Bilgisayar Ağları ve İnternet

Bilgisayar ağı, bir coğrafi alan üzerinde dağılmış cihazların, çeşitli iletim ortamları ve protokolleri aracılığıyla, bilgi ve kaynak paylaşımı amacıyla bir araya getirildiği bir organizasyondur

Bilgisayar ağlarının temel amacı dijital verilerin bir kaynaktan, bir hedefe iletilmesidir. Bu süreçte beş temel bileşen bulunur: Hedefe gidecek bilgiyi derleyen Kaynak, bilginin iletim ortamı üzerinden gönderilebilecek forma dönüştürülmesini sağlayan Dönüştürücü, dönüştürücüden çıkan bilgilerin üzerinde ilerlediği İletim Ortamı, iletilen verileri toplayıp hedefe ileten Alıcı ve nihai veriyi işleyen Hedef.

Ağ türleri bilgisayar ağlarının yayıldığı coğrafi bölgelerle ilişkiliyken ağ mimarileri geliştirilen ağların donanımsal ve yazılımsal organizasyonu ile ilgilidir. Ağ mimarisi, bir ağa bağlı cihazlar arasında veri transferinin sağlanması için yazılımlar, donanımlar, protokoller ve iletim ortamlarının donanımsal ve mantıksal organizasyonudur. Günümüzde eşler arası (peer to peer) ve istemci-sunucu (client-server) olmak üzere iki tür ağ mimarisi kullanılmaktadır.

Makinelerin bilgisayar ağında erişilebilir olması için ağ içinde geçerliği olan bir adrese sahip olmaları gerekir. Tıpkı günlük yaşamlarımızdaki kargo sistemleri gibi, ağlardaki cihazlara gönderilen veri paketlerinin hedefine ulaşabilmeleri için bir adrese yönlendirmeleri gerekir. Ağ adresleri bir bilgisayar ağına bağlı cihazların erişilebilir olması için kendilerine atanan, ağda geçerli olan belirteçlerdir. Bir ağ tarafından makinelere atanan ağ adreslerinin benzersiz olması gerekir. Aksi hâlde gönderilen bir veri paketinin birden fazla alıcıya ulaşması karmaşası doğabilir.

MAC adresi, ağ bağdaştırıcısının (örneğin Wi-Fi veya Ethernet kartı) üzerine donanım üreticisi tarafından kalıcı olarak işlenen fiziksel ağ adresidir. Ancak milyarlarca cihazın internette doğrudan MAC adresiyle yönlendirilmesi karmaşa yaratacağından ve gizlilik sorunlarına yol açacağından, ağ protokolleri tarafından cihazlara geçici IP adresleri atanır. IP adresleri verilerin devasa ağlarda doğru yolları (yönlendiricileri) bularak hedefine ulaşmasını kolaylaştırır.

Ağdaki cihazlar arasında veri iletimini sağlamak
Etkili ve güvenli ağ bağlantısı sağlamak
Veri trafiğini optimize ederek ağ performansını arttırmak
Erişim kontrolü ve tehdit önleme mekanizmaları ile ağ güvenliği sağlamak
Ağ yönetimi ve konfigürasyonunu kolaylaştırmak
Sinyal iletimini sınırlamalarını aşarak ağ kapsamını genişletmek

Bu donanım Yineleyici (Repeater) olarak adlandırılır. Kablolar veya hava üzerinden iletilen elektromanyetik sinyaller mesafeye bağlı olarak güç kaybeder. Yineleyiciler kendilerine gelen bu zayıflamış sinyallerin enerjisini artırarak verilerin ağda daha uzak mesafelere ulaşmasını sağlar.

Yönlendirici geniş alan ağları (WAN) üzerindeki veri transferi trafiğini yönetmekle sorumludur. Yönlendiriciler kendilerine bağlı ağlar ve WAN’daki diğer yönlendiricilerle ilgili adres ve trafik bilgilerini tutan akıllı cihazlardır. Bu bilgileri kullanarak ağlar arasında hareket eden veri paketleri
için yollar tanımlayabilirler. Ağlar arasında paketlerin doğru noktalara ulaştırılması ve gereksiz isteklerin filtrelenmesi yönlendiriciler tarafından gerçekleştirilir. Bu yolla bir veri paketi internet gibi son derece karmaşık bir ağ üzerinde gerekli noktaya ulaşabilmektedir.

Yaklaşık 4.3 milyar adet IP adresinin kullanılabilir durumdayken, güncel verilere göre internet kullanıcısı sayısı yaklaşık 5.56 milyardır. Pek çok kullanıcının da internet erişimli birden fazla cihazı (ör. TV, bilgisayar, cep telefonu) bulunmaktadır. Bu durumda tüm cihazların aynı anda internete
bağlı olma ihtimali bulunmamaktadır. Ağ geçitleri bu sorunun çözümü için üretilmiştir. Yerel ağların
dış dünyaya kapalı bir sınırı bulunmaktadır. Yerel ağ içindeki cihazlar birbirleri ile haberleşebilirken
internetteki cihazlarla doğrudan haberleşemezler. Bu izolasyon yardımı ile yerel ağdaki güvenlik yükseltilmektedir. Ağ geçitleri bu sınır üzerindeki sınır kapıları gibi düşünülebilir. Yerel ağ ile dış dünya (ör. internet) arasındaki veri trafiğini kontrol ederler. Bunun yanında az önceki sorunu
da çözerler. Her bir ağ geçici sınırında bulunduğu ağlardaki tüm cihazların internete erişimine olanak sağlar.

Modem sözcüğü modülatör ve demodülatör sözcüklerinin ilk hecelerinin birleştirilmesi ile oluşturulmuştur. Modemler dijital sinyalleri fiziksel ortamlarda hareket edebilecek analog sinyallere; fiziksel ortamdan gelen analog sinyalleri de dijital sinyallere çeviren cihazlardır. Sinyaller radyo
dalgaları ya da kablolar yoluyla karşıdaki alıcı istasyonlara iletilirler. Modemler genellikle internet
servis sağlayıcılar tarafından evlere kadar getirilen telefon (DSL), kablolu televizyon (kablo modem), fiber hatlarının ucuna bağlanırlar. Bunun yanında telefonlarınızda hücresel verileri kullanabilen modemler de bulunmaktadır. Bu ortamlara veri gönderilmesi ve ortamlardan gelen verilerin ağ içine aktarılması işinden modemler sorumludur.

Sunum katmanı protokolleri

Taşıma katmanı protokolleri uygulama katmanı tarafından üretilen bir mesajın noktadan noktaya iletilmesi, hata kontrolü ve gerekli hâllerde tekrar gönderilmesini istemekten sorumludur. Gönderici tarafında taşıma katmanı mesajı alır ve segmentlere böler. Ayrıca segmentlerin başına gönderici ve alıcı tarafında kullanılacak kapı (port) numaralarını ekler. Kapı numaraları ağ cihazları üzerinde iletişim kurabilen uygulamaların dinleme noktalarıdır. Alıcı tarafında taşıma katmanı protokolleri segmentlerin hata kontrolünü, doğru sıra ile dizilimini ve tekrar birleştirilmesi işlemlerini yapar. Ardından oluşturulan mesajı port numarasını dinleyen uygulamaya iletir.

Sistemin üç ayağı bulunur: Nesneler (çevrelerindeki değişkenleri toplayan sensörlü cihazlar), Bağlantılar (toplanan verileri uzak merkezlere ileten Wi-Fi, 5G vb. iletişim hatları) ve Verilerin İşlenmesi (gelen ham veriyi bulut üzerinde analiz edip otomatik kararlar üreten sistemler)