9 DHCP, DNS, gateway ve NAT

Bir telefon Wi‑Fi ağına bağlandığında yalnız “kablosuz bağlantı” kurulmuş olmaz. Cihazın IP yapılandırması alması, yerel ağ dışındaki hedefler için bir gateway bilmesi ve insanların yazdığı alan adlarını IP adresleriyle ilişkilendirebilmesi gerekir. IPv4 kullanan birçok ev ve kurum ağında private adreslerin internetle iletişiminde NAT/PAT de devreye girer.

Bu bölümde bir istemcinin ağa katılma yolculuğunu izleyerek DHCP → yerel/uzak hedef kararı → gateway → DNS → NAT/PAT ilişkisini kuracağız. Ardından IPv4 yerel tesliminde ARP’nin neden gerekli olduğunu ve IPv6’da aynı görevi ARP’nin değil Neighbor Discovery mekanizmalarının üstlendiğini göreceğiz.

DHCP, DNS, gateway ve NAT/PAT’ın küçük bir ağda web isteği boyunca birlikte çalışması; NAT adres çevirisidir ve firewall değildir.

9.1 Bu bölümün sonunda

  • DHCP’nin istemciye hangi temel ağ bilgilerini sağlayabildiğini açıklayabilecek,
  • DHCP DORA akışını sıralayabilecek,
  • lease, havuz ve reservation kavramlarını ayırt edebilecek,
  • DNS resolver, cache, root, TLD ve authoritative sunucu rollerini temel düzeyde açıklayabilecek,
  • A, AAAA, CNAME ve MX kayıtlarını tanıyabilecek,
  • default gateway’in uzak ağ erişimindeki rolünü subnet mantığıyla ilişkilendirebilecek,
  • NAT ile PAT arasındaki farkı temel düzeyde açıklayabilecek,
  • CGNAT’ın port yönlendirmeyi neden zorlaştırabildiğini yorumlayabilecek,
  • ARP’nin IPv4 yerel teslimdeki rolünü açıklayabilecek,
  • IPv6 Neighbor Discovery’nin ARP yerine kullanıldığını tanıyabileceksiniz.

9.2 Bir istemcinin ağa katılma yolculuğu

Yeni açılmış bir dizüstü bilgisayarı düşünün. Wi‑Fi ağına bağlandıktan sonra internete erişebilmesi için kabaca şu soruların cevaplanması gerekir:

  1. Benim IP adresim ve prefix’im nedir?
  2. Uzak ağlara hangi gateway üzerinden çıkacağım?
  3. Hangi DNS sunucusuna soru soracağım?
  4. example.com hangi IP adresine karşılık geliyor?
  5. Hedef kendi subnet’imde değilse paketimi gateway’e nasıl teslim edeceğim?
  6. Private IPv4 kullanıyorsam internet tarafındaki bağlantım nasıl temsil edilecek?

İstemcinin DHCP ile yapılandırılması, DNS çözümlemesi, gateway ve NAT üzerinden dış ağa çıkışı.

Bu soruların her biri farklı bir mekanizma tarafından çözülür. Biri bozulduğunda diğerlerinin çalışması mümkün olabilir; sorun giderirken onları ayrı test etmemizin nedeni budur.

9.3 DHCP: otomatik ağ yapılandırması

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), istemcilerin ağ yapılandırmasını otomatik olarak almasını sağlar. Özellikle çok sayıda istemcinin bulunduğu ağlarda her bilgisayara elle IP girmek yerine merkezi yönetim sağlar (Droms 1997).

DHCP istemciye yalnız IP adresi vermez. Tipik olarak şunları sağlayabilir:

  • IPv4 adresi,
  • subnet mask,
  • default gateway,
  • DNS sunucusu,
  • lease süresi,
  • başka isteğe bağlı ağ ayarları.

Örneğin istemci şu yapılandırmayı DHCP ile alabilir:

IPv4:    192.168.20.114
Mask:    255.255.255.0
Gateway: 192.168.20.1
DNS:     192.168.20.1
Lease:   8 saat

9.4 DHCP havuzu ve lease

DHCP sunucusunda istemcilere dağıtılabilecek bir adres havuzu (pool/scope) tanımlanır.

Örnek:

Network:      192.168.20.0/24
Gateway:      192.168.20.1
DHCP pool:    192.168.20.100 - 192.168.20.220
DNS:          192.168.20.1
Lease:        8 saat

Bir IP adresi istemciye sonsuza kadar “sahiplik” olarak verilmez; belirli bir süre için lease (kiralama) edilir. İstemci lease süresi dolmadan yenilemeye çalışabilir.

