Bilgisayar Ağlarına Giriş

1. Bilgisayar Ağlarına Giriş Yaşar Tonta Hacettepe Üniversitesi Bilgi ve Belge Yönetimi Bölümü DOK 422: Bilgi Ağları Slaytlar için kaynaklar: Bogdan Ghita – http://ted.see.plymouth.ac.uk/bogdan G. Çetin ve B. Metin, Linux Ağ Yönetimi. 5. bs. Ankara: Seçkin, 2005. 1. Bölüm http://ella.slis.indiana.edu/~whelling/L526/classnotes/reviews/topos-swap.html

2. Plan • Bilgisayar ağının tanımı • Ağ türleri • Ağ mimarileri • Ağ yapıları (topolojileri)

3. “Ağ” tanımı • “Temel olarak ağ, bilgisayarları birbirine bağlayan bir dizi kablo, ya da daha genel anlamda bağlantı mekanizmasından oluşur.” (Linux Ağ Yönetimi, s. 25) • Konular • Büyüklük – kaç bilgisayar? • Topoloji – kablolar nasıl bağlı? • Teknoloji – bağlı bilgisayarların birbiriyle iletişim kurması nasıl sağlanıyor? • Mimari – bağlı ve iletişim yeteneği olan bilgisayarlar nasıl gruplanıyor?

4. Ağların Sınıflanması Yerel ağ (LAN) Şehir Alan Ağı (MAN) Geniş Alan Ağı Internet Kişisel alan ağı (PAN) (Kaynak: Tanenbaum, 1996)

5. Sınıflama – Fiziksel topoloji Tam ... Yıldız ... ... Doğrusal yapı (Bus) ... Halka 20 bilgisayar 210 bağlantı

6. Yaygın Fiziksel Ağ Topolojileri Özgün kaynak için aşağıdaki bağlantıya tıklayınız: http://ella.slis.indiana.edu/~whelling/L526/classnotes/reviews/topos-swap.html

7. Doğrusal Ağ

8. Yıldız

9. Halka

10. Ağaç

11. Örümcek ağı

12. Farklı Ağ Topolojilerinin Özellikleri

13. Doğrusal (Bus) • Ağ kabloları her bilgisayarı bağlıyor. Hattın sonunda bir sonlandırıcı var sinyallerin geri gelmemesi için). Bu ağ topolojisinde kablolar asla bir döngü oluşturmaz. • (+) daha az kablo gerekli (yıldızla karşılaştırıldığında). Bilgisayar ya da başka bir birim (ör., yazıcı) bağlamak kolay • (-) Ana kabloda bir arıza tüm ağı çökertir. Sorunun kaynağını bulmak zor

14. Doğrusal (bus) Ağın Özellikleri • Tek iletişim kanalından meydana geliyor • Her istasyon arayüze bağlı ve tekil bir donanım adresi var • Maksimum kablo uzunluğu • Sinyalleme yöntemine (ör. analog, dijital) • Sinyalleme hızına (veri oranları) • Kablo türüne (fiziksel özellikler) Göre değişir

15. Doğrusal (Bus) Ağın Avantajları • Basit düzen ve bağlantı kolaylığı • Kablo hatalarının yerini belirlemek göreli olarak daha kolay • “Patlamalı” veri trafiğine daha uygun bir sistem • Her bağlı aygıt kablodaki tüm veri trafiğini görebildiği için bire çoklu veri ieltimi için ideal • Sinyalleme normalde iki yönlü - nerede bağlı olduğuna bakılmaksızın tüm istasyonlara gönderiliyor

16. Doğrusal Ağın Dezavantajları • Otomatik alındı belgesi yok • Arayüzlerin akıllı olması gerekli • Sinyallemenin iki yönlü olması güvenlik riski oluşturuyor • Diğer istasyonlardan gelen/diğer istasyonlara gönderilen veri trafiği dinlenebilir

17. Yıldız • Her aygıt ya da düğüm (ör., sunucu, iş istasyonu) ağdaki bir merkezi “hub”a (concentrator) bağlı. Her aygıt hub’daki bir port’u (çıkış, iskele) kullanır ve veri hedefe devam etmeden önce hub’dan geçer • (+) bireysel kablolar arızalandığında ağ zarar görmez. Kurulumu kolay, sorun saptama ve ağı genişletmek kolay • (-) Daha uzun kablo gerekli. Hub maliyeti ağın toplam maliyetini artırır. Hub arızası tüm ağı etkiler, tıkanmalar olabilir (trafik yoğunluğundan dolayı)

