2. VERİ HABERLEŞME AĞLARINA GİRİŞ
Bu bölümde veri haberleşme ağlarındaki temel parçalar anlatılmıştır. Ağ
topolojileri, paket anahtarlama, terminaller, front-end işlemcileri,
modemler, yayın (broadcast) ağları ve anahtarlamalı ağ temelleri bu bölümde
sunulmuştur. Ek olarak bu bölümde LAN ve WAN’ların bir karşılaştırması
bulunabilir. Internetworking temelleri ve paket-anahtarlamalı ağlar da bu
bölüme eklenmiştir. Bölüm bu parçalara bir giriş niteliği taşımaktadır. 2.1 Ağ Topolojileri Haberleşme ağları kaynakların paylaşımını kolaylaştırmak üzere
tasarlanmıştır, ancak haberleşme harcamalarını düşürmek, akışı arttırmak ve
servislerin gecikmesinin azaltılması da tasarım parametreleridir. Bu nedenle
ağın topolojisi göz önüne alınması gereken önemli bir parametredir. Çeşitli
ağ topolojileri vardır. Bu bölümde en çok kullanılan topolojiler
açıklanacaktır. Yıldız topolojisi birçok ağda kullanılan bir topolojidir. Şekil 2-1(a)’da
da gösterildiği gibi her istasyon bire-bir bağlantı ile merkez siteye
bağlanmıştır. Merkez site (hub veya anahtar denir) istasyonlar arası trafiği
düzenleme yeteneğine sahiptir. Bu yaklaşımın çekici tarafı; ağa yeni site
veya siteler eklense dahi; her sitenin kendine ayrılmış hattı ile
haberleşmeye devam edecek olmasıdır. Yıldız topolojisi, PBX’lerde ve mesaj anahtarlama tabanlı ağlarda yaygın
olarak kullanılır. Genelde böyle bir ağa bağlanan istasyonlar başlıca
haberleşme görevlerini yerine getiremezler. Bu görevleri merkezi hub yürütür.
Bu topolojinin dezavantajı, merkezi hub’ın çökmesi durumunda tüm ağın
haberleşmesinin de çökmesidir. Şekil 2-1(b)’de gösterilen halka topolojisi yıllardır LAN’larda
kullanılmaktadır. Her istasyon, halkaya bağlanmıştır ve halkadaki tüm
bilgileri alır. Sonuçta bu ağ bir yayın (broadcast) teknolojisi kullanır.
Yani, bir istasyonun yayınladığı bir mesaj, halkadaki tüm istasyonlar
tarafından alınır. Her bir istasyon halkadan geçen her mesajda bulunan varış
adresi bilgisini inceler. Eğer mesajın varış adresi kendi adresi ile
eşleşiyorsa istasyon mesajı alır, aksi takdirde istasyon bu mesajı işleme
almaz. Halka genelde tek yönlüdür. Yani, trafik halka çevresinde tek yönlü akar.