Bu yaklaşım aynı adres alanının zaman içinde farklı istemciler tarafından kontrollü biçimde kullanılmasını sağlar.

9.5 DHCP DORA akışı

IPv4 DHCP ilk yapılandırmasını öğretmek için yaygın dört adımlı model DORA kısaltmasıdır:

İstemci                         DHCP sunucusu
   |                                 |
   | ---- DHCP Discover -----------> |
   | <--- DHCP Offer --------------- |
   | ---- DHCP Request ------------> |
   | <--- DHCP Acknowledge --------- |
   |                                 |
  1. Discover: İstemci kullanılabilir DHCP sunucusu arar.
  2. Offer: Sunucu kullanılabilecek bir adres/yapılandırma önerir.
  3. Request: İstemci seçtiği teklifi istediğini bildirir.
  4. Acknowledge (ACK): Sunucu lease’i onaylar.

İstemci başlangıçta henüz normal bir IPv4 adresine sahip olmayabileceği için bu süreçte broadcast iletişimi önemlidir. Mesaj alanlarının ayrıntılı bit yapısını ezberlemeye gerek yoktur.

9.6 DHCP reservation ve statik IP

Bazı cihazların her zaman aynı IP adresiyle erişilebilir olması istenir. Örneğin:

  • yazıcı,
  • sunucu,
  • access point yönetim arayüzü,
  • IP kamera,
  • switch yönetim adresi.

İki temel yaklaşım vardır.

9.6.1 Statik yapılandırma

Adres doğrudan cihaz üzerinde elle girilir.

9.6.2 DHCP reservation

DHCP sunucusu belirli istemciyi tanıyıp her seferinde aynı adresi vermek üzere yapılandırılır.

Reservation merkezi yönetim avantajı sağlayabilir. Örneğin DNS veya gateway değiştiğinde cihazları tek tek ziyaret etmek yerine DHCP seçenekleri merkezi olarak güncellenebilir.

WarningStatik adresi DHCP havuzunun ortasına rastgele koymayın

DHCP sunucusu bu adresin kullanımda olduğunu bilmiyorsa aynı adresi başka istemciye de verebilir ve IP çakışması oluşabilir. Statik adres planı ile DHCP havuzu birbirini dikkate almalıdır.

9.7 DHCP başarısız olduğunda ne görürüz?

DHCP beklenen bir IPv4 ağında Windows istemcinin 169.254.x.x gibi link-local/APIPA adresi alması, normal DHCP lease’inin alınamadığını düşündürür.

Bu durumda olası nedenler arasında:

  • fiziksel bağlantı sorunu,
  • yanlış Wi‑Fi bağlantısı,
  • switch portu/ağ ayrımı,
  • DHCP sunucusunun çalışmaması,
  • DHCP relay/yol problemi,
  • istemci yapılandırması

bulunabilir.

169.254.x.x görmek “DHCP sunucusu kesin bozuk” veya “kablo kesin bozuk” demek değildir; yalnız önemli bir kanıttır.

9.8 Default gateway: başka ağa nasıl çıkarız?

  1. bölümde iki IP adresinin aynı subnet’te olup olmadığını hesaplamayı öğrendik. Bu karar, gateway’in neden gerekli olduğunu doğrudan açıklar.

İstemci:

192.168.20.114/24

olsun.

9.8.1 Yerel hedef

192.168.20.50

aynı 192.168.20.0/24 subnet’indedir. İstemci hedefe yerel ağ üzerinden erişmeye çalışır.

9.8.2 Uzak hedef

8.8.8.8

aynı subnet’te değildir. İstemci paketi default gateway’e gönderir:

192.168.20.1

Yerel hedefe doğrudan, uzak hedefe varsayılan gateway üzerinden erişim.

Bu nedenle gateway adresinin istemcinin yerel bağlantısından erişilebilir olması gerekir.

9.9 Gateway yoksa ne olur?

Bir bilgisayarın:

IP:      192.168.20.114/24
Gateway: boş

olduğunu düşünün. Aynı subnet’teki 192.168.20.50 yazıcısına erişebilir; fakat başka ağlara giden varsayılan yol olmadığı için internet erişimi çalışmayabilir.

Bu çok değerli bir sorun giderme gözlemidir:

Yerel yazıcı çalışıyor, internet çalışmıyorsa “ağ tamamen bozuk” değildir.

9.10 DNS: insanlar ad, ağlar adres kullanır

İnsanlar www.omu.edu.tr gibi alan adlarını hatırlamakta IP adreslerinden daha başarılıdır. DNS (Domain Name System), alan adlarına ilişkin bilgileri dağıtık ve hiyerarşik biçimde tutan sistemdir (Mockapetris 1987).

