Bilgisayar Ağları

Bilgisayar Ağları

NETWORK, ikiden fazla bilgisayarın birbirleriyle iletişim halinde olmasıdır

Bu iletişim internet üzerinden farklı kıtalardaki iki bilgisayar arasında da olabilir , aynı mekan içinde olan iki bilgisayar arasında da.
Bu kişisel bilgisayarların birbiri ile bağlanmasıyla, verimlilikleri büyük ölçüde artmıştır. Eğer bu bilgisayarlar aynı yerel alan içinde bulunurlarsa bu network , LAN (local area network) olarak adlandırılır. Bu iş için her bilgisayarda iletişimi sağlayan ethernet kartları ve gerekli kablolar mutlaka olmalıdır. LAN büyüdükçe bu sisteme HUB , Server gibi LAN`ın hızını, kapasitesini ve yeteneğini artıracak üniteler eklenir.

LAN' ler, yazıcı, CD-ROM gibi bazı donanımlar, uygulama programları veya kullanıcıların işlerini yapmaları için gerekli bilgi gibi kaynakları elektronik olarak paylaşmalarına olanak sağladıkları için kısa sürede popüler hale gelmişlerdir.

Son yıllarda yerel bilgisayar ağları deneysel bir teknoloji olmaktan çıkıp dünya çapında firmaların anahtar bir iş aracı haline gelmiştir. 

Bir LAN, (Local Area Network), bir departman, çalışma grubu gibi aynı fiziksel lokasyondaki bilgisayaları birbirlerine bağlayan yüksek hızlı bir haberleşme sistemidir. 

ayrıca bu şekilde oluşturulan LAN' ler, kendi aralarında da bağlanabilir bu sayede farklı lokasyonlardaki bilgisayarların birbirleriyle iletişimi de mümkün kılınabilir.


Bilgisayar Ağlarına Ne Gerek Vardı?
LAN' lerin geliştirilmesinden önce bilgisayarlar diğerlerinden izole edilmiş ve kendi uygulamalarına göre sınırlandırılmışlardı. LAN yapısı itibarı ile yerel bir ağ olduğu için ancak bir bina veya bir kat içerisinde kurulabilir. Bilgisayar ağlarının tam anlamıyla faydalanmak, coğrafi olarak nerde olursa olsun, fiziksel olarak nasıl ayrılırsa ayrılsın, birbirinden ayrı LAN' lerin tüm çalışanları ve bilgi-işlem kaynaklarını biraraya getirecek şekilde bağlanmasıyla gerçekleşir.


LAN (Local Area Network) :

Bugün yerel ağlarda yerel ağa bağlı tüm cihazları, koaksiyel, twisted pair veya fiber optic gibi bir haberleşme ortamı kullanılarak birbirleriyle haberleşmektedirler. Şekilde de görüldüğü gibi Bilgisayarlar haberleşme ortamını sağlayan bir kablo aracılığı ile birbirlerine bağlanmışlardır. 

Network - Bilgisayar Ağı




Bilgisayar ağlarının birçok çeşidi vardır. Genel olarak,

Yerel Bilgisayar Ağları (LAN, Local Area Networks) : Aynı lokasyondaki bilgisayar sistemlerinin birbirleri ile bağlanmasıyla oluşturulur.


Geniş Alan Bilgisayar Ağları (WAN, Wide Area Network) : Coğrafi olarak birbirinden ayrı yerlerdeki bilgisayar sistemlerinin veya yerel bilgisayar ağlarının birbirleri ile bağlanmasıyla oluşturulur.

Genel olarak yukarıdaki gibi tipleri olan bilgisayar ağları ayrıca aşağıdaki tanımlara göre sınıflandırılırlar;

Topoloji : Bilgisayar sistemlerinin geometrik düzenidir. Başlıca topoloji tipleri olarak bus, star ve ring sıralanabilir.
Protokol : Ağ üzerindeki bilgisayar sistemlerinin birbirleri arasındaki iletimin kurallarını tanımlar. Ethernet, LAN' ler için günümüzde yaygın olarak kullanılan bir protokoldür.
Mimari : Geniş anlamda bilgisayarların birbirleri ile iletimin hangi hiyerarşik yapıda yapıldığını tanımlar; Uçtan-uca (Peer-to-peer) veya Sunucu-istemci (Client-server).
Ağ üzerindeki bilgisayarlar kimi zaman uç (Node) olarak anılır. Ağ üzerindeki paylaşılan kaynakları bulunduran bilgisayar veya aygıtlar ise sunucu (Server) olarak anılır.
Yazı dizimizin ilkinde bu şekilde network'lere en genel manada bir giriş yapmış ve konuyla ilgili birkaç terim üzerinde durmuş olduk...

