bilgisayar ağları ders notları

1[E.B]

• İki veya daha fazla bilgisayarın bir araya gelerek belirli bir protokol altında iletişimde bulundukları yapıya bilgisayar ağı denir.

Bilgisayar Ağı Nedir?

2[E.B]

• Bilgisayar ağlarının kullanım amacı, kaynakların ve bilginin (veri, ses, görüntü ya da video) paylaşılması ve kişiler arasında iletişimin sağlanmasıdır.

Bilgisayar Ağlarının Kullanım Amacı

3[E.B]

• Bu paylaşım ve iletişimi sağlamak için, birbirinden bağımsız ya da işlevsel olabilmek için birbirine gereksinim duyan bilgisayarlar, çeşitli yöntemlerle bağlanarak 'bilgisayar ağı'nı oluşturur.

4[E.B]

• Bilgisayar ağları, kaynakların etkin paylaşımını sağlayarak ve bilgi akışını hızlandırarak verimli bir iletişim ortamı sunar.

5[E.B]

• Bu sayede mekan ve uzaklık olarak bir arada olmayan bireyler, ortak dokümanları kullanabilir, bilgiyi paylaşabilir, aynı iş üzerinde çalışarak üretimde bulunabilir.

• Bilgisayar ağları ayrıca, yazıcı gibi kaynakların ortak kullanımını da sağlamaktadır, iş dünyasında bilgisayar ağlarını kullanmak artık vazgeçilmez bir gereklilik haline gelmiştir.

6[E.B]

7[E.B]

• Örnek:Toptan ilaç satışı yapan ve ülke çapında örgütlenmiş bir ilaç deposunun, tüm şubelerinde bulunan ilaçlar merkezi bir veri tabanında tutulur.

• Her bir depo yaptığı satışı anında işler ve stoklarından düşer.

8[E.B]

• Herhangi bir depo, satış yapacağı zaman gerekli ilacın yalnız kendi deposunda olup olmadığını değil, en yakın hangi bölgeden getirtilebileceğini de bilir.

• Gereksinim duyduğu miktarı ayırtarak talepte bulunan eczaneye gönderilmesini sağlar.

9[E.B]

Bilgisayar Ağlarının Sınıflandırılması

• Bilgisayar ağları, 1.Kapsadığı Alana Göre 2. İletim Teknolojilerine Göre

sınıflandırılabilir

10[E.B]

1.Kapsadığı Alana Göre Ağların Sınıflandırılması

1. Yerel Alan Ağları (YAA) (LAN-Local Area Networks): Yerel Ağ bir bina yada yerleşke (campus) içerisinde kurulan ağlardır.

11[E.B]

12[E.B]

13[E.B]

2. Metropolitan Alan Ağları (MAA) (MAN-Metropolitan Area Network): Genelde bir şehrin tümünü veya bir kısmını kapsayan ağlardır.

14[E.B]

15[E.B]

17[E.B]

3. Geniş Alan Ağları (GAA) (WAN-Wide Area Network): Ülkenin veya dünyanın çeşitli yerlerine dağılmış yerel alan ağlarını ya da metropolitan alan ağlarını bibirlerine bağlar.

18[E.B]

http://internet-map.net/ http://www.internetexchangemap.com/ http://www.submarinecablemap.com/

19[E.B]

20[E.B]

Yerel, Metropolitan ve Geniş Alan Ağlarının Birbiriyle Karşılaştırılması

WAN MAN LAN Coğrafi Büyüklük 1.000’lerce km 1-100 km arası 0-5 km Düğüm Sayısı 10.000’lerce 1-500 1-200 Bit Hızı 0.1-100 kbits/s 1-100 Mbits/s 1-100 Mbits/s Gecikme > 0.5 sn 100-1000 ms 1-100 ms Yönlendirme Karmaşık Basit Yok Bağlantı Aygıtı Yönlendiriciler Köprüler Köprüler

21[E.B]

Telefon ağları dahil olmak üzere tüm ağ mimarileri arasındaki ilişki

• POTS: Sıradan, eski telefon hizmeti. (Plain Old Telephone Services)

