Ağ Topolojisi

Ağ Topolojisi

• Bir network'ün yapısı fiziksel ve mantıksal olmak üzere iki temel bölümden oluşur.
• Bu bölümler birbirini tamamlar.
• Network kurulumunun amacı, bilgiyi bilgisayarlar arasında hızlı ve kolayca paylaşmaktır.
• Paylaşım için gereken kurallar Network protokolleri ile, fiziksel yapı ise Network Topolojileri ile düzenlenir.

Ağ Topolojisi Tanımı

• Ağ Topolojisi, bir ağın fiziksel ve mantıksal yapısını belirtir.
• Bir ağı oluşturan bileşenlerin birbirine bağlanma şekilleri, kullanılacak aygıtlar, kablolama standartları, iletişim protokolü seçimi ve bu protokollerin ağ yapısına uygulanabilirliği topolojinin kapsamındadır.
• Topoloji iki temel gruba ayrılır: Fiziksel ve Mantıksal.

Fiziksel Topoloji

• Ağın fiziksel olarak nasıl görüneceğini belirler (Fiziksel katman).

Mantıksal Topoloji

• Bir ağdaki veri akışının nasıl olacağını belirler (Veri iletim katmanı).

Temel Topoloji Türleri

• Yol (Doğrusal) (Bus) Topoloji LAN içinde yer alır.
• Halka (Ring) Topoloji LAN içinde yer alır.
• Yıldız (Star) Topoloji LAN içinde yer alır.
• Ağaç (Tree) Topoloji WAN içinde yer alır.
• Örgü (Mesh) Topoloji WAN içinde yer alır.

Ortak Yol (Bus) Topolojisi Tanımı

• Server, client ve çevre birimlerinin tek bir kablo (segment, omurga, trunk) ile bağlandığı network topolojisi şeklidir.
• Tüm donanım ana hatta doğrusal bir şekilde bağlanmıştır.

Ortak Yol (Bus) Topolojisi Çalışma Şekli

• Sinyal tüm istasyonları dolaşır.
• Her istasyon sinyalin adresini kontrol eder ve bu sinyalin yol üzerinde geçtiği istasyonlar adresin kendileriyle ilgili olup olmadığını değerlendirir.
• İstasyonlar eğer adres kendileriyle ilgiliyse sinyali işler, değilse pasif olarak bırakır.
• Sinyal, istasyonlar arasında doğrudan iletilmez, kendi başına dolaşır.

Ortak Yol (Bus) Topolojisi Kurulumu

• Koaksiyel kablo kullanılır.
• Her istasyona T-konnektör takılır.
• İlk ve son istasyonlara sonlandırıcı (terminator) bağlanarak ağ sonlandırılır.

Yol Topolojisinin Avantajları

• Bilgisayarlar ve diğer çevre birimleri ağa kolayca bağlanabilir.
• Daha az kablo kullanılır.
• Tasarım ve yeni eklemeler kolayca yapılabilir.
• Geçici ve kalıcı olmayan ağların hızlı kurulumu için idealdir.
• Switch, Hub, Router gibi çevresel bağlantı aygıtlarına ihtiyaç duyulmadığı için ek maliyet oluşmaz.
• Bir istasyonun çalışmaması diğerlerini etkilemez.
• Büyütülebilirlik açısından en ucuz topolojidir.

Yol Topolojisinin Dezavantajları

• Sorun tespiti, giderilmesi ve yönetimi zordur.
• Kısıtlı sayıda istasyon ve kısa mesafe kablo destekler.
• Ana kabloda oluşabilecek bir sorun tüm ağı etkiler.
• Eklenen her istasyon ağ performansını olumsuz etkiler.
• Sonlandırıcılar her iki uçta bulunmalıdır.
• Diğer topolojilere göre daha yavaştır.
• Ağa yeni cihaz eklenmesi veri yoğunluğunu artırır, performansı düşürür.
• Geniş ağ planlaması için tek başına yetersizdir.

Yol Topolojisindeki Limitler

• Maksimum 30 istasyon bağlanabilir.
• İnce koaksiyel kablo ile ağ uzunluğu 185 metreyi, kalın koaksiyel kablo ile 500 metreyi geçemez.
• İstasyonlar arası mesafe minimum 0,5 metre olmalıdır.
• Çarpışma (Collision) olasılığı daha yüksektir.

