Ethernet İle İlgili Temel Bilgiler

4. Topolojiler

Her bilgisayar ağı verinin sistemler arasında gelip gitmesini sağlayacak bir yola ihtiyaç duyar. Aradaki bu yol çoğu zaman bir çeşit kablodur. Bununla beraber kablosuz çözümler gittikçe yaygınlaşmaya başlamıştır. Ancak kablosuz çözümler henüz kabloya her noktada rakip olmaktan uzaktır. Belli bir sayının üstünde sistem barındıran ağlarda alt yapı hala kablo şeklindedir.

Topoloji değişik ağ teknolojilerinin yapısını ve çalışma şekillerini anlamada başlangıç noktasıdır.

4.1. Topoloji(Topology)

Topoloji bilgisayarların birbirine nasıl bağlandığını ve nasıl iletişim kurduklarını tanımlar.

Topolojiyi anlamanın en kolay yolu iki farklı ve bağımsız bölüme ayırarak incelemekdir:

1. 
   Fiziksel Topoloji
   
2. 
   Mantıksal Topoloji
   

Fiziksel topoloji, aralarında ağ kurulu bir grup bilgisayara baktığımızda gördüğümüz şeydir. Yani kablo bilgisayarlar arasında nasıl dolaşıyor, bilgisayarlar birbirlerine nasıl bağlanmışlar gibi gözle görülen kısmı fiziksel topolojiyi belirler.

Mantıksal topoloji ise kabloların bağlantı şeklinden bağımsız olarak bilgisayar ağlarının veriyi nasıl ilettiklerini açıklar.

Topoloji aslında tek başına ağ ile ilgili bir çok konuyu açıklık getirmez. Örneğin kullanılan kablonun tipi, maksimum uzunluğu, bilgisayarların kablonun kullanımda olup olmadığını nasıl tespit edecekleri gibi konular sadece topoloji ile açıklanmaz. Ancak zaman içinde piyasa şartlarının da etkisi ile standartlar oluşmuştur. Değişik topolojileri kullanan değişik ağ sistemleri vardır. Bu teknolojiler Ethernet, Token Ring veya FDDI gibi isimlere sahiptir.

Her ağ teknolojisi kullandığı topolojiyle beraber, kullanılacak kablo tipi, maksimum uzunluk, bantgenişliği gibi konulara da açıklık getirir.

4.1.1. Topoloji tipleri

4.1.1.1. Bus topoloji-Doğrusal

Fiziksel bus tüm bilgisayarların aynı kabloya bağlı oldukları sistemdir. Kablonun her iki ucuna sonlandırıcı adı verilen dirençler takılır.  Bu topoloji hem mantıksal hem de fiziksel olarak varlığını sürdürmektedir. Kurulumu kolaydır. En büyük dezavantajı kablonun bir noktasında oluşan kopukluğun tüm sistemi çökertmesidir.

Mantıksal bus ise, gönderilen bir verinin tüm sistemlere de ulaşması demektir.

4.1.1.2. Halka(Ring) topoloji

Fiziksel olarak böyle bir bağlantı hiç kullanılmış mıdır bilemiyorum. Kaynaklarda bununla ilgili bir bilgiye ulaşamadım.

Mantıksal Ring topoloji ise Token-Ring adı verilen ilk başta IBM'in geliştirdiği, sonraları IEEE ve ISO tarafından geliştirilmeye devam eden ağ sisteminin kullandığı sistemdir. Token-Ring'de bilgisayarlar kablolarla ortadaki merkez bir kutuya bağlıdır(fiziksel yıldız). Ancak sistemde veri aktarımını sağlayan bir sinyal sürekli olarak sırayla tüm sistemleri dolaşmaktadır. Token adı verilen bu sinyal tek tek tüm sistemlere uğradığı için Ring/Halka terimi buradan gelmektedir.

4.1.1.3. Yıldız(Star) topoloji

En yaygın kullanılan fiziksel topolojidir. Her bilgisayardan çıkan bir kablo merkezdeki bir kutuya(hub) girer. En büyük avantajı bir kabloda oluşan problemin sadece o kabloya bağlı bilgisayarı etkilemesidir.

Mantıksal yıldız topoloji söz konusu değildir.

4.1.1.4. Mesh(ağ) topoloji

Bu topolojide tüm bilgisayarlar diğer bilgisayarlara ayrı bir kablo ile bağlıdır. Teorik olarak ideal bağlantı tipidir. Ancak aradaki kablo sayısı terminal sayısı arttıkça katlanarak arttığı için gerçek hayatta sadece çok özel durumlarda ve az sayıda bilgisayar arasında kullanılır.

4.1.1.5. Melez(Hybrid) topolojiler- Ağaç(tree) – Hiyerarşik

Bu topolojileri başlangıç noktası olarak alıp geliştirilen değişik ağ teknolojileri olduğundan bahsetmiştik. Token Ring ve Ethernet bu teknolojilerden sözünü etmeye değer ikisidir. Token Ring bir ağ görme ihtimaliniz de çok çok az olduğu için onu bir kenara bırakırsak, elimizde sadece Ethernet kalır. Bugün "ağ kuruyorum" ya da "ağ kurduk süper oldu" diyen birisi %101 Ethernet'ten bahsediyordur.  İsterseniz bizde Ethernet'in kullandığı topolojileri açıklayalım.

