Bilgisayar ağı

Ağ modelleri

Ağ iletişim teknolojisinin tek bir büyük model olarak uygulanması zor olacaktır. Sonuç olarak, ağın çeşitli bileşenlerini daha küçük modüllere veya katmanlara ayırdık. Bir ağın standart modeli, Uluslararası Organizasyon Standardı (ISO) tarafından belirlenen Açık Sistemler Ara Bağlantısı (OSI) modelidir. Hepsi benzer katmanlara bölünmüş olsa da başka ağ modelleri de mevcuttur. Her katman, bir üstündeki katman için hizmet sağlarken, bir alttaki katmanın sağladığı hizmetleri kullanır. Her katman yalnızca hedef cihazdaki aynı katmanla iletişim kurabilir.

Ağ modelinde iletişim örneği

OSI modeli

OSI (Open Systems Interconnection), ISO (International Organization for Standardization) normu tarafından belirlenen ve tüm dünyada yaygın olarak kullanılan 7 katmanlı bir ağ modelidir. Yedi katmanlı model kavramı, Honeywell Bilgi Hizmetleri'nden Charles Bachman'ın çalışmasıyla ortaya çıkmıştır. OSI tasarımının çeşitli yönleri ARPANET, NPLNET, EIN ve CYCLADES ağlarındaki deneyimlerden ve IFIP WG6.1'deki çalışmalardan ortaya çıkmıştır.

Veri birimi	Katman	Fonksiyon
Veri	Uygulama	Uygulamaya ağ süreci
	Sunum	Şifreleme, şifre çözme ve veri dönüştürme
	Oturum	Uygulamalar arasındaki oturumları yönetme
Segmentler	Nakliye	Uçtan uca bağlantı ve güvenilirlik
Paketler (datagramlar)	Şebeke	Yol belirleme ve mantıksal adresleme
Çerçeve	Veri bağlantısı	Fiziksel adresleme
Bit	Fiziksel	Sinyal ve ikili iletim

Katman 1

Fiziksel katman, cihazlar için elektriksel ve fiziksel özellikleri tanımlar. Ayrıca modüle edilmiş ve temel bant iletimini de belirtir.

Ana Bant

Temel bant, ham haldeki dijital verilerdir (1001 1101 1010 0011). Bu, kısa mesafelerde çok hızlı ve güvenilir iletim sağlar; ancak, ortam bitlerin birbiriyle etkileşime girmesine neden olma eğilimindedir, temel bant iletiminin menzili çok sınırlıdır. Hız arttıkça bu durum daha da kötüleşir. Baseband teknolojisi LAN üzerinde sıklıkla kullanılır.

• UTP kablo - tekrarlayıcı olmadan 100 Mbit/s hızında maksimum 100 m
• Fiber optik - tekrarlayıcı olmadan 100 Mbit/s hızında maksimum 1 km

Tipik teknoloji: Ethernet

Modüle edilmiş iletim

Telekomünikasyonda modülasyon, bir mesaj sinyalinin, örneğin dijital bir bit akışının veya analog bir ses sinyalinin, fiziksel olarak iletilebilen başka bir sinyalin içinde iletilmesi işlemidir. Temel bant sinyalinin modülasyonunu sağlayan cihaza modülatör, modüle edilmiş sinyalin temel banda geri demodülasyonunu sağlayan cihaza ise demodülatör denir. Günümüzde modülatör ve demodülatör, Modem (modülatör-demodülatör) adı verilen tek bir cihaza entegre edilmiştir. WAN, WLAN, WWAN üzerinde sıkça kullanılır.
Tipik teknoloji: WI-FI, ADSL, kablo TV bağlantısı (CATV)

Katman 2

Veri bağlantı katmanı, ağ varlıkları arasında veri aktarmak ve fiziksel katmanda meydana gelebilecek hataları tespit etmek ve muhtemelen düzeltmek için işlevsel ve prosedürel araçlar sağlar.

Katman 3

Ağ katmanı, IP adresini kullanarak değişken uzunluktaki veri dizilerinin bir ağdaki kaynak ana bilgisayardan farklı bir ağdaki hedef ana bilgisayara aktarılması için işlevsel ve prosedürel araçlar sağlar.

IP adresi

İnternet Protokolü adresi (IP adresi), iletişim için İnternet Protokolünü kullanan bir bilgisayar ağına katılan her cihaza (örneğin, bilgisayar, yazıcı) atanan sayısal bir etikettir. Şu anda kullanımda olan iki protokol sürümü vardır - IPv4 ve IPv6.

• IPv4, adres alanını 4294967296 (2³² ) olası benzersiz adrese kadar sınırlayan 32 bit adresleme kullanır.