18. Fiziksel Yıldız Ağın Özellikleri • En fazla kullanılan yerel ağ türü • Merkezi bir yönlendirme sistemine (hub) dayanıyor • Çoklayıcı görevi görüyor - paketlertüm port’lara yönlendiriliyor

19. Fiziksel Yıldız Ağın Avantajları • Aptal terminaller / ağ arayüzleri için uygun • Karışık iletim ortamları ve hızlar kullanılabilir • Yüksek güvenlik mümkün – anahtarlamanın kullanılması yoluyla • Kablo hasarının etkisi sınırlı – terminaller birbirinden bağımsız • Hata yakalama ve izole etme kolay • Son gelişmeler yüksek hızlara olanak sağlıyor

20. Fiziksel Yıldız Ağın Dezavantajları • Kırılgan: • Merkezi hub hataları • çarpışma – birden çok istasyon aynı anda mesaj göndermek isteyebilir • Merkezi hub’da karmaşık teknoloji gerekli • Son zamanlarda bu sorun azaldı çünkü piyasada karmaşık teknolojiler kabul görmeye başladı • Hub’ın büyüklüğü (port sayısı) ağ büyüklüğünü sınırlıyor

21. Halka (yıldız gibi kablolanmış) • Doğrusal (bus) ağa benzer. Tüm aygıtlar ortak bir omurga kabloya bağlı. Ama kablo ağdaki son bilgisayardan ilk bilgisayara devam ettiği için kapalı bir döngü oluşturur • (+) daha kısa kablo gerekli • (-) ana kablodaki bir aksaklık tüm hub’ı çökertir (hub “zeki” değilse ve fiziksel devreyi kapatamıyorsa). Sorunun kaynağını saptamak zor.

22. Fiziksel Halka Ağın Özellikleri • Tek sitede hem akıllı hem aptal aygıtları birbirine bağlayan araçları işletmek ucuz ve kolay • Her düğüm (node) çoklayıcı (repeater) görevi görüyor • Bit akışını yeniden yaratıyor • Daha fazla düğüm => Daha çok gecikme • Simgenin (token) dolaşımı daha uzun zaman alıyor • Veri göndermek isteyen istasyonun uzun süre bekleme olasılığı artıyor

23. Fiziksel Halka Ağın Avantajları • İletim kapasitesi kullanıcılar arasında adil olarak paylaşılıyor • Merkezi bir aygıta bağımlılık söz konusu değil • Hata yaratan düğümler kolayca belirlenebiliyor; düşük hata oranı • Alındı bilgisi veren mekanizmayı kurmak kolay • Tüm düğümlere birden yayın yapmak kolay • Halka çok yüklü olduğu zaman bile erişim garantisi • Yüksek iletim oranlarına ulaşmak mümkün • Karışık iletim ortamları kullanılabilir

24. Fiziksel Halka Ağın Dezavantajları • Güvenilirlik tüm halkaya ve düğümlere bağlı • Yeni düğümler eklendiği sırada halka işlemiyor • Çoklayıcılar nedeniyle sinyal gecikmesi var • Çoklayıcılar normalde birbirine yakın olmalı • Kablo döşeme ve yönlendirme karmaşık • Bir hatalı istasyon arayüzü tüm halkayı kullanılmaz hale getiriyor

25. Ağaç • Doğrusal (bus) ve yıldız topolojilerinin birleşimi. Yıldız kurulumlu gruplar tek bir köke bağlıdır • (+) Genişlemesi kolay • (-) Kökte bir arıza ağı çökertir. Kurulum ve kablolama zor

26. Örümcek Ağı (mesh) • Her düğüm bir diğerine bağlı (full mesh). Kısmi de olabilir • (+) Arızaya karşı yüksek yüksek tolerans. Trafik yoğunluğundan dolayı sıkışma olmaz • (-) Çok kablo gerekli, karmaşık ve kurulumu zor

