bilgisayar ağlarıakademik.duzce.edu.tr/content/dokumanlar/resulkara/... · 2019-11-04 · bir...

Bilgisayar Ağları

Prof. Dr. Resul KARA

5. Bölüm: Ağ Katmanı

5. Bölüm: Ağ Katmanı Ağ Katmanının Görevleri Protokoller Paket Oluşturma Hostları Gruplara Bölme IP Adresleme Alt Ağ Oluşturma IPv6 Adresleri Ağ Bağlantı Testi Yönlendirme

Ağ Katmanı Görevleri

Adresleme Kapsülleme

(Encapsulation) Yönlendirme

Yönlendirici (router) Yol seçme

Kapsül Açma (Decapsulation)

Uygulama (Application)

Sunum (Presentation)

Oturum (Session)

Aktarım (Transport)

Ağ (Network)

Veri Bağı (Data Link)

Fiziksel (Physical)

7

6

5

4

3

2

1

Aktarım Katmanı Protokolleri

Internet Protocol Version 4 (IPv4) Internet Protocol Version 6 (IPv6) Novell Internetwork Packet Exchange (IPX) AppleTalk Connectionless Network Service

(CLNS/DECnet)

Ağ Katmanı Protokolleri IPv4 Özellikleri Bağlantısız (Connectionless): Veri paketleri

gönderilmeden önce bağlantı kurulmaz En iyi performans (Best effort): Paketin

iletimi garanti edilmez, bu yüzden paket başlık yükü azdır

Ortamdan bağımsızlık (Media independent): Alt katmanlarda kullanılan ortam çeşitlerinden bağımsız olarak veri taşınır

Ağ Katmanı Protokolleri En Yüksek İletim Birimi (Maximum Transmission Unit-MTU) Bir ortamın taşıyabileceği maksimum PDU

boyutu Veri bağı ve ağ katmanları arasında bir paket

boyutu belirlenir Parçalama (fragmentation);

Eğer paket boyutu MTU’dan büyükse, ağ katmanında paketler alt parçalara bölünür

Yönlendiriciler tarafından gerçekleştirilir

Paket Oluşturma

Veri TCP veya UDP Başlığı IP Başlığı

IP Paket Yapısı

Paket Oluşturma

IPv4 Başlık Yapısı Paket Yapısı

Hostları Gruplama Bölme

Amaç Adres yönetimini kolaylaştırmak Güvenlik prosedürlerini kolay

uygulayabilmek Ağın performansını artırmak


Uygulama Biçimi Coğrafi konuma

göre biçimlendirme Kullanım amacına

göre biçimlendirme Güvenlik ayarlarına

göre biçimlendirme


Genel Yayın (Broadcast) Paketi Ağda bir cihazdan, aynı ağdaki tüm

cihazlara gönderilir Kontrol, bilgilendirme ve diğer amaçlarla


Genel Yayın (Broadcast) Bölgesi Bir hosttan çıkan genel yayın paketlerinin

ulaştığı bütün cihazların ve cihaz portlarının ulaştığı

Genel yayın bölgesinin büyümesi ağ performansını azaltır

Ağın performansını artırmak için bir ağ birden fazla genel yayın bölgesine ayrılır.


Genel Yayın (Broadcast) Bölgesi Hub ve anahtarlar genel yayın paketlerini

portlarından iletirler yönlendiriciler genel yayın paketlerini

portlarından iletmezler

Hostları Gruplama Bölme Ağ Geçidi (Gateway) Adresi Farklı ağlardaki bilgisayarların haberleşebilmesi için

paketlerin ağ dışına çıkartıldığı nokta Yerel ağ: Bir hostun bulunduğu ağ Uzak ağ: Hostun bulunduğu ağın dışındaki tüm ağlar Aynı genel yayın bölgesi içindeki hostlar birbirlerinin

yerel ağındadır Bir hostun bulunduğu genel yayın bölgesi dışı, o host

için uzak ağdır Yerel ağda haberleşme için ağ geçidi adresi gerekli

değil Uzak ağ ile haberleşme için ağ geçidi adresi zorunludur


Ağ Geçidi (Gateway) Adresi

Üç genel yayın bölgesine sahip ağ

IP Adresleme –IPv4 Yapısı Cihazlar tarafından ikilik (binary) sayı tabanında

kullanılır Kullanıcılar tarafından onluk (decimal) sayı sisteminde

okunup yazılır 32 bitlik adresler Noktalarla ayrılan 4 adet sekizlik (octet) bloktan oluşur 232 farklı IP adresi oluşturulabilir IP adresinin sol taraftaki (yüksek değerlikli) bitleri ağ

kısmı (network portion), sağ taraftaki bitleri host kısmı (host portion) olarak adlandırılır

