Ağ katmanı

Ağ katmanı veya 3. katman (İngilizce: Network Layer), veri paketinin farklı bir ağa gönderilmesi gerektiğinde, veri paketine yönlendiricilerin kullanacağı bilginin eklendiği katmandır. Örneğin IP iletişim kuralı bu katmanda görev yapar.

Ağ katmanı, sunucular arası yönlendirme dahil olmak üzere kaynaktan hedefe paketin iletilmesinden sorumludur, hâlbuki veri bağlantı katmanı aynı bağlantı üzerindeki çerçevenin iletilmesinden sorumludur.

Ağ katmanında bulunan fonksiyonlar:

· Bağlantı modeli: Bağlantı Yönelimli ve Bağlantısız İletişim

Örneğin, normal posta (mektup) bağlantısızdır, şöyle ki bir mektup gönderildiğinde alıcının bir şey yapmasını gerek yoktur. Diğer taraftan, telefon sistemi bağlantı yönelimlidir çünkü bağlantı kurulmadan önce karşı tarafın telefonu açması gerekir. Osi ağ katmanı protokolü hem bağlantı yönelimli hem de bağlantısız olabilir. Buna karşın, TCP/IPinternet katmanı sadece bağlantısız İnternet protokolünü (IP) destekler; fakat bağlantı yönelimli protokol, modelin daha yüksek katmanlarında mevcuttur.

· Sunucu Adresleme :

Ağdaki her sunucunun nerde olduğunun belirlenmesi için eşsiz bir adrese ihtiyacı vardır. Normalde bu adres hiyerarşik bir sistem tarafından atanır, yani evinizdeki kişiler için “Mehmet Mansız” sizin eşsiz adresiniz olabilirken, Ankara'dakiler için “Mehmet Mansız,Beldemiz Sitesi, Sincan” veya Türkiye'deki kişiler için “Mehmet Mansız,Beldemiz Sitesi, Sincan, Ankara” ve Dünya'nın herhangi bir yerindeki kişi için “Mehmet Mansız,Beldemiz Sitesi, Sincan, Ankara, Türkiye” adresiniz olabilir. İnternette adresler İnternet Protokol adresleri (IP) olarak bilinir.

· Mesaj Yönlendirme:

Geniş alan iletişimleri için birçok ağın alt ağlara bölünmesi ve birbirlerine bağlanmasında gerekir, bunun için ağlar özelleştirilmiş hostlar kullanır ve bunlara ağ geçitleri (gateways) veya yönlendirici (routers) denir ve adı geçen cihazlar paketleri ağlar arasında yönlendirir. Bu ayrıca mobil uygulamaların da ilgisini çekti. Şöyle ki, bir kullanıcı bir yerden başka bir yere gittiğinde bu cihazlar kullanıcıyı izleyecek şekilde mesajlarını yönlendirmeli. IPv4 bu özellik ile dizayn edilmedi, buna rağmen taşınabilirlik (hareketlilik) eklentisi mevcut. IPv6 ise çözüm için daha iyi bir dizayna sahiptir.

OSI Katmanları

OSI Referans Modeli ;

Bölüm - 1

Network iletişimini düzenleyen modeldir.Bir dosya transferi,bir dosya download veya bir uygulamayı çalıştırırken gereken protokol düzenini bir sıraya koyan ve kontrolunu saglayan kurallar butunudur.Ağ ile ilgili her türlü veri alışverişi bu kurallar çerçevesinde uygulanır.TCP/IP nin de içerisinde oldugu tüm protokoller OSI referans modelinin ortaya koydugu kurallar çerçevesinde çalışır.

Ağ içerisinde bulunan router,ethernet,ag kabloları,programlar vs hepsi OSI modelinin bir katmanında işlem görür ve belirlenen kurallar çerçevesinde üst veya alt katmana aktarılarak veri akışının sürekliliği sağlanır.

OSI nedir ? :ISO (International Standards Organization) tarafından geliştirilen ve bilgisayarlar arası iletişimin nasıl olacağını tanımlayan kurallar bütünüdür.Herhangi bir network aygıtı/protokolu gözetmeksizin ortak bir alanda anlaşmalarını saglamayı amaçlar.

OSI 7 temel katmandan oluşmaktadır ;

7- Uygulama Katmanı ( Application Layer) : Verilerin birleştirilip çalışır duruma getirilmesi

6- Sunum Katmanı ( Presentation Layer ) : Verinin Sıkıştırılma,şifrelenme,formatının belirlenmesi,düzelenmesi vs

5- Oturum Katmanı ( Session Layer ) : NETBIOS

4- Taşıma Katmanı ( Transport Layer ) : TCP/IP , SPX

3- Network Katmanı ( Network Layer ) : Router

2- Veri Hattı Katmanı ( Data Link ) : Ethernet (NIC) ve Token Ring

1- Fiziksel Katman ( Physical Layer ) : Ağ içerisi Kablolar ve jack’lar bu kısma girer.