Bilgisayarlarda iletişimin temelleri - Adresleme kavramı 

Bu konuya günlük hayatımızla bir analoji kurarak yaklaşalım. Zaten günlük hayatımızda sorunların çözümüne nasıl bazı yaklaşımlar getiriyorsak, bilgisayar sistemlerinde sorunları benzer yaklaşımlarla çözmekteyiz. Bilgisayarlar, karmaşık ve anlaşılması zor aygıtlar olarak görüldüğü oranda bizim de daha basit yöntemler geliştirmemiz lazım ki bu karmaşıklığa bizden de bir katkı olmasın. Elimizden geldiğince basit...

Bir masa etrafında çevrelenmiş muhabbet etmeye çalışan bir insan topluluğu düşünelim. Herkesi ilgilendiren bir konu olduğunda ortaya söylenir ve dinleyenler de ne söylendiğini anlar. Bir ya da birkaç kişiyi ilgilendiren bir konu olduğunda da söze başlamadan önce o kişinin ismi söylenir ya da bakışlarımız veya tavırlarımızla kimi kastettiğimiz belli edilir, muhattabın ilgisi çekildikten sonra da asıl söylemek istediğimiz şeyler söylenir. Eğer bu ya da benzeri bir takım kurallar uygulanmazsa bir karmaşa ortamı meydana gelir ve kimse kimsenin ne demek istediğini anlamaz.

Bilgisayarların konuşup anlaşma sistemi de bundan çok farklı bir sistem olarak algılanmamalıdır. Karşılıklı olarak haberleşmek isteyen her elektronik sistem en azından mesajın muhattabının kim olduğunu belirtmelidir ki alması gereken birey mesajı alsın, diğerleri ise gereksiz yere meşgul edilmesin. Bu durum özellikle diğer başka aygıtlarla ortak bir ortamı (buna teknik ifadeyle medya diyoruz) kullanarak haberleşmek zorunda olan sistemlerde önem taşımaktadır. Bugünlerde oldukça yaygın olarak kullandığımız cep telefonu şebekesini bir düşünün(Bu şebeke birçok kablosuz haberleşme aygıtının ortak medyası olan hava/atmosfer' i kullanmaktadır). Bir arkadaşıma attığım bir SMS her cep telefonu tarafından algılansaydı ve mesajın kendisini ilgilendirmediğini anlayan kullanıcılar bu mesajı silmek zorunda kalsalardı nasıl bir kaos olurdu.

İşte bu tür karışıklıkları engellemek için haberleşen her aygıta dünya üzerinde aynı sistem içerisindeki diğer hiçbir cihazda olmayan (tekil) bir adres verilmelidir. Aynı sisteme dahil olmayan aygıtlar için bir sorun yok. Çünkü onlar zaten birbirlerinin ne dediğini anlamayacaklardır. Ve bir küçük ayrıntı daha: mesajını iletmek isteyen aygıt muhattabının adresini bilmelidir. Bu küçük meseleleri hallettikten sonra bir de ilettiği mesaja kendi adresini ilave ederse, mesajı alan cevap vermek istediğinde kolaylıkla bunu başarabilir.

Bilgisayar teknolojilerinin ilk gelişmeye başladığı yıllarda, teknolojik birtakım sebeplerden dolayı, devasa makineler olan mainframe’ler ve bunlara bağlı aptal (dummy) terminaller bulunuyordu. Bu sistemde bir taraf veriyi kablo üzerine bırakırken diğer taraf sadece alır. Buna iletişim yerine iletim demek daha doğrudur. Aynı bunun gibi sadece iki aygıtın haberleştiği bir sistemde de adresleme denen kavrama ihtiyaç yoktur. Bunun sebebi iletilen bir mesaj için sadece bir tek alıcı sözkonusu olmasıdır.

