Sıfırdan Ağ Temelleri Part 2 - Ağ Aygıtları ve Veri İletimi

SIFIRDAN AĞ (NETWORK) TEMELLERİ #2

AĞ AYGITLARI VE VERİ İLETİMİ

Not: Sıfırdan Ağ Temelleri serisinin bu bölümünde, cihazların birbirleriyle nasıl fiziksel bağlantı kurduğunu ve ağ üzerinde kullandığımız temel donanımların ne işe yaradığını inceleyeceğiz.

Konuları yine temel seviyeden ele alacak, ilerleyen bölümlerde daha teknik ayrıntılara geçeceğiz.

Bir önceki bölümde IP adresi, Subnet Mask, Network Address, Broadcast Address, Private/Public IP ve NAT gibi ağın temel kavramlarını ele aldık.

Fakat bir bilgisayara IP adresi vermek, o bilgisayarın tek başına başka cihazlarla iletişim kurabilmesi için yeterli değildir.

İki cihazın haberleşebilmesi için verinin bir cihazdan çıkıp diğerine ulaşabileceği bir iletişim ortamına ve bu trafiğin doğru yerlere ulaşmasını sağlayacak ağ cihazlarına ihtiyacımız vardır.

Hazırsanız ağın fiziksel tarafına geçelim.​

1. VERİ İLETİM KANALLARI

Ağ üzerindeki cihazların veri alışverişi yapabilmesi için verinin bir iletişim ortamı üzerinden taşınması gerekir.

Günümüzde en sık karşılaşacağımız veri iletim yöntemleri şunlardır:

◆ Ethernet Kabloları
◆ Coaxial Kablolar
◆ Fiber Optik Kablolar
◆ Wi-Fi (Kablosuz)

Bu teknolojilerin tamamının ortak amacı aslında aynıdır:

Veriyi bir noktadan başka bir noktaya ulaştırmak.

Fakat bunu gerçekleştirirken kullandıkları fiziksel yöntemler birbirinden farklıdır.

Ethernet ve Coaxial

Bakır tabanlı kablolarda veriler temel olarak elektrik sinyalleri üzerinden taşınır.

Özellikle Ethernet, günümüzde yerel ağların en yaygın bağlantı yöntemlerinden biridir.

Masaüstü bilgisayarlar, IP kameralar, yazıcılar, Access Point'ler, sunucular ve çok sayıda farklı ağ cihazı Ethernet üzerinden birbirine bağlanabilir.

Ethernet kablolarında:

Cat5 – Cat5e – Cat6 – Cat6a

gibi farklı kategorilerle karşılaşabilirsiniz.

Bu kategoriler destekledikleri hız, frekans ve kullanılabilecek mesafe gibi özellikler bakımından birbirlerinden ayrılır.

Şimdilik bunların ayrıntılarına girmemize gerek yok. Önemli olan Ethernet'in çoğunlukla bakır iletkenler üzerinden elektrik sinyalleri taşıdığını anlamaktır.

Fiber Optik

Fiber bağlantılarda ise bakır kablolardan farklı olarak veri ışık sinyalleri kullanılarak taşınır.

Fiber optik bağlantılar özellikle yüksek bant genişliği ve uzun mesafe gerektiren yapılarda önemli avantaj sağlar.

Örneğin:

◆ Veri merkezleri
◆ Kurumlar arası bağlantılar
◆ İnternet servis sağlayıcı altyapıları
◆ Şehirler veya ülkeler arası omurga bağlantıları
◆ Deniz altı iletişim hatları

fiber altyapının yoğun olarak kullanıldığı alanlardır.

Fiber tarafında da:

SMF – Single Mode Fiber ve MMF – Multi Mode Fiber gibi farklı türlerle karşılaşabilirsiniz.

Bunların teknik farklarını ilerleyen seviyelerde incelemek daha doğru olacaktır.

Wi-Fi

Wi-Fi'da ise fiziksel kablo kullanmak yerine veriler radyo dalgaları üzerinden kablosuz olarak iletilir.

Telefon, tablet ve dizüstü bilgisayar gibi sürekli hareket eden cihazlarda Wi-Fi büyük kolaylık sağlar.

Wi-Fi teknolojisinin de:

Wi-Fi 4
Wi-Fi 5
Wi-Fi 6
Wi-Fi 6E
Wi-Fi 7

gibi farklı nesilleri bulunmaktadır.

Bu nesiller hız, kapasite, kullanılan frekanslar ve aynı anda hizmet verebildikleri cihaz sayısı gibi özelliklerde birbirlerinden ayrılır.

Peki Hangisini Kullanacağız?

