımlandı 1981′de IP standardı yayımlandı 1982′de, Defense Communications Agency (DCA) ve ARPA, TCP ile IP’yi TCP/IP Protokol Suiti olarak tanımladı 1983′de ARPANET NCT’den TCP/IP’ye geçti 1984′de Domain Name System (DNS) tanıtıldı

Yukarda kısaca yer verdiğimiz tarihçe aynı zamanda İnternet’in tarihçesidir İnternet ile TCP/IP ayrılmaz ikilidirler TCP/IP, İnternet’in temelidir

Bu kısa tarihçeden sonra bir yerel alan bilgisayar ağı üzerinde TCP/IP’yi anlatmaya geçelim Burada anlatılanlar İnternet üzerinde de geçerlidir

TCP/IP ile kurulan bir bilgisayar ağında bir bilgisayarı üç parametre ile tanımlarız Bu paramatreler bilgisayarın adı, IP adresi ve MAC adresidir TCP/IP protokoller kümesi bu üç parametreyi kullanarak bilgisayarları birbirine bağlar

Bilgisayarın adı kullanıcı tarafından işletim sistemi yüklenirken bilgisayara verilen addır (Bilgisayarlara, Pazarlama, Personel ya da Murat gibi açıklayıcı ve kolay adlar verilir) MAC adresi , bilgisayarların ağ, eternet kartının ya da benzer ağ cihazlarının üstüne yazılım yoluyla değiştirilemez bir şekilde yerleştirilmiş bir adrestir (00-20-AF-F8-E7-71 ) örneğinde olduğu gibi onaltılı düzende rakamlaryada harflerden oluşur) IP adresi ise 212183261 örnek adresinde olduğu gibi 4 bölümden oluşan bir adrestir Nokta ile bir diğerinden ayrılan bu bölümlerin herbiri 0 ile 255 arasında bir değer alabilir

IP adresinin ilk bölümü adresin sınıfını gösterir IP adresleri üç sınıftır: Bu sınıflar A, B ve C sınıfları olarak adlandırılır A sınıfı adreslerin ilk bölümü 1 ile 126 arasında bir değer olabilir B sınıfı adreslerin ilk bölümü ise 128 ile 191 arasında yer alır C sınıfı adresler 192 ile 223 arasında bulunur 223′den sonrası ne oldu diye sorabilirsiniz 223′ün üzeri bizi hiç ilgilendirmeyen işler için ayrılmıştır

Dikkatli okuyucu arada 127 ile başlayan adreslerin kayıp olduğunu farketmiştir 127 ile başlayan adresler özel işler için ayrılmıştır Bu adreslerin bir tanesi bizi ilgilendirir ve sık sık kullanmamız gerekir Bu adres 127001′dir ve kendi bilgisayarımızı gösterir

İnternet’te A sınıfı adresler çok değerli adreslerdir ve büyük, çok büyük ağlardaki bilgisayarlar için ayrılmıştır Örneğin, IBM’in adresleri A sınıfı adresleridir Şu anda Internet’te A sınıfı adresleri tükenmiştir, kimseye verilmemektedir A sınıfı adres alan bir işletme yaklaşık olarak 16 milyon bilgisayarı bu adreslerle tanımlayabilir

İnternet’te B sınıfı adresler de şu anda tükenmiştir Bir B sınıfı adreste yaklaşık 65000 bilgisayar tanımlanabilir Örneğin, Microsoft’a bir B sınıfı adres alanı ayrılmıştır

C Sınıfı adresler halen kullanılabilir Ama C sınıfı bir adres alanı ancak 250 küsur adres tanımlanabilir

Bir yerel ağ kurarken İnternet’teki adres kısıtlamaları bizi ilgilendirmez Kendi ağımız için her sınıftan adres verebiliriz Burada verilen adreslerin İnternet ile bir bağlantısı yoktur Bu noktaya dikat ediniz TCP/IP’yi anlamak için kendimizi bir yerel ağ, daha sonra da bir geniş alan ağı ile kısıtlayacağız Böyle bir ağın İnternet bağlantısı ise bambaşka bir konudur

Şimdi kendi bilgisayar ağımız için bir C sınıfı adres alanı tanımlayalım Bilgisayarlarımıza vereceğimiz adresler 212209410 ile 212209411 arasında yer alsın Örnek adresler:

Birinci bilgisayar için 212209410
İkinci bilgisayar için 212209411

…

…

Sonuncu bilgisayar için 2122094200

Dikkat ederseniz bütün bilgisayarların adreslerinin ilk üç hanesi sabit: 2122094 Bu adrese, tam olarak söylemek gerekirse 21220940 adresine ağ tanımlayıcısı (Network ID) denir Yani, sizin ağınızın adresi nedir derlerse 21220940 diyebiliriz 21220940 bizim ağımızın adresidir

Buradan çıkaracağımız ilk sonuç şu: Hiçbir bilgisayara sonu 0 ile biten bir adres veremeyiz Sonu 0 ile biten adresler bir bilgisayar ağını tanımlar

Bilgisayarlarımıza veremiyeceğimiz ikinci bir adres de sonu 255 ile biten bir adrestir Örnek ağımızdaki bilgisayarların adresleri arasında 2122094255 yer alamaz Sonu 255 ile biten adresler broadcast adresleridir Broadcast yayın demektir; aynen radyo televiyon yayınındaki gibi Yani, belli bir bilgisayara değil de tüm ağa mesaj göndereceğimiz zaman sonu 255 ile biten bir adresi kullanırız; ağa yayın yaparız Örnek ; ağımızda herkese gidecek bir mesajın hedef adresi 2122094255 olur

