ag tapotojileri

AĞ TOPOLOJİLERİ


Topoloji (Yerleşim) terimi Network’ün fiziksel görünümünü ve bilgisayarların yerleşim biçimlerini kapsar. Ağ yapılarındaki farklı biçimli bağlantı şekillerine ağ topolojileri ya da şebeke mimarisi denilmektedir. Bir Network dizaynının temel tasarımı yapılacağı zaman onun yerleşiminin belirlenmesi ilk aşama olmalıdır. Yerleşim ile ilgili konular şunlardır:
- Fiziksel görünüm,
- Tasarım
- Diyagram
- Harita
Bir Network uygulamasında yerleşim biçimi ağın yapabileceklerini ve çalışma biçimini etkileyen ana özelliğidir. Bu nedenle yerleşim biçimleri belirlenirken aşağıdaki gibi özellikler gözönüne alınmalıdır.
- Network’ün gereksinim duyduğu aygıtların sayısı ve tipi,
- Kullanılan aygıtların yetenekleri,
- Network’ün büyümesi,
- Network’ün yönetilme biçimi,
- Planlanan uygulamalar ve veri transferi hızı,
- İstenilen yanıt zamanı,
- Kullanılacak yapının maliyeti
dediğimiz gibi bir ağ topolojisine karar vermek Network’ü oluşturmak üzere atılan ilk adımdır. Kablolama, kuruluş, işletim ve yönetim büyük ölçüde seçilen yerleşim biçimine bağlıdır.
Yerleşim biçimi ayrıca Network üzerindeki bilgisayarların iletişimini de etkiler. Bu nedenle yerleşim biçimi, seçenekleri iyi bir şekilde incelenerek network oluşturmaya karar verilir.
Network’te birçok bağlantı şekli mevcuttur:
1- Yıldız Bağlantı (Star Network Topology)
2- Genişletilmiş Yıldız Bağlantı (Extended Star Network Topology)
3- Halka Bağlantı (Ring Network Topology)
4- Çift Halka Bağlantı (Dual Ring Network Topology)
5- Veriyolu Şeklinde Bağlantı (Linear bus Network Topology)
6- Ağaç Bağlantı (Tree Network Topology)
7- Düzensiz Bağlantı (İrregular Network Topology)
8- Örgü Bağlantı (Mesh Network Topology)
9- Hibrit Bağlantı (Hybrid Network Topology)
10- Hücresel Bağlantı (Cellular Network Topology)
Bildiğimiz gibi coğrafi konumuna göre iletişim sistemleri Yerel Alan Ağları (Local Area Network – LAN) ve Geniş Alan Ağları (Wide Area Network) olarak ikiye ayrılır. Yerel alan ağlarında yoğun olarak Ortak Yol (Bus-Doğrusal), Yıldız (Star) veya Halka (Ring) topolojileri kullanılırken geniş alan ağlarında Ağaç (Tree) ve Örgü (Mesh) topolojileri kullanılır.




1. YILDIZ (STAR) TOPOLOJİSİ

Bu yerleşim biçiminde bilgisayarlar veya cihazlar merkezi bir hub’a bağlıdır. Bilgisayarlar tarafından üretilen sinyaller önce hub’a ulaşırlar. Ardından diğer bilgisayarlara veya cihazlara ulaştırılırlar. Yıldız yerleşim biçiminde bütün bilgisayarlar veya cihazlar bir tek hub’a bağlıdır. Diğer bir deyişle bütün elemanlara hub’dan bir kablo çekilir. Bu merkezi dağıtım sistemi yıldız yerleşimi biçiminde her bilgisayara özel bir kablo çekilmesini böylece herhangi bir kablo arızasının sadece o bilgisayarı etkilemesini sağlar. Böylece tüm Network çökmez. Ancak merkezi dağıtım biriminin bozulması durumunda bütün ağ yapısı çöker.
Yukarıdaki farklı topolojiler karışık olarak da kullanılabilir. Örneğin birçok yıldız topolojisini sahip düşük bant genişlikli ağ, yüksek bant genişliğindeki bir bus (backbone) ile birleştirilebilir.