CSMA/CD

• Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect (Taşıyıcı Sezme Çoklu Erişim/Çarpışma Algılama)
• Çarpışmaları engellemek ve bulmak için geliştirilmiştir.

Ethernet Kartı İşleyişi

• Bir ethernet kartı bilgi göndereceği zaman ağ trafiğini izler.
• Ağ kablosunda veri yoksa veriyi kabloya bırakır.
• Eğer kabloda veri varsa, diğer verinin hedefine ulaşmasını bekler.
• Bu işlemler başarısız olursa çarpışma meydana gelir.

Halka (Ring) Topolojisi Özellikleri

• IBM tarafından geliştirilmiştir.
• Ağın yerleşimi halka biçimindedir.
• Veri, hedefine ulaşana kadar ağ üzerindeki her cihazdan geçer.
• Sinyal zayıflaması düşüktür, çünkü her cihaz sinyali güçlendirerek bir sonraki cihaza aktarır.

Jeton (Token) ile Veri İletimi

• Ağ üzerindeki veri iletimi jeton (token-3 byte) yardımıyla gerçekleşir.
• Jeton sürekli ağda dolaşır.
• Veri gönderecek cihaz, jeton boş ise veriyi jetona yükler ve hedef adresiyle birlikte ağa bırakır.
• Her istasyon halkada dolaşan bilgiyi ve hedef adresi alır.
• Hedef adres kendi adresi ise kabul eder, aksi takdirde gelen bilgi işleme alınmaz.

Halka (Ring) Topolojisi Yapısı

• Bir ağ cihazının arızalanması ağın çökmesine neden olur.
• Çalışma prensibi halka şeklinde olsa da fiziksel olarak yıldız topolojisine benzer.
• Ağ yapısı, merkezde bulunan MAU (Multistation Access Unit) cihazı ve ona bağlı ağ cihazlarından oluşur.

Halka Topolojisinde Kablolama

• Çift burgulu (TP) kablolar kullanılır.
• İlk halka topolojileri 4 Mbps (Cat3 UTP), sonrakiler 16 Mbps (Cat4 ve üstü yada STP Tip 4) hızlarında çalışır.

Halka Topolojisinin Avantajları

• Ağın genişletilmesi sistem performansını olumlu etkiler.
• Jeton sayesinde her cihaz veri iletimi konusunda eşittir.
• Sunucuya ihtiyaç duyulmaz.
• Çarpışma olasılığı düşüktür.

Halka Topolojisinin Dezavantajları

• Ağ arayüz kartları ve MAU, ethernet ve switch'ten pahalıdır.
• Bilinen en pahalı topolojidir.
• Oldukça komplekstir.
• Bir istasyonun arızalanması tüm ağı etkiler.
• Cihaz ekleme, çıkarma veya değiştirme tüm ağı etkiler.

Yıldız (Star) Topolojisi

• En çok kullanılan ağ topolojisidir.
• Ağdaki her cihaz merkezde bulunan switch veya hub gibi bir ekipmana bağlıdır.
• Veri dolaşımı merkezdeki hub/switch ile gerçekleşir.
• Bir cihazdan gönderilen bilgi önce hub/switch'e gelir, sonra hedefe yönlendirilir.
• Bus topolojisine göre daha yüksek performans sunar.
• Hub veya switch'te oluşacak bir problem tüm ağı etkilese de, ağ cihazlarındaki problemler sadece o cihazı etkiler.
• Yıldız topolojisinde çift burgulu kablolar kullanılır.

Yıldız Topolojisi Detayları

• Ağ cihazlarının merkeze uzaklığı maksimum 100 metredir.
• Bir cihazdaki sorun hub/switch üzerindeki ışıklardan anlaşılabilir.
• Ağa bağlanan bir cihazın hub/switch üzerindeki ilgili port ışığının yanması gerekir.

Yıldız Topolojisinin Avantajları

• Kurulum, genişletme ve küçültme kolaydır.
• Yönetim, hata tespiti ve onarımı kolay ve hızlıdır.
• Farklı kablolama metotları ile uyumludur.
• Bir istasyondaki arıza veya yeni birimin eklenmesi tüm ağı etkilemez.