• PBX: Özel birimler arası alışveriş ağı. (Private Branch Exchange)

22[E.B]

• PSTN: Yerel ve uzak haberleşme için kullanılan, sıradan çevirmeli telefon ağı. (Public Switched Telephone Network)

23[E.B]

24[E.B]

25[E.B]

• ISDN: Sayısal Bütünleştirilmiş Hizmetler Ağı: Bütünleştirilmiş santral-ler aracılığı ile uçtan uça aynı anda sayısal veri ve ses trafiğinin taşınması amacı ile kurulan anahtarlamalı sayısal ağ. (Integrated Services Digital Network)

26[E.B]

PDN: Kamu Veri Ağı: Veri iletişiminin sağlana-bilmesi amacıyla PTT tarafından kamusal kullanım

için kurulan hatlar. (Public Data Network)

• ADSL, Asymmetric Digital Subscriber Line teriminin kısaltmasıdır.

• Standart bakır telefon telleri üzerinden daha fazla veriyi transfer edilmesine imkan vermek için geliştirilmiştir.

• ADSL genellikle merkez ofisten 4 kilometreden uzakta olmayan mesafelere dağıtılabilir. Fakat kablo bağlantısının izin verdiği ölçüde 8 kilometreye kadar ulaşabilir.

• ADSL, veri alırken 1.5 ile 9 Mbps arasında veri transfer kapasitesine sahiptir. Veri gönderme kapasitesi ise 16 ile 640 Kbps arasındadır.

27[E.B]

Adsl frekansları

28[E.B]

Adsl standartları

29[E.B]

30[E.B]

VDSL2 (Very High Speed Digital Subscriber Line 2)

• Telefon hizmeti için kurulmuş bakır kablo altyapısı kullanan bir geniş bant erişim teknolojisidir. Merkezi santrallerden açık hava santrallerine kadar fiber çekilerek ya da direk müşterinin binasına kadar fiber çekerek kurulur.

• VDSL2 DSL telli geniş bant erişimin en son teknolojisidir. "Üçlü telekom hizmetleri" (Telefon, İnternet ve Televizyon) sunması için tasarım edilmiş. VDSL2 operatörlere adım adım mevcut DSL altyapı üzerinden (yani yep yeni bir altyapı kurmadan) hizmetlerini geliştirmelerini sağlıyor.

• VDSL2, International Telecommunications Union bünyesinde ITU G.993.2 standardı olarak belirlenmiş.

31[E.B]

• VDSL, ADSL’de olduğu gibi frekans bölmeli çoğullama uygulamakta, transmisyon hızları aynı ise simetrik olarak da çalışabilmektedir. VDSL’in ADSL den en belirgin farkı iletim mesafesinin azlığındadır.

• Upstream hızları SONET ve SDH in 155Mbps hızının alt çarpanlarıdır ve yine mesafeye göre aşağıdaki gibi değişirler:

• 12.96 – 13.8 Mbps 1500 meters • 25.92 – 27.6 Mbps 1000 meters • 51.84 – 55.2 Mbps 300 meters • Downstream hızları: • -1.6 – 2.3 Mbps • -19.2 Mbps • -Downstream ile aynı

32[E.B]

• ITU-T G.993.1 (VDSL)’ in bir üst geliştirilmiş versiyonu olan ITU-T G.993.2 (VDSL2), 30 MHz’ e kadar bant genişliği kullanarak bükümlü tel çifti üzerinde (twisted pair) 200 Mbit/s’ e kadar olan simetrik ve asimetrik toplam veri aktarma oranının iletilmesine olanak verir.

• Bant genişliğine ilişkin karşılaştırmalı bir tablo aşağıda verilmiştir.

33[E.B]

34[E.B]

35[E.B]

2. İletim Teknolojilerine Göre Ağların Sınıflandırılması

• Veri iletimi sırasında kullandığı teknolojiye göre değerlendirildiğinde bilgisayar ağları, yayın ağları ve anahtarlamalı ağlar olarak iki grupta toplanmaktadır.