Bunun tek bir cevabı yoktur.

Bir ağ tasarlanırken:

◆ Mesafe
◆ Maliyet
◆ İhtiyaç duyulan hız
◆ Fiziksel ortam
◆ Elektromanyetik parazit
◆ Cihazların hareketli olup olmaması

gibi birçok faktör değerlendirilir.

Örneğin bir veri merkezinde yüksek hızlı omurga bağlantıları için fiber tercih edilirken, küçük bir ofiste masaüstü bilgisayarları bağlamak için Ethernet çok daha ekonomik olabilir.

Çalışanların dizüstü bilgisayarlarla sürekli hareket ettiği bir ortamda ise Wi-Fi önemli bir avantaj sağlar.

Büyük yapılarda bunların hepsi aynı anda kullanılabilir.

Örneğin bir stadyumun ana omurgası fiber olabilir, sabit sistemler Ethernet kullanabilir ve ziyaretçilere çok sayıda Access Point üzerinden Wi-Fi hizmeti verilebilir.

Bu nedenle doğru soru:

"En iyi bağlantı teknolojisi hangisi?" değil,

"Bu senaryo için en uygun bağlantı teknolojisi hangisi?" olmalıdır.​

2. AĞ KARTI – NIC (NETWORK INTERFACE CARD)

Bir bilgisayarın veya başka bir cihazın ağa bağlanabilmesi için bir ağ arayüzüne ihtiyacı vardır.

Bu donanıma:

NIC – Network Interface Card

yani Ağ Arayüz Kartı adı verilir.

NIC, cihazın ağ üzerinden veri gönderip almasını sağlayan temel bileşendir.

Bu bağlantı kablolu Ethernet üzerinden yapılabileceği gibi kablosuz Wi-Fi üzerinden de gerçekleştirilebilir.

Eskiden bilgisayarlara ayrı bir kart olarak takılan NIC'ler günümüzde çoğunlukla anakartlara entegre şekilde gelir.

Bunun yanında:

◆ PCIe Ethernet kartları
◆ USB Ethernet adaptörleri
◆ USB Wi-Fi adaptörleri
◆ Yüksek hızlı sunucu ağ kartları

gibi harici çözümler de bulunmaktadır.

Basitçe ifade edersek:

NIC, cihazınızın ağa açılan kapısıdır.
​

3. REPEATER – TEKRARLAYICI

Veri iletim ortamlarının fiziksel sınırları vardır.

Mesafe arttıkça veya sinyal çeşitli fiziksel engellerle karşılaştıkça bağlantı kalitesi düşebilir.

Kablolu bağlantılarda uzun mesafeler sinyal bütünlüğünü etkileyebilirken, Wi-Fi sinyalleri de duvar, kat ve benzeri engeller nedeniyle zayıflayabilir.

İşte burada:

Repeater – Tekrarlayıcı

devreye girer.

Repeater'ın temel görevi aldığı sinyali yeniden oluşturarak veya tekrarlayarak daha ileriye iletmektir.

Örneğin bir Wi-Fi sinyali evin belirli bir bölümüne çok zayıf ulaşıyorsa uygun bir noktaya yerleştirilen kablosuz tekrarlayıcı kapsama alanının genişletilmesine yardımcı olabilir.

Aynı temel mantığın kablolu ağlarda kullanılan türleri de bulunmaktadır.​

4. HUB – HER PORTA İLETEN ESKİ AĞ CİHAZI

Şimdi aynı ağ içerisinde beş bilgisayarımız olduğunu düşünelim:

PC-1 – PC-2 – PC-3 – PC-4 – PC-5

Bu cihazların hepsini doğrudan birbirine bağlamaya çalışmak hem karmaşık hem de yönetilmesi zor bir yapı oluşturur.

Bu nedenle cihazların bağlantıları merkezi bir noktada toplanabilir.

Eski Ethernet ağlarında bunun için kullanılan cihazlardan biri Hub'dır.

Hub oldukça basit çalışır.

Örneğin PC-1'den Hub'a bir veri geldiğinde Hub hedef cihazın MAC adresini öğrenip buna göre özel bir port seçmez.

Gelen sinyali diğer portlarına tekrar iletir.

Dolayısıyla PC-1 aslında yalnızca PC-4 ile haberleşmek istese bile trafik diğer bağlı cihazlara da ulaşabilir.

Bu yapı:

◆ Gereksiz ağ trafiği oluşturur.
◆ Aynı iletim ortamının daha fazla cihaz tarafından paylaşılmasına neden olur.
◆ Modern Switch yapısına göre çok daha verimsizdir.
◆ Trafiğin diğer portlara da ulaşması nedeniyle dinleme açısından daha elverişsiz bir güvenlik ortamı oluşturur.