Basit kullanım açısından:

example.com
     ↓ DNS
93.184.216.34  (örnek IPv4 sonucu)

Ancak DNS yalnız “isimden tek IP üretme tablosu” değildir. Farklı kayıt türleri, dağıtık sunucular ve önbellek mekanizmaları vardır.

DNS çözümlemesinde alan adından hedef IP’ye geçiş.

9.11 Resolver nedir?

Bilgisayarınızdaki uygulama çoğunlukla internet üzerindeki root sunuculara doğrudan bütün sorgu sürecini kendisi yürütmez. İşletim sistemi veya ağ yapılandırmasında tanımlı bir recursive resolver’a soru gönderir.

Bu resolver:

  • cevabı önbelleğinde biliyorsa hemen döndürebilir,
  • bilmiyorsa DNS hiyerarşisindeki gerekli sunuculara sorular sorabilir,
  • sonucu belirli süre önbelleğe alabilir.

Ev ağında cihaz DNS olarak router’ı görebilir; router sorguyu servis sağlayıcı veya başka recursive resolver’a iletebilir. Kurumlarda merkezi DNS sunucuları kullanılabilir.

9.12 DNS hiyerarşisi

www.example.com adını sağdan sola doğru okuyalım:

.                  → DNS root
└── com             → üst düzey alan (TLD)
    └── example     → example.com alanı
        └── www     → alan içindeki ad/host

Resolver cevabı bilmiyorsa öğretici olarak şu tür bir yol izleyebilir:

  1. Root DNS sunucularından .com için nereye soracağını öğrenir.
  2. .com TLD sunucularından example.com alanının authoritative sunucularını öğrenir.
  3. Authoritative DNS sunucusundan gerekli kaydı ister.
  4. Sonucu istemciye döndürür ve TTL süresine göre cache’leyebilir.

Bu akışın gerçek uygulamasında optimizasyonlar, önbellekler ve farklı sorgu davranışları vardır. Başlangıç için rollerin ayrımını bilmek yeterlidir.

9.13 DNS cache ve TTL

DNS cevabı her web isteğinde root’tan başlayarak yeniden bulunmaz. Resolver’lar ve istemciler sonuçları cache’leyebilir.

DNS kaydındaki TTL (Time To Live), bir cevabın cache’te ne kadar süre tutulabileceğine ilişkin bilgi sağlar.

Bu nedenle DNS kaydı değiştirildikten sonra bazı kullanıcıların eski, bazılarının yeni cevabı görmesi geçiş süresince mümkün olabilir.

9.14 Temel DNS kayıt türleri

Kayıt Temel amaç
A Bir adı IPv4 adresiyle ilişkilendirir
AAAA Bir adı IPv6 adresiyle ilişkilendirir
CNAME Bir adı başka bir ada alias olarak yönlendirir
MX Alanın e-posta sunucularını belirtir
NS Alan için yetkili ad sunucularını belirtir

Bu kayıtların bütün sözdizimini ezberlemeye gerek yoktur; A = IPv4, AAAA = IPv6 ayrımı özellikle sorun giderirken yararlıdır.

9.15 DNS başarılıysa web kesin çalışır mı?

Hayır. DNS yalnız isim çözümleme aşamasıdır.

nslookup example.com → başarılı

olması hedef IP bilgisinin alınabildiğini gösterir; web sunucusunun açık olduğunu veya HTTPS bağlantısının başarılı olacağını garanti etmez.

Tersine:

ping 1.1.1.1 → başarılı
nslookup example.com → timeout

olması temel IP erişiminin çalışıp DNS tarafının şüpheli olduğunu gösterir.

9.16 NAT neden kullanılır?

IPv4 private adresler genel internette doğrudan yönlendirilmez. Ev ağında şu cihazlar olsun:

PC:      192.168.1.10
Telefon: 192.168.1.11
TV:      192.168.1.12

Router’ın internet tarafında ise tek bir public IPv4 adresi bulunabilir. NAT (Network Address Translation), bir sınır cihazında IP adres bilgilerinin dönüştürülmesini sağlar.

Private IPv4 istemcilerin NAT/PAT üzerinden public ağa çıkışı.

9.17 PAT: birçok bağlantı tek public IPv4

Günlük ev internetinde sık görülen biçim PAT (Port Address Translation) veya NAT overload yaklaşımıdır. Router, birden fazla iç bağlantıyı public tarafta port bilgileriyle birbirinden ayırabilir.

