Yerel alan ağı

Ethernet LAN

Yerel alan ağı (İngilizcesi: local area network), ev, okul, laboratuvar, iş binaları gibi sınırlı coğrafi alanda bilgisayarları ve araçları birbirine bağlayan bir bilgisayar ağıdır.

LAN'ların özellikleri ise WAN'ların (Türkçesi: Geniş alan ağı, İngilizcesi: Wide area network) aksine daha yüksek veri aktarımı, daha küçük bir alan ve daimi bağlantıyı sağlamak için aylık kira karşılığı bir ara elemana (İngilizcesi: Leased telecomminication lines) gerek olmamasıdır. ARCNET, Token Ring ve diğer teknolojik uygulamalar geçmişte kullanıldı, fakat günümüzde elektromanyetik paraziti önleyen kablolamanın (İngilizcesi, twisted pair) da bulunmasıyla ethernet ve kablosuz internet yaygınlaşmıştır.

Tarihçe

Büyükçe olan ve "Octopus" ağlarının büyümesini detaylandıran 1970 tarihli bir rapor bu durumun iyi bir göstergesidir.

Cambridge Ring, 1974 yılında Cambridge'de geliştirilmiş fakat hiçbir zaman başarılı bir ticari ürün haline dönüştürülmemiştir.

Ethernet 1973-1975 yıllarında Xerox PARC'ta geliştirilmiş ve 4,063,220. Amerikan patenti olarak dosyalanmıştır. 1976 yılında, sistem PARC’ta kurulduktan sonra, Metcalve ve Boggs şekillendirici makalelerini yayınladılar: "Ethernet: Distributed Packet-Switching for Local Computer Networks".

ARCNET, Datapoint şirketi tarafından 1976’da geliştirildi ve 1977'de duyuruldu.

Standartların gelişimi

1970'lerin sonunda CP/M tabanlı, 1981'de DOS tabanlı kişisel bilgisayarların gelişmesi ve artması, bir tek yerde düzineler ve hatta yüzlerce bilgisayar bulunması demekti. Bunları ağ haline getirmenin ilk cazibesi, o zamanlar her ikisi de pahalı olan disk yerini ve lazer yazıcıları paylaşmaktı. Bu kavrama çok ilgi vardı ve yıllarca, 1983'ten itibaren, bilgisayar sektörü uzmanları düzenli olarak gelecek yılı “LAN yılı” olarak ilan ederlerdi.

Pratikte uyumlu olmayan fiziksel tabaka ve ağ protokol uygulamalarının artmasıyla ve kaynak paylaşım yöntemlerinin fazlalığıyla bu kavram bozuldu. Tipik olarak, her sunucunun kendine has ağ kartı, kablolaması, protokolü ve ağ işletim sistemi bulunurdu. Onlarca kart/kablo çeşitleri için tarafsız destek ve çoğu rakiplerinden çok daha sofistike işletim sistemi sunan Novell NetWare’in başlamasıyla çözüm oluştu. Netware, 1983 yılında kuruluşundan 1990'ların ortalarında Microsoft’un Windows NT gelişmiş sunucu ve Windows for Workgroups piyasaya sunmasına kadar kişisel bilgisayar LAN piyasasına hakim oldu. NetWare’in rakipleri arasında, yalnızca Banyan Vines’ın benzer teknik gücü vardı fakat Banyan hiçbir zaman güvenli bir tabana sahip olmadı. Microsoft ve 3Com basit bir ağ iletişim sistemi yaratmak için birlikte çalıştılar. Bu da 3Com’s 3+Share, Microsoft’un LAN Yöneticisi ve IBM’in LAN sunucusu’nun temelini oluştursa da bunların hiçbiri özellikle başarılı olamadı. Aynı dönemde, Sun Microsystems, Hewlett-Packard, Silicaon Graphics, Intergraph, NeXT ve Apollo gibi sunuculardan oluşan Unix bilgisayar iş istasyonları TCP/IP tabanlı ağ oluşumu kullanıyorlardı. Bu pazar segmenti şimdilerde çok daha küçülmüş olsa da, bu alanda geliştirilmiş olan teknolojiler hem Internet hem de Linux ve Apple Mac OS X ağ oluşumları üzrinde etkili olmaya devam etmekteler. Şimdilerde ise, IPX, AppleTalk, NBF ve en başlarda PC LANlarda kullanılan diğer protokollerin yerini neredeyse tamamen TCP/IP protokolü almış durumda.

Access Methods (erişim metodları)

Erişim metodu, ağda bulunan bilgisayarların iletişim ortamını nasıl paylaşacağını yöneten kurallar kümesidir. 3 önemli erişim metodu vardır.

Contention: Contention-based sistemlerde, ağdaki bilgisayarlar iletişim ortamını kullanmak için sürekli bir yarış içerisindedir ve her zaman veri gönderebilirler.

CSMA (Carrier Sense, Multiple Access / Collision Detection): Bu teknikte paket gönderilmeden önce kablo kontrol edilir. Diğer bir iletişimin oluşturduğu trafik yoksa iletişime izin verilir. İki bilgisayarın birden kabloyu kullanmaya çalışması collision yani çatışma olarak adlandırılır ve böyle bir durumda ikisinin de trafiği kaybolur.

Ağ topolojileri

En yaygın olan ve en çok kullanılan topolojiler BUS, Ring, Star ve Mesh topolojileridir.

BUS (doğrusal) topolojisi

Bus topolojisinde ağdaki tüm bilgisayarlar aynı kabloya bağlıdır. Ethernet buna iyi bir örnek olarak verilebilir.