Basit olarak bu tabloyu 1 den 7. katmana kadar ; ağ’dan kablo vasıtasıyla gelen verinin ethernetten geçişi,Routerdan gideceği PC ye yönlendirilmesi,TCP kuralları nezaretinde düzenlenmesi,NETBIOS ile karşılıklı veri akışı için bağın kurulması,Veri hakkında bilgilerin ( formatı,dosya özel.) anlaşılması ve en üst katmanda uygulamanın kullanıcı tarafından işlevsel hale gelmesi olarak düşünebilirsiniz.

Üsttede belirttiğim üzere bu şema ağdaki veri akışının belirli bir kurallar içerisinde gerçekleştiğinin kanıtıdır.Bu örnek, veriyi alan PC için verildi.Birde veri gönderen ve gönderilen PC için olanı izleyelim..

Veri gönderilen PC bu şemanın aynısını uygulayacaktır.Diyelimki B makinasına veri gönderiliyor.B Fiziksel katmandan yani ağ kablosundan veriyi alarak bir üste aktaracak o da bir üste.. ve 7. katmana kadar ulaşacaktır.Bu kısımdada paketler birleştirilip uygulama ortaya çıkacaktır.

Veri gönderen bilgisayarda ise şema tam ters halini alır.Bu sefer 7. katmanda çalıştırılacak uygulama ( çalıştrılacak uygulama illaki program olmaz.Gönderilen bir word belgesi veya e-posta da olabilir.FTP baglantınız veya http istegide bu kısma dahildir) ) gönderilme komutuyla bir alt katmana geçerek işlemler tekrarlanacak ve en son 1. katmandan yani kablolar vasıtasıyla diğer PC ye iletilecektir.

Katmanların işlevleri -- Bölüm – 2

7- Uygulama Katmanı ( Application Layer) : Kullanıcının nette veya local olarak kullandıgı veya gereksinim duydugu servislerin çalıştırılabildigi katmandır.Bunlar arasında browser,ftp baglantı istegi,server uygulamaları gibileri sayılabilir.HTTP protokolü kullanılarak çalıştırılan tarayıcı (IE,Firefox,Opera) bu katmanda çalışır.

6- Sunum Katmanı ( Presentation Layer ) : Bu katman eldeki verinin içerik olarak belirlenmesine ve üzerine yazılacak bilgilerin (header) bir üst veya alt katman tarafından bilinmesine yardımcı olur.En üst katmandan bir dosyanın ağ içerisinde başka bir bilgisayara gönderildiğini düşünelim.Uygulama katmanından gelen paketlerin öncelikle uygulama katmanı tarafından eklenen bilgileri okunur.Bunlar içerik hakkında bilgi verir.Bulundugumuz katmanda verinin içeriğiyle ilgilendigi için içerige bakar ve ne tür bir veri oldugunu belirler.Farklı işletim sistemleri farklı kodlamalar kullanır.A işletim sisteminde yazdığınız 1 rakamı B işletim sistemindede aynı görünür.Fakat işletim sistemleri farklı olunca harflere veya rakamlara verilen kodlamalar farklılık gösterir.Bu katman bu farklılığı ortadan kaldırarak her bilgisayardada verinin aynı olmasını sağlar.A bilgisayarında veri ASCII 8bit olarak kodlanmakta fakat B bilgisayarı Unicode 16 bit içerik olarak kodlamayı algılamaktadır.Bu farklılıklar Sunum katmanında düzenlenir ve kullanıcıların bilgiyi aynı görmeleri sağlanır.

5- Oturum Katmanı ( Session Layer ) : Bu katmanda basit olarak birden fazla bilgisayarın aynı anda sorun yaşamadan anlaşması sağlanır.Özellikle ağ ortamlarında bir bilgisayar aynı anda birden fazla pc ye baglantı kurma gereği duyar.
Örnek vermek gerekirse ,siz, SQL Serverınızı düzenlemekle uğraşırken aynı anda sizin bilgisayarınıza ağ içinden bir bilgisayar paylaşım verilen sürücünüze dosya aramak için bağlanabilir ve bu esnada siz SQL verilerinizi düzenlerken ağdaki diger bir bilgisayar üzerinde bağlı yazıcıya komut gönderebilirsiniz ve bu farklı bağlantı yapıları sekteye uğramadan Oturum katmanındaki protokoller sayesinde düzenlenir.Görüldüğü gibi 3 farklı ağ içi bağlantı --SQL e bağlanmamız,yazıcıya komut göndermemiz ve bize bağlanılması-- Sunum katmanı protokolleri sayesinde düzenlenerek belirli kurallar doğrultusunda işletilir.NETBIOS ve Sockets protokollerinin çalışma alanıdır.