Biraz toparlayalım IP adresleri iki bölümden oluşur İlk bölüm ağın adresidir İkinci bölüm ağ içindeki bilgisayarların adresleridir Örneğimizdeki adreslerde “2122094″ ifadesini içeren bölüm ağı tanımlar Geri kalan kısım ise (10,11,…200 gibi) ağdaki bilgisayarların herbirini tanımlar Başka bir ağda , ağ adresi 1301190 şeklinde, bir başkasında ise 80000 şeklinde olabilir Ağ adresleri seçtiğimiz sınıfa bağlıdır

Bir bilgisayar, IP adresinin hangi bölümünün ağı tanımladığını, hangi bölümünün ise bilgisayarları tanımladığını bilmek zorundadır Bunun için subnet mask bilgisini kullanır Subnet mask’ı ağ maskesi şeklinde çevirebiliriz Subnet mask de bir IP adresidir; dört bölümden oluşur ve ağ adresinin hangi bölüme kadar geldiğini göstermek için kullanılır Örneğimizde subnet mask 2552552550′dır Bilgisayarlar kendi ağ tanımlayıcılarını bulmak için subnet mask’i kullanırlar Bu yüzden subnet mask’in doğru şekilde girilmesi önemlidir Yanlış girilen subnet mask değeri bilgisayarın diğer bilgisayarlarla iletişimini engeller

Bilgisayarlar ağ tanımlayıcılarını bulmak için subnet mask’i nasıl kullanırlar? Şimdi örnek bilgisayarımızdaki üç bilgisayarın adres bilgilerini yukarıda belirttiğimiz gibi girdiğimizi varsayalım:

Yukardaki şekilde Pazarlama ve Personel bilgisayarlarının subnet mask’i doğru, Murat bilgisayarının subnet mask’i yanlış girilmiştir Şimdi Murat adlı bilgisayarın Pazarlama adlı bilgisayara bir bilgi iletmek istediğini varsayalım Murat bilgisayarı Pazarlama’nin IP adresini kullanacaktır Murat, bilgi göndereceği bilgisayarın, yani Pazarlama’nin, kendi ağında olup olmadığını anlamak için şu işlemleri yapar Önce kendi IP adresi ile subnet mask’ini AND işleminden geçirir; sonuç 212209496′dır Bu rakam ona göre içinde bulunduğu ağın tanımlayıcısıdır Sonra kendi subnet mask’i ile Pazarlama’nin IP adresini AND işleminden geçirir; sonuç 2122094112′dir Yani, MUHASEBE’nin bulunduğu ağın tanımlayıcısı, adresi 212209496′dir Bu iki adres aynı olmadığı için Murat bilgisayarı Pazarlama bilgisayarının başka bir ağda bulunduğunu varsayar Bu da yanlış bir varsayım olduğu için Pazarlama bilgisayarına bilgi gönderemez Bu hatanın giderilmesi oldukça basittir Murat’in subnet mask değerini diğer bilgisayarlarla aynı yaparsanız bütün bilgisayar aynı ağ üzerinde bulunduklarını hesaplayıp birbirlerine bilgi gönderebilirler

Bir bilgisayar ancak kendi ağı üzerindeki bir bilgisayara bilgi gönderebilir Başka bir ağda bulunan bilgisayarlara bilgi göndermek gerekirse yönlendirici (Router) adı verilen cihazlar kullanılır Yönlendiriciler de aslında içinde, işlemcisi , anakartı , rami olan, bir anlamda harddisksiz bilgisayarlardir Cihaz dedik ama üzerinde birden fazla ağ kartı bulunan bilgisayarlar da doğru konfigüre edildiklerinde yönlendirici görevi görürler

Yukarda herşey IP adresleriyle oluyor bitiyor gibi görünüyor Gerçekte ise iletişimden hemen önce IP adreslerinin MAC adreslerine çevrilmesi gerekir Ağ üzerinde iletişim aslında yalnızca MAC adresleri ile gerçekleşir Çünkü IP adresleri TCP/IP protokolüne özeldir Başka bir protokolde, örneğin, Novell’in kullandığı IPX/SPX protokolünde IP adresi diye bir şey yoktur Her protokol kendine göre bir adresleme şeması kullanır ama bu şemalarda yer alan adreslerin dönüp dolaşıp MAC adreslerine çevrilmesi gerekir ki bilgisayarlar birbirleriyle iletişime geçebilsinler

Bir bilgisayar bir başka bilgisayarın IP adresine sahipse ama MAC adresine sahip değilse Adres Çözümleme Protokolü (Adress Resolution Protocol, ARP) adı verilen bir protokol kullanarak IP adresini MAC adresine çevirir TCP/IP’nin bir protokol kümesi olduğunu söylemiştik İşte ARP bu kümenin bir üyesi

İletişime geçeceği bilgisayarın IP adresini bilen bilgisayar ARP protokolü ile “Bu IP adresi kiminse bana MAC adresini söylesin” şeklinde bir mesaj oluşturur ve bu mesajı yayın (broadcast) yapar, yani ağdaki tüm bilgisayarlara gönderir Ağdaki bilgisayarların tümü bu mesajı alırlar, eğer söz konusu IP adresi kendilerine ait değilse mesajı çöpe atarlar Mesajdaki IP adresinin sahibi olan bilgisayar ise kendi IP adresini tanır ve hemen “Bu IP adresi bana ait, benim MAC adresim şu” şeklinde bir mesaj ile yanıt verir İlk bilgisayar artık diğer bilgisayarın MAC adresini bildiği için asıl mesajını doğrudan (broadcast yapmadan) gönderebilir…

Sonuç olarak, TCP/IP görünümde rakamlar topluluğu gibi gözüksede , TCP/IP’siz internet düşünülemez