Fakat birden fazla makine birbirleriyle veri alışverişinde bulunacaksa burada iletişim kavramının açıklanması önem kazanıyor. Çünkü ortaya bazı sorunlar çıkacaktır. Veriyi kim gönderecek? Kim alacak? Veri bozulursa ne olacak? Eğer aygıtlar çok farklı konumlarda bulunuyorlarsa bu konumların birbirlerini duyabilmeleri problemi gözönüne alınacak mı?

Yukarıda bazı kuralların belirlenmesinden sözetmiştik. Şimdi bu kuralları biraz irdeleyelim.

 OSI Modeli' ne yine ve yeniden bir bakış 

OSI, ismini standartlaşma konusunda sıkça duymuş olduğunuz ISO (9001, 9002 vs.) International Standards Organization'in bilgisayar ağlarına da bir standart getirmek için ortaya atmış olduğu bir standartlar yapısıdır. Open Systems and Interconnections kelimelerinin kısaltılmasından oluşuyor OSI ifadesi. 

Şimdi bu standartlaşma işini biraz açmakta fayda var. Dünya üzerinde bir çok bilgisayar sistemi vardır ki; birinde kullanabildiğiniz disketi bile diğerinde doğrudan kullanamazsınız. Birbirleriyle kolaylıkla iletişim kurabilecek yeterlilikte ortak yanları yoktur. Yani kısacası biz bu sistemlere "birbirleriyle uyumsuz sistemler" deriz.

Her ne kadar sistemler birbirleriyle uyumsuz olsa da çalışma sistematikleri birbirine benzer, birçok ortak noktaları bulunur. Belirli bir bilimsel arkaplanın üzerine bina edilmişlerdir. Bu yüzden her sistemde yerine getirilen bir göreve karşılık diğer sistemde de yerine getirilmesi gereken benzeri bir görev bulunur. Ancak bu görevleri yerine getiren yazılım veya donanım parçaları, üzerinde çalıştıkları sisteme özgü bir davranış içerisinde olma zorunluluğundadırlar. Bu parçaları birinden ayırıp hemen diğerine adapte edemezsiniz.

Bunlara rağmen bu farklı sistemlerin her birinde öyle birkaç kısım bulalım ki; bu kısımların çalışma yapısı her iki sistemde de tıpatıp aynı olsun. Sistemlerde bu tanıma uygun bölümler bulunabilirse, bu bölümler sistemler arasındaki bir iletişim kanalı olarak kullanılabilir.

Peki bu türden ortak noktalar bulunmasını kim sağlayacak? Elbette bunun için bilgisayar ve iletişim endüstrisinde etkinliği olan bazı kurumların bu konuya el atması zorunluluğu vardır. Bu tanıma uyan en önemli kurumlar olan IEEE (Uluslararası Elk-Elektronik Müh. Birliği) ve EIA gibi kurumların geliştirmiş oldukları standartlar bilgisayar endüstrisinde kendilerini kabul ettirmişlerdir ve hala da yaygın olarak kullanılmaya devam etmektedirler.

Sistemler arasındaki bu ortak bölge bir medya (*) vasıtasıyla fiziksel bağlantı da sağlamalıdır ki mesajlar karşı uca ulaşabilsin. Ve elbette ki; bu ortam üzerinden haberleşecek olan ortak noktamız donanım temelli olmalıdır; çünkü bu medyaya fiziksel mesajlar bırakılacak ve medyadan gelen fiziksel mesajlar algılanacaktır. Fakat her zaman olduğu gibi donanımların üzerinde çalışan ve onları kontrol eden yazılımlarımız da bulunacaktır. 

Öyleyse fiziksel seviyeye daha yakın olan seviyeleri mühendislikte daima düşük seviye olarak adlandırma geleneğinden hareketle; en alt seviyede donanım sistemlerinin ve onun üst seviyelerinde bu donanımlara hükmeden yazılımların ve son olarak kullanıcıyla doğrudan ilişki içerisinde bulunulan en üst noktada yine yazılımların -fakat bu sefer donanım kontrolü için değil kullanıcıyla sistem arasında iletişimi sağlamak için- bulunduklarını düşünebiliriz.

