YÖNLENDİRİLMİŞ PROTOKOLLER
Yönlendirilebilir ve Yönlendirilmiş Protokoller
Yönlendirme protokolleri ile yönlendirmeli protokoller, genelde birbiriyle karıştırılır, ancak, farklı tanımlardır. İlki yani yönlendirme protokolleri dinamik yönlendirme tablosu oluşturmak için kullanılan RIP,OSPF; EGP gibi protokoller; ikincisi ise IP,IPX,DEC net,Apple Talk gibi protokolleri anlatır.
Yönlendirilebilir protokol ise bir varolan organizasyondaki ağ yönlendiricileri arasında güncellemeler gönderir. Böylelikle yönlendirme işleminin datagram yollarını belirmeye izin verir. Yönlendirilmiş protokol, ağ barındırma veya ağ segmentlerine dışarıdan gönderilmesi gereken bilgi elemanlarını içerir.
Yönlendirmeli protokoller, uzaklık vektörü (RIP, IGRP) ve bağlantı-durum (OSPF) yönlendirme protokollerini içerir. Bir ağ içinde birden fazla yönlendirilmiş protokol olabilir.
Yönlendirilmiş Protokol (IP)
OSI modelinde bilgi akışı başladığında veri her katta işlenir. Ağ katmanında, veri, datagram olarak bilinen, veriyi paket içine giydirirler. IP, IP paketinin adresleme ve diğer bilgilerini içeren fakat gerçek veri hakkında bilgi sahibi olmayan baş kısmını belirler. IP veri ne olursa olsun paketi üst katmanlardan alıp alt katmanlara iletir.
Paket ağlar arasında hedefine ulaştığında katman 2 başlıkları ve artbilgileri kaldırılır ve yerini katman 3 aygıtlarına bırakır. Çünkü katman 2 aygıtları yerel adresleme içindir. Katman 3 veri üniteleri ve paketleri noktadan noktaya adresleme içindir.
Internet’teki tüm kullanıcılar üzerinde IP protokol grubu çalışmak zorundadır. IP paketleri, ağlar arası dolaşımda pek çok kullanıcıya uğrar ve her bir kullanıcıda aynı kurallara göre çalışan IP protokolü ile karşılanır.
IP Paketlerinin Yapısı
IP paketi bir başlık bilgisi (bu bilgi IP paketinin özelliklerini tanımlar) ve IP verisinden oluşur. IP paketlerine datagram denir. IP paketlerini 32 bitlik satırlar (words) halinde düşünebiliriz. Paketteki bazı alanların içeriği açıktır. Diğerleri için bu bölümde kısa açıklama yapılacaktır:
IP_adresi / maske_uzunluğu
şeklinde ifade edilir. Maske_uzunluğu verilen IP_adresinin alt ağ adresini (ağ adresi ile birlikte) gösteren ilk bölümünün uzunluğunu verir. Şekil 9.3’teki örnek için maske_uzunluğu 22 olmalıdır. Adreslemenin ve maskelemenin bu şekilde yapılmasına CIDR (Classless InterDomain Routing) denir.
Şekil 1-5’teki IP ağında, iki A sınıfı ağ (22.0.0.0, 50.0.0.0), bir B sınıfı ağ (128.1.0.0) ve bir de C sınıfı ağ (198.4.12.0) bulunmaktadır. Şekilde dikkat edilmesi gereken, bir düğümün birden fazla ağa bağlanması durumunda her ağ üzerinde o ağa özel bir IP adresinin olması gerektiğidir.
Şekil 1-5: Örnek bir IP ağı
IP verisi üst protokollere ait başlık ve verileri içerir:
Ø Versiyon – Internet başlığının sürümünü verir. Halen sürüm 4 kullanılmaktadır.
Ø IP Başlık Uzunluğu (HLEN) –IP başlığının toplam uzunluğunu verir. 32 bitlik kelimeler halinde değerlendirme yapılır. Bu alan bilgisi 2 ise toplam başlık 64 bit demektir.
Ø Toplam Uzunluk –IP paketinin toplam uzunluğunu verir. (IP başlığı + Veri)
Ø Servis Türü –Üst düzey protokollerin IP’ye data gramın nasıl ele alınması gerektiğini belirtir. Kaynak kullanıcı tarafından ayarlanır.