4- Taşıma Katmanı ( Transport Layer ) : Bu katmanda sıkça duyduğumuz TCP,SPX,NetBEUI gibi protokoller çalışır ve genel olarak kendilerine iletilen verinin içerik olarak doğruluğunu kontrol ederler.Eğer içerikte bir hata/bozulma saptanırsa düzeltmek için çalışılır.Uygulama katmanı doğrultusunda kendilerine ulaşan veriler ağ içerisinde gönderilme boyutlarına bölünür.Kendisinden önceki ve sonraki katmanlar arasında verinin düzgün bir şekilde iletildiğine emin olmak için katmanlar arası eklenen başlık bilgilerinden yararlanır.Çalıştığı sistemdeki veriye ait uygulamayı belirler ve karşı sistemde aynı programı bulup onunla bir ba kurar.Bunuda sistemindeki programın verdiği başlıkları okuyarak yapar.Ağ içerisinde bağlantıların kurulumu ve sona erdirilmesi yine bu katman tarafından yapılmaktadır.

3- Network Katmanı ( Network Layer ) : Routerlara gelen verilerin yönlendirilme işlemi bu katmanda yapılır.Ağ içi veri akışı için routerda belirlenen tablolar vardır.Bu tablolar sabit veya değişken olabilir.Ağ içi trafiğin çok yoğun olduğu yerlerde dinamik bir yapı kullanılarak "verinin en kısa zamanda" hedefine ulaşması sağlanır.Normal ağ koşullarında bu tabllar sabittir ve veri paketlerinin gideceği yollar önceden belirlenmiştir.
Ağ içerisindeki veri trafiği yine bu katman tarafından düzenlenir ve olası veri çakışmalarına karşı önlem alır.IP protokolunun çalışma alanıdır.

Routerlı modemlerdeki "Route Table" bu ayarlamaların yapıldığı kısımdır.Modeminizden göz atabilirsiniz.

                             Route Table
Destination             Netmask           Gateway          Interface
127.0.0.1               255.0.0.0        127.0.0.1        lo0
81.213.128.1            255.255.255.255   81.213.131.115   ppp1
------------            ---------------   --------------   ---------

2- Veri Hattı Katmanı ( Data Link ) : Fiziksel katmana verilerin doğru şekilde aktarılmasından sorumludur.Kendi içerisinde 2 bölüme ayrılır.MAC ve LLC.MAC Fiziksel katmana aktaracağı veriye kendisine ve alıcıya ait MAC numarasını ekler ve karşı tarafa veriyi gönderen benim" şeklinde mesaj verir.Alıcıdan gelen bilgiler doğrultusunda veri gönderme işini düzenleyerek devam ettirir.

LLC ise alıcıya ulaşan bozuk veya hatalı verilerin tekrardan gönderilmesinden sorumludur.Üst katmanı olan Network katmanıyla iletişim halindedir ve TCP/IP protokolleri vasıtasıyla bağlantı sürekli sürdürülür.Alıcı bilgisayara gönderilen verilerin gönderilme sıklığıda LLC sorumluluğundadır.Çok fazla gönderip alıcıyı evapsız bırakmak veya veriler arası sürenin uzun tutulması gibi olumsuzlukların önüne geçer.Bilinen Frame Relay,PPP gibi ağ düzenekleri vardır.

Routerlı modemlerde bulunan "Bridge Filtering" bu ayarlamalar içindir.Ağ bağlantılarında seçtiğimiz PPPoE LLC,1483 Bridged IP LLC gibi protokoller bu düzenin sağlanması için yapılmaktadır.Modeminizden göz atabilirsiniz.

1- Fiziksel Katman ( Physical Layer ) : Bu katmana kadar işlemler ile gelen veri Fiziksel katmandan kablolar yardımıyla iletilir.Veri içerik olarak bir ve sıfırdan oluşmaktadır,bu noktadan sonra bu bir ve sıfırlar elektrik sinyallerine dönüştürülerek kablolara aktarılır ve alıcı bilgisayara gönderilir.Alıcı bilgisayarda aldığı elektrik sinyallerini ters işlemle bir ve sıfırlar haline getirerek yorumlayacaktır.Burada önemli olan kısım alıcı ve göndericinin kullandıı voltaj ve milisaniyelerin aynı olmasıdır.Aksi durumda gönderilen veriler anlamsız olarak algılanacak ve iletişim sağlanamayacaktır.Fakat günümüzde kullandığımız Ethernetler bu farklılığı ortadan kaldırarak tek bir değer kullanıp sorun yaşanmasının önüne geçmişlerdir.