IP Adresleme –IPv4 Alt Ağ Maskesi (Subnet Mask) IPv4 adreslerinde ağ kısmını ve host kısmını

belirleyen yapı 32 bitten oluşur 1 bitleri ile 0 bitleri ayrı ayrı bulunur

sol tarafta 1 bitleri sağ tarafta 0 bitleri

Alt ağ maskesindeki 1 bitlerine karşılık gelen IP adresi bloku ağı tanımlar

Alt ağ maskesindeki 0 bitlerine karşılık gelen IP adres bloku hostları tanımlar

IP Adresleme –IPv4

IP Adresi / Alt Ağ Maskesi

11000000 10101000 00000001 00001010

11111111 11111111 11111111 00000000

IP Adresi

Alt Ağ Maskesi

192.168.1.10

255.255.255.0


Ön Ek Uzunluğu (Prefix Length) Alt ağ maskesinde yer alan 1 bitlerinin

sayısı Bu bilgi alt ağ maskesini oluşturmak için

yeterlidir 192.168.1.10

255.255.255.0

192.168.1.10/24


Ön Ek Uzunluğundan Alt Ağ Maskesi Bulma Ön ekteki kadar 1 yazılır 32-ön ek kadar 0 yazılır Sekizerli bloklara ayrılır Her blok on tabanında yazılır.

111111111111111111111111 00000000 11111111111111111111111100000000

11111111.11111111.11111111.00000000

255 . 255 . 255 . 0

IP Adresleme –IPv4 İkilik Onluk Taban Dönüşümleri İkilik tabandaki sayılar onluk tabana

dönüştürülürken en sağdaki bitten itibaren bitlerin değerleri ile 2’nin üssü sıfırdan başlanıp birer artırılmış hali çarpılıp toplanır.

Pratik olarak her sekizlik blok için 128 64 32 16 8 4 2 1 Katsayıları kullanılır

IP Adresleme –IPv4 İkilik Onluk Taban Dönüşümleri Örnek: (11110101) ikilik tabandaki sayısını onluk tabana dönüştürelim.

(11110101)2 = 1.27+1.26+1.25+1.24+0.23+1.22+0.21+1.20 = 128+64+32+16+0+4+0+ 1 = 245 (11110101)2 =(245)10 bulunmuş oldu.

Pratik Çözüm:(11110101)2 sayısında 1 bitlerine karşılık gelen basamak değerlerinin toplamı:

128+64+32+16+4+4+ 1=245 olarak bulunur.


İkilik Onluk Taban Dönüşümleri Onluk tabandan ikilik tabana

dönüşümde, onluk tabandaki sayı sürekli olarak 2’ye bölünür kalanlar en anlamsız (en sağdan) bitten itibaren yazılır. Bölüm sonuçları için 2’ye bölme işlemi tekrar edilir. Bölüm sonucu 0’a ulaştığında durulur.

IP Adresleme –IPv4 İkilik Onluk Taban Dönüşümleri Örnek: 168 sayısını ikilik tabana çevirelim. 168/2: Bölüm 84 Kalan 0 En anlamsız bit bulundu 84/2: Bölüm 42 Kalan 0 42/2: Bölüm 21 Kalan 0 21/2: Bölüm 10 Kalan 1 10/2: Bölüm 5 Kalan 0 5/2: Bölüm 2 Kalan 1 2/2: Bölüm 1 Kalan 0 1/2: Bölüm 0 Kalan 1 En anlamlı bit bulundu ve duruldu Sonuç en anlamlı bitten en anlamsız bite doğru kalan değerler yazılarak elde edilir. (168)10=(10101000)2

IP Adresleme –IPv4 İkilik Onluk Taban Dönüşümleri Pratik Yöntem (10’dan 2’ye) Çıkarma tekniği: Bu işlem için 8 tane bit için 8

tane çizgi çizilir. Onluk tabandaki sayının içinde 128 bulunup bulunmadığı kontrol edilir. Eğer varsa en soldaki çizginin üzerine 1 yazılıp onluk tabandaki sayıdan 128 çıkarılır, yoksa 0 yazılır. Çıkarmadan sonra kalan değer için 64 ile işlem tekrar edilir. 1 basamak değerine varıncaya kadar işlemler tekrar edilip sonuç bulunur.