Şekil –1 Yıldız (Star) Tololojisi

Şekil-1’de yıldız topolojisinin şematik gösterimi mevcuttur. Günümüzdeki Network uygulamalrında yoğun olarak bu yerleşim biçimi kullanılmaktadır. Ortak yol (Bus) ve halka (Ring) uygulamalarının bile fiziksel bağlantıları yıldız şeklinde olabilmektedir.


1.1. Yıldız Topolojisinin Yararları

1) Servis Kolaylığı: Topolojinin özelliğinden dolayı, yıldız topolojisine sahip bir ağda, düğümlere servis vermek ve ağı yeniden şekillendirmek kolaydır.
2) Bağlantı Başına Bir Cihaz: Yıldız topolojisinde, her bilgisayarın merkezi bir bilgisayara bağlanması, bir düğümde hata oluştuğunda bu düğümü kolayca ağdan ayırma imkanı sağlar. Bu durumda bu işlem ağın genel işlevine bir etkide bulunmayacaktır.
3) Merkezi Kontrol/Hata Tespiti: Tüm düğümler, merkezi bir bilgisayara bağlı olduğu için, düğümlerdeki hataların tespiti, giderilmesi ve hatalı düğümün sistemden çıkarılması son derece kolaylaşmıştır.

1.2. Yıldız Topolojisinin Sakıncaları

Çok yoğun bir şekilde kullanılan yıldız topolojisi bazı sakıncaları da bünyesinde barındırır.
1.) Kablo Uzunluklarının Diğer Topolojilere Göre Fazlalığı: Merkezi bilgisayarın, her düğüm ile doğrudan bağlanma zorunluluğundan dolayı, yıldız topolojisi, en fazla kablo gerektiren topolojidir.
2.) Genişletilebilme Güçlüğü: Ağ içine yeni bir düğüm eklenmek istendiğinde, yapılması gereken ilk şey, bu düğümü merkezi bilgisayara bağlamaktır. Eğer bağlanacak düğümün uzaklığı nedeni ile, kablo uzunluğu fazla olacaksa problemler oluşabilir.
3.) Merkeze Bağımlılık: Yıldız topolojisinde, merkezi bilgisayar çökerse, tüm ağ çalışamaz hale gelir. O nedenle, merkezi bilgisayarın çok güvenilir ve güçlü bir bilgisayar olması gerekir. Bu da maliyeti arttırıcı bir unsurdur.

2. DOĞRUSAL (ORTAK YOL-BUS) TOPOLOJİSİ

Bütün bilgisayarların tek bir kablo ile birbirlerine bağlanması sistemine ortak yol denir. Bu topolojide cihazlar, bacbone ya da segment adı verilen merkezi bir kabloya bağlıdır. Bu kablo tipik olarak bir eş-eksenli (co-aşial) kablodur. Doğrusal bir hat olarak bilinen bu yerleşim biçimi Network oluşturmak için yaygın olarak kullanılırlar.
Taşıt üzerindeki iletişim şu şekilde gerçekleştirilir. Taşıt üzerinde belli bir bilgisayara gönderilmek üzere yollanan elektronik sinyaller hareket eder. Bu iletişimin temelinde sinyalin gönderilmesi, sıçraması ve sonlandırma işlemleri yatar. Bu yerleşim biçimi pasif bir yerleşimdir. Taşıt üzerindeki iletişimde bir bilgisayar diğer bir bilgisayara mesajı yollar. Bu mesaj sadece o bilgisayar tarafından alınabilir. Aynı anda sadece bir bilgisayar mesaj yollayabilir. Bu nedenle taşıt yerleşim biçiminin performansı network üzerindeki bilgisayar sayısına bağlıdır.
Belli bir sayı ve standart olmasına rağmen taşıt Network’lerinde şu faktörler göz önünde bulundurulur:
- Network üzerindeki bilgisayarların donanım olarak yetenekleri
- Network üzerinde çalıştırılan uygulamanın tipi
- Network için kullanılan kablonun tipi
- Network üzerindeki bilgisayarların arasındaki uzaklık

