2 Ağ topolojileri ve ağ cihazları
Bir ağ şemasında yalnızca kutular ve çizgiler görmeyiz. Hangi cihazın nereye bağlandığını görmek; bir arızanın kaç kullanıcıyı etkileyebileceğini, yeni bir cihazın nereye eklenebileceğini ve yerel ağın internete hangi noktadan çıktığını anlamamıza yardım eder. Bu nedenle topoloji ve ağ cihazlarını öğrenmenin amacı cihaz adlarını ezberlemek değil, bir şemaya bakıp bağlantı ilişkilerini okuyabilmektir.
Bu bölümde yıldız, ağaç, bus, ring ve mesh gibi temel topoloji fikirlerini inceleyecek; ardından NIC, hub, switch, router, access point, modem/ONT ve firewall gibi cihazların ağdaki temel görevlerini ayıracağız. Henüz OSI katmanlarını, Ethernet çerçevelerini ve MAC adreslerini ayrıntılı öğrenmedik. Bu yüzden cihazları şimdilik neye bağlandıkları ve hangi işi yaptıkları üzerinden tanıyacağız. İç yapılarının nasıl karar verdiğini sonraki bölümlerde açacağız.
2.1 Bu bölümün sonunda
- fiziksel ve mantıksal topoloji arasındaki farkı açıklayabilecek,
- bus, ring, yıldız, ağaç ve mesh topolojilerini temel özellikleriyle karşılaştırabilecek,
- güncel küçük Ethernet ağlarında yıldız topolojisinin neden yaygın olduğunu açıklayabilecek,
- NIC, hub, switch, router, access point, modem/ONT ve firewall rollerini ayırt edebilecek,
- tek fiziksel kutunun birden fazla ağ işlevini birleştirebileceğini yorumlayabilecek,
- basit bir ağ şemasında ortak arıza noktalarını ve olası etki alanını belirleyebileceksiniz.
2.2 Ağ topolojisi nedir?
Topoloji, ağdaki cihazların ve bağlantıların nasıl düzenlendiğini anlatan yapıdır. İki farklı bakış açısı vardır:
- Fiziksel topoloji: Hangi cihazın hangi kabloya, porta veya kablosuz erişim noktasına bağlı olduğunu gösterir.
- Mantıksal topoloji: Verinin ağ içinde hangi yol ve kurallarla hareket ettiğini anlatır.
Bu bölümde ağırlıklı olarak fiziksel topolojiye odaklanacağız. Mantıksal yol kavramı, IP ve yönlendirme konularına geldiğimizde daha anlamlı hale gelecek.
Bir sınıfta 20 bilgisayarın tek bir switch’e bağlandığını düşünün. Fiziksel şema bize her bilgisayarın ayrı kabloyla merkeze ulaştığını gösterir. Ancak bir bilgisayardan çıkan verinin ağ içinde hangi adımlarla hedefe gittiğini anlamak için daha sonra Ethernet ve IP davranışlarını da öğrenmemiz gerekir.
2.3 Temel topoloji türleri
Topolojileri yalnız “avantaj/dezavantaj ezberi” olarak öğrenmek yerine, hangi bağlantının ortak hata noktası oluşturduğunu düşünmek daha yararlıdır.
2.3.1 Bus (ortak yol) topolojisi
Bus topolojisinde cihazlar ortak bir ana iletim hattını paylaşır. Eski koaksiyel Ethernet uygulamalarında bu yaklaşım görülürdü. Ortak hattaki ciddi bir arıza birçok cihazı aynı anda etkileyebilir.
Bugünkü tipik ofis Ethernet ağlarında bus topolojisi ana tercih değildir. Ancak tarihsel olarak önemlidir; çünkü modern yıldız yapının neden yönetim ve arıza izolasyonu açısından daha kullanışlı olduğunu anlamaya yardım eder.
2.3.2 Ring (halka) topolojisi
Ring yapıda cihazlar veya ağ düğümleri halka benzeri bir bağlantı düzeni oluşturur. Tarihsel ağ teknolojilerinde bu yapı daha görünürdü. Günümüzde son kullanıcı Ethernet ağlarında tipik değildir; fakat bir ağda alternatif yol ve döngü fikirlerini anlamak için yararlı bir kavramsal örnektir.
2.3.3 Yıldız topolojisi
Güncel küçük ve orta ölçekli Ethernet ağlarında en sık gördüğümüz fiziksel düzen yıldız topolojisidir. Uç cihazlar merkezdeki switch’e ayrı bağlantılarla bağlanır.
