Ağ Protokolleri Hakkında Bilmeniz Gerekenler

Günümüz dünyasında ağlar, cihazların birbirleriyle iletişim kurmasını sağlayan temel bileşenlerden biridir. Ancak, bu iletişimin düzenli ve uyumlu bir şekilde gerçekleşebilmesi için belirli kuralların uygulanması gerekir. İşte tam bu noktada ağ protokolleri devreye girer.

Protokol Nedir?

Protokol, bilgisayarlar ve ağ cihazları arasında iletişimi sağlayan kurallar ve standartlar bütünüdür. Bu kurallar, veri iletimini düzenler ve farklı sistemlerin birbiriyle uyumlu şekilde çalışmasını sağlar. Protokoller sayesinde cihazlar belirli bir formatta veri alışverişi yaparak kesintisiz ve güvenli bir iletişim gerçekleştirebilirler.

Ağ Protokollerine Genel Bakış

Ağ protokolleri, cihazlar arasında mesaj alışverişi için ortak bir biçim ve kurallar kümesi tanımlar. Protokoller, yazılım, donanım veya her ikisinde de uç aygıtlar ve aracı aygıtlar tarafından uygulanır. Her ağ protokolünün kendi işlevi, biçimi ve iletişim kuralları vardır.

Ağ protokolleri farklı kategorilere ayrılabilir:

Ağ İletişim Protokolleri: Protokoller, ağ cihazları arasında veri iletimini sağlayan temel protokollerdir. İnternetin ve yerel ağların (LAN/WAN) çalışmasını mümkün kılar.

• IP (Internet Protocol):
  • Cihazların ağ üzerinde birbirlerini tanıyabilmesi için benzersiz adresler (IP adresleri) kullanmasını sağlar.IPv4 (32 bit) ve IPv6 (128 bit) olmak üzere iki versiyonu vardır.
  • Örnek: “192.168.1.1” bir IPv4 adresidir.

• TCP (Transmission Control Protocol):
  • Güvenilir, bağlantılı iletişim sağlar. Verileri sıralı ve eksiksiz ulaştırır.
  • Örnek: Bir web sayfasını yüklediğinde (HTTPS), TCP kullanılır.

• UDP (User Datagram Protocol):
  • Bağlantısız, hızlı ama güvenilir olmayan iletişim sağlar.
  • Örnek: Online oyunlar ve canlı yayınlar UDP kullanır (örneğin, Zoom veya Twitch).

• HTTP (HyperText Transfer Protocol) & HTTPS (Secure HTTP):
  • Web sitelerinin çalışmasını sağlar.
  • HTTPS, TLS ile şifrelenmiş güvenli versiyonudur.
  • Örnek: Tarayıcında “https://www.google.com” adresine girdiğinde HTTPS kullanılır.

Ağ Güvenlik Protokolleri: Protokoller, ağ trafiğinin şifrelenmesini ve güvenli hale getirilmesini sağlar.

• SSL/TLS (Secure Sockets Layer / Transport Layer Security)
  • Veri şifreleme sağlar, HTTPS gibi güvenli bağlantılar oluşturur.
  • Örnek: Banka işlemlerini yaparken TLS kullanılır (HTTPS üzerinden).

• SSH (Secure Shell Protocol:
  • Uzak sunuculara güvenli bağlantı sağlar.
  • Örnek: Linux sunucusuna SSH ile bağlanarak komut çalıştırabilirsin.

• IPSec (Internet Protocol Security):
  • VPN bağlantılarında güvenli iletişim sağlar.
  • Örnek: Şirket ağlarına uzaktan bağlanırken IPSec tabanlı VPN kullanılır.

• Kerberos:
  • Kimlik doğrulama sağlar, özellikle büyük sistemlerde (Windows Active Directory gibi) kullanılır.
  • Örnek: Bir şirkette çalışanlar, Active Directory’ye giriş yaparken Kerberos kullanılır.

Yönlendirme Protokolleri: Protokoller, veri paketlerinin bir ağdan diğerine en iyi şekilde ulaşmasını sağlar. Genellikle yönlendiriciler (router) tarafından kullanılır.