IP Adresleme –IPv4 İkilik Onluk Taban Dönüşümleri 168=(?) Pratik yöntemle; Sekiz haneli boşluğu oluştururuz: _ _ _ _ _ _ _ _ 168 içinde 128 var, 168-128=40 bulup blok boşluğunun en anlamlı hanesine 1 bitini yazarak 1_ _ _ _ _ _ _ haline getiririz. Geriye kalan 40 içinde 64 yok, 10_ _ _ _ _ _ yazarız 40 içinde 32 var, 40-32=8, 101 _ _ _ _ _ yazarız 8 içinde 16 yok, 1010 _ _ _ _ yazarız 8 içinde 8 var, 8-8=0, 10101 _ _ _ yazarız 0 içinde 4, 2 ve 1 olmadığı için bu üç bitin değeri 0 olur, 10101000 elde edilir.

IP Adresleme –IPv4 İkilik Onluk Taban Dönüşümleri Örnek: 192.168.10.1 adresini bitlerle yazalım 192 ile başlıyoruz: 128 var 1 biti 192-128=64 kaldı 64 var 1 biti 64-64=0 32 yok 0 biti 16 yok 0 biti 8 yok 0 biti 4 yok 0 biti 2 yok 0 biti 1 yok 0 biti Sonuç: 11000000 Diğerleri de benzer şekilde…

IP Adresleme –IPv4 Adres Türleri Ağ adresi (Network address)

Bir genel yayın bölgesini adresler, yönlendirmede ağları tanımlar Bir ağın ilk IP adresi

Genel yayın adresi (Broadcast address) Bir genel yayın bölgesindeki tüm alıcılara paket göndermek için kullanılır Her ağın bir tane genel yayın adresi bulunur Ağın genel yayın adresi ağda herhangi bir hosta verilemez Bir ağın son adresi

Host adresleri Ağda haberleşme ihtiyacı olan tüm cihazları belirleyen adresler Host adresleri tekil olmalı Ağ adresi ile genel yayın adresi arasındaki adresler Ağ adresinin bir fazlası ile genel yayın adresinin bir eksiği aralığındaki tüm

adresler

IP Adresleme –IPv4 Adres Sayısı Bulma Ağdaki adres sayısı

232-ön ek uzunluğu Ağdaki host adresi sayısı

232-ön ek uzunluğu -2 Örnek: 172.16.5.10/23 adresinin bulunduğu ağdaki

IP adres sayısı: Ön ek uzunluğu=23 232-23 =29=512 Host adresi sayısı: 232-23 -2 = 510

IP Adresleme –IPv4 Ağ Adresi, Genel Yayın Adresi ve Host Adreslerini Belirleme Ağ adresini belirleme

IP adresi ile alt ağ maskesini ikilik tabanda yazıp karşılıklı olarak bit bit mantıksal VE (AND) işlemi yapılır

Veya IP adresi ve alt ağ maskesi ikilik tabanda alt alta yazılır, alt ağ maskesinin 0 bitlerine karşılık gelen IP adres bitleri 0 yapılır ve onluk tabana dönüştürülür

Genel yayın adresini belirleme IP adresi ve alt ağ maskesi ikilik tabanda alt alta yazılır, alt ağ

maskesinin 0 bitlerine karşılık gelen IP adres bitleri 1 yapılır ve onluk tabana dönüştürülür

Host adreslerini belirleme Ağ adresinin üzerine 1 eklenip, genel yayın adresinden 1

çıkarılarak elde edilen aralık yazılır

IP Adresleme –IPv4 Ağ Adresi, Genel Yayın Adresi ve Host Adreslerini Belirleme Örnek: 192.168.1.10/24 olarak verilen adres için üç tip adresi belirleme Adresler ikilik tabanda yazılıp alt ağ maskesinin sıfır olan bitlerinden itibaren ayrılırsa