Bu düzenin önemli sonucu şudur:
- Tek bir uç cihazın kablosu koparsa çoğunlukla yalnız o cihaz etkilenir.
- Merkezdeki switch kapanırsa ona bağlı birçok cihaz aynı anda etkilenebilir.
- Yeni uç eklemek, uygun boş port ve kablolama varsa görece kolaydır.
Bu nedenle yıldız topolojisi yalnızca “yaygın” olduğu için değil, arıza alanını ayırmayı ve yönetimi kolaylaştırdığı için önemlidir.
2.3.4 Ağaç topolojisi
Birden fazla yıldız yapısının katmanlı biçimde birbirine bağlanması ağaç benzeri bir topoloji oluşturabilir. Örneğin her kattaki switch’ler bina ana switch’ine bağlanabilir.
Ağaç yapısında üst seviyedeki bir bağlantının etkisi büyüyebilir. Bir kattaki tek bilgisayar bağlantısı koparsa tek kullanıcı etkilenebilir; kat switch’inin üst bağlantısı koparsa bütün kat etkilenebilir; bina ana switch’i arızalanırsa daha geniş bir bölüm erişimini kaybedebilir.
2.3.5 Mesh topolojisi
Mesh yaklaşımında düğümler arasında birden fazla alternatif yol bulunabilir. Tam mesh yapıda her düğüm diğer bütün düğümlere doğrudan bağlanır; kısmi mesh yapıda ise yalnızca bazı düğümler arasında ek yollar bulunur.
Mesh yapının temel avantajı yedekliliktir: bir yol kaybolduğunda başka bir yol kullanılabilir. Buna karşılık bağlantı sayısı, maliyet ve yönetim karmaşıklığı artabilir.
Ev tipi mesh Wi‑Fi ürünlerinde birden fazla kablosuz düğüm birlikte kapsama sağlar. Ürün adındaki “mesh”, her cihazın her başka cihaza ayrı bir bağlantı kurduğu tam mesh topolojisi anlamına gelmeyebilir. Pazarlama terimi ile matematiksel/topolojik tanımı ayırmak gerekir.
2.4 Hangi topoloji daha iyidir?
Tek bir topoloji her durumda “en iyi” değildir. Seçim şu ihtiyaçlara göre değişir:
- kaç cihaz bağlanacak,
- arıza olduğunda ne kadar geniş alan etkilenebilir,
- kablolama maliyeti,
- büyüme ihtiyacı,
- yedeklilik gereksinimi,
- yönetim kolaylığı.
Bir bilgisayar laboratuvarında yıldız düzen genellikle yeterliyken, iki veri merkezi arasında birden fazla alternatif bağlantı gerekebilir. Bu nedenle topolojiyi yalnız şekil olarak değil gereksinime verilen cevap olarak değerlendirin.
2.5 Ağ cihazlarını tanımaya başlayalım
Ağ cihazları farklı görevleri yerine getirir. Bir cihazı tanırken önce şu soruyu sorun:
Bu cihaz hangi iki şeyi birbirine bağlıyor veya hangi iletişim işlevini yerine getiriyor?
2.6 Ağ arayüzü (NIC)
Bir bilgisayarın, sunucunun veya başka bir uç cihazın ağa bağlanmasını sağlayan arayüze NIC (Network Interface Controller/Card) denir. NIC anakarta bütünleşik olabilir, PCIe kartı olabilir veya USB üzerinden bağlanabilir. Kablosuz ağ arayüzü de benzer biçimde cihazın Wi‑Fi ağına bağlanmasını sağlar.
NIC’i “ağı yöneten cihaz” olarak değil, uç cihazın ağa açılan bağlantı noktası olarak düşünmek daha doğrudur.
2.7 Hub
Hub, eski Ethernet ağlarında birden fazla cihazı aynı fiziksel bağlantı ortamında buluşturan çok portlu bir cihazdır. Bir porttan aldığı sinyali diğer portlara tekrarlar; hangi verinin hangi cihaza ait olduğunu anlayıp seçici biçimde iletmez.
Bugün yeni ağlarda hub yerine switch kullanılır. Hub’ı öğrenmemizin nedeni güncel bir ürün önermek değil, switch’in neden daha kullanışlı olduğunu anlamaktır.
2.7.1 Hub ile switch arasındaki sezgisel fark
Bir sınıfta herkesin aynı anda yüksek sesle konuştuğu bir ortam düşünün. Hub davranışı buna benzer: mesaj geniş biçimde yayılır ve alıcı mesajın kendisine ait olup olmadığına bakar. Switch ise hangi bağlantının hangi cihaza ait olduğunu zamanla öğrenip veriyi daha uygun bağlantıya yönlendirebilir.
