Lecture Slides - Hacettepe Üniversitesi

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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 1
Plan
•
•
•
•
Bilgisayar ağının tanımı
Ağ türleri
Ağ mimarileri
Ağ yapıları (topolojileri)
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 2
“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?
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 3
Ağların Sınıflanması
Makineler
arası uzaklık
Makinelerin
bulunduğu yer
(aynı ...)
Kişisel alan ağı (PAN)
10 m Oda
100 m Bina
Yerel ağ (LAN)
1 km Kampus
10 km Şehir
100 km Ülke
1,000 km Kıta
10,000 km Gezegen
Şehir Alan
Ağı (MAN)
Geniş Alan Ağı
Internet
(Kaynak: Tanenbaum, 1996)
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 4
Sınıflama – Fiziksel topoloji
Tam
Yıldız
...
...
20 bilgisayar
210 bağlantı
DOK 422 – Bahar 2006
Doğrusal
yapı (Bus)
Halka
...
...
2006.02.21 - SLAYT 5
Yaygın Fiziksel Ağ Topolojileri
Özgün kaynak için aşağıdaki bağlantıya tıklayınız:
http://ella.slis.indiana.edu/~whelling/L526/classnotes/reviews/topos-swap.html
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 6
Doğrusal Ağ
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 7
Yıldız
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 8
Halka
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 9
Ağaç
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 10
Örümcek ağı
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 11
Farklı Ağ Topolojilerinin Özellikleri
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 12
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 13
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 14
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 15
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 16
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)
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 17
Fiziksel Yıldız Ağın Özellikleri
• En fazla kullanılan yerel ağ türü
• Merkezi bir yönlendirme sistemine (hub)
dayanıyor
– Çoklayıcı görevi görüyor - paketler tüm
port’lara yönlendiriliyor
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 18
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 19
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 20
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.
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 21
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 22
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 23
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 24
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 25
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 26
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 27
Sınıflama - Mimari
Eşli (Peer-to-peer)
• tüm istasyonların
eşit hakkı var
•‘demokratik’ ama
kontrolsüz
...
İstemci - sunucu
• erişim sunucunun
kontrolünde
• hizmetler
yönetiliyor
DOK 422 – Bahar 2006
...
2006.02.21 - SLAYT 28
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 29
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.
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 30
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 31
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 32
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!
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 33
Temel Ethernet türleri
Tür
Tanım
Uzunluk
10Base2
İnce koaksiyel
200 metre
10Base5
Kalın koaksiyel
500 metre
10BaseT
Telefon kablosu
N/A (hub)
10BaseF
Fiber
N/A (hub)
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 34
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 35
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 36
Örnek - NRG
•Boyut
9 bilgisayar
Hub
Internet
•Topoloji
•Mimari
DOK 422 – Bahar 2006
Jack
Larry
Gobbles
Jack
Larry
Ted
Len
Crilly
Brennan
Hackett
Cartman
Gobbles
Ted
Len
Crilly
Brennan
Hackett
2006.02.21 - SLAYT 37
Örnek - lmi.net
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 38
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 39
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
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 40
Soru
• Yerel ağ teknolojisi/topolojisi planlarken
karar vermemizi etkileyen etmenler
nelerdir?
DOK 422 – Bahar 2006
2006.02.21 - SLAYT 41