36[E.B]

A.Yayın Ağları (broadcast networks)

• Yayın ağlarında bir iletişim ortamı, ağa bağlı tüm bilgisayarlar tarafından paylaşılır.

• Bir bilgisayarın yaptığı yayın, diğer tüm bilgisayarlar tarafından dinlenildiğinden aynı anda yalnız bir bilgisayar yayın yapabilir.

Örnek : bus topology

37[E.B]

• Yayın yapacak bilgisayar, çoğu zaman önce ortamı dinler. • Başka yayın yapan yoksa göndermek istediği bilgiyi paketler

halinde iletişim ortamına aktarır.

Örnek : bus topology

38[E.B]

• Her bir pakette, gönderilmesi hedeflenen bilgisayar ya da bilgisayarların adresleri vardır.

• Bir paket; – sadece bir bilgisayara gönderiliyorsa tekli yayın

(unicasting) – Birden fazla bilgisayara gönderiliyorsa çoklu yayın

(multicasting) – Tüm bilgisayarlara gönderiliyorsa da genel yayın

(broadcasting) olarak adlandırılır.

39[E.B]

• İlgili bilgisayarlar, iletişim ortamından kendilerine gelen paketi alırlarken, diğer bilgisayarlar paketin adres kısmında olmadıklarını gördükten sonra paket için başka bir işlem yapmazlar.

40[E.B]

• Yayın ağlarına örnek olarak paket radyo ağları ve uydu ağları verilebilir. Bu ağlarda bilgisayarlar, bir anten aracılığı ile aktarım yapar ve tüm bilgisayarlar aynı kanalı ya da radyo frekansını paylaşır.

41[E.B]

• Genellikle birkaç kilometre çapında, tek bir bina ya da yerleşke içindeki bilgisayarları birbirine bağlamak için kullanılan Yerel Alan Ağları (YAA)'nda yaygın olarak kullanılan teknoloji yayın ağı temeline dayanır.

42[E.B]

• Kullanılan yayın ağı ileride anlatılacağı üzere veri yolu (bus) ya da halka (ring) türünde olabilir.

43[E.B]

B.Anahtarlamalı Ağlar (switched network) • Bu ağlarda veri, alıcı (kaynak) - verici (hedef)

bilgisayarlar arasında bir dizi düğüm ile iletilir

44[E.B]

• Alıcı ve verici dışındaki diğer düğümler verinin içeriği ile ilgilenmez.

• Amaç, iki nokta arasında veriyi hedefe varana kadar bir düğümden diğerine aktararak taşımaktır.

• Bu ağlarda, kullanılan düğümler arasında bir bağlantı kurulur. Kurulan bağlantının niteliğine göre anahtarlamalı ağlar, Devre Anahtarlamalı Ağlar ve Paket Anahtarlamalı Ağlar olmak üzere ikiye ayrılır.

45[E.B]

B.1.Devre Anahtarlamalı Ağlar (circuit-switched network)

• Devre anahtarlamalı ağlarda, iki bilgisayar arasında düğümler üzerinden yalnız gönderilen verinin kullanımına ayrılmış bir iletişim yolu kurulur.

46[E.B]

• Bu yol (path), düğümler arasındaki bir dizi fiziksel bağı (link) bir araya getirir.

• Her bağda bir mantıksal kanal kurulan bağlantı için ayrılır.

• Kaynak bilgisayarın ürettiği veri, bu ayrılmış yol üzerinden hızlı biçimde gönderilir.

• Gelen veri, düğümlerde herhangi bir gecikme olmaksızın uygun kanala yönlendirilir ya da anahtarlanır.

47[E.B]

• Devre anahtarlamalı ağların bilinen örneği telefon ağlarıdır.

48[E.B]

49[E.B]

B.2.Paket Anahtarlamalı (Packet-switched network)

• Paket Anahtarlamalı Ağlarda ise veri, paket olarak adlandırılan küçük parçalar halinde gönderilir.

50[E.B]

• Ağın aktarım kapasitesi aynı anda gönderim yapan birden fazla bilgisayar tarafından kullanmaya uygundur.