• OSPF (Open Shortest Path First):
  • Büyük ağlar için uygundur, yönlendirme maliyetine göre en iyi yolu seçer.
  • Örnek: Kurumsal şirket ağlarında yönlendiriciler OSPF kullanarak çalışır.

• BGP (Border Gateway Protocol)
  • İnternetin temel protokolüdür. Farklı ağlar (AS – Autonomous Systems) arasında yönlendirme yapar.
  • Örnek: YouTube veya Netflix gibi dev servislerin internet trafiği BGP ile yönlendirilir.

• RIP (Routing Information Protocol):
  • Küçük ağlarda kullanılır. Maksimum 15 atlama (hop) sınırı vardır.
  • Örnek: Eski ofis ağlarında kullanılan basit bir yönlendirme protokolü.

• EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol):
  • Cisco cihazlarında kullanılır. OSPF gibi dinamik bir yönlendirme sağlar.
  • Örnek: Büyük veri merkezleri içinde yönlendirme yapmak için kullanılır.

Hizmet Bulma Protokolleri: Protokoller, bir ağ içinde cihazların birbirlerini otomatik olarak bulmasını sağlar. Genellikle IoT (nesnelerin interneti) cihazları ve yerel ağlar için önemlidir.

• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol):
  • Cihazlara otomatik olarak IP adresi atar.
  • Örnek: Telefonunu Wi-Fi’ye bağladığında otomatik IP almasını sağlar.

• DNS (Domain Name System):
  • Alan adlarını IP adreslerine çevirir.
  • Örnek: “www.google.com” adresine girdiğinde, DNS bunu IP adresine dönüştürür.

Ağ Protokolü İşlevleri

Bilgisayarlar ve ağ aygıtları iletişim kurmak için kararlaştırılan protokolleri kullanır. Bu protokollerin işlevlerine gelin yakından bakalım.

1. Adresleme: Adresleme, bir cihazın ağ içindeki kimliğini belirlemek ve verinin doğru hedefe ulaşmasını sağlamak için kullanılır. İki temel adresleme yöntemi vardır:

• Mantıksal Adresleme (Logical Addressing):
  • IP adresleri (IPv4 ve IPv6) cihazların mantıksal kimliğini belirler.
  • Örnek: “192.168.1.10” veya “2001:db8::ff00:42:8329”

• Fiziksel Adresleme (Physical Addressing):
  • Cihazların donanıma bağlı benzersiz adresleridir (MAC adresleri).
  • Örnek: “00:1A:2B:3C:4D:5E”

📌 Örnek:
Bir bilgisayarın internet üzerinden bir web sitesine bağlanması için DNS, IP adresini çözümler ve cihaz, MAC adresi kullanarak ağ üzerindeki yönlendiriciye bağlanır.

2. Güvenilirlik: Ağ üzerinden gönderilen verinin eksiksiz, hatasız ve doğru bir şekilde karşı tarafa ulaşmasını sağlar. TCP gibi bağlantılı protokoller güvenilir veri iletimini garanti eder.

• Onaylama (Acknowledgment – ACK):
  • Veri başarıyla ulaştığında alıcı, göndericiye bir onay mesajı (ACK) yollar.
• Yeniden Gönderme (Retransmission):
  • Verinin bozulduğu veya kaybolduğu tespit edilirse, tekrar gönderilir.
• Hata Kontrolü (Error Checking):
  • CRC (Cyclic Redundancy Check) ve TCP kontrol toplamları (Checksum) gibi mekanizmalar kullanılır.

📌 Örnek:
Eğer bir TCP bağlantısında veri paketi kaybolursa, alıcı, paketin eksik olduğunu bildirir ve gönderici o paketi tekrar yollar.

3. Akış Kontrolü: Ağdaki cihazların veri gönderme hızlarını eşitleyerek, alıcının aşırı yüklenmesini önler. Alıcı, gönderenin çok hızlı veri göndermesini engellemek için sinyaller kullanır.