Ortak yok topolojisinde veri ya da sinyaller bütün Network’e gönderildiği için yolun bir başından diğerine dolaşır. Sinyalin, diğer bilgisayarlar tarafından gönderilen sinyalleri engellememesi için istenilen bilgisayara ulaştıktan sonra sonlandırılması (yok edilmesi) gerekir. Bu işlem için sonlandırıcı (terminatör) kullanılır.
Sonlandırıcılar kablonun başında ve sonunda kullanılır. Sonlandırıcı sinyali durdukatn sonra diğer bir sinyal Network üzerinde dolaşmaya başlar.
Kabloda bir kopukluk ya da bir kısa devre Network’ün çökmesine neden olur.


Şekil 2. Ortak Yol (Bus) Topolojisi

2.1. Ortak Yol Topolojisinin Yararları

1) Kısa kablo uzunlukları ve Basit Kablolama: Tüm düğümler ortak bir kabloya bağlandığı için kısa kablo uzunlukları gerektirir ve kablolama işlemi basittir. Bu da tesis maliyetini düşürür.

2) Basit ve Güvenilir Mimari: Doğrusal topolojinin basitliği onu donanım açısından da güvenilir yapmaktadır. Veri tek bir kablo boyunca ilerlemektedir ve tüm düğümler de bu ortak veri kanalına bağlıdır.

3) Genişleme Kolaylığı: Ortak yol biçiminde oluşturulan bir Network kablo yapısında yapılan bir ekleme ile genişletilebilir. Bu işlem için barrel connector olarak adlandırılan ekler kullanılır. Ancak kablolama yapısına dayanarak Network’ü genişletmenin fiziksel sınırları vardır. Bilgisayarlar arasındaki uzaklıklar büyüdükçe sinyaller zayıflamaya başlar. Bu nedenler bir tür sinyal kuvvetlendirici olan Repeater (tekrarlayıcı) denilen aygıtlar kullanılır. Repeaterlar sayesinde sinyaller güçlenerek uzak mesafelere kablo ile ulaşması sağlanır.




Şekil 3- Ortak Yol Topolojisinde Repeater ile Genişleme

2.2. Ortak Yol Topolojisinin Sakıncaları

1) Hata Tespiti Güçlüğü: Pek çok doğrusal topolojiye sahip ağda, merkezi bir denetim olmadığı için, sistemde bir hata oluştuğunda, bunun tespiti için birçok noktadan kontrol yapılması gerekir ki bu da güçlük doğuracaktır.
2) Hata İzolasyonunun Güçlüğü: Yıldız topolojisinde, hatalı bir düğüm merkez ile bağlantısı kesilerek sistemden uzaklaştırılıyordu. Oysa bunun tespiit, doğrusal topolojide aynı kolaylıkta olmaz. Hatalı düğüm tespit edilince ağdan ayrılabilir. Hata, esas veri hattında ise hatalı kısmın tümü ağdan ayrılmalıdır. Bu da ağ iletişiminde ciddi problemler doğuracaktır.
3) Repeater Konfigürasyonu: Ağın Repeaterlara genişlemesi söz konusu olunca, bir çok durumda tüm ağın yeniden düzenlenmesi gerekebilir.
4) Düğümler Akıllı Olmalıdır: her düğüm doğrudan tek bir veri hattına bağlandığı için belli bir anda ağı kimin kullanacağı kararının her düğümde verilmesi gerekir. Bu da her düğümde bir bilgisayar bulunması yani donanım maliyetinin yükselmesi demektir.

3. HALKA (RİNG) TOPOLOJİSİ

Halka topolojisinde tüm bilgisayarlar kapalı bir çevrim oluşturacak biçimde halka misali birbirine bağlıdır. Herhangi bir sonlandırma işlemi yapılmaz. Sinyaller bir döngü içinde dönerler. Bununla birlikte halka yerleşim biçimi aktif bir Network’tür. Diğer bir deyişle halka üzerinde yer alan bilgisayarlar verinin ve sinyallerin iletilmesinden sorumludur. Bu nedenle halkada yer alan bir bilgisayarın arızalanması bütün Network’ün çökmesi anlamına gelir. Halka yerleşim biçiminde sinyallerin dolaşımını kontrol etmek için token adı verilen bir bilgi kullanılır. Token, bilgisayarlar arasında dolaşır. Sinyal gönderecek bilgisayar bulunduğunda token o bilgisayar tarafından değiştirilir ve diğer bilgisayarları bulması için sinyalle birlikte yollanır.