IP Adresi

Alt Ağ Maskesi

Ağ Adresi 192.168.1.0

Genel Yay. Adresi 192.168.1.255

Host Adres Aralığı 192.168.1.1 – 192.168.1.254

11000000 10101000 00000001 00001010

11111111 11111111 11111111 00000000

000000000

11111111

IP Adresleme –IPv4 Ağ Adresi, Genel Yayın Adresi ve Host Adreslerini Belirleme Örnek: 172.16.10.20/22 olarak verilen adres için üç tip adresi belirleme Adresler ikilik tabanda yazılıp alt ağ maskesinin sıfır olan bitlerinden itibaren ayrılırsa

IP Adresi

Alt Ağ Maskesi

Ağ Adresi 172.16.8.0

Genel Yay. Adresi 172.16.11.255

Host Adres Aralığı 192.168.1.1 – 192.168.1.254

10101100 00010000 000010 10 00010100

11111111 11111111 111111 00 00000000

00 00000000

11 11111111


Tekli (Unicast), Çoklu (Multicast) ve Genel Yayın (Broadcast) Haberleşme Ağda hedefler;

tek bir grup tüm alıcılar olabilir

IP Adresleme –IPv4 Tekli (Unicast) Haberleşme Bir hosttan, adresi belli diğer

bir hosta paket gönderilir İstemci/sunucu (client-

server) veya eşe-eş (peer to peer) haberleşme

Bir bilgisayardan sadece başka bir bilgisayara paket gönderimi yapılır

Cihazların host IP adresleri kullanılır

Veri TCP veya UDP Başlığı

Kaynak IP: 192.168.1.5 Hedef IP: 192.168.1.10

IP Adresleme –IPv4 Genel Yayın (Broadcast) Haberleşme Bir hosttan aynı ağdaki tüm hostlara

paket Genel yayın adresleri kullanılır. Özel işlemler için kullanılır

DHCP protokolü tarafından IP adresi bilinen bilgisayarın fiziksel

adresini öğrenme işlemi Ağdaki tüm hostlardan bilgi alınmak

istenen uygulamalarda Üst katman protokolleri alt katman

protokollerini kullanırken Adres isteklerinde Yönlendirme protokollerinin rota

bilgisi alış verişinde



IP Adresleme –IPv4 Çoklu (Multicast) Haberleşme Bir hosttan, bir grup hosta paket

gönderilmesi Ağdaki seçilmiş bir grup hosta paket

gönderilerek ağ trafiği azaltılır Bazı özel uygulamalarda kullanılır

Video ve ses dağıtımında Yönlendirme bilgilerinin yönlendiricilere

dağıtımında Yazılım dağıtımında Haber dağıtımında

Çoklu haberleşme verisini alacak istemcilere multicast istemci denir, bunun için servis çalıştırılır

Çoklu haberleşme için 224.0.0.0-239.255.255.255 arasındaki adreslerden biri kullanılır




Adres Sınıfları

Sınıf İlk Blok (onluk)

İlk Blok (İkilik)

Ağ (A) ve Host (H) Kısımları

Varsayılan Alt Ağ Maskesi

Ağ Adresi (A) ve Bir Ağda Olabilecek Host

Adresi (H) Sayısı

A 1-127 00000000 – 01111111 A.H.H.H 255.0.0.0 A 27

H 224-2

B 128-191 10000000 - 10111111 A.A.H.H 255.255.0.0 A 214

H 216-2

C 192-223 11000000 – 11011111 A.A.A.H 255.255.255.0 A 221

H 28-2

D 224-239 11100000 – 11101111

Çoklu Haberleşme

E 240-255 11110000 - 11111111

Deneysel Amaçlı

IP Adresleme –IPv4 Özel Durumlu Adresler Ağ ve Genel Yayın adresleri

Ağda herhangi bir hosta verilmezler Varsayılan Rota (Default route) Adresi

0.0.0.0 adresi yönlendiriciler için varsayılan rota adresi olarak kullanılır. O yüzden hiçbir hosta verilmez.