• Sliding Window (Kayar Pencere Protokolü):
  • Göndericinin belirli bir pencere boyutu içinde veri göndermesine izin verir.
  • TCP, pencere boyutunu (window size) dinamik olarak ayarlayarak bağlantıyı optimize eder.
• Stop-and-Wait (Durdur ve Bekle):
  • Bir paket gönderilir, alıcıdan onay beklenir, sonra yeni paket gönderilir.

📌 Örnek:
Bir video konferans uygulaması (Zoom, Teams) UDP yerine TCP kullansaydı, her veri paketi onay beklediği için gecikmeler olurdu. Ancak, TCP bu tür uygulamalarda hız kontrolü yaparak aşırı yüklenmeyi önleyebilir.

4. Sıralama: Veri paketlerinin doğru sırayla karşı tarafa ulaşmasını sağlar. TCP gibi protokoller, paketlerin doğru sıralanmasını garanti eder. UDP gibi protokoller ise sıralama yapmaz.

• TCP, her pakete bir sıra numarası (sequence number) ekleyerek verinin sırasını korur.
• Eğer bir paket yanlış sırayla gelirse, alıcı taraf bunu düzelterek paketleri doğru şekilde birleştirir.

📌 Örnek:
Bir dosya indirdiğinde, veri paketleri rastgele sırayla gelebilir. TCP, paketin sıra numarasına bakarak bunları tekrar doğru sıraya koyar.

5. Hata Algılama ve Düzeltme: Ağ üzerinden gönderilen verinin bozulup bozulmadığını kontrol eder ve gerektiğinde hataları düzeltir.

• Checksum (Kontrol Toplamı):
  • Veri paketi içinde bir hata olup olmadığını kontrol eder.
  • TCP ve UDP, paketlerde hata olup olmadığını anlamak için kontrol toplamı hesaplar.
• CRC (Cyclic Redundancy Check):
  • Donanım seviyesinde (örneğin, Ethernet çerçeveleri) veri hatalarını algılar.
• Automatic Repeat Request (ARQ – Otomatik Tekrar İsteği):
  • Hatalı veri tespit edilirse, yeniden gönderilmesini ister.

📌 Örnek:
Eğer bir e-posta gönderirken veri bozulursa, SMTP protokolü bozuk veriyi tespit eder ve verinin tekrar gönderilmesini talep eder.

6. Uygulama Arayüzü: Protokoller, yazılımların ve uygulamaların ağ üzerinde nasıl çalışacağını belirler. API’ler (Application Programming Interfaces), protokollerin uygulamalarla entegrasyonunu sağlar.

• HTTP API’leri:
  • Web servisleri, REST API’ler aracılığıyla veri alışverişi yapar.
• Socket Programming (Soket Programlama):
  • TCP veya UDP soketleri kullanarak, ağ üzerindeki uygulamalar arasında bağlantı kurulur.
• Middleware (Ara Katman Yazılımlar):
  • Uygulamalar arasında veri alışverişini düzenler (örneğin, mesaj kuyruğu sistemleri).

📌 Örnek:
Bir mobil uygulama (örneğin, WhatsApp), mesaj göndermek için bir API çağrısı yapar. Bu çağrı, HTTP veya WebSocket protokolü kullanarak sunucuya iletilir.

Protokol Etkileşimi

Bir bilgisayar ağı üzerinden gönderilen bir mesaj genellikle her birinin kendi işlevleri ve biçimi olan çeşitli protokollerin kullanılmasını gerektirir. Şekilde, bir aygıt web sayfası için bir web sunucusuna istek gönderdiğinde kullanılan bazı yaygın ağ protokolleri gösterilmektedir.