Örnek öğretici tablo:

İç bağlantı Public tarafta temsil
192.168.1.10:51000 → web 203.0.113.8:40001
192.168.1.11:52000 → web 203.0.113.8:40002
192.168.1.12:53000 → web 203.0.113.8:40003

Router gelen yanıtları bu eşleştirme tablosuna göre doğru iç istemciye geri gönderir.

Bu tablo gerçek bir cihazın birebir sözdizimi değil, PAT mantığını göstermek içindir.

ImportantNAT firewall değildir

NAT adres/bağlantı bilgisini dönüştürür. Firewall ise trafiği güvenlik politikasına göre izin/engelleme kararıyla denetler. Aynı ev router’ı hem NAT hem stateful firewall yaptığı için iki kavram kolayca karışır.

9.18 Port yönlendirme

İç ağdaki bir hizmetin dışarıdan erişilebilir olması istendiğinde router üzerinde port forwarding / destination NAT benzeri bir eşleme yapılabilir.

Örneğin dış public adresin belirli portuna gelen bağlantının içerideki bir sunucuya yönlendirilmesi sağlanabilir. Bu işlem güvenlik riski oluşturabileceğinden yalnız gerekli hizmetler için, uygun firewall ve kimlik doğrulama önlemleriyle yapılmalıdır.

Bu kitapta cihaz üzerinde NAT kuralı yazmayacağız; kavramı tanımak yeterlidir.

9.19 CGNAT

IPv4 adres kıtlığı nedeniyle servis sağlayıcılar aboneleri kendi büyük ölçekli NAT sistemi arkasında toplayabilir. Buna Carrier-Grade NAT (CGNAT) denir.

Bu durumda ev router’ınızın WAN tarafında gördüğü adres ile internette görünen public adres farklı olabilir. Dışarıdan doğrudan port yönlendirme zorlaşabilir; çünkü çeviri yalnız sizin router’ınızda değil, servis sağlayıcı ağında da yapılır.

CGNAT bir internet arızası değildir. Ancak uzaktan erişim, oyun sunucusu veya self-hosting gibi senaryolarda önem kazanabilir.

9.20 ARP: gateway’in MAC adresini nasıl buluyoruz?

IPv4 Ethernet ağında istemci uzak hedefe gidecek paketi gateway’e göndermek istediğinde gateway’in IP adresini bilir:

192.168.20.1

Fakat Ethernet çerçevesi için yerel hedef MAC adresine de ihtiyaç vardır. ARP (Address Resolution Protocol), aynı yerel bağlantıda bir IPv4 adresine karşılık gelen MAC bilgisini öğrenmek için kullanılır.

Öğretici örnek:

İstemci: "192.168.20.1 kimde?"
Gateway: "Bende; MAC adresim AA:BB:CC:DD:EE:01"

İstemci bu ilişkiyi bir süre ARP cache içinde tutabilir.

192.168.20.1 → AA:BB:CC:DD:EE:01

Bu nedenle her pakette yeniden ARP sorgusu yapmak zorunda değildir.

9.21 ARP yalnız yerel bağlantı içindir

İstemci 8.8.8.8 adresine gidecekse internetteki 8.8.8.8 sisteminin MAC adresini ARP ile öğrenmez. Hedef uzak ağdadır. Yerel Ethernet çerçevesini gateway’in MAC adresine gönderir; IP paketinin hedefi ise 8.8.8.8 olarak kalır.

Bu ayrım OSI bölümündeki kapsülleme fikrinin gerçek örneğidir:

Ethernet hedef MAC → yerel gateway
IP hedef adres     → uzak sistem

9.22 IPv6’da ARP var mı?

IPv6, ARP kullanmaz. Aynı yerel bağlantıdaki komşuları ve router’ları keşfetmek için Neighbor Discovery (ND) adlı ICMPv6 tabanlı mekanizmalar kullanılır.

Bu bölümde Neighbor Solicitation/Advertisement mesajlarını ezberlemeye gerek yoktur. Şu ayrım yeterlidir:

IPv4 yerel komşu çözümleme → ARP
IPv6 yerel komşu keşfi     → Neighbor Discovery

9.23 Çalışılmış sorun giderme vakaları

9.23.1 Vaka 1: DHCP yok

IPv4:    169.254.44.9
Gateway: boş

Ağda DHCP bekleniyorsa ilk güçlü çıkarım: normal lease alınamamış. Fiziksel bağlantı, doğru SSID/port, DHCP sunucusu ve istemci ayarları araştırılır.

9.23.2 Vaka 2: gateway yok

IPv4: 192.168.20.115/24
Gateway: boş

Aynı subnet’teki yazıcıya erişim olabilir; uzak ağlara varsayılan çıkış beklenmez.