Bir örnekle bu seviye meselesine yaklaşalım: Eski zamanda iki ülke hükümdarından birinin diğerine bir mektup yollamak istediğini hayal edelim. Bu noktada, iyi bildiğimizi düşündüğümüzden dolayı fazlaca önem vermediğimiz bazı ayrıntıları vurgulamak istiyorum. Bir hükümdar, hiçbir zaman göndereceği bir mesaja muhattap olarak, protokolde kendisinden daha alt seviyedeki bir insanı almaz. Bu ifade ne anlama geliyor? Yani hükümdarın muhattabı ancak diğer ülkenin hükümdarıdır. Bir diğer nokta da, söylemek istediği şeyleri hükümdarlar arasında alışılagelmiş bir ortak üsluba dikkat ederek söyler. Yani birbirlerinin ne demek istediklerini gayet iyi anlamaktadırlar. Buraya kadar olan kısım mektubun içeriğiyle alakalıydı. 

Peki mektubun iletilmesi problemini hükümdar nasıl çözecek? İşini gücünü bırakıp atına binerek dört nala sürecek mi? Yoldan geçen herhangi bir atlıya rica mı edecek? Ya da bütün yolculuk organizasyonunu kendisi mi yapacak? Hayır, bunların hiçbiri değil. Cevabı siz de tahmin etmiş olmalısınız ki tabii en güvendiği bir vezirini çağırıp; "Şu mektubun icabına bak!" diyecektir. Bu şekilde bütün işinin gücünün arasında, herhangi bir mektuba mesaisini ayırmaktan kurtulmuş olur. Hesap sormak istediğinde de yalnız bir tek kişiyle muhattap olur. Peki vezir ne yapar? Onun da işi başından aşkın. Elbette o da kendinden bir alt kademedeki memuruna bu işi havale eder. Ta ki atlı elçiye mektubun teslim edilmesi olayına kadar.İşte bu şekilde işlerimizin daima tıkırında işlemesine vesile olan ve adına bürokrasi(!) denen kavramı, hep birlikte icad ederek tarih sahnesine sunmuş olduk. 

Şaka bir yana yukarıda tarif etiğimiz yöntemle her birim bir altındaki birime bir görev havale ediyor, o görevin nasıl yapılması gerektiğini, hassasiyetlerini, inceliklerini vb. ayrıntıları en iyi şekilde biliyor ve kendinden bir üstteki birime karşı da göreviyle alakalı sorumluluk duyuyor. Ve tabii gerektiğinde hesabını da oraya veriyor. 

İşte buraya kadar anlatmış olduğumuz bu hikaye, bilgisayar ağlarının haberleşme algoritmasına karşılık benim hayal ettiğim bir yaklaşımdır. Hikayede adı geçen birimler, haberleşmede birazdan tarif edilecek katmanlara karşılık gelir. En alt birim olan atlı-elçi, fiziksel katman adı verilmiş olan ve bilgisayarlarımız arasına döşenen kablolar ile içlerinden akan sinyaller olarak düşünülebilir. Hem nasıl bir atlının yolu üzerinde başına bir iş gelse veya atı hastalanıp ölse, o problemini kendi uzmanlık alanı olduğu şekliyle çözerek aldığı görevi yerine getirir ve hükümdarın da bundan haberi bile olmaz; haberleşen sistemlerde de üstteki katman alttaki katmana yapması gereken işi söyler ve yapılıp yapılmadığını kontrol eder, ama oranın kendi iç problemlerinin ne olduğuyla ilgilenmez. Çünkü üst katmanın asıl işi kendisine ait olan problemleri çözmektir. 

Yapılan işlemleri birbirlerinden ayrı düşünmenin bir faydası da bunları modül modül ele alarak kazanmış olduğumuz tasarım esnekliği avantajıdır. Tasarımcılar her seviye üzerine ayrı ayrı konsantre olabilirler. ISO uzmanları oturmuşlar, tartışmışlar ve bu seviyelere bir standart getirmişler, onlara katmanlar olarak adlarını vermişler ve yapacakları işleri ayrıntılı bir şekilde tarif etmişlerdir.

* Kablo kelimesini kullanmak yerine medya kelimesini kullanmanın, konunun kapsamı açısından daha uygun olduğunu düşünüyorum. Aynı sebepten bilgisayar yerine aygıt demek daha doğru olur çünkü gelecekte bir tost makinasının buzdolabıyla haberleşeceğini söyleyenlerin sayısı gitgide artıyor.

 Gerçek dünyaya dönersek 

Bu katmanların tam ve net olarak ne iş yaptıklarını açıklamak bu dokümanın amacı dışındadır. Ancak önemli olanları üzerinde bir miktar duracağız.