Şekilde protokoller aşağıdaki gibi açıklanmıştır:

• Hypertext Transfer Protocol (HTTP) – Bu protokol, bir web sunucusunun ve bir web istemcisinin etkileşim biçimini yönetir. HTTP, istemci ve sunucu arasında değiştirilen istek ve yanıtların içerik ve biçimlendirilmesini belirler. Hem istemci hem web sunucusu yazılımı, uygulamanın parçası olarak HTTP’yi uygular. HTTP, mesajların istemci ve sunucu arasında nasıl aktarıldığını yönetmek için diğer protokollere bağlıdır.
• Transmission Control Protocol (TCP) – Bu protokol bireysel konuşmaları yönetir. TCP, bilgilerin güvenilir bir şekilde teslim edilmesini garanti etmek ve son cihazlar arasında akış kontrolünü yönetmekle sorumludur.
• Internet Protocol (IP) – Bu protokol, gönderenden alıcıya iletilerin iletilmesinden sorumludur. IP, iletileri birden çok ağda iletmek için yönlendiriciler tarafından kullanılır.
• Ethernet – Bu protokol, aynı Ethernet Yerel Alan Ağı’nda (LAN) bir NIC’den başka bir NIC’ye iletilerin iletilmesinden sorumludur.

Ağ Protokolü Paketleri

Çoğu durumda, protokollerin diğer protokollerle çalışabilmesi gerekir, böylece çevrimiçi deneyiminiz ağ iletişimi için ihtiyacınız olan her şeyi sağlar. Protokol paketleri birbirleriyle sorunsuz çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

Protokol paketi, bir iletişim işlevini gerçekleştirmek için gerekli olan birbiriyle ilişkili protokol grubudur.

Paketteki protokollerin nasıl etkileştiğini görselleştirmenin en iyi yollarından biri etkileşimi yığın olarak görmektir. Protokol yığını, paketteki ayrı ayrı protokollerin nasıl uygulandığını gösterir. Protokoller, daha düşük düzeylerde gösterilen protokoller tarafından tanımlanan işlevselliğe bağlı olarak, her bir üst düzey hizmetle birlikte katmanlar olarak görüntülenir. Yığının aşağı katmanları, ağ üzerinde veri taşımakla ve gönderilen mesajların içeriğine odaklanan üst katmanlara hizmet sağlamakla ilgilidir.

Protokol Paketlerinin Gelişimi

Protokol paketi, kapsamlı ağ iletişim hizmetleri sağlamak için birlikte çalışan bir dizi protokoldür. 1970’lerden bu yana, bazıları standart bir kuruluş tarafından geliştirilmiş, bazıları ise çeşitli satıcılar tarafından geliştirilmiş olan birkaç farklı protokol paketi bulunmaktadır.

Ağ iletişimlerinin ve internetin gelişimi sırasında, şekilde gösterildiği gibi, birbiriyle rekabet eden birkaç protokol paketi vardı.

• TCP/IP – Günümüzde kullanılan en yaygın ve ilgili protokol paketidir. TCP/IP protokol paketi, Internet Engineering Task Force (IETF) tarafından korunan açık standart bir protokol paketidir.
• OSI protokolleri – Bu, 1977 yılında Uluslararası Standardizasyon Örgütü (ISO) ve Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU) tarafından ortaklaşa geliştirilen bir protokol ailesidir. OSI protokolü ayrıca OSI referans modeli adı verilen yedi katmanlı bir model içeriyordu. Günümüzde, OSI esas olarak katmanlı modeli ile bilinir. OSI protokollerinin yerini büyük ölçüde TCP / IP almıştır.
• AppleTalk – Apple Inc. tarafından 1985 yılında Apple cihazları için piyasaya sürülen kısa ömürlü özel protokol paketi. 1995 yılında Apple AppleTalk yerine TCP/IP’yi kabul etti.
• Novell NetWare – Novell Inc. tarafından 1983 yılında IPX ağ protokolü kullanılarak geliştirilen kısa ömürlü özel protokol paketi ve ağ işletim sistemi. 1995’te Novell IPX’i değiştirmek için TCP/IP’yi kabul etti.