Yıldız Topolojisinin Dezavantajları

• Yol topolojisine göre daha fazla kablo gerektirir.
• Hub/switch'te oluşabilecek bir sorun tüm ağı etkiler.
• Hub/switch kullanımı nedeniyle kurulum maliyeti daha yüksektir.
• Hub kullanıldığında ağ trafiği artar.

Genişletilmiş Yıldız (Extended Star) Topolojisi

• Bus ve Star topolojilerinin birleşimidir.
• Star yapının Hub veya switch aracılığıyla Bus yapıya bağlanmasıyla oluşur.
• Farklı alt networkler oluşturma imkanı sunar.
• Genellikle mevcut Bus topolojisini genişletmek için kullanılır.

Genişletilmiş Yıldız Topolojisinin Avantajları

• Bağımsız bölümler için noktadan noktaya kablolama sağlar.
• Yazılım ve donanım üreticileri tarafından desteklenir.

Genişletilmiş Yıldız Topolojisinin Dezavantajları

• Her bağımsız bölümün kablo uzunluğu kablo tipi ile sınırlıdır.
• Ana kabloda meydana gelen arıza tüm network'ü kullanılamaz hale getirir.
• Diğer topolojilere göre konfigürasyon ve kablolama işlemleri daha zor ve karışıktır.

Örgü (Mesh) Topolojisi

• Ağdaki her cihaz diğer cihazlarla direk bağlantılıdır.
• Çoğunlukla WAN (Wide Area Network)'larda kullanılır.
• LAN (Local Area Network)'larda kullanıldığında her cihazın diğerleriyle bağlanmasına gerek yoktur.
• X ağdaki cihaz sayısını temsil etmek üzere, ağda kullanılan bağlantı sayısı X*(X-1)/2'dir.

Örgü Topolojisinin Avantajları

• Her istasyonun diğerleriyle uçtan uca bağlantı kurabilmesi sayesinde çoklu bağlantı oluşur.
• Bir bağlantı kopsa bile sinyal diğer bağlantılar üzerinden hedefe ulaşabilir.
• Bir istasyondan yayınlanan sinyal, çoklu bağlantılar sayesinde hedeflerine daha kısa sürede ulaşır.

Örgü Topolojisinin Dezavantajları

• Ağda az sayıda düğüm varsa bağlantı miktarının fazla görünmesi ağ hızını yavaşlatabilir.
• Performans, ağdaki merkezi dağıtıcıların ve cihazların sayısı ile orantılıdır.
• Her birim, diğer tüm birimler için bağlantı gerektirdiğinden pratik uygulaması azdır.
• Kablo maliyeti ve karmaşıklığı fazladır.

Ağaç (Hierarchical Tree) Topolojisi

• Ortak yol ve yıldız topolojilerinin özelliklerini birleştirir.
• Yıldız şeklinde bağlı istasyonların omurga üzerinde konumlanmasıyla oluşur.
• Mantıksal olarak gelişmiş yıldız topolojisine benzer.
• Merkezi bir düğüme ihtiyaç duymaz.

Ağaç Topolojisi Yapısı

• Ağ üzerindeki cihazlar arasında hiyerarşik bir düzen vardır.
• Ağın en başında root (kök) görevi gören bir cihaz bulunur.
• Yıldız topolojisindeki ağları birbirine bağlamada kullanılır ve bu sayede ağlar büyütülebilir.
• Bir ağacın dalları farklı topolojileri, gövdesi ise bu dalları birbirine bağlar.

Ağaç Topolojisinin Avantajları

• Bir segmentteki sorun diğer segmentleri etkilemez.
• Farklı üreticilere ait donanım ve yazılımlar uyumlu çalışabilir.
• Ağ segmentlere ayrıldığı için yönetimi ve bakımı kolaydır.
• Hata tespiti ve düzeltilmesi kolaydır.

Ağaç Topolojisinin Dezavantajları

• Segment sayısı arttıkça ağın bakımı zorlaşır.
• Omurgada meydana gelecek bir sorun tüm ağı etkiler.
• Kablolama açısından konfigürasyonu diğer topolojilere göre zordur.