• Her bir paket, kaynaktan hedefe varıncaya kadar düğümden düğüme aktarılır.

• Her bir düğümde paketin tümü alınır, depolanır ve tekrar aktarılır.

• Paket anahtarlamalı ağlar da, postanelerin ve posta işleme merkezlerini ağ içerisindeki düğümlere benzetirsek, paket anahtarlama yöntemini de mektupların göndericiden alıcıya aktarılmasına benzetebiliriz

51[E.B]

52[E.B]

• Anahtarlamalı ağların kullanıldığı, bilinen bir örnek Geniş Alan Ağlan (GAA-WAN)'dır.

• GAA'ları, geniş bir coğrafi alana (ülke ya da dünya çapına) yayılmış iletişim ağlarıdır.

• GAA'ları iletişim hatları ve anahtarlama birimlerinden oluşur.

• İletişim hatları, ana bilgisayarlar arasında verinin aktarılmasını sağlayan ortamlardır.

• Anahtarlama birimleri, iki ya da daha fazla iletişim hattını bir araya getirmek için kullanılır

53[E.B]

• Anahtarlama birimleri, veriyi yönlendirirken, noktadan noktaya bir topoloji kullanabileceği gibi uydu ya da radyo sistemlerini ya da bunların bir karmasını kullanabilir.

• Noktadan noktaya bağlantı sistemi kullanılıyorsa olası topolojiler yukarıda verilmiştir.

Ağ topolojileri

54[E.B]

İLETİŞİM SÜREÇLERİ

• İki bilgisayar arasında veri iletişimini gerçekleştirmek için bu iki aygıtın herhangi bir kablo ile birbirine ya da bir ağa bağlanması yeterli değildir.

• Bilgisayarlar, terminaller, ve diğer veri işleme aygıtlarının birbirlerine veri gönderebilmesi için, yapmaları gereken işlemler oldukça fazladır.

55[E.B]

• Örneğin iki bilgisayar arasındaki dosya aktarım sürecini ele aldığımızda yapılması gereken temel işlevler aşağıdaki gibi özetlenebilir:

• Kaynak bilgisayar, ya doğrudan veri iletim yolunu etkin hale getirmelidir ya da istenen hedef bilgisayarın tanımlanması için iletişim ağını bilgilendirmelidir.

• Kaynak bilgisayar, hedef bilgisayarın veri almaya hazır olup olmadığını öğrenmelidir.

56[E.B]

• Kaynak bilgisayardaki dosya aktarımı uygulaması, hedef bilgisayardaki dosya yönetimi programının, dosyayı almak ve depolamak için hazır olup olmadığını öğrenmelidir.

• İki bilgisayar arasındaki dosya formatları uyumlu değil ise iki bilgisayardan biri dönüştürme işlemi gerçekleştirmelidir.

57[E.B]

58[E.B]

• Tüm bu işlemleri gerçekleştirebilmek için iki bilgisayar sistemi arasında üst düzey bir işbirliği gerekmektedir.

• Bu işbirliği, bilgisayarlar arası iletişim (computer communication) olarak adlandırılır.

• Bilgisayarlar arası iletişimi tartışabilmek için irdelenmesi gereken iki önemli kavram vardır: Protokoller ve Bilgisayar iletişim Mimarisi.

59[E.B]

PROTOKOLLER VE KATMAN KAVRAMI

• Protokoller farklı sistemlerdeki öğeler arasındaki iletişimi sağlamak için kullanılır.

• Bilgi gönderme ve alma işlevini yerine getiren birime öğe denilir. uygulama programları, dosya aktarım paketleri, veri tabanı yönetim sistemleri ve elektronik posta, ….

• Bir ya da birden fazla öğeden oluşan fiziksel bir bütüne sistem denilir. Bir bilgisayar, bir terminal ya da bir uzaktan algılama aygıtı, ….

60[E.B]

• İki öğenin başarılı bir şekilde iletişim kurabilmesi için 'aynı dili' konuşabilmesi gerekir.