TCP/IP Protokolü Örneği

TCP/IP protokolleri uygulama, taşıma ve internet katmanları için kullanılabilir. Ağ erişim katmanında TCP/IP protokolü yoktur. En yaygın ağ erişim katmanı LAN protokolleri, Ethernet ve WLAN (kablosuz LAN) protokolleridir. Ağ erişim katmanı protokolleri, IP paketinin fiziksel ortam üzerinden iletilmesinden sorumludur.

Şekil, bir hostun web tarayıcısı ile web sunucusu arasında paket göndermek için kullanılan üç TCP/IP protokolünün bir örneğini göstermektedir. HTTP, TCP ve IP kullanılan TCP/IP protokolleridir. Ağ erişim katmanında, örnekte Ethernet kullanılmıştır. Ancak bu aynı zamanda, WLAN veya hücresel servis gibi bir kablosuz standart da olabilirdi.

TCP/IP Protokol Paketi

Günümüzde, TCP/IP protokol paketi birçok protokol içerir ve yeni hizmetleri desteklemek için gelişmeye devam eder. Daha popüler olanlardan bazıları şekilde gösterilmiştir.

TCP/IP, internet ve günümüzün ağları tarafından kullanılan protokol paketidir. TCP/IP’nin satıcılar ve üreticiler için iki önemli özelliği vardır:

• Açık standart protokol paketi – Bu, halka açık olarak kullanılabilir ve donanımlarında veya yazılımlarında herhangi bir satıcı tarafından kullanılabileceği anlamına gelir.
• Standartlara dayalı protokol paketi – Bu, ağ endüstrisi tarafından onaylandığı ve bir standart kuruluşu tarafından onaylandığı anlamına gelir. Bu, farklı üreticilerin ürünlerinin başarıyla birlikte çalışmasını sağlar.

Uygulama Katmanı

Ad Sistemi

• DNS – Etki Alan Adı Sistemi. Cisco.com gibi alan adlarını IP adreslerine çevirir.

Host Yapılandırma

• DHCPv4 – IPv4 için Dinamik Ana Bilgisayar Yapılandırma Protokolü. DHCPv4 sunucusu, başlangıçta DHCPv4 istemcilerine IPv4 adresleme bilgilerini dinamik olarak atar ve artık ihtiyaç duyulmadığında adreslerin yeniden kullanılmasına izin verir.
• DHCPv6 – IPv6 için Dinamik Ana Bilgisayar Yapılandırma Protokolü. DHCPv6 sunucusu, başlangıçta DHCPv6 istemcilerine IPv6 adresleme bilgilerini dinamik olarak atar.
• SLAAC – Durumsuz Adres Otomatik Yapılandırma. Bir aygıtın DHCPv6 sunucusu kullanmadan IPv6 adresleme bilgilerini almasını sağlayan bir yöntem.

E-posta

• SMTP – Basit Posta Aktarım Protokolü. İstemcilerin bir posta sunucusuna e-posta göndermesini sağlar ve sunucuların diğer sunuculara e-posta göndermesini sağlar.
• POP3 – Postane Protokolü sürüm 3. İstemcilerin bir posta sunucusundan e-posta almasını ve e-postayı istemcinin yerel posta uygulamasına indirmesini sağlar.
• IMAP – İnternet Mesaj Erişim Protokolü. İstemcilerin, bir posta sunucusunda depolanan e-postalara erişebilmesinin yanı sıra sunucuda e-postaları da korumasını sağlar.

Dosya Transferi

• FTP – Dosya Aktarım Protokolü. Bir hosttaki kullanıcının başka bir hosttaki dosyalara ağ üzerinden erişmesini veya aktarıp almasını sağlayan kuralları belirler. FTP güvenilirdir, bağlantı odaklı ve onaylı bir dosya dağıtım protokolüdür.
• SFTP – SSH Dosya Aktarım Protokolü. Secure Shell (SSH) protokolünün bir uzantısı olarak SFTP, dosya aktarımının şifrelendiği güvenli bir dosya aktarım oturumu oluşturmak için kullanılabilir. SSH, genellikle bir cihazın komut satırına erişmek için kullanılan güvenli uzaktan oturum açma yöntemidir.
• TFTP – Önemsiz Dosya Aktarım Protokolü. En iyi çaba gerektiren, onaylı olmayan dosya teslimi ile basit, bağlantısız bir dosya aktarım protokolü. FTP’den daha az ek yük kullanır.