Örnek: IP-192.168.0.1 maske-255.255.255.0, ağ adresinin 192.168.0.0 ve cihaz adresinin 192.168.0.1 olduğu anlamına gelir

• IPv6, adres alanını 2¹²⁸ olası adrese kadar sınırlayan 128 bit adresleme kullanır. Öngörülebilir gelecek için yeterli olduğu düşünülmektedir. Tam IPv6 desteği halen uygulama aşamasındadır.

Katman 4

Aktarım katmanı, üst katmanlara güvenilir veri aktarım hizmetleri sağlayarak son kullanıcılar arasında şeffaf veri aktarımı sağlar. İnternet Protokol Paketinin İletim Kontrol Protokolü (TCP) ve Kullanıcı Datagram Protokolü (UDP) genellikle OSI içinde katman-4 protokolleri olarak kategorize edilir.

• TCP (iletim kontrol protokolü), bir bilgisayardaki bir programdan başka bir bilgisayardaki başka bir programa bayt akışının güvenilir ve düzenli bir şekilde iletilmesini sağlar. TCP, kesinlikle güvenilir aktarım gerektiren uygulamalar için kullanılır (e-posta, WWW, dosya aktarımı (FTP), ...)
• UDP (kullanıcı datagram protokolü) güvenilirlik, sıralama veya veri bütünlüğü sağlamak için örtük el sıkışma diyalogları olmadan basit bir iletim modeli kullanır. UDP, güvenilirlikten ziyade düşük gecikmeye ihtiyaç duyduğumuz uygulamalarda kullanılır (video akışı, VOIP, çevrimiçi oyunlar, ...)

Katmanlar 5-7

Basitleştirilmiş ağ modellerinde genellikle tek bir katmanda birleştirilen bu katmanın temel amacı uygulamalarla etkileşim kurmak, şifrelemek ve gerekirse özel bağlantılar kurmaktır.

Dijital modülasyon: Örnek takımyıldızı noktaları ile 16-QAM.


Analog modülasyon: AM - genlikFM - frekans

Ağ oluşturma terimleri

Gecikme

Yanlış olarak ping olarak adlandırılan gecikme, paketlerin hedeflerine ulaşmak için ne kadar zamana ihtiyaç duyduklarını ölçen bir değerdir. Milisaniye (ms) cinsinden ölçülür. Gecikmeyi ölçen araca ping denir ve genellikle standart veri paketlerinden daha küçük olan özel ICMP paketleri kullanılır, böylece varlıkları ile ağa ağırlık vermezler.

• Anlık gecikme her X saniyede bir ölçülür ve hemen görüntülenir. Paket anahtarlama ağ teknolojisinin doğal özellikleri nedeniyle değeri sürekli değişir. Yüksek gecikme süreleri çoğu ağ uygulamasını olumsuz etkiler ve bu uygulamalar ortalama gecikme süresine uyum sağlayabilmek için ilgili büyüklükte belleği tampon olarak ayırır. Yüksek gecikme süreleri bu tamponun boşalmasına ve uygulamaların geçici olarak donmasına neden olur. Bu donma genellikle gecikme olarak adlandırılır.
• Ortalama gecikme süresi, her X saniyede Y kez ölçülen anlık gecikme sürelerinin toplamının Y'ye bölünmesiyle elde edilir. Ortalama gecikme süresi, çok sık değişmediği için tampon boyutunu tahmin etmek için kullanılır. Tampon, video akışı gibi bazı uygulamaların yüksek ortalama gecikme sürelerinde bile sorunsuz çalışmasını sağlar, ancak bizi yüksek gecikme sürelerinden koruyamaz.

Kapasite (bant genişliği)

Kapasite, bir ağın aktarım kapasitesinin bir ölçüsüdür ve saniyede bit (bps veya b/s), günümüzde yaygın olarak Mbps veya Mb/s olarak ölçülür. Bize her saniye kaç veri biriminin aktarıldığını gösterir. Şu anda ortalama bant genişliği gerekenden çok daha yüksektir ve çoğu durumda sınırlayıcı bir faktör değildir.

• Uplink, kullanıcıdan sunucuya veri aktarımı için ne kadar bant genişliği kullanıldığıdır (genellikle son kullanıcılar için daha düşüktür).
• Aşağı bağlantı, verilerin sunucudan kullanıcıya aktarılması için ne kadar bant genişliği kullanıldığıdır (genellikle son kullanıcılar için daha yüksektir).

Yayın

Yayın, tek bir cihaz için değil, belirli bir ağdaki tüm cihazlara yönelik özel bir iletimdir. Çoğunlukla bir DHCP sunucusu tarafından cihazlara otomatik olarak IP adresleri vermek ve ağı eşleyen ve trafiği hızlandıran bir ARP tablosu oluşturmak için kullanılır.

ADSL frekans planı. Yukarı akış + aşağı akış = ağ bant genişliği