Ancak günümüzde birçok halka ağı, iki halka kullanmaktadır ve böylece iki
yönlü iletim trafiği sağlanabilmektedir. Şekil 2-1(c)’de gösterilen çizgisel topoloji de halka topolojisine
benzerdir ve bir yayın ağıdır. Hattaki her bir istasyon, tüm mesajları
inceler fakat sadece kendine ait mesajları dikkate alır. Bu tip ağdaki akış
trafiği iki yönlüdür. Gönderici-istasyon işaretleri kanala verir ve bu
işaretler her iki yönde de yayılırlar. Bu yaklaşımdan dolayı çizgisel
topoloji aynı anda birden fazla istasyonun ortama işaret göndermesini
engellemelidir, aksi halde işaretler birbirlerine girişeceklerdir. Çizgisel
ağda bu biçimde bir iletişim yöntemi kullanılması, birden fazla istasyonun
ortama bilgi iletmesi nedeniyle işaretler arası girişim oluşmasına yol
açabilir. Bunu önlemek için hattın paylaşımına olanak tanıyan bir iletişim
protokolünün geliştirilmesi zorunludur. Ağaç topolojisi de veri haberleşme ağlarında yaygın olarak kullanılan bir
yaklaşımdır. İletim ortamının belirli tel veya kablolar ile bölünmesi dışında
çizgisel topolojiye benzerdir (Şekil 2-1(d)). Şekil 2-1(e)’de görülen dağınık topoloji fazla düğüm içermeyen bazı
ağlarda kullanılır. Her istasyon, diğer tüm istasyonlar ile bağlantılıdır. Bu
yaklaşım tam-bağlantılılık isteyen sistemler için kullanışlıdır. Çok kısa bir
cevap-zamanı sağlar. Ek olarak, istasyonlar pahalı protokollere ihtiyaç
duymazlar çünkü anahtarlama fonksiyonları gerekmez. Bununla birlikte, dağınık
topolojili ağlar, her yeni istasyonun ağa eklenmesi ile daha pahalı hale
gelirler. Çünkü yeni istasyon ağdaki diğer tüm istasyonlara ayrı ayrı haberleşme
hatları ile bağlanmalıdır. Bu nedenle, bu yaklaşım endüstride sınırlı
kullanıma sahiptir.
Şekil 2-1 Ağ
topolojileri 2.2 Ağ Transfer Kapasitesi Makineler arası veri iletiminde, kodları oluşturmak için bit katarları
kullanılır. Veri iletiminin hızı saniye başına bit (bit/sn) ile tanımlanır.
Veri iletimindeki tipik hızlar Tablo 2-1’de görülmektedir. Tablo-2-1 Bağlantı
Hızları ve Kullanım Alanları
2.3 Ağ Tipleri Veri iletim ağları veri haberleşme parçaları ihtiva etmektedirler. Bu
parçaların belli bir miktarı kaynakların paylaşımı için beraberce
çalıştırılırsa bir ağ oluşturulmuş olur. Bu parçalar arasındaki bilgi
alışverişi anahtarlar veya bir çeşit iletim trafiği ile ortam üzerinden
sağlanmaktadır. Telefon ağları veri ağlarına oldukça benzerdir. Çünkü telefon ağının
telefon kullanıcısına servis verdiği biçimde, veri ağı da veri haberleşme
kullanıcısına (genelde bu bir bilgisayar kullanıcısı olmaktadır) servis vermektedir.
2.3.1 Anahtarlamalı ağlar ve yayın ağları Ağlar, yayın ağları ve anahtarlamalı ağlar biçiminde sınıflandırılabilir.
Yayın ağları birden-çoğa (one-to-many) iletim karakteristiği gösterirler. Bu
bir haberleşme cihazı, birden çok cihaza iletim yapmaktadır anlamına gelir.
Bu özellik, bir istasyonun birçok alıcıya veri ilettiği radyo ve televizyon
yayınlarında görülmektedir. Yayın ağları yaygın olarak bulunabilen ağlardır çünkü makineler kapalı bir
çevre içindedirler ve sınırlı sayıda ortam aracılığı ile işareti tüm
istasyonlara göndermek göreceli olarak kolaydır. Ek olarak, yayın tekniği
uydu iletiminde de oldukça gözdedir. Uydu istasyonu, trafiği (potansiyel
olarak) binlerce alıcıya aktarabilir. Yayın ağları ile karşılaştırırsak, anahtarlamalı bir ağ birden-çoğa
ilişkisi ile iletim yapmak üzere tasarlanmamıştır. Her bir veri paketi
fiziksel cihaza (anahtar denir) yollanır ve anahtar veriyi nasıl ileri
yollayacağına karar verir. Bu yaklaşım, anahtarlamalı ağlar yayın
topolojisini kullanamaz demek değildir (ki gerçekte kullanabilir). Ancak,
anahtarlamalı bir ağda trafiği tüm taraflara göndermek ne ekonomik olarak ne
de teknik olarak mümkün olmaktadır. Şimdiye kadar WAN ve LAN’ları tanımlamak ve farklılıklarını göstermek
göreceli olarak kolaydı. Bugün bu o kadar kolay değildir çünkü ‘wide area’ ve
‘local area’ terimleri bir zamanlar taşıdıkları anlamları artık taşımıyorlar.