Bu öğrenmenin hangi adres bilgisine dayandığını 3. bölümde MAC adresini tanıdığımızda göreceğiz.
2.8 Switch
Switch, aynı yerel kablolu ağdaki cihazları birbirine bağlayan temel ağ cihazıdır. Bilgisayarlar, yazıcılar, access point’ler, IP kameralar ve başka cihazlar switch portlarına bağlanabilir.
Switch’in günlük açıdan üç önemli işi vardır:
- Birden fazla Ethernet cihazını aynı yerel ağda buluşturur.
- Gelen veriyi mümkün olduğunca doğru çıkış bağlantısına iletmeye çalışır.
- Portlar üzerinden bağlantı durumu, hız ve bazı yönetim bilgilerini görünür kılabilir.
Şimdilik switch’in bu kararı nasıl verdiğini ayrıntılandırmıyoruz. Ethernet ve MAC adresini öğrendikten sonra davranışı daha teknik biçimde açıklayacağız.
Switch birçok cihazı yerel ağda birbirine bağlayabilir; fakat tek başına internet servis sağlayıcısına bağlanma veya farklı ağlar arasında yol seçme görevi üstlenmez. İnternete çıkış için ağda başka roller de gerekir.
2.9 Router
Router (yönlendirici), bir ağı başka ağlara bağlar ve uzak hedeflere giden trafiğin hangi yönden gönderileceğine karar verir. Evdeki router çoğunlukla yerel ev ağı ile servis sağlayıcının ağı arasında bulunur.
Router’ın temel rolünü şimdilik şu cümleyle hatırlayabilirsiniz:
Switch yerel ağ içindeki bağlantıları toplarken, router ağlar arasındaki geçişi sağlar.
Bu geçişin IP adresleri ve yönlendirme tablosuyla nasıl çalıştığını 6–7. bölümlerde öğreneceğiz.
2.10 Access point
Access point (AP), Wi‑Fi kullanan istemcilerin mevcut yerel ağa katılmasını sağlar. Kurumsal yapılarda AP çoğu zaman Ethernet kablosuyla switch’e bağlanır; istemciler ise AP’ye radyo üzerinden bağlanır.
Bu nedenle “access point kablosuz cihazdır, o halde switch’e kabloyla bağlanmaz” düşüncesi yanlıştır. Kablosuz olan bölüm çoğunlukla istemci ile AP arasındaki erişimdir.
2.11 Modem ve ONT
İnternet servis sağlayıcısının kullandığı erişim teknolojisine göre ev veya kurum girişinde farklı cihazlar bulunabilir.
- DSL veya kablo internet gibi teknolojilerde modem terimiyle karşılaşılır.
- Fiber bağlantıda ONT (Optical Network Terminal), servis sağlayıcının fiber erişimini yerel tarafta kullanılabilecek Ethernet bağlantısına sonlandırabilir.
Modem veya ONT ile router aynı görev değildir. Ancak servis sağlayıcı tek bir fiziksel kutuda modem/ONT, router, küçük switch ve Wi‑Fi access point işlevlerini birleştirebilir. Bu durum cihazın dış görünüşüne bakarak görevleri karıştırmamıza yol açabilir.
2.12 Firewall
Firewall (güvenlik duvarı), ağ trafiğinin tanımlanan güvenlik kurallarına göre geçmesine izin veren veya engelleyen sistemdir. Ev router’larında temel firewall işlevleri aynı fiziksel cihazda bulunabilir; kurumlarda ayrı cihaz veya yazılım olarak da çalışabilir.
Bu bölümde firewall kurallarının hangi protokol veya portlara göre yazıldığını öğrenmeyeceğiz. Şimdilik topolojideki rolünü bilin: güvenlik sınırında trafiği denetlemek.
2.13 Gateway sözcüğüne dikkat
Gateway (ağ geçidi) sözcüğü bir cihaz markasını değil, başka bir ağa geçiş sağlayan rolü ifade edebilir. Bir bilgisayarın “default gateway” ayarı çoğu küçük ağda router’ın yerel ağdaki adresini gösterir. IP adresleme öğrenildiğinde bu kavramı ayrıntılı inceleyeceğiz.
2.14 Ev tipi “modem” neden kafa karıştırır?
Günlük dilde evdeki tek kutuya çoğu zaman “modem” denir. Oysa aynı kutu şunların tümünü yapıyor olabilir:
- servis sağlayıcı bağlantısını sonlandırmak,
- ağlar arasında geçiş yapmak,
- birkaç kablolu cihazı bağlamak,
- Wi‑Fi erişimi sağlamak,
- temel firewall işlevi sunmak,
- otomatik ağ ayarı dağıtmak.