Web ve Web Hizmeti.

• HTTP – Köprü Metin Transfer Protokolü World Wide Web’de metin, grafik görüntü, ses, video ve diğer multimedya dosyalarını alıp vermek için bir dizi kural.
• HTTPS – HTTP Güvenli. World Wide Web üzerinden değiştirilen verileri şifreleyen güvenli bir HTTP formu.
• REST – Temsili Durum Transferi. Web uygulamaları oluşturmak için uygulama programlama arayüzlerini (API’ler) ve HTTP isteklerini kullanan bir web hizmeti.

Taşıma katmanı

Bağlantı Odaklı

• TCP – İletim Kontrol Protokolü. Ayrı ana bilgisayarlarda çalışan süreçler arasında güvenilir iletişimi sağlar ve başarılı teslimatı doğrulayan güvenilir, onaylı iletimler sağlar.

Bağlantısız

• UDP – Kullanıcı Datagram Protokolü. Bir hostta çalışan bir işlemin, başka bir hostta çalışan bir işleme paket göndermesini sağlar. Ancak, UDP başarılı datagram iletimini doğrulamaz.

İnternet Katmanı

İnternet Protokolü

• IPv4 – İnternet Protokolü sürüm 4. Taşıma katmanından ileti kesimlerini alır, iletileri paketler ve ağ üzerinden uçtan uca teslim etmek için paketleri adresler. IPv4, 32 bit adres kullanır.
• IPv6 – IP sürüm 6. IPv4’e benzerdir ancak 128-bit adres kullanır.
• NAT – Ağ Adres Çevirisi. Özel bir ağdaki IPv4 adreslerini, genel olarak benzersiz genel IPv4 adreslerine çevirir.

Mesajlaşma

• ICMPv4 – IPv4 için İnternet Kontrol Mesajı Protokolü. Paket dağıtımındaki hatalar hakkında bir hedef hosttan kaynak hosta geri bildirim sağlar.
• ICMPv6 – IPv6 için ICMP. ICMPv4 ile benzer işlevsellik sağlar, ancak IPv6 paketleri için kullanılır.
• ICMPv6 ND – ICMPv6 Komşu Keşfi. Adres çözümlemesi ve yinelenen adres algılaması için kullanılan dört protokol iletisi içerir.

Yönlendirme Protokolleri

• OSPF – Açık Önce En Kısa Yol Alanlara dayalı hiyerarşik bir tasarım kullanan bağlantı durumu yönlendirme protokolü. OSPF açık standart bir iç yönlendirme protokolüdür.
• EIGRP – Gelişmiş İç Ağ Geçidi Yönlendirme Protokolü. Bant genişliği, gecikme, yük ve güvenilirliğe dayalı kompozit metrik kullanan, Cisco tescilli bir yönlendirme protokolü.
• BGP – Sınır Geçidi Protokolü. Internet Servis Sağlayıcıları (ISS) arasında kullanılan açık standart dış ağ geçidi yönlendirme protokolü. BGP aynı zamanda ISS’ler ile büyük özel müşterileri arasında yönlendirme bilgileri alışverişinde bulunmak için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Ağ Erişim Katmanı

Adres Çözümleme

• ARP – Adres Çözümleme Protokolü. IPv4 adresi ile donanım adresi arasında dinamik adres eşlemesi sağlar.

Veri Bağlantısı Protokolleri

• Ethernet – Ağ erişim katmanının kablolama ve sinyalizasyon standartlarını tanımlar.
• WLAN – Kablosuz Yerel Alan Ağı. 2,4 GHz ve 5 GHz radyo frekanslarında kablosuz sinyal verme kurallarını tanımlar.

TCP / IP İletişim Süreci

Şekillerdeki animasyonlar, istemciye veri ileten bir web sunucusu örneği kullanarak tüm iletişim sürecini göstermektedir.