Bilgisayar Ağları Nasıl Çalışır

İsterseniz günümüzde hemen hemen her ofiste görebileceğiniz bir bilgisayar ağını ele alarak, bilgisayar ağlarının temel çalışma prensiplerini inceleyelim.


Firmanın ismi ForumTURKA Tic. olsun. Ofiste Windows 2000 yüklü bilgisayarlar var. Windows 2000 ağ özelliklerini sağlayan bir işletim sistemi, bu da onu OS(Operating System-İşletim Sistemi) olmanın yanısıra bir de NOS(Network Operating System-Ağ İşletim Sistemi) yapıyor. ForumTURKA Tic.'in bilgisayar ağı en popüler kablolama şekli olan Unshielded Twisted Pair(UTP) kullanıyor.

Ancak bu bölümde anlatılacaklar ne işletim sistemiyle ne de kablo tipiyle alakalı değil. Dünyada farklı ağ işletim sistemleri ve kablolamalar mevcut. Bu yazıda sadece bir bilgisayar ağını meydana getiren değişik yazılım ve donanım bileşenleri ve herbirinin işlevleri üzerinde genel bir görüş edinmenizi sağlamak istiyorum. Bu nedenle değişik ağlar değişik kablo tipleri veya işletim sistemleri kullansalar da, burada anlatılacaklar prensip olarak tüm ağ sistemlerini kapsayacaktır.






Üstte Y Hn. ve X Hn.'ı görüyorsunuz. Tahmin edebileceğiniz gibi onlar ForumTURKA Tic. çalışanları. X ve Y'in işleri gereği sık sık birbirlerinin bilgisayarındaki dosyaları kullanmaları gerekiyor. Örneğin X Excel'de aylık satış raporunu henüz bitirdi ve Y'in de kontrol etmesini istiyor.


X'nin yapabileceği ilk şey, klasik yöntemi kullanmak: Dosyayı diskete kopyala, ayağa kalk, disketi Y'e ver. Ancak bilgisayar ağı Y'in yerinden kalkmadan X'nin bilgisayarına erişmesini ve bu dosyayı kendi bilgisayarına kopyalamasını sağlıyor. Şimdi nasıl oluyor bu işler ona bakalım...







Kablo


Ağ ilk başta bilgisayarlar arasında fiziksel bir bağlantıya ihtiyaç duyar. Böylece veri bitleri bilgisayarlar arasında aktarılabilir. Günümüzde bir çok ağ altta gördüğünüze benzer unshielded twisted pair-kaplamasız dolanmış çift (UTP) kabloyu kullanıyor. Bu tip kablo 4 veya 8 telden oluşuyor ve bu teller birbirine dolanmış çiftler halinde. Unutmayın farklı kablo tipleri, hatta kablosuz teknolojiler de kullanılabilir, burada amacımız, ağ'ın çalışabilmesi için veriyi aktaracak bir ortama ihtiyacı olduğunu kavramanız.





Hub

Bir diğer ağ bileşeni ise hub. Ağa bağlı her bilgisayardan hub'a bir kablo gidiyor. Hub bir uçtan gelen bilgiyi, gitmesi gereken uca yollamıyor, ancak tüm uçlara birden yolluyor(bu önemli bir bilgi, ilerde çok karşımıza çıkacak). Bu durumda her bilgisayar hub'dan gelen verinin kendine ait olup olmadığını tespit etmek zorunda.
Yanda bir hub görüyorsunuz. İki sarı ve bir gri kablo bilgisayarlardan geliyor. Renklerin hiçbir önemi yok. Kablolar değişik renklerde olabilir. En sağdaki siyah kablo dikkatinizi çektiyse, çekmediyse de ben çektim işte şimdi, bu kablo da hub'ın çalışmasını sağlayan elektik bağlantısı, yani adaptörden geliyor.

Hub'lar aktif cihazlardır, yani çalışmak için elektriğe ihtiyaç duyarlar.