27. Fiziksele karşı mantıksal topoloji • Fiziksel bağlantıya bakılmaksızın, istasyonlar belirli kurallara uyarak kendi aralarında iletişim kuruyorlar • Topolojiler iki türlü: • Fiziksel – fiziksel bağlantıyı belirler • Mantıksal – Mantıksal bağlantıyı tanımlar • Örnekler: • hub bağlantısı: • Fiziksel yıldız – tüm istasyonlar tek noktaya bağlı • Mantıksal hat(bus) – ortam tüm noktalar tarafından paylaşılıyor • Anahtar bağlantısı • Fiziksel yıldız - tüm istasyonlar tek noktaya bağlı • Mantıksal yıldız – istasyonlar eş zamanlı olarak birbiriyle iletişim kurabilir

28. Sınıflama - Mimari • Eşli (Peer-to-peer) • tüm istasyonların eşit hakkı var • ‘demokratik’ ama kontrolsüz ... • İstemci - sunucu • erişim sunucunun kontrolünde • hizmetler yönetiliyor ...

29. Yerel ağlar (LANs) • Özel ağlar • Kullanıcı örgütün yönetiminde • Büyüklüğü/coğrafi kapsamı sınırlı • Birkaç km. • Ağ başına 10-100 kullanıcı • Paylaşılan ortama/kolaylıklara erişim • Veri iletim hızı 1-100Mbit/s • Farklı ortamlar (medya) • ör. Telefon kablosu, koaksiyel kablo, fiber optik, kablosuz

30. Yerel ağ özellikleri (devamla) • Farklı fiziksel topolojiler • …En bilineni Ethernet • Mesaj türleri: • Tek alıcı (Unicast) (sadece hedef mesajı alıyor) • Yayın (Broadcast) (her düğüm mesajı alıyor) • Çoklu alıcı (seçilmiş düğümler mesajı alıyor) • Yaygın kullanımlar: • PC/iş istasyonu bağlantıları; • Kaynak paylaşımı (ör. Depolama /yazıcılar); • Bilgi değişimi.

31. Yerel ağ avantajları • Kaynak paylaşımı • Güvenilirlik/Sağlanabilirlik • Birden çok sistem dağıtık işlevler / veri depolama • Birden çok satıcı desteği • Tek satıcıya kilitlenme söz konusu değil • Uzaktan erişim • Kullanıcı tek terminalle birçok sisteme erişebiliyor • Aygıtın yeri konusunda esneklik

32. Yerel ağ dezavantajları • Birlikte çalışabilirlik (Interoperability) garanti değil • yazılım, veri • Gerektiğinden daha fazla aygıt ediniliyor • Denetimin kaybolması • Yönetimi ve standartları uygulamak daha zor • Dağıtık uygulamalar (ör. Veri tabanları) • Tutarlılık/gizlilik/güvenlik sorunları yaratabilir

33. Ethernet • En baskın yerel ağ kurulumu • Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) sistemini kullanıyor • Anlamı aynı anda birden fazla terminal veri iletebilir • Çarpışma olduğunda veri yeniden gönderilir • Yüksek kapasite açısından kötü!

34. Temel Ethernet türleri

35. Ethernet topolojileri • Eski (10Base2 & 10Base5) Ethernet bus topolojisinde bağlantı için koaksiyel kablo kullanılır • Hub’larda fiziksel yıldız topolojisi kurmak için telefon kablosu ve fiber (10BaseT & 10BaseF) kullanılır

36. Ethernet veri oranları • Temel Ethernet türleri 10Mbps hat hızı sağlar • Yeni Ethernet standartlarında daha yüksek veri iletim oranları mümkün : • Hızlı (Fast) Ethernet: 100Mbps • Gigabit Ethernet: 1Gbps • Bu tür teknolojiler yüksek hızlı omurgalardan çoklu hub’lara ve büyük yerel ağlara bağlantı amacıyla geliştirildi

37. Örnek - NRG Hub Internet Jack Larry Ted Len Crilly Brennan Hackett Cartman Gobbles Gobbles Jack Larry Ted Len Crilly Brennan Hackett Cartman • Boyut • Topoloji • Mimari 9 bilgisayar

38. Örnek - lmi.net

40. Özet • Ağlaşma basit anlatımıyla aygıtların birbiriyle iletişim kurmasına olanak sağlama yolu • Buna olanak veren araçlar ağlaşmayı karmaşık hale getiren unsur • Topolojiler ağ aygıtlarının birbirlerine nasıl bağlandıklarını tanımlar • Ethernet yerel ağ kurulmasında kullanılan en başat teknolojidir

41. Soru • Yerel ağ teknolojisi/topolojisi planlarken karar vermemizi etkileyen etmenler nelerdir?