Şekil-4 Halka (Ring) Topolojisi
3.1. Halka Topolojisinin Yararları

1.) Kısa Kablo Uzunluğu: Halka topolojisinde gerekli kablo uzunluğu, doğrusal topoloji ile karşılaştırılabilir mertebede, belki ondan biraz fazla ama yıldız topolojisine göre azdır. Böylece daha az bağlantı gerekecek ve ağ güvenliği artacaktır.
2.) Kablo Demetlerine Gerek Duyulmaması: Her bilgisayar arasında tek bir kablo gerektiği için kablo demetleri oluşmaz ve bunlar için özel donanım gerekmez.

3.2. Halka Topolojisinin Sakıncaları

1.) Düğüm Hatasının Ağ Hatasına Neden Olması: Halka topolojisinin özelliğinden dolayı, ağ üzerindeki bir bilgisayarda hata oluşması, ağdaki veri trafiğinin durmasına neden olur.
2.) Hata Tespit Güçlüğü: Bir düğümdeki hatanın diğer düğümleri de etkiliyor olması hatanın hangi düğümde olduğunun tespitinde ciddi güçlük oluşturur. Hatanın tespiti için, komşu bir çok düğümde de hatta her düğümde test yapmak gerekebilir.
3.) Ağın Yeniden Şekillendirilmesi Güçlük: Ağın genişletilmesi söz konusu olduğunda problemler ortaya çıkar. Ağın küçük bir kısmını durdurarak kalan büyük parçasının çalışmaya devam etmesini sağlamak mümkün değildir.




4. YILDIZ-HALKA (STAR-RİNG) TOPOLOJİSİ

Bundan önce temel topolojilerin yararları ve sakıncaları anlatılmıştı. Yıldız-halka topolojisi ise en iyi iki topolojiyi bir araya getirerek daha avantajlı bir ağ yapısı elde etmek amacı ile oluşturulmuştur. Yıldız-halka yapısı, bir halka yapısı üzerindeki bazı düğümleri konsantrasyon noktaları haline getirerek kurulmuştur. Pratikte bu konsantrasyon noktaları örneğin bir binanın her katındaki kablo klozetlerinden oluşur.
Elektriksel açıdan bakınca, yıldız-halka topolojisindeki bir ağ, aynen halka topolojisindeki bir ağ gibi çalışır. Tek fark, halka topolojisinde tek tek bilgisayarlar birbiri ile bağlanmış iken, yıldız-halka topolojisinde yıldız şeklindeki ağlar bir halka şeklinde bağlanmıştır. O nedenle bu topolojiye bazen yıldız şekilli halka adı da verilir.

4.1. Yıldız-Halka Topolojisinin Yararları

1.) Hata Tespiti ve İzolasyonu: Ağ içinde konsantrasyon noktalarının mevcut olması ağda oluşacak hatanın bulunduğu noktaların tespitini kolaylaştırır. Ağda bir hata oluştuğu zaman ilk problem hatanın oluştuğu konsantrasyon noktasını tespit etmektir. Konsantrasyon noktasına bağlı olan yıldız şeklindeki ağ, genel ağ ile karşılaştırıldığında nispeten küçük olduğu için hatanın giderilmesi daha kolay ve etkisi daha az olacaktır.
2.) Genişleme Kolaylığı: Yıldız-halka topolojisinin modüler yapısı yeni kısımların eklenmesini kolaylaştırır. Ağ ilk başta tasarlanırken, her konsantrasyon noktasına bağlı olan o anda kullanılmayan boş düğümler oluşturulabilir ve daha sonra bu boş düğümler yerine bilgisayarlar yerleştirilebilir. Bir sonraki büyüme adımı ise halka ona omurgası üzerinde yeni konsantrasyon noktaları oluşturmaktır.
Kablo klozetlerinden oluşan düğümler