Tekrar belirtiyorum, biz burada hub kullanan bir ağ sistemini örnek aldık, farklı ağ sistemleri de mevcut. Ancak birazdan okuyacaklarınız hepsi için geçerli.
Ağ kartı

Ağın çalışmasını sağlayan diğer bir bileşen ise Network Interface Card(NIC) - Ağ Kartı'dır. Sık sık ethernet kartı deriz, aslında ağ kartı demek daha doğru. Bu bir "generic name" haline gelmiş. Nasıl margarin yerine "sana yağ" diyorsak, ağ kartları içinde "ethernet" türü tartışmasız en yaygın tür olduğu için, ağ kartı ethernet kartına dönüşmüş. Ancak başka ağ teknolojilerinde çalışmak üzere üretilmiş ağ kartları da mevcut. Sonuç olarak ağ kartı genel bir tanım, ethernet ise bir alt tür, ama en yaygın olanı. Ağ kartları çok değişik tipte olabilirler ama Ak Tic.'in kullandıkları ve sizinde kullanacaklarınız mutemelen aşağıdakine benzeyecektir.



Peki ağ kartının görevi ne? Bilgisayarlar verileri ikilik sayı sisteminde yani 1 ve 0'lar olarak işler ve saklarlar. Ağ kartları da sayısal(dijital) veriyi elektrik, ışık veya radyo sinyalleri olarak diğer sistemlere iletme görevini yerine getirir. Elektrik sinyallerini kullanan ağ kartları en yaygın tip olduğu için isterseniz onlarla devam edelim.

Bilgisayarın devre kartları üzerinde saniyede milyonlarca küçük elektrik akımı oluşur. Örneğin sabit diskten okuma yapılırken, sabit disk'ten çıkan elektrik sinyalleri disk kablosundan ana karta girer. Oradan da CPU ve bellek modüllerine ulaşır.
Sinyaller bilgisayarın kasası içindeki devreler üzerinde nispeten problemsizce seyahat eder. Ancak bu sinyaller bilgisayarın dışına çıktıklarında ister istemez daha uzun mesafelerde yol almak zorundadır. Bu aslında oldukça zor bir iştir. Çünkü yüksek frekanstaki zayıf elektrik sinyallari dış etkenlere karşı çok hassastır. Ağ kartları işte bu verinin iletiminde oldukça iyi bir iş çıkarırlar ve sinyallerin bilgisayarın veri yollarından ağ kablosuna aktarılması(veri gönderirken) ve kablodan tekrar bilgisayarın veri yoluna aktarılması(veri alırken) işini görürler. Dolayısı ile ağ kartının ilk göze çarpan görevi bilgisayarın veri yollarındaki veriyi dış dünyaya aktarmaktır.
Ancak ağ kartlarının görevi bununla bitmez. Ağ kartları bilgisayarın ağ üzerindeki kimliğini de temsil ederler. Kimlikten ne mi kastediyorum, şu örneği düşünelim isterseniz. İki bilgisayarı üzerlerindeki seri veya paralel port'lardan bağladığımızı düşünelim. İki bilgisayarı haberleştirmenin en basit yolu budur. Böyle bir bağlantıda sadece iki bilgisayar söz konusudur. Bir bilgisayarın veri gönderim portu diğerinin alım portuna bağlıdır. Diğerinin gönderimi de ötekinin alım portuna. Ve en basit yöntemlerle bir taraf gönderilecek veriyi gönderim portuna koyar, karşı tarafta alım portundan bunu okur.
Ancak ikiden fazla bilgisayarın bağlı olduğu bir sistemde ister istemez şu soru akla gelir, bir taraf veriyi istediği bilgisayara nasıl ulaştıracak?
Değişik ağ sistemleri (ethernet, token-ring) bu soruya değişik cevap vermiştir. Örneğin Token-Ring ağlarında aradaki fiziksel bağlantı star olsa da, yani tüm makinalardan çıkan birer kablo ortadaki bir hub'a girse de, sistem çalışırken ağ üzerinde Token/Jeton adı verilen bir sinyal dolaşır. Bu sinyal sırayla tüm terminalleri dolaşır. İşte "Ring" buradan gelmektedir. Bir terminal veri göndermek istediğinde boş token sinyalinin kendine gelmesini bekler. Token gelince yollayacağı veriyi token mesajına iliştirir. Mesaj üzerinde alıcı ve gönderen makinanın ağ kartı adresi de bulunmaktadır. Dolu token sırayla terminalleri dolaşmaya devam eder. Her makina gelen dolu token'e bakar ancak sadece "alıcı" adresi kendi adresi ise veriyi alır ve geriye onay mesajını yollar. Token onay mesajını gönderen makinaya ulaştırdığında artık veri gönderilmiştir. Token boşalmıştır ve ring yapmaya devam eder. Tabii bu işlem saniyede milyonlarca kez gerçekleşir. Bu sistemde diğer makinaların nasıl kendi sıralarını beklediklerine dikkat ediniz.