9.23.3 Vaka 3: DNS yok

ping 192.168.20.1 → başarılı
ping 1.1.1.1      → başarılı
nslookup example.com → timeout

Fiziksel bağlantı, yerel gateway ve en az bir uzak IP’ye erişim olumlu. DNS sunucusu/yapılandırması güçlü şüpheli.

9.23.4 Vaka 4: NAT/PAT tablosu

İç istemci internete yeni bağlantı başlatabiliyor ama dışarıdan iç sunucuya doğrudan bağlantı kurulamıyor. Bu durum normal PAT davranışıyla uyumlu olabilir; dışarıdan erişim için ayrıca port yönlendirme ve firewall politikası gerekebilir.

9.24 Kendinizi kontrol edin

  1. DHCP bir istemciye IP dışında hangi dört bilgiyi sağlayabilir?
  2. DORA açılımını doğru sırayla yazın.
  3. DHCP reservation ile cihaz üzerinde statik IP arasındaki yönetim farkını açıklayın.
  4. 169.254.x.x görmek neyi düşündürür ve neyi kesin kanıtlamaz?
  5. Aynı subnet’teki hedef ile uzak hedef için default gateway kullanımını karşılaştırın.
  6. DNS resolver, root, TLD ve authoritative sunucu rollerini kısa cümlelerle açıklayın.
  7. A ve AAAA kayıtları arasındaki fark nedir?
  8. DNS cache neden hem performans avantajı hem değişikliklerde geçici tutarsızlık kaynağı olabilir?
  9. NAT ile PAT arasındaki ilişkiyi açıklayın.
  10. NAT ile firewall neden aynı kavram değildir?
  11. CGNAT dışarıdan port yönlendirmeyi neden zorlaştırabilir?
  12. IPv4 istemci uzak bir IP’ye giderken neden uzak sunucunun değil gateway’in MAC adresini ARP ile öğrenir?
  13. IPv6’da ARP yerine hangi mekanizma kullanılır?

9.25 Bölüm özeti

DHCP istemcilere IP adresi, subnet mask, gateway ve DNS gibi ağ yapılandırma bilgilerini otomatik sağlayabilir. DORA akışı istemcinin sunucuyu bulması, teklif alması, adresi istemesi ve lease onayı alması şeklinde özetlenir. Default gateway, hedef yerel subnet dışında olduğunda kullanılacak varsayılan geçiş noktasıdır. DNS alan adlarına ilişkin bilgileri hiyerarşik ve dağıtık biçimde çözer; recursive resolver cache kullanarak root, TLD ve authoritative sunuculardan bilgi toplayabilir. NAT, IPv4 adres bilgisini ağ sınırında dönüştürür; PAT birçok iç bağlantıyı portlarla tek public IPv4 üzerinden ayırabilir. NAT firewall ile aynı işlev değildir. CGNAT, NAT işleminin servis sağlayıcı tarafında da yapılması nedeniyle dışarıdan doğrudan erişimi zorlaştırabilir. IPv4 Ethernet’te ARP yerel IP–MAC çözümlemesinde kullanılır; IPv6 aynı amaç için Neighbor Discovery mekanizmalarından yararlanır. Bu hizmetleri ayrı ayrı anlamak, “internet yok” şikâyetini test edilebilir küçük sorulara dönüştürür.

9.26 Kısa sözlük

Terim Kısa anlam
DHCP Otomatik ağ yapılandırma protokolü
Lease DHCP ile belirli süre için verilen adres/yapılandırma
Reservation Belirli istemciye DHCP üzerinden belirli adres verme eşlemesi
DNS Dağıtık ve hiyerarşik isim çözümleme sistemi
Resolver İstemci adına DNS sorgularını çözen hizmet
Authoritative DNS Belirli DNS alanının yetkili kayıt kaynağı
TTL DNS kaydının cache’te tutulabileceği süre bilgisi
Gateway Yerel ağ dışındaki hedeflere varsayılan geçiş noktası
NAT IP adres bilgisini ağ sınırında dönüştürme mekanizması
PAT Bağlantıları port bilgisiyle ortak public adres üzerinden ayıran NAT biçimi
CGNAT Servis sağlayıcı ölçeğinde uygulanan NAT
ARP IPv4 yerel bağlantıda IP adresini MAC adresiyle eşleştirme protokolü
Neighbor Discovery IPv6 yerel komşu ve router keşif mekanizmaları
Back to top

References

Droms, R. 1997. Dynamic Host Configuration Protocol. RFC 2131. https://doi.org/10.17487/RFC2131.
Mockapetris, P. 1987. Domain Names - Concepts and Facilities. RFC 1034. https://doi.org/10.17487/RFC1034.