Ethernet ilk başta bus topoloji olarak tasarlandı. Koaksiyel bir kablo sırayla tüm bilgisayarları dolaşıyordu. Ethernet ağında bilgisayarlar bu tek kabloya bağlı olduklarını düşünürler. Bir diğer sisteme veri yolladıklarında, veri aslında aynı kabloya bağlı tüm sistemlere ulaşır. Tüm bilgisayarlardan sadece "doğru" olanı bu veriyi alır ve işler.

Ethernet ağında her bilgisayar, daha doğrusu her ağ kartı(bu noktada ethernet kartı diyebiliriz işte...) farklı bir adrese sahiptir(MAC adresi). Veri kablo üzerine yerleştirilirken(tüm sistemlere ulaşacağı için "gönderilirken" demek istemiyorum) veri üzerine alıcı ve gönderenin MAC adresleri yazılır. Böylece veriyi alan tüm sistemlerden sadece "doğru" olanı veriyi alır ve işleme koyar, diğerleri kendilerine gelmeyen(gelen ama ait olmayan!!) veriyi göz ardı eder.

Bu noktada ilk ethernetin hem mantıksal, hem de fiziksel olarak bus yapıda çalıştığı anlaşılıyor. Elbette ethernet kullanılacak kablo tipi, maksimum uzunluk ve diğer değerleri de tanımlamıştır.

Zaman içinde fiziksel bus yapı ihtiyaçlara cevap veremez hale gelmiştir. Fiziksel bus yapıda, yani tüm bilgisayarların aynı kabloya bağlandıkları sistemde kablonun bir noktasında oluşan kopukluk veya kısa devre tüm ağı çökertir.

Ağa yeni bir makina eklemek, kablonun bir bölümüne ek yapmak demektir bu işlem sırasında ağ çalışamaz vaziyettedir.

Ağ'da arıza olduğu zaman tüm sistemleri dolaşan tek bir kablonun herhangi bir yerindeki arızayı bulmak çok zahmetlidir.

Yapısal kablolama dediğimiz, çok fazla sayıda bilgisayarın kullanıldığı binalarda veya kampüslerde gerçekleştirilen kablolama ve kurulumlarda fiziksel bus yapı kullanmak mümkün değildir. Çünkü bus yapı ağacın dalları gibi merkezden binanın katlarına oradan da odalara dallanan bir yapıya izin vermez.

Sonuç itibariyle fiziksel bus topolojinin ihtiyaçları karşılamaktan uzak olduğu anlaşılınca yeni bir sistem arayışına gidildi. Çözüm ethernetin mantıksal topolojisini muhafaza edip, fiziksel topolojiyi, yani kablolama yapısını yıldız topoloji ile değiştirmekti. Yıldız topolojide her bilgisayardan ayrı bir kablo merkezi bir kutuya(hub) gider. Kablolardan birinde oluşan arıza sadece o bilgisayarı etkiler.

Ethernet için yeni fiziksel topoloji yıldız topolojidir. Kullanılan kablo da koaksiyelden UTP'ye dönüşmüştür. Ancak mantıksal olarak ethernet hala bus topoloji kullanır. Böylece yıldız'a geçmeden önce kurulmuş binlerce ethernet ağı devre dışı kalmamış olur. Fiziksel yıldız topolojide kullanılan hub içinde mantıksal bir bus yapı vardır. Bilgisayarlardan birisinin yolladığı veri paketi hub'a ulaşınca, hub bu paketin kopyalarını oluşturup tüm portlarına yollar. Yani bus yapıda olduğu gibi veri paketi diğer tüm bilgisayarlara erişir ve sadece alması gereken bu paketi alır ve işler diğerleri ise siler.

Bunu daha iyi anlamak için bir ethernet hub'ı yukarıdaki gibi temsili olarak gösterebiliriz. Hub'a bağlı bilgisayarlar yıldız topoloji kullanmalarına ragmen, hub içinde aynı bus gibi tek bir hat olduğunu düşünebiliriz.

Böylece koaksiyel kablolu fiziksel bus ethernet ve utp kablolu fiziksel yildiz ethernet bir arada rahatça kullanılabilir. Çünkü çalışma mantıkları yani mantıksal topolojileri aynıdır.

Zaten hemen hemen tüm ethernet hub'larda bir tane de koaksiyel kablo girişi vardır. Böylece fiziksel yıldıza geçiş ethernet için çok kolay olmuş, zaten en büyük pazar payına sahip ethernet ürünleri, fiziksel yıldızın tartışmasız avantajınıda elde edince, günümüzde en yaygın ağ teknolojisi haline gelmiştir.

Ethernetin kullandığı bu melez topoloji bazen star-bus topoloji olarak anılır.

Tek melez topoloji star-bus değildir. IBM'in geliştirdiği ve günümüzde popülerliğini kaybeden, ancak zamanında geniş bir kullanım alanı bulmuş olan Token Ring ağ teknolojisi de star-ring melez topolojisini kullanır. Bu sistemde de dışarıdan bakıldığında aynı ethernetin star-bus'ı gibi kablolama yıldız şeklindedir. Her terminalden ayrı bir kablo ethernet'teki hub'ın benzeri bir kutuya girer. Ancak bu kutunun içinde Token Ring ağlarının kullandığı mantıksal bir halka(ring) yapısı mevcuttur.