Bu yüzden teknik bir problemi çözerken “modem bozuk” demek yerine hangi işlevin çalışmadığını belirlemek daha yararlıdır.
2.15 Şema okuma: küçük ofis
Bu tür bir şemayı okurken şu sırayı izleyebilirsiniz:
- Uç cihazları bulun.
- Kablolu uçların hangi switch’e bağlandığını bulun.
- Kablosuz uçların hangi AP üzerinden ağa katıldığını bulun.
- Yerel ağın başka ağlara hangi router üzerinden çıktığını bulun.
- Ortak kullanılan bağlantı veya cihazları işaretleyin.
2.15.1 Arıza kapsamı örneği
Bir okulda iki laboratuvar ayrı switch’lere, bu switch’ler de bina ana switch’ine bağlı olsun.
- Yalnız bir bilgisayar erişimini kaybettiyse ilk olarak bina ana switch’ini değiştirmek mantıklı değildir.
- Bir laboratuvardaki bütün bilgisayarlar aynı anda koptuysa o laboratuvarın switch’i veya üst bağlantısı daha güçlü adaydır.
- İki laboratuvar da aynı anda koptuysa ortak üst cihaz veya bağlantıların önemi artar.
Bu düşünme biçimine arıza etki alanı diyebiliriz. Topoloji bilgisi, sorunu rastgele değil ortak noktaları bularak araştırmayı sağlar.
2.16 Kendinizi kontrol edin
- Bus ve yıldız topolojisinde tek kablo arızasının etkisini karşılaştırın.
- Yıldız topolojisinde merkez switch neden ortak arıza noktasıdır?
- Hub ile switch arasındaki temel davranış farkını MAC terimini kullanmadan açıklayın.
- Beş masaüstü bilgisayarı ve bir yazıcıyı aynı kablolu yerel ağa bağlamak için ilk hangi cihaz rolünü düşünürsünüz?
- Router ile switch’in görevlerini iki ayrı cümleyle açıklayın.
- Access point’in neden çoğu zaman switch’e Ethernet kablosuyla bağlandığını açıklayın.
- Fiber hattın eve geldiği bir senaryoda ONT ile router’ın görevleri neden aynı değildir?
- Tek fiziksel ev cihazının birden fazla rol üstlenebilmesine üç örnek verin.
- Bir kattaki bütün istemciler kopmuş, diğer katlar çalışıyorsa topoloji şemasında önce hangi ortak noktaları incelersiniz?
2.17 Bölüm özeti
Topoloji, ağdaki cihaz ve bağlantı düzenini anlamamıza yardım eder. Bus ve ring tarihsel açıdan önemli yapılardır; güncel Ethernet uç ağlarında yıldız topolojisi yaygındır. Birden fazla yıldız katmanlandığında ağaç benzeri yapı oluşabilir; mesh ise alternatif bağlantı yollarını öne çıkarır. NIC uç cihazın ağ bağlantısını sağlar. Hub eski ve seçici olmayan bir dağıtım yaklaşımıyken switch güncel yerel ağlarda cihazları birbirine bağlar ve veriyi daha uygun bağlantıya yönlendirir. Router farklı ağlar arasında geçiş sağlar; access point kablosuz istemcileri yerel ağa katar; modem/ONT servis sağlayıcı erişimini sonlandırır; firewall ise güvenlik kurallarına göre trafiği denetler. Bir fiziksel cihaz bu rollerden birkaçını birleştirebilir. Ağ şemasını okuyabilmek, ortak arıza noktalarını ve bir problemin olası etki alanını görmeyi kolaylaştırır.
2.18 Kısa sözlük
| Terim | Kısa anlam |
|---|---|
| Topoloji | Ağdaki cihaz ve bağlantı düzeni |
| Yıldız | Uçların merkezî cihaza ayrı bağlantılarla bağlandığı topoloji |
| Ağaç | Birden fazla yıldız yapısının katmanlandığı düzen |
| Mesh | Düğümler arasında alternatif yollar bulunan yaklaşım |
| NIC | Uç cihazın ağa bağlanmasını sağlayan arayüz |
| Switch | Aynı yerel kablolu ağdaki cihazları bağlayan cihaz |
| Router | Farklı ağlar arasında geçiş sağlayan cihaz |
| Access point | Kablosuz istemcileri yerel ağa bağlayan cihaz |
| ONT | Fiber erişimi yerel ağ tarafında sonlandıran cihaz |
| Firewall | Trafiği güvenlik politikasına göre denetleyen sistem |