Fiziksel katman medyaya bilgiyi fiziksel sinyal olarak verir ve gelen sinyalleri algılar. Veri hattı katmanı, fiziksel katman üzerindeki kontrolü elinde tutar ve onu fiziksel iletişim metodunun işleyiş sistemi doğrultusunda yönlendirir. Bu iki katmanda dünya üzerinde tekil bir adres bulunmalıdır. Bu sayede birçok uç noktanın aynı medya üzerinden haberleşmesi durumunda, uç noktaların birbirine karışması ihtimali tamamen ortadan kaldırılmış olur.

Tüm dünya üzerinde tekil bir adrese sahip olmak, bilgilerin birbirleriyle karıştırılmasını engellese de; tüm uç noktaların bu tekil adresi kullanarak birbirleriyle haberleşecekleri bir sistem meydana getirmek uygulamada imkansızdır. Bir an internet üzerindeki tüm bilgisayarların bu şekilde haberleştiklerini hayal edebilsek bunun nasıl bir çorbaya yol açacağını kavrayabiliriz. 

Nasıl ki bir iş yerinde aynı ortamda bulunan tüm insanların birbirleriyle konuşup anlaşmalarını istemiyoruz, onları katlarla ve odalarla birbirlerinden ayırıyoruz; veri iletişimide de çoğunlukla fiziksel olarak aynı ortamda bulunan bütün sistemlerin birbirleriyle konuşmasını istemeyiz. Öyleyse fiziksel haberleşmenin üstünde ona hakim olan başka bir sanal katman olması gerekir. Bu sayede bazı mesajlar fiziksel olarak bize ulaşsa bile onları görmezden gelebilmemiz sağlanır. Ya da birden çok uç noktayla aynı anda konuşmamız gerektiğinde, onlar için ortak bir mesaj yayınlamak istediğimizde bunu düzenleyebilmelidir. Hatta fiziksel olarak çok farklı bir yerde bulunan bir uç noktayla haberleşmek gerektiğinde, oraya hangi yolu kullanarak ulaşılması gerektiğini belirleyebilmelidir. 

Biraz esnek düşündüğümüzde bundan şu sonucu da çıkarabiliriz: Eğer haberleşecek aygıtların, fiziksel olarak farklı ortamlarda olmalarına rağmen birbirleriyle konuşabilmelerini sağlayacak bir yöntem bulabilirsek; bu sistemlerin birarada bulunduğu ortamları küçük parçalar halinde birbirlerinden ayırabiliriz. Böylece fiziksel ve mantıksal planda karmaşıklığı ortadan kaldırdığımız oranda, birbirleriyle alakasız noktaların gerekmedikçe fiziksel olarak da birbirlerini rahatsız etmemelerini sağlarız. Bu yaklaşım performans olarak da iletişim sistemimizi rahatlatır. Bütün bu anlattığımız konular Ağ katmanının hedefleridir.

Bilgisayarımızdan karşı bilgisayara gönderilecek bir dosyayı düşünelim. Elbette ki fiziksel ortam için çok büyük olan böyle bir bilginin bir seferde karşıya ulaştırılacağını düşünmek çok yanlış olur. En basit bir problem: yüzlerce hatta binlerce kullanıcı işimiz bitene kadar bizi beklemek durumunda kalır. Bu ve benzeri sebeplerden bilgileri parçalara bölmek gereklidir ve alıcı tarafında da bu parçaların tekrar orijinal haline getirilmesi görevi yerine getirilmelidir. Ayrıca gelen bilginin bozulup bozulmamış olduğu kontrol edilmeli, eğer böyle bir aksaklığa maruz kalmışsa bilgi yeniden talep edilmelidir. 

Bu tarif ettiğimiz işler, Taşıma katmanının görevidir. Bu görevlerin birçoğu veri-hattı katmanında da yapıla gelen işler olmasına rağmen, o bu işleri fiziksel katmanın ihtiyacı açısından yapmakta, biz ise bu noktada Ağ katmanına yardımcı olmaya çalışmaktayız. Ayrıca, iki bilgisayar arasında farklı programlar tarafından yapılan haberleşmelerin birbirinden ayırt edilmesi görevini de bu katman üstlenir. Web görüntüleyicimiz için gelen bilgiler chat programımız tarafından karşılanmamalıdır.