Şekil-5 Yıldız-Halka (Star-Ring) Topolojisi

3.) Kablolama: Yıldız-Halka topolojisinde, konsantrasyon noktaları, tek bir kablo sayesinde bağlınır. Bu, kablolama işlemini basitleştirir. Ayrıca bu topolojide kullanılan kablolama sisetmi, telefon sistemindeki kablolamaya çok benzer. O nedenle de yapı mühendislerince alışık oldukları bu sisteme benzer olan kablolama düzenekleri kolaylıkla gerçekleştirilebilir.

4.2. Yıldız-Halka Topolojisinin Sakıncaları

1.) Akıllı Konsantrasyon Noktalarının Gerekliliği: Ağ hatalarının tespitinde kolaylık isteniyorsa ya da nakledilen verinin dönüşümü söz konusu ise konsantrasyon noktalarının akıllı bir düğüm olması zorunlu hale gelir. Yani buralara birer bilgisayar yerleştirmek gerekir. Bu da doğam olarak maliyeti arttırıcı bir unsurdur.
2.) Kablolama: Klozet içi kablolama işlemi, yıldız-halka topolojisindeki bir ağın başarı ile çalışabilmesi için kritik bir işlemdir. Güvenilirlik gereksinimi nedeni ile bir veya daha fazla yedek kablodan oluşan kablo halkalarının kullanımı gerekebilir. O nedenle kablo sarfiyatı çok yüksek olabilir.

5. AĞAÇ (TREE) TOPOLOJİSİ

Doğrusal topoloji üzerinde değişiklikler yapılarak elde edilen ağaç topolojisi hiyerarşik topoloji olarak da isimlendirilir. Ağaç topolojisindeki bir ağ ile doğrusal ağın birleşiminden meydana gelen bir ağ arasındaki en önemli fark, ağaç topolojisinde merkezi bir bilgisayarın yani bir boş (kök) düğümün mevcut olmasıdır. Bu kök bilgisayar sorumluluğu en yüksek olan sistemdir. Aşağılara doğru sistemlerin sorumlulukları azalır. Bir düğüm bir mesaj gönderdiği zaman kök düğüm bu mesajı alır ve tüm ağ düğümlerine gönderir. Ağaç topolojisi daha çok büyük firmaların WAN yapısını kurmak için kullanılır.



Şekil-6 Ağaç(Tree) Topolojisi

5.1. Ağaç Topolojisinin Yararları

1.) Genişleme Kolaylığı: Ağaç topolojisinin yapısı tabiatı itibarı ile yeni düğümlerin eklenmesine gayet müsait bir yapıdadır.
2.) Hata izolasyonu: hata oluşan dalları esas yapıdan ayırmak ve bağlantıyı kesmek kolaylıkla mümkündür.

5.2. Ağaç Topolojisinin Sakıncaları

Köke Bağımlılık: Baş ya da kök düğümde bir hata oluşunca tüm ağ çalışamaz hale gelir. Bu açıdan ağaç topolojisi yıldız topolojisi ile aynı sakıncaları taşımaktadır.


6. ÖRGÜ(MESH) TOPOLOJİSİ

Örgü topolojisi bilgisayarlar arasındaki fazla iç bağlantılar hariç olmak üzere ağaç topolojisine benzer. Yeni bir sistem kendisine en yakın mesafede olan bir yerden bağlanarak eklenir. Bu yüzden bir organizasyon veya geometrik desen gözükmez. İnternet ve çoğu genel amaçlı WAN örgü topolojisi yapısındadır.


Şekil-7 Örgü (Mesh) Topolojisi

7. MELEZ (HYBRID) TOPOLOJİLER

Yukarıda özellikleri belirtilen topolojiler üzerinde değişiklikler yapılacak ya da bunların birleştirilmesiyle daha verimli ağ topolojileri oluşturulabilir. Bu şekilde oluşturulan ağ topolojilerine melez topoloji adı verilmektedir.