Yerel Geri Döngü (Local Loopback) Adresi 127.0.0.1 adresi her bir host için yerel geri döngü adresidir. Bir bilgisayar ağ sisteminin

çalışmasını 127.0.0.1 adresi ile test eder, hostlara verilemez Bağlantı-Yerel (Link-Local) adresleri

169.254.0.0-169.254.255.255 arası adresler DHCP sunucudan adres almak üzere yapılandırılmış hostların, DHCP keşif paketlerine

cevap alamaması durumunda hostlara kendiliğinden atanırlar Test-Net adresleri

192.0.2.0-192.0.2.255 (192.0.2.0/24) adresleridir Dökümantasyon ve örnekler için kullanılır. Hostlara verilemezler

IP Adresleme –IPv4 Özel Durumlu Adresler Rezerve edilmiş adresler

Bazı adresler çeşitli özel kullanım amaçları için rezerve edilmiştir. Bu adresler hostlara verilemez

240.0.0.0-255.255.255.254 arası adresler araştırmalar için 224.0.0.0-239.255.255.255 arası adresler çoklu haberleşme

(multicast) adresleme için 224.0.0.0-224.0.0.255 arası link-local multicast adresler 224.0.1.0-239.255.255.255 genel-multicast adresler

IP Adresleme –IPv4 Genel (Public)/Özel (Private) Adresler ve Ağ Adres Çevirisi (NAT) Özel (Private) Adresler Bazı IP adresleri sadece şirketlerin, kurumların, firmaların, ev kullanıcılarının kendi

yerel ağlarında herhangi bir otoriteden izin almadan kullanabilmeleri için ayrılmıştır

İnternet ortamında yönlendirilmezler Sadece yerel ağlarda kullanılabilir

10.0.0.0-10.255.255.255 (10.0.0.0/8) aralığındaki adresler



IP Adresleme –IPv4 Genel (Public)/Özel (Private) Adresler ve Ağ Adres Çevirisi (NAT) Genel (Public) Adresler Özel adresler dışındaki tüm kullanılabilir IP adresleri internet ortamında

yönlendirilebilir ve internete çıkabilir Genel adreslerin kullanımı için adres sağlayıcı kuruluşlardan temin edilmeleri

gerekir Son kullanıcılar genel adresleri internet servis sağlayıcı (ISP) kuruluşlardan

alabilirler İnternet servis sağlayıcılar IANA (Internet Assigned Number Authority)’ye

bağlı bölgesel üst kuruluşlardan alabilirler

IP Adresleme –IPv4 Genel (Public)/Özel (Private) Adresler ve Ağ Adres Çevirisi (NAT) Genel (Public) Adresler

IP Adresleme –IPv4 Genel (Public)/Özel (Private) Adresler ve Ağ Adres Çevirisi (NAT) Ağ Adres Çevirisi (NAT)

IP Adresleme –IPv4 Ağı ve Bilgisayarları Adresleme Rastgele dağıtım yapılmamalı belirli bir plana göre dağıtım yapılmalı Ağda dağıtılacak adresler planlanmalı ve dökümante edilmeli Aynı IP adresi birden fazla hosta verilmemeli Ağdaki sunucular gibi bazı özel hostlara statik adres verilmeli Bazı hostlara IP adresleri gruplandırılarak verilmelidir:

Son kullanıcı cihazları Sunucular ve çevre birimler (yazıcılar gibi) İnternetten erişilebilen hostlar Ara bağlantı cihazları (yönlendirici, anahtar, güvenlik duvarı gibi).

IP Adresleme –IPv4 Ağı ve Bilgisayarları Adresleme Hostlar dinamik adreslenmeli

Masaüstü ve dizüstü bilgisayarlar, mobil cihazlar, el terminalleri gibi

DHCP sunucu kurulmalı ve adres havuzları oluşturulmalı Özel hostlara statik adresleme Ara bağlantı cihazlarına tahmin edilebilir adresler Yönlendirici ve güvenlik duvarlarının tüm ara yüzlerine

(interface) farklı ağlardan IP adresi atanmalı Ağın ağ geçidi olarak çalışacak yönlendirici ve güvenlik

duvarı portlarına tipik olarak ağdaki en küçük veya en büyük host adresleri atanır.

Alt Ağ Oluşturma

Ağ

Bölüm Özeti

Aktarım katmanının görevleri Servis adresleri/port numaraları Aktarım katmanı protokolleri Güvenilir veri dağıtımı için TCP protokolü TCP güvenilirlik özellikleri Hızlı veri dağıtımı için UDP protokolü TCP – UDP karşılaştırması

bilgisayar ağlarıakademik.duzce.edu.tr/content/dokumanlar/resulkara/... · 2019-11-04 · bir...

Documents