Çift Halka (Dual Ring) Topolojisi

• Birbirine eşmerkezli iki halkadan oluşur.
• Her halkanın kendi içindeki istasyonları, sadece komşu olan diğer halkadaki istasyonla iletişim kurar.
• Halkalar birbirine bağlı değildir, aralarında sinyal alışverişi olmaz.
• Esneklik ve güvenilirlik için tasarlanmıştır.
• Her aygıt, kendi başına bağımsız olan iki halkanın ortak iletişim aygıtı haline gelir.

Hücresel (Cellular) Topoloji

• Her birinin kendi merkezi üzerinde bağımsız düğümleri bulunan dairesel veya altıgen alanların oluşturduğu yapıdır.
• Kablosuz teknolojinin kullanımı ile farklı coğrafi alanlar kullanılır.
• Elektromanyetik dalgalarla bağlantı sağlanır ve uçlar sabit veya taşınabilir olabilir.

Hücresel Topolojinin Avantajları

• Dünya atmosferi ve uzay boşluğu haricinde taşıyıcı medyaya ihtiyaç duymaz

Hücresel Topolojinin Dezavantajları

• Sinyallerin ortamda dinlenmeye ve izlenmeye açık olması güvenlik tehditleri oluşturur.

Eğri (Irregular) Topoloji

• Ağ bileşenleri arasında belirgin bir bağlantı şekli ve yolu bulunmayan, çarpık bir modeldir.
• Kablolama düzensizdir ve çok sayıda düğümün gelişigüzel bağlantıları ağın performansını düşürür, güvenli olmayan bir veri iletimine sebep olur.

Mantıksal Topoloji Tanımı

• Ağlardaki veri akışının nasıl olacağını, ağ aygıtları ve istasyonların nasıl iletişim kuracağını belirleyerek, bunları ortak bir protokolde birleştirir. İki türü bulunur: Yayın (Broadcast) ve Jetonlu Geçiş (Token Passing).

Yayın (Broadcast) Topolojisi

• Her istasyonun veriyi aynı anda tüm istasyonlara iletmesi esasına dayanır (öncelik hakkı olmaksızın).
• Yollayıcı sinyali yayınlar, adres eşleştiği istasyonu bulana kadar sinyal ağda dolaşır.
• Herhangi bir aktarım söz konusu değildir.
• İlk gönderen ilk servisi alır (first come, first served) prensibiyle çalışır.

Jetonlu Geçiş (Token Passing) Topolojisi

• Elektronik bir jetonun (sinyal) her istasyonu dolaşması esasına dayanır.
• Jeton taşıyıcı görevindedir.
• Karşılaştığı istasyon eğer veri iletmeyecekse jetonu bir sonraki istasyona aktarır.
• Böylece görevini tamamlar.
• Veri iletecek istasyon jetonu aldığında veriyi ekler ve dolaşıma sunar.

Güvenlik

• Jetonlu sistemin güvenlik endişeleri vardır.

Topoloji Seçimi

• Bir ağın fiziksel yapısına (topoloji) karar verirken aşağıdaki kriterler göz önünde bulundurulmalıdır:
  • Maliyet: Network yapılandırmasında maliyet önemli bir faktördür. Bus topoloji en ucuz yöntemdir.
  • Kablo Uzunluğu: Bus topoloji kısa kablo mesafesi gerektirir.
  • Kablo Türü: Bus topolojide koaksiyel kablo, Star topolojide ise çift bükümlü bakır tel (Twisted Pair) kullanılır.
  • Network Genişlemesi: Ağın ne kadar genişleyebileceğini öngörmek önemlidir. Star topoloji esnektir.

Topoloji Karşılaştırması Tablosu

• Yol topolojisinin kurulumu kolay, düzenlemesi kısmen zor, sorun çözümü zor ve veri aktarımında tek kablo arızası sorun yaratır.
• Halka topolojisinin kurulumu kısmen kolay, düzenlemesi kısmen zor, sorun çözümü kolay ve halkadaki arızalar veri aktarımını etkiler.
• Yıldız topolojisinin kurulumu, düzenlemesi ve sorun çözümü kolaydır. Tek bir kablodaki arıza bir PC'yi etkiler.
• Ağaç ve Karmaşık topolojilerin kurulumu ve düzenlemesi zor, sorun çözümü kolaydır ve veri aktarımında az problem yaratır.