Bu nedenle Hub cihazları günümüzde modern ağlarda büyük ölçüde yerini Switch'lere bırakmıştır.​

5. BRIDGE – KÖPRÜ

Hub kullanılan ağların büyümeye başladığını düşünelim.

Bir tarafta A bölümündeki bilgisayarlar, diğer tarafta ise B bölümündeki bilgisayarlar bulunuyor.

Bu iki ağ segmentini birbirine bağlamak için kullanılan klasik cihazlardan biri:

Bridge – Köprü

cihazıdır.

Bridge, Ethernet frame'lerini inceleyerek hangi MAC adreslerinin hangi tarafta bulunduğunu öğrenebilir.

Örneğin A tarafındaki bir bilgisayar yine A tarafında bulunan başka bir bilgisayarla iletişim kuruyorsa Bridge bu trafiğin gereksiz yere B tarafına taşınmasını engelleyebilir.

Ancak hedef cihaz karşı taraftaysa frame'in diğer segmente geçmesine izin verir.

Böylece her trafik her ağ bölümüne gönderilmek zorunda kalmaz.

Bridge'i anlamamızın önemli bir sebebi vardır:

Modern Switch mantığının temelini Bridge yaklaşımı oluşturur.

Hatta bir Switch'i basitçe çok sayıda porta sahip gelişmiş bir Layer 2 Bridge gibi düşünebilirsiniz.​

6. SWITCH – AKILLI ANAHTAR

Modern yerel ağların en temel cihazlarından biri Switch'tir.

Switch üzerine:

◆ Bilgisayarlar
◆ Sunucular
◆ Yazıcılar
◆ IP kameralar
◆ Access Point'ler
◆ Diğer ağ cihazları

bağlanabilir.

Switch ile Hub arasındaki en önemli farklardan biri, Switch'in hangi cihazın hangi port üzerinden erişilebilir olduğunu öğrenebilmesidir.

Bunu cihazların MAC adreslerini öğrenerek oluşturduğu MAC adres tablosu sayesinde gerçekleştirir.

Örneğin:

PC-1 → Port 1
PC-2 → Port 2
PC-3 → Port 3
PC-4 → Port 4

şeklinde bir bağlantımız olsun.

PC-1, PC-4'e bir Ethernet frame'i gönderdiğinde ve Switch PC-4'ün hangi portta olduğunu biliyorsa frame'i doğrudan ilgili porta iletebilir.

Bu hedefe yönelik iletişime:

Unicast

adı verilir.

Böylece diğer portların gereksiz yere aynı trafikle meşgul edilmesi engellenir.

Fakat burada küçük ama önemli bir ayrıntı vardır:

Switch hedef MAC adresini henüz öğrenmemişse veya trafik broadcast türündeyse frame'i ilgili VLAN içerisindeki birden fazla porta iletebilir.

Yani Switch'i:

"Ne olursa olsun her paketi yalnızca tek porta yollar."

şeklinde düşünmek doğru değildir.

ÖNEMLİ NOT:

Temel eğitimlerde tek bir Switch'e bağlı cihazların aynı yerel ağ içerisinde olduğu varsayılır.

Örneğin:

192.168.1.10
192.168.1.20
192.168.1.30

Ancak yönetilebilir Switch'lerde kullanılan VLAN teknolojisi sayesinde aynı fiziksel Switch üzerindeki cihazlar mantıksal olarak farklı ağlara ayrılabilir.

VLAN konusuna ilerleyen bölümlerde ayrıca değineceğiz.​

7. FARKLI AĞLAR NASIL HABERLEŞİR?

Şimdi elimizde iki farklı IP ağı olduğunu düşünelim.

Muhasebe Ağı
192.168.1.0/24

Yazılım Ağı
192.168.2.0/24

Muhasebe departmanındaki cihazlar kendi Switch'leri üzerinden birbirleriyle iletişim kurabiliyor.

Yazılım departmanındaki cihazlar da kendi Switch'leri üzerinden haberleşebiliyor.

Peki:

192.168.1.30

adresindeki bir bilgisayar,

192.168.2.50

adresindeki bilgisayara paket göndermek isterse ne olacak?

Artık iki farklı IP ağı arasında iletişim kurmamız gerekiyor.

İşte burada devreye: ROUTER – YÖNLENDİRİCİ girer.​

8. ROUTER – YÖNLENDİRİCİ

Router'ın temel görevlerinden biri farklı IP ağları arasında paketleri yönlendirmektir.