Bir çok durumda aynı haberleşme programı her bir uç noktada birden fazla defa çalıtırılabilir. Bir kişinin aynı anda birden fazla dafa aynı chat programını çalıştırması ya da aynı web sayfasına arka arkaya iki defa bağlanması gibi. Böyle bir durumda da bu bilgilerin karışmasını engellemek gerekir. Bu görev de Oturum Katmanına düşer.

Sunum ve Uygulama katmanları bilginin son halini almasına ve bizim sistemimizdeki standartlara uyumlu hale getirilmesine yardımcı olurlar. 

OSI modeli Tannenbaum'un Computer Networks kitabında da ayrıntısıyla kritik edildiği gibi pratik hayatta pek de uyulmayan bir standartlar bütünüdür. Fakat ağ sistemlerinin çalışma prensiplerini kavrayabilmek açısından çok faydalı olduğundan, ağları anlatan kitaplarda başköşelerdeki yerini daha uzun süreler koruyacağa benziyor.

 Protokol 

Bir sistemdeki katmanlardan biri, ancak diğer bir sistemde kendisine karşılık gelen bir katmanla haberleşebilir. Herhangi başka bir noktayla haberleşmez. İşte birbirlerine karşılık gelen bu iki nokta arasındaki haberleşmeyi düzenleyen kurallar bütününe o katman üzerinde çalışan bir protokol diyoruz.

OSI modeli katmanlarının Fiziksel ve Veri - hattı katmanlarında LAN protokolleri olarak bildiğimiz Ethernet, Token-Ring ve FDDI çalışır. Bu protokoller genelde bilgisayarlarımıza taktığımız bir takım adaptör kartları tarafından uygulamaya geçirilirler.

Ağ katmanında yapılan işler TCP/IP protokol ailesi kullanılıyorken, bu protokollerdeki IP kümesine karşılık gelir. Taşıma katmanı görevleri ise aynı protokol ailesindeki TCP ve UDP tarafından gerçekleştirilir.

Katmanlı yapının temel özelliği olarak, adaptör kartı tarafından kablo üzerinden çekilen bilgi, işlenmek üzere yukarı katman protokolünün emrine verilir. Her bir katman verisini belli bir takım işlemlere tabi tuttuktan sonra bir üst katman protokolünün emrine sunar. Bu şekilde işlene işlene gelen bilgi masaüstümüzde bazen chat sürecindeki bir satır bilgi olur, bazen de bir html dokümanı olarak web browserımız tarafından görüntülenir. 

TCP/IP; bazen veri-hattı' ndan sonrasını bütünüyle ele alması (örnek: telnet) gibi özelliklerinden dolayı OSI modeline uymaz. 

 Ethernet 

Ethernet, aynı kablo üzerine bağlanmış birden fazla makinenin oluşturduğu donanımsal bazlı bir protokoldür. Ethernet bir LAN protokolüdür ve LAN protokolleri OSI referans modelinin 

Veri-hattı - fiziksel katmanlarında bulunurlar.

Bu protokolde makinelere taktığımız ethernet adaptör kartları, ağa elektronik sinyaller gönderme ve başkaları tarafından gönderilmiş olan sinyalleri algılama özelliğine sahiptir. Herhangi bir protokol tarafından işlenmiş olan ve kendi içinde bütünlüğü olan en küçük veri parçasına, o protokole ait bir paket diyoruz. Ethernet' te bu paketin adı frame' dir.

Ethernet paket yapısı (Katmanlı yapıyı anlamak için de gayet uygun)

Ethernet için bu paketlerin IEEE 802.3 standardında da belirtilmiş olan büyüklükleri vardır. (IEEE LAN sistemlerini standardize etmiş ve onlara 802 ile başlayan kod numaraları verilmiş. Ethernet'in payına ise 802.3 düşmüş.) Bütün adaptör kartları -teoride- tek bir ortak medya üzerine direkt eriştiği için hangi verinin kimden kime gönderildiğini anlaşılabilmesi gerekir. Bunu belirleyebilmek için, her ethernet adaptör kartının dünya üzerinde diğer kartlardan farklı bir sabit adresi olması öngörülmüştür. İşte bu sabit adrese Media Access Control (MAC) adresi adı verilir.

Her ethernet frame' inin üzerinde paketi gönderenin ve alıcısının MAC adreslerini gösteren bölgeler vardır. Ethernet kartı bu bölgelerden mesajın kendisine gelip gelmediğini ya da kimden geldiğini anlayabilir. Eğer mesaj kendisine gelmiş ise veriyi üst katman protokollerine gönderir. Eğer paket kendisine ait değilse paketi atar.