Ag katmanının tek görevi adreslemeyi saglamaktır. Adresleme bir anlamda agdaki paketin yolunu bulabilmesidir. İnternette adresleme için kullanılan protokole IP, bu protokolun kullandıgı adreslere ise IP adresleri denir. IP adresleri her biri 8 bit yer kaplayan ve 0-255 arsında olan 4 oktetten olusurlar. IP adresleri birinci oktetlerine göre 5’e ayrılırlar:

A grubu 0.0.0.0 - 127.255.255.255

B grubu 128.0.0.0 - 191.255.255.255

C grubu 192.0.0.0 - 223.255.255.255

D grubu 224.0.0.0 - 239.255.255.255

E grubu 240.0.0.0 - 255.255.255.255

Tüm aglarda yanlızca A,B ve C grupları kullanılır. D grubu multicast adı verilen IP leri gruplayarak mesaj gönderen uygulamalarda (multimedya gibi) nadir olarak kullanılır. E grubu ise reserve edilmistir ve kullanılmamaktadır. IP adresleri Avrupada RIPE adı verilen bir kurulus dagıtmaktadır. Herhangi bir IP yi kullanabilmek için RIPE e basvurup, onun size tahsis ettigi adresleri kullanmanız gerekmektedir. Aksi halde ciddi sorunlarla karsı karsıya kalmanız içten bile degildir. Fakat bu bahsedilen 5 grup içerisinde halkın kullanımına açılmıs ve internet üzerinde kullanılmayan özel (private) IP adresleri vardır:

A grubu - 10.0.0.0

B grubu - 172.16.0.0

C grubu - 192.168.0.0

Yukarıda belirtilen özel IP lerin kullanımı herkese açıktır. Bunlar dısında bir de test amaçlı kullanılan ve her makinenin kendisini belirttigi kabul edilen bir baska IP adresi de 127.0.0.1 dir. IP adresleri her zaman alt ag maskesi (subnet mask) ile birlikte kullanılmaktadır. Subnet mask bir IP adresinin baglı oldugu ag adresini belirlemeye yarar. Standart subnet mask lar su sekildedir.

A grubu - 255.0.0.0

B grubu - 255.255.0.0

C grubu - 255.255.255.0

Buna göre her gruptan birer IP adresi alıp, ilgili ag adreslerini bulursak:

A grubu - 255.0.0.0 - 10.91.7.3 - 10.0.0.0

B grubu - 255.255.0.0 - 130.44.51.6 - 130.44.0.0

C grubu - 255.255.255.0 - 200.15.1.1 - 200.15.1.0

Yukarıdaki tablo bölünmemis ag adresleri, yani standart alt-ag maskeleri ile geçerlidir. Bölünmemis ag adreslerinde bulunan IP adresleri sayıları ise söyledir:

Grup Ag Adresi Sayısı Adreslenebilir Makine Sayısı

A 126 (255*255*255)-2

B 63*255 (255*255)-2

C 31*255*255 255-2

Bir ag adresindeki IP adreslerini ikinin üsleri seklinde bölüp birden fazla ag olusturmak mümkündür. Buna alt-ag olusturmak (subnetting) denir. Bunu yapmak için bölümlenmis alt-ag maskeleri kullanmak lazımdır. Bu degerler asagıdaki tablodaki gibidir:

Alt-Ag Sayısı A Grubu Subnet Mask B Grubu Subnet Mask C Grubu Subnet Mask

2 255.128.0.0 255.255.128.0 255.255.255.128

4 255.192.0.0 255.255.192.0 255.255.255.192

8 255.224.0.0 255.255.224.0 255.255.255.224

16 255.240.0.0 255.255.240.0 255.255.255.240

32 255.248.0.0 255.255.248.0 255.255.255.248

64 255.252.0.0 255.255.252.0 255.255.255.252

Bu tablo ya göre 192.168.1.0 C grubu ag adresini 4’e bölersek su sonucu elde ederiz:

Ag Numarası Ag Adresi Yayın (Broadcast) Adresi Alt Ag Maskesi

1 192.168.1.0 192.168.1.63 255.255.255.192

2 192.168.1.64 192.168.1.127 255.255.255.192

3 192.168.1.128 192.168.1.191 255. 255.255.192

4 192.168.1.192 192.168.1.255 255.255.255.192

Router (Yönlendirici): Networkler arası haberlesmenin yapılabilmesi için ara baglantıyı saglayacak cihazlara router denir. Routerin bir islemcisi, epromu ve üzerinde bir isletim sistemi IOS (Internal Operating System) vardır. Routerlar IP paketlerinin yönlendirilmesinden sorumludur ve bu yüzden üzerlerinde routing tabloları tanımlanmıstır. Routing tabloları iki çesittir: Statik ve dinamik.