Örneğin; 1980’lerde LAN, bir bina ve bir kampüsteki birbirlerine olan uzaklıkları
bir kaç yüz veya birkaç bin ayağı geçmeyen parçalardan oluşurdu. Bugün
LAN’lar kilometrelerce alan kaplayabiliyorlar. Yine de, bu ağların belli karakteristikleri farklıdır. Bir WAN genelde
üçüncü bir kurum tarafından oluşturulur. Örneğin, bir telefon kurumu ve/veya
bir servis sağlayıcı kaynakların sahibidir, kaynakları yönetir ve bu
servisleri kullanıcılara satar. Karşılaştırırsak, bir LAN genelde
kurumun kendisine aittir (birinci elden sahiplidir). Kablolar ve parçalar
kurum tarafından alınır ve ağ kurum tarafından yönetilir. Tablo-2-2 Yerel ve
geniş alan ağları
LAN ve WAN’lar iletim kapasiteleri açısından da karşılaştırılabilirler.
Birçok WAN kbit/sn mertebelerinde çalışır, ancak LAN’lar Mbit/sn
mertebelerinde çalışırlar. Bu iki ağı ayıran bir özellikte de hata oranıdır (iletim hattının hataya
sebep verme sıklığı). WAN’lar iletim ortamlarının kat etmek zorunda olduğu
geniş coğrafi alanlardan dolayı LAN’lardan daha çok hataya yatkındırlar.
LAN’lar göreceli olarak selim ortamlarda çalışırlar çünkü veri haberleşme
parçaları nem, ısı ve elektriğin kontrol altında olduğu binalar içindedir. 2.4 Ağ Parçaları Şekil 2-2’den de görülebileceği gibi veri haberleşme ağları, bir
haberleşme ortamına ihtiyaç duyarlar. Örneğin telefon hattı, kiralanmış bir
hat veya bir LAN kanalı bu ortamı oluşturulabilir. Geriye kalan parçalar ise
organizasyonun ihtiyacına göre değişir. Mutlaka, bilgisayarlar veri
haberleşme ağlarının bir parçasıdırlar çünkü ağın amacı bu makineler arasında
veri taşımaktır. Birçok ağ LAN’ları kullanırken aynı zamanda uzak mesafe
haberleşme hatlarını da kullanmaktadır. Bugün birçok organizasyon, ağlarına MUX (multiplexer)’lar eklemişlerdir.
Bu makineler haberleşme hattını birden çok DTE’nin paylaşmasını sağlar ve
böylece, kullanılan hatların sayısını azaltarak büyük tasarruf sağlarlar.
Şekil 2-2’de, iki terminal multiplexer yardımı ile host’a giden bir
haberleşme hattını paylaşıyorlar. Bu şekil basit bir illüstrasyondur. Bir
multiplexer yüzlerce cihazı birden destekleyebilir. Birçok tesisatta sunucular (server’lar) da kurulmuştur. Sunucunun amacı,
iş istasyonlarına fonksiyon desteği sağlamak veya iş istasyonlarının
gerçekleştirecek zekiliğe sahip olmadığı veri tabanı ve yazıcı servislerini
sağlamaktır. Şekil 2-2 Bir veri
haberleşme sisteminin ana parçaları Bugün bazı sistemler aynı zamanda front-end işlemcisine sahiptirler. Bu
cihazın amacı haberleşme görevlerini host’un üzerinden kaldırmaktır. Böylece
host, daha fazla sayıda CPU çevrimini kullanıcı uygulamalarını ve veri tabanı
işlemlerini yürütmeye ayırabilir. Şekil 2-2’de front-end işlemcisinin
kullanıldığı gösterildiği halde birçok organizasyon bu cihazları kullanmaz. Veri haberleşme sistemlerinin amacı, kullanıcılar ve kullanıcı cihazları
arasında veri taşımak olduğundan veri tabanları sürecin önemli bir
parçasıdır. Örneğin; veri transferinin miktarı ve frekansı, veri haberleşme
parçaları üzerindeki yükü etkileyecektir. Şekil 2-2’de aynı zamanda bir LAN görülmektedir. Birçok kullanıcı
organizasyon bugün bir veya birkaç LAN kurmuştur. LAN front-end işlemcisine
bağlanabilir. Alternatif olarak bir LAN doğrudan host’a bağlanabilir. Zaten
LAN üzerinde çalışan veri tabanı sunucuları, terminal sunucuları ve diğer
destek cihazları ile host’un yükü azaltılmıştır. Sonuç olarak, bir ağ
üzerindeki terminaller veya sunucuların haberleşmesi host kaynakları
kullanılmadan halledilir. Birçok durumda front-end işlemcisi LAN üzerindeki
birçok aktiviteden haberdar olmamaktadır. Endüstride kullanılan LAN topolojileri büyük farklılıklar göstermektedir.