Ethernet sistemi, en basit şekliyle CDMA/CD denen bir yöntem ile haberleşmeyi düzenler. Bu kısaltmanın açılımı Carrier Sense (Hattı dinlemek), Multiple Access (Çoklu erişim), Collision Detection (Çarpışmanın fark edilmesi) şeklindedir. Bu kelimeleri yorumlarsak ethernetin çalışma 
prensibini anlamış oluruz. 

Üst katmanlar tarafından ethernet katmanına indirilmiş olan paketler ethernet içinde uygun paketler haline dönüştürüldükten sonra kablo üzerinden ağa gönderilmek üzere iken, ağ üzerinde hareket eden başka verinin olup olmadığını anlamak maksadıyla hat dinlenir.(CS) Eğer hat doluysa hat boşalıncaya kadar beklenir. Bir kablo medyasına aynı anda birden çok ethernet kartı erişebilirler.(MA) Fakat hattın boş olduğunun görülmesiyle hatta aynı anda gönderilen birden fazla adaptör kartına ait veriler, çarpışma (collision) denilen verilerin bozulması olayına maruz kalırlar. Hattı dinleyen diğer bağlı makineler çarpışmanın varlığını anlayabilirler. (/CD) Paketlerinin böyle bir duruma maruz kaldığını algılayan adaptör kartları, paketlerini yeniden göndermek üzere rasgele bir süre beklerler. 

İşte ethernet sisteminin çalışma mantığı bundan ibarettir ve gayet basittir. 

 Aktif Network Cihazları 

Ethernet'ten bahsederken collision denen bir olaya değinmiştik. 

Hakikaten ethernet'in en büyük baş belası bu collision denen olay olsa gerek. En basitinden şöyle bir örnek verelim: İlkel bir ethernet sistemi üzerinde etkileşimli bilgisayar oyunları oynadığınızda, başka bir kullanıcının hattı bir sebepten meşgul etmesi büyük bir ihtimalle oyunda kırılmaya sebep olacaktır. Eğer siz de oyun oynamak gibi, ağ üzerinde zaman-kritik işler yapıyorsanız; beklenmedik bir anda, bilinmeyen bir sebeple gelen bir veri dalgası işinizin aksamasına, daha da kötüsü kesilmesine sebep olabilir.(Ağ üzerinde oynanan oyunlarda zaman senkronizasyonu çok önemlidir. Çünkü her oyuncunun aynı anda, aynı ortamda bulunduğu duygusu verilmelidir.)  

Genelde LAN'ınızdaki makine sayısı 10'un üzerine çıktığında ve ağ üzerinde yoğun sayılabilecek bir veri trafiği varsa bu collision meselesi son kullanıcılar açısından bile problem olmaya başlıyor. Ama tabii profesyonel uygulamalarda buna bile bakılmayıp birden fazla cihazın aynı collision ortamında bulunması zararlı görülerek, pahalı cihazlar kullanılmak yoluyla bu problem aşılmaya çalışılıyor.

Şimdi, nedir bu cihazlar? Ne iş görürler onu inceleyelim. Aktif bir cihaz olmamasına rağmen önce hub'dan başlamak, konu bütünlüğü açısından daha doğru olacak...

Hub

Göbek/dingil manasına gelen bu kelime, elektronik sinyalleri çoğaltarak, bütün ayaklarına ulaştıran basit yapıdaki bir cihaz için kullanılmaktadır. Üzerinde hafıza üniteleri olmadığından ve akıllı bir sistem olmadığı için aktif cihaz sınıfına girmez.

Bilindiği gibi ethernet'de sinyallerin bütün uç elemanlara ulaştırılması esastır. Biz de uç elemanımızı bu cihaza bağlayarak, ağda dolaşan sinyallerin bizim makinamıza da uğramasını sağlamış oluruz yani ağa adapte oluruz.

Bir kablo üzerine birden çok uç elemanın bağlanmasıyla ethernet oluşturulabiliyorken, daha çok kablo kullanması gereği aşikar olan böyle bir sisteme niçin geçilme ihtiyacı duyulmuştur?