Avantajları

• Mesh topolojisine göre daha az kablo kullanılır,
• Tasarlanması ve genişletilmesi kolaydır,
• Geçici amaçlı ağların hızlı bir şekilde kurulması için ideal,
• Büyütülebilirlik açısından en ucuz topolojidir.

Dezavantajları

• Sorun giderilmesi ve ağın yönetilmesi zordur,
• Ana kabloda oluşan bir kopma bütün ağın çalışmasını etkiler,
• Ağa eklenen her istasyon ağın performansını düşürür,
• Omurga kablonun her iki ucunda da sonlandırıcı bulunması zorunludur.

Ring (halka) topolojisi

Ring topolojisinde bilgisayarlar birbirlerine dairesel bir şekilde bağlanır. Her bir bilgisayar komşusu olan diğer bilgisayara bağlıdır ve veri daire etrafında sadece bir yöndedir.

Avantajları

• Bilgisayarlar arasında bağlantı yönetmek için ağ sunucusu gerekmez,
• Ring topoljisi kullanılarak daha büyük ağlar oluşturulabilir,
• Yoğun ağ yükü altında yıldız topolojisinden daha iyi performans gösterir.

Star (yıldız) topolojisi

Tüm bilgisayarların merkezi bir sunucuya doğrudan bağlanması esasına dayanır. Şu an ek çok kullanılan ağ topolojisidir. ADSL modem bu topolojiyi kullanır. En büyük avantajı bir kabloda oluşan problemin sadece o kabloya bağlı bilgisayarı etkilemesidir.

Mesh topolojisi

Tüm bilgisayarlar birbirlerine ayrı kablolar ile bağlıdır. İki bilgisayar arasındaki sorun diğer bilgisayarları etkilemez. Sisteme yeni bilgisayar eklenince aradaki kablo sayısı katlanarak arttığı için gerçek hayatta çok özel durumlarda ve az sayıdaki bilgisayarlar arasında kullanılır.

Network Architectures (ağ mimarileri) ya da LAN teknolojileri

Ethernet: Ethernet ve türevleri olan Fast Ethernet, Gigabit Ethernet CSMA/CD(Carrier Sense, Multiple Access/Collision Detection) erişim metodunu esas almış çok popüler bir ağ mimarisidir. Günümüzde 10Mbps, 100Mbps, 1000Mbps hızlarında çalışan türevleri geliştirilmiştir.

Ethernet teknolojisine dayalı ürünler desteklediği kablo türüne göre sınıflanırlar.

C10BASE2: İnce (Thinnet) koaksiyel kablo
10BASE5: Kalın (Thicknet) koaksiyel kablo
10BASE-T: UTP (Unshielded twisted-pair [Korumasız Çiftbükümlü Kablo]), STP (Shielded twisted-pair [Korumalı Çiftbükümlü Kablo])
10BASE-F: Fiber Optik (Fiber Optic) kablo

Aşağıdaki şekillerde koaksiyel kablo ve UTP kablo uygulamaları görülmektedir. Koaksiyel kablo uygulaması düşük hızlarda kaldığı için günümüzde pek tercih edilmemektedir.

Token Ring

Jetonlu halkada düğümler birbirine halka biçiminde bağlandığından her düğüm fiziksel olarak komşu iki düğüme bağlıdır. Jetonlu halka ağının kurulması için MAU ya da MSAU (MultiStation Access Unit) olarak adlandırılan ve üzerinde uç sistemlerin bağlanması için birden çok Token Ring potru bulunan cihazlar kullanılır. MAU cihazlarına bağlanacak bilgisayarlar üzerinde 4,16 veya 100 Mbps hızında Token Ring NIC’ler olmalıdır. Bunlar adaptör kablolarla MAU cihazlarına bağlanırlar.

Jetonlu halkada, biri veri aktarımı, diğeri jeton aktarımı için iki tür çerçeve kullanılır. Veri çerçevesi, bir düğümden diğerine bilgi aktarılan çerçevedir; Jeton çerçevesi ise halkaya veri çerçevesi çıkarmak isteyen düğüme o hakkı vermeyi sağlayan özel bir kısa çerçevedir.

Token Ring mimarisi daha çok endüstriyel uygulamalarda kullanılır. Bunun en önemli nedeni, çatışma olmaması ve bir düğümün yolu belli bir zaman dilimi içerisinde ele geçirme garantisinin olmasıdır.

ATM ağlar için UNI (User-to-Network Interface) ve NNI (Network-to-Network Interface) olarak adlandırılan iki çeşit bağlantı arayüzü tanımlanmıştır. UNI ATM portu olan cihazın ATM ağa bağlanması için kullanılırken, NNI ise ATM bulutu oluşturan anahtar cihazların birbirlerine bağlanması için kullanılır.

ATM ağda hücre aktarımı için, önceden ilgili iki düğüm arasında sanal bir devre kurulmuş olmalıdır. Sanal devrelerin oluşturulmasında biri SVC (Switched Virtual Circuit), diğeri PVC (Permanent Virtual Circuit) olarak adlandırılan iki farklı yöntem vardır. SVC anahtarlamalı, PVC kalıcı sanal devre ortamı sağlar. SVC yöntem olarak dial-up bağlantıyı andırırken, PVC kiralık hat uygulamasını andırır.

ATM tabanlı bir ağ, Ethernet, Jetonlu halka, FDDI gibi diğer ağ teknolojileriyle bütünleştirilebilir. Bu amaçla kısaca LANE diye adlandırılan LAN emülasyonu kullanılır.