Ethernet ise farklı bir çözüm sunar. Ethernet ağında ağ kartı veri göndermeden önce kabloyu kontrol eder, kimse kullanmıyorsa, alıcı ve gönderen makinanın ağ kartı adresinin yazılı olduğu veriyi kabloya salar. Bu veri tüm terminaller tarafından alınır. Ancak sadece "alıcı" adresi kendi adresi olan makina bu veriyi işler diğerleri göz ardı eder.
Token-Ring ve Ethernetin kabloyu kullanma sırası ve verinin aktarım yönteminde farklılaştığını gördük. Ancak her iki sistemde de ağ kartlarının, ağ üzerinde eşi benzeri olmayan, bir adrese sahip olduklarına dikkat ediniz. Sistemler birbirini işte bu benzersiz kimlik ile birbirinden ayırıyorlar. Ve bu adrese MAC adresi diyoruz.
NOT

Yukarıda Token-Ring ile ilgili bilgi konunun tam anlaşılması için verilmiştir. Bu sayfanın devamında ve diğer tüm sayfalarda anlatılanlar, özellikle farklı bir şey belirtilmediyse, ethernet için geçerlidir.


MAC adresi

Her ağ kartı içinde üretilirken kaydedilmiş ve dündaya bir eşi olmayan bir numara mevcuttur. Media access control address (MAC) olarak adlandırılan bu adres 48 bit'tir.
Ağ kartları bir diğer ağ kartına veri yollarken alıcıyı diğerlerinden ayırmak için bu MAC adresini kullanır.
Ağ kartı üreten firmalar, önce IEEE (Institue of Electrical and Electronics Engineers) isimli kuruma başvurur ve 24 bit'lik bir üretici kodu(her üreticiye farklı kod veriliyor) alırlar. Sonra ürettikleri her karta ilk 24 biti üretici kodu, son 24 biti ise her kartta farklı olacak şekilde MAC adresini koyarlar.
Bir ağ kartı MAC adresi şu şekilde olabilir:

MAC Adresi

110011110110111011101111011101111011011101110001
Üretici kodu

Kart seri numarası

Tabii bu şekilde ikili sistemdeki sayıların okunması insanlar için zor olduğundan MAC adresleri onaltılı sayı sistemine çevrilerek ifade edilir. Tipik bir MAC adresi 00-50-05-1A-00-AF şeklindedir. Hexadecimal(yani 16'lı sayı sisteminde) olan bu adreste her bir rakam (mesela B) 4 bite karşılık gelir.
Böylece 12x4=48'dir. Buna göre ilk 6 rakam yani 00-50-05 üretici kodu, son 6 rakam ise bu kartın seri numarasıdır. MAC adresi bütün olarak değerlendirildiğinde dünyada üretilen her ağ kartı farklı bir MAC adresine sahip demektir.
Ağ kartları istekte bulunan her yazılıma MAC adreslerini bildirirler. Eğer Win9x kullanıyorsanız Winipcfg programı ile ağ kartınızın MAC adresini görebilirsiniz.


Adapter Address MAC adresini gösteriyor.


MAC adresi ağ kartını satın aldığınıza zaten kartın üstündeki bir elektronik çipe kodlanmış haldedir. Bu adres normalde değiştirilemez(ancak son dönemde bu işi yapan programlar ortaya çıktı). Ancak MAC adresini değiştirmeniz, hatta ne olduğunu bilmeniz bile çoğu zaman gereksizdir.