Çünkü, bu sayede fiziksel bağlantıların herhangi birinde bir sorun olduğunda, sadece o fiziksel bağlantının sahibi olan bilgisayarın ağ ile olan bağlantısı kesilir. Ağın faaliyeti ise normal olarak işlemeye devam eder. Sorunsuzluk; ufak maliyet artışlarından çok daha önemli bir tasarım kriteridir.

Bridge

Bridge(Köprü) adı verilen cihazlar, gerçek bir köprüde de olduğu gibi iki ayağa sahiptirler. 

Şöyle bir örnek verirsek:
Bir şirkette, muhasebe ve bilgi işlem departmanlarının bilgisayarları aynı ağda olsunlar. Burada sizin de tahmin edebileceğiniz gibi, bu grupların kendi içlerindeki veri trafiğinin gayet yoğun, birbirleri arasındaki veri trafiğinin ise çok seyrek olarak yaşanması beklenir. Peki böyle bir durumda bir önlem alınmalı mıdır?

Evet. Çünkü ethernet sisteminin daha önce de bahsettiğimiz Multiple Access özelliğinden dolayı, bir ağa attığımız bilgi bütün uç elemanlara ulaşır. Eğer bir uç elemana, kendisini ilgilendirmeyen verilerin gelme olasılığı, kendisini ilgilendiren verilere oranla çok fazlaysa; bu olay hem o uç elemanı gereksiz yere meşgul edecektir, hem de collision olayının gerçekleşme ihtimalini artıracaktır.

Öyleyse, bu iki bilgisayar grubunun arasına, mesajları süzerek filtre eden bir cihaz konulursa, her grubun mesajını kendi bölgesinde tutmuş olur ve yukarıda saydığımız zararları ortadan kaldırır.

Bu cihazın mantığı, her bir ayağına bağlı olan ethernet adaptörlerinin  MAC adreslerini öğrenerek bunları hafızasında tutuyor olmasıdır. Bir ayağına, diğer ayağındaki makinelere ulaştırılması gereken bir paket geldiğinde, onu diğer ayağından ağa gönderir. Diğer bacağını ilgilendirmeyen bir paket geldiğinde ise hiçbir işlem yapmayarak filtre işlemini gerçekleştirmiş olur. Bir bilgisayardan ağa gönderilen bir paket, muhattabına ulaşmasının hemen ardından gereken cevap da postalandığından; bridge cihazı, bir haberleşmede iki adet bilgisayarın hangi bacaklarında bulunduğunu öğrenmiş olur.

Switch

İkiden fazla sayıda ayağı olan bridge'lere switch adı verilir. Pratik hayatta bridge'lerden ziyade switch'lerle karşılaşmamız muhtemeldir. Çünkü profesyonel ağ tasarımları gitgide daha çok yaygınlaşıyor ve sorunsuz sistemler isteyen tasarımcılar ve ağ yöneticileri gitgide bu cihazlara doğru yöneliyor

Switch'lerin yaptıkları iş olan anahtarlama, bu cihazların en önemli bir performans kriteri olarak bilinir. Bu kabiliyetleri ne kadar fazlaysa, o kadar yoğun bir ağ yükünün altına girebilirler. En kabiliyetli olan switch'ler, o ağın tasarımının en merkezine ya da göbeğine yerleştirilirler. Daha az kabiliyetli switchler ya da kritiklik durumu daha az olan bölgelerde ise hub'lar, merkezdeki switch'e uç eleman olarak bağlanırlarsa; ağımız bir ağaç yapısı içerisinde büyüyerek genişleyebilir.

Standart olarak en sıklıkla karşılaştığımız switch'ler 24 port olanlarıdır. Merkeze konan büyük switch'ler ise genelde modüler yapıda olup, ihtiyaca göre modüller eklenerek kapasiteleri artırılabilmektedir.

Ethernet'ten çok farklı olan ATM vb. sistemlerde de switch adı verilen cihazlar bulunmakta, yaptıkları iş ise paket süzmekten ziyade, gerçek manada paket anahtarlaması yapmaktır. Bu tür sistemlerde switch'lerin daha akıllı görevleri, sistem yönetim yazılımlarını üzerlerinde barındırmayı da içerisine alacak şekilde oldukça geniş bir yelpazededir. Ayrıca bu tür sistemlerde switch, bir paketin noktadan noktaya hangi yollardan geçerek gitmesi gerektiğini bilebilmekte ya da buna karar verebilmektedir. Halbuki ethernet sisteminde bu tür özellikler sözkonusu değildir.