• Bu dil, protokoller aracılığı ile sağlanır. • Protokoller, iki öğe arasında veri değişiminin kurallarını

belirler.

Bir protokolde bulunması gereken özelliklerin başlıcaları:

1. Belli bir sözdizimine (syntax) sahip olmalıdır 2. Gönderilen işaretin düzeyi belirlenmelidir 3. Verinin hangi formatta gönderileceği belirlenmelidir. 4. Hangi eşgüdüm ve hata saptama-düzeltme

yöntem(ler)i kullanılacağı belirlenmelidir. 5. Hız uyumu ve ardışık veri gönderme gibi zamanlama

yöntemlerini belirlemelidir.

61[E.B]

62[E.B]

• Sistem pek çok protokolün bulunduğu ve pek çok işlevi bir arada yerine getiren karmaşık bir yapıya ulaştığı anda, tasarımı kolaylaştırmak için soyutlama (abstraction) düzeyleri tanımlanabilir.

63[E.B]

• Soyutlama kavramının 3 öğesi vardır: 1. Sistemin bazı önemli özelliklerini barındıran

bütünleştirici bir model tanımlamak. 2. Bu modeli sistemin başka bileşenlerinin

erişebildiği bir arayüze sahip bir nesne (object) içerisine koymak.

3. Bu nesnenin nasıl oluşturulduğunun detaylarını nesne kullanıcılarından saklamak.

64[E.B]

• Soyutlamalar ağlarda katmanlara karşılık gelir. • Yani ağlar, genellikle katmanlar halinde düzenlenmiştir.

65[E.B]

• İki farklı ağda, ana bilgisayarlar birbiri ile iletişime geçeceği zaman, ana bilgisayarların karşılıklı olarak birbirlerine denk gelen eş katmanları (peers-aynı düzey katmanlar) arasında, protokollerin kullanımı ile iletişim sağlanır.

• Her protokolün farklı bir amacı vardır ve farklı işler yaparak iletişime olanak tanır.

• Ayrıca her protokolün kendine özgü sınırlamaları ve üstünlükleri vardır.

66[E.B]

• Bazı protokoller OSI başvuru modelinin farklı katmanlarında çalışırlar ve o katmanın amacına uygun işlevler görürler.

• Bazı protokoller birlikte çalışarak protokol yığınlarını (protocol suites) oluştururlar.

• Bu katmanlar ve katmanlarda uygulanan protokollerin bütününe Bilgisayar Ağı İletişim Mimarisi veya kısaca Ağ Mimarisi adı verilir.

67[E.B]

• Yukarıda ağ mimarisi, şematik olarak gösterilmektedir. • En altta veri aktarımının yapıldığı fiziksel ortam vardır. • Bunun üzerinde katmanlar yer alır. Protokoller eş düzey

katmanlar arasında ortak bir dil oluşturur.

68[E.B]

• Ancak veri aktarımı, sadece fiziksel ortamdan yapılabileceği için bu katmanlar arasında doğrudan bir iletişim yoktur.

• Bunun yerine her bir katman veriyi ve denetim bilgilerini bir altındaki katmana aktarır.

• Bitişik katmanlar arasındaki arabirimler, temel işlevleri ve servisleri sağlayarak bu aktarımı mümkün kılar.

69[E.B]

• Uluslararası protokol standardının ilk adımı, Uluslararası Standartlar Organizasyonu (ISO) tarafından önerilmiş ve geliştirilmiştir.

• Bu standart ISO OSI (Open Systems Interconnection - Açık Sistemler Bağlantısı) başvuru modeli olarak adlandırılır.

• Bu standardın bu şekilde adlandırılmasının nedeni açık sistemlerin (üreticiden bağımsız, farklı sistemler ile iletişim kurabilen sistemlere açık sistemler denir) birbirleri ile bağlantılarının nasıl olması gerektiği üzerine hazırlanmış olmasıdır.

• Protokollerin standartlaştırılmasındaki amaç, farklı bilgisayar sistemlerinin birbirleri ile etkin ve doğru olarak etkileşimde bulunabilmelerine olanak sağlamaktır.

70[E.B]