Piyasa Ethernet ve token-ring tipi ağların hakimiyetindedir. Bu örnek
Ethernet tipi bir LAN’ı gösterir. Burada LAN cihazları tek bir kanala
bağlanmıştır (koaksiyel kablo veya sarmal kablo çifti ile). Ağ topolojileri
başlığıyla anlatıldığı gibi bu LAN çizgisel topolojiyi kullanır. Eğer iş istasyonları ve diğer bilgisayarlar host’a veya front-end
işlemcisine birkaç yüz metre uzakta konuşlanıyorsa, host ve uzak iş
istasyonları ile olan haberleşme hattı modemlerle sonlandırılır. Bazı
uygulamalarda modem yerine modeme benzer cihazlar (örneğin hat sürücüleri)
işaretleşme arabirimini sağlar. Haberleşme hattı analog işaret kullanıyorsa
modem, sayısal işaret kullanıyorsa hat sürücüsü kullanılır. Birçok uygulamada, kullanıcı cihazları haberleşme hattını tam kapasite ile
kullanamaz. Bundan dolayı, kullanıcıların hattı paylaşması için MUX’lar
kullanılır. Şekil 2-2’de gösterilmemesine rağmen MUX’lar haberleşme hattının
özelliğine göre modem veya hat sürücüsü kullanabilirler. 2.4.1 Ağların birleştirilmesi Organizasyonlar veri haberleşme sistemlerinin ve LAN’ların kullanımını
arttırınca, bazı LAN’ları birleştirerek sunucu ve host’ların kaynaklarını
paylaştırmak zorunda kaldılar.
Şekil 2-3
Internetworking birimleri ile ağları bağlamak LAN’ları birbirlerine bağlamak için ek bir parça gerekmektedir. Bunun
genel adı Internetworking birimidir (IWU). Şekil 2-3’te görülebilen bu parça,
iki bölgesel ağ arasında trafik akışını sağlar ve eğer iki ağın protokolleri
farklı ise bu parça protokol dönüşümünü de gerçekleştirebilir. Bazen IWU kurmak gerekmeyebilir de çünkü birçok organizasyon her bir
LAN’ını host bilgisayarına veya front-end işlemcisine bağlamayı ve bu
cihazları LAN’lar arası trafik akışını sağlamak için kullanmayı tercih
etmektedir. IWU’lar endüstride birçok terimle anılmaktadır. Bunlar köprü, gateway ve
router’dır. Bir birim de köprü ve router’ın karışımı olan ‘brouter’ terimi
ile tanımlanır. Ne dersek diyelim, bu parçalar ağlar arası trafik akışını
sağlamakta kullanılırlar. İleriki bölümlerde IWU’lar daha detaylı olarak
incelenecektir. Geniş alanlara dağılmış organizasyonlar için, WAN; haberleşme sisteminin
çok önemli bir parçası olur. WAN host arabirimleri çeşitli şekillerde
olabilmektedir. Yaygın olarak kullanılan bir yöntem WAN’a giden haberleşme
hattını bir front-end işlemcisine veya doğrudan host’a bağlamaktır. Bir başka
yaklaşım ise LAN IWU arabirimlerinden birini kullanarak WAN’a bir arabirim
sağlamaktır. Host’u veya LAN IWU’sunu WAN ile bağlayan haberleşme hattı özel
olarak döşenmiş bir hat veya telefon hattı olabilir. Ayrıca bu hat sayısal
veya analog olabilir. Şekil 2-4’de, front-end ve IWU yanında görülen DCE (Data Circuit
terminating Equipment) isimli cihazın kullanımı gösterilmektedir. DCE analog
hatların bağlantısını sağlayan bir modem veya sayısal hatların bağlantısını
sağlayan bir DSU (Digital Service Unit) olabilir. Şekil 2-4 WAN’ları
bağlamak Şekil 2-5 Paket
anahtarları ve WAN’lar Şekil 2-5’ten de görüldüğü gibi genelde WAN arabirimine bir paket anahtarı
eklenir. Paket anahtarı host’a veya organizasyonun IWU’suna bağlanmaktadır.