Bunu gerçekleştirirken Router kendi içerisinde bulunan:

Routing Table – Yönlendirme Tablosu

bilgisinden yararlanır.

Routing Table'ı şimdilik Router'ın:

"Bu hedef ağa ulaşmak için paketi hangi yöne göndermeliyim?"

sorusunun cevabını tuttuğu tablo şeklinde düşünebilirsiniz.

Router farklı ağlara bağlı arayüzlerinde farklı IP adreslerine sahip olabilir.

Örneğin:

Muhasebe ağına bağlı Router arayüzü:
192.168.1.1

Yazılım ağına bağlı Router arayüzü:
192.168.2.254

olabilir.

Böylece Router her iki ağın da bir parçası olur ve ağlar arasındaki trafiği yönlendirebilir.​

9. DEFAULT GATEWAY NEDİR?

Bir bilgisayar kendi yerel ağındaki başka bir cihazla iletişim kurduğunda trafik doğrudan yerel ağ içerisinde ilerleyebilir.

Ancak hedef cihaz başka bir ağdaysa bilgisayarın paketi nereye göndereceğini bilmesi gerekir.

İşte burada:

Default Gateway – Varsayılan Ağ Geçidi

devreye girer.

Örneğin bilgisayarımızın adresi:

192.168.1.30

Router'ın aynı ağdaki adresi ise:

192.168.1.1

olsun.

Bilgisayarımız kendi ağı dışındaki bir hedefe ulaşmak istediğinde paketi:

192.168.1.1

adresindeki Router'a gönderir.

Router da Routing Table bilgisine göre paketin yolculuğuna devam etmesini sağlar.

Default Gateway'i en basit hâliyle:

Cihazın kendi ağının dışına açılan kapısı

olarak düşünebilirsiniz.​

10. EVDEKİ MODEM ASLINDA NEDİR?

Evde kullandığımız ve günlük konuşmada sadece "modem" dediğimiz cihazlar çoğu zaman birden fazla ağ işlevini tek kutuda bir araya getirir.

Cihaza ve kullanılan internet teknolojisine göre içerisinde:

◆ Router
◆ Ethernet Switch
◆ Wi-Fi Access Point
◆ Firewall özellikleri

bulunabilir.

DSL bağlantılarda modem işlevi de aynı cihazın içerisinde olabilir.

Fiber internet bağlantılarında ise optik sinyalin dönüştürülmesi için ayrıca ONT adı verilen bir cihazla da karşılaşabilirsiniz.

Bu nedenle günlük hayatta "modem" dediğimiz kutu aslında çoğu zaman küçük bir ağ cihazları birleşimidir.​

11. MODEMİN IP ADRESİ VE DEFAULT GATEWAY

Windows kullanıyorsanız Komut İstemi'ni açıp:

ipconfig

komutunu çalıştırabilirsiniz.

Linux sistemlerde ise:

ip addr

komutuyla ağ arayüzlerinizi görüntüleyebilirsiniz.

Windows'ta örneğin şöyle bir sonuç görebilirsiniz:

IPv4 Address: 192.168.1.20

Default Gateway: 192.168.1.1

Buradaki:

192.168.1.1

çoğu ev ağında Router'ın yerel ağ tarafındaki IP adresidir.

Bu adresi tarayıcıya yazdığınızda modem/router yönetim panelinin açılmasının sebebi de budur.

Çünkü aslında tarayıcı üzerinden kendi yerel ağınızdaki Router'ın yönetim servisine bağlanıyorsunuz.​

12. NAT İLE İNTERNETE ÇIKIŞ

Evimizdeki bilgisayar, telefon ve tabletler çoğunlukla:

192.168.X.X

gibi Private IP adresleri kullanır.

Bu adresler doğrudan genel internet üzerinde yönlendirilmez.

Ev ağlarında genellikle Router üzerinde çalışan NAT/PAT mekanizması sayesinde birden fazla yerel cihaz internet bağlantısını servis sağlayıcının verdiği Public IP üzerinden paylaşabilir.

Basit bir örnek:


Ev kullanıcılarının genellikle tek Public IP üzerinden birden fazla cihazla internete çıkabilmesinin temelinde bu yapı bulunur.

NAT konusunu önceki bölümde ele aldığımız için burada tekrar ayrıntıya girmiyoruz.​

13. DİĞER AĞ CİHAZLARI

Şimdiye kadar ağın temelini oluşturan cihazları gördük.

Ancak özellikle kurumsal yapılarda çok daha farklı amaçlara hizmet eden sistemlerle karşılaşabilirsiniz.