Paket anahtarı ağdan veya host’tan çok uzakta ise hatta bağlanmak için modem
veya DSU’ya ihtiyaç duyacaktır. Paket anahtarı ve organizasyonun cihazları
arasına çekilecek hatların sayısına genelde istenen çıkış miktarına göre
karar verilir. Yedekleme işlemleri için birden fazla hat kullanmak uygunsuz
olmaz (haberleşme bağlantılarında sorun çıkarsa diye). Ağ içerisinde, trafiği istenen son noktaya götürmek üzere başka paket
anahtarları da görevlendirilmiştir. Bu ağdaki haberleşme hatları tipik
yüksek-kapasiteli sayısal hatlardır. Bu hatlar 56 kbit/sn ve 1.544 Mbit/sn
aralığında veya daha yüksek bit/sn oranlarında çalışırlar. Fiber optik
kullanımı daha yüksek veri oranları sağlar (gigabit mertebelerinde). 2.4.2 Fiziksel arabirimler Veri haberleşme ağlarında bir arabirim aracılığı ile, modem/DSU/MUX ve
front-end işlemcisi/IWU/paket-anahtarı cihazları birbirlerine bağlanmalıdır
(Şekil 2-6’ya bakınız). Arabirim önemlidir çünkü iki cihazı birbirine bağlamak için gerekli kablo
tipini ve konnektörleri tanımlar. Bunun ötesinde, arabirim, oluşacak
işaretleşme tipini (gerilimler, hız, ve diğerleri) tanımlamaktadır. Çoğu
uygulamada bu bağlantı belirli kablo çiftlerinin arabirim uçlarının
birbirlerine bağlanması ile sağlanır. Bu uçlardan biri erkek biri de dişi
olmalıdır. Bu arabirimler her terminal ve iş istasyonunda bulunmaktadır.
Örneğin, veri haberleşme cihazları arasında yaygın olarak kullanılan bir
arabirim EIA-232-D’dir. Ancak bu arabirim standardı; modem, MUX, DSU veya LAN’lar arası
işaretleşme tipini tanımlamaz. Bu işaretleşme tipini diğer protokoller ve
standartlar belirler.
Şekil 2-6 Fiziksel
arabirimler 2.5 İletim Yolu Veri haberleşme sistemindeki iletim yoluna; kanal, link, hat, trunk, devre
ve ortam gibi çeşitli adlar verilmektedir. Bilgisayar siteleri arasındaki
veri hareketi için kullanılan yol çeşitli fiziksel şekillerde olabilir. Bugün
en yaygın olarak kullanılan yöntemler aşağıdaki gibidir: · Kablo çifti Bunlardan en yaygın kullanılanları ise mikrodalga, koaksiyel kablo
çiftleri ortamlarıdır. Günümüzde haberleşme uydularının kullanımı çok hızlı
artmaktadır ve artmaya devam edecektir. Fiber optikler, birçok bakır kablo
teknolojisinin yerini almaktadırlar. Gidişat, teknolojilerin birleşimi ile
tümleşik ağlar kurmak yönündedir. |