ACCESS POINT – ERİŞİM NOKTASI

Kablolu ağı kablosuz istemcilere ulaştırmak ve Wi-Fi kapsama alanı oluşturmak amacıyla kullanılır.

Ofis, hastane, okul, otel ve AVM gibi büyük yapılarda çok sayıda Access Point birlikte çalışabilir.


FIREWALL – GÜVENLİK DUVARI

Ağ trafiğini belirlenen güvenlik kurallarına göre denetleyen sistemdir.

Kaynak IP, hedef IP, port, protokol, bağlantı durumu ve çok daha gelişmiş kriterlere göre trafiğe izin verebilir veya engelleyebilir.


PROXY

İstemci ile ulaşılmak istenen servis arasında aracılık yapan sistemdir.

Proxy'ler erişim kontrolü, kayıt tutma, filtreleme, önbellekleme ve farklı amaçlarla kullanılabilir.


LOAD BALANCER – YÜK DENGELEYİCİ

Bir servise gelen bağlantıları birden fazla arka uç sunucusuna dağıtarak sistemlerin yükünü dengelemeye yardımcı olur.

Özellikle yoğun web servislerinde ve yüksek erişilebilirlik gerektiren yapılarda sıkça kullanılır.


IDS / IPS

IDS – Intrusion Detection System, ağ üzerindeki şüpheli faaliyetleri tespit etmeye odaklanır.

IPS – Intrusion Prevention System ise tespit yanında uygun konumlandırma ve kurallarla zararlı trafiği engellemeye de çalışabilir.


VIRTUAL SWITCH

Fiziksel Switch mantığının sanallaştırılmış ortamlardaki karşılığıdır.

Sanal makinelerin kendi aralarında veya fiziksel ağ ile iletişim kurabilmesini sağlar.

VMware, Hyper-V ve benzeri sanallaştırma ortamlarında sıkça karşınıza çıkar.​

14. HUB, SWITCH VE ROUTER ARASINDAKİ FARK

HUB

Gelen sinyali diğer portlara tekrarlar.
MAC adresi öğrenerek hedef port seçmez.
Eski ve verimsiz bir ağ teknolojisidir.

SWITCH

Yerel ağdaki cihazları birbirine bağlar.
MAC adreslerini öğrenir.
Bilinen unicast trafiğini gerekli porta iletebilir.

ROUTER

Farklı IP ağlarını birbirine bağlar.
Routing Table kullanarak paketleri uygun ağlara yönlendirir.
Cihazlar için Default Gateway görevi görebilir.

​

​

BU BÖLÜMDE NELER ÖĞRENDİK?

Bu bölümün sonunda artık:

✓ Ethernet, Fiber ve Wi-Fi'ın veriyi nasıl taşıdığını,
✓ NIC'in ne işe yaradığını,
✓ Repeater'ın neden kullanıldığını,
✓ Hub'ın çalışma mantığını,
✓ Bridge'in Switch teknolojisine nasıl temel oluşturduğunu,
✓ Switch'in MAC adresleri üzerinden trafiği nasıl yönettiğini,
✓ Router'ın farklı ağları nasıl birbirine bağladığını,
✓ Default Gateway kavramını,
✓ Evdeki modem/router cihazının hangi görevleri üstlendiğini,
✓ NAT'ın internet bağlantısındaki yerini,
✓ Firewall, Access Point, Proxy, Load Balancer, IDS/IPS ve Virtual Switch gibi diğer ağ sistemlerinin temel görevlerini
biliyoruz.​

BİR SONRAKİ BÖLÜMDE BİZİ NE BEKLİYOR?

Artık verinin hangi ortamlar üzerinden taşındığını ve yol üzerinde hangi ağ cihazlarıyla karşılaştığını biliyoruz.

Fakat hâlâ çok önemli bir soru var:

Farklı üreticilerin cihazları birbirleriyle nasıl aynı kurallara göre iletişim kurabiliyor?

Bir bilgisayardan çıkan veri hangi aşamalardan geçiyor?

Ethernet bunun neresinde?

IP hangi aşamada devreye giriyor?

TCP güvenilir iletişimi nasıl sağlıyor?

UDP neden farklı çalışıyor?

Uygulama verisi kabloya ulaşana kadar nasıl katmanlardan geçiyor?

Bütün bu sorular bizi ağ dünyasının en önemli modellerinden birine götürüyor:

OSI MODELİ

Sıfırdan Ağ Temelleri #3 bölümünde ağ iletişimini katman katman incelemeye başlayacağız.

Takıldığınız veya anlamadığınız noktaları konu altında sorabilirsiniz.​

Siberatay Admini: Alparslan​