Ø Kimlik –Kaynak kullanıcı tarafından IP paketlerine verilen biricik bir numaradır. Parçalanmış paketlerin tekrar birleştirilmesine yardımcı olur.
Ø Bayrak –Parçalama kontrolünde kullanılır. Bir data gram paketinin parçalanıp parçalanmadığı onun parçalanmasına izin verilip verilmediği gibi bilgilere ait kodlar taşır.
Ø Parçalanma Ötelemesi –Eğer bir data gram parçalanmışsa, parçalanmış data gramınbu parçasının orijinal data gramın neresine karşılık geldiğinin tespit edilmesini sağlar.
Ø Yaşam Süresi –Internet sisteminde bir IP paketin yaşam zamanını belirler. Bu zamansonunda, IP paket en son bulunduğu kullanıcı üzerinde yok edilir.
Ø Protokol –Bir üst katman protokolüne ilişkin kodları içerir.
Ø Başlık kontrolü –Sadece başlık için bozulmaya karşı bir koruma önlemi sağlar.Yaşam süresi alanı sürekli değiştiğinden her kullanıcı da sağlama toplamı değerinin yeniden hesaplanması gerekir.
Ø Kaynak adres –Kaynak adrestir. Hedefe ait 32 bitlik IP adresle doldurulur.
Ø Hedef adres –Hedef adrestir. Hedefe ait 32 bitlik IP adresle doldurulur.
Ø Opsiyon –Bazı durumlarda kullanılır.
Ø Doldurma biti –Internet başlığının toplam uzunluğunu korumak için kısa başlıklarda, başlık sonuna ilave edilen sıfırları ifade eder.
Ø Veri –64Kb’e kadar değişebilen üst katman bilgisi içerir.
IP YÖNLENDİRME PROTOKOLLERİ
Yönlendirme
Yönlendirme, OSI katman 3 fonksiyonudur. Yönlendirme kişisel adreslerin toplanıp gruplandığı hiyerarşik orginazasyonel bir düzendir.
Yönlendiricinin ilk ve öncelikli olan görevi budur.Aşağıdakiler yönlendiricilerin iki anahtar görevidir.
· Yönlendiriciler bir yönlendirme tablosu oluşturmalı ve diğer yönlendiricilerin ağ topolojisindeki değişimlerinden haberdar olmalıdır. Bunu da yönlendirme protokolü kullanarak diğer yönlendiricilerle haberleşerek yapar.
· Paketler ara yüze ulaştığında yönlendiriciler paketin nereye gönderileceğini belirlemek için yönlendirme tablosunu kullanmalıdırlar. Yönlendiriciler paketi uygun ara yüze anahtarlarlar ve pakete o ara yüzün tanıması için gerekli bilgileri yükler ve son olarak ta paketi iletirler.
Yönlendirme ve Anahtarlama Karşılaştırılması
Yönlendirme, çoğunlukla anahtarlamaya zıttır. Uzman olmayan bir kişiye göre yönlendirme ve anahtarlama aynı işlemi yapar gibi görünür. En büyük fark, anahtarlama katman 2 de oluşur yönlendirme ise katman 3 te oluşur. Bu ayrımın anlamı anahtarlama ve yönlendirme veri transferi için farklı bilgi kullanırlar.
İkisinin isimleri aynı olmasına rağmen, aralarındaki fark büyüktür. Yönlendirilmiş protokol, ağlar arası trafik akışını sağlamak için kullanılan ağ katmanı protokolüdür. IP, IPX ve AppleTalk yönlendirilmiş protokolünün bir örneğidir. Yönlendirilmiş protokoller bir ağdaki hostun diğer bir ağdaki hosta iletişimini, kaynak ve hedef ağ arasındaki ileri yönlendirici trafiğiyle sağlar. IP, IPX adresi gibi sadece bir kaynak veya hedef hostu değil içlerindeki alt ağlarıda tanımlayan lojik adreslerle karakterize edilmişlerdir. Aksine NETBEUI gibi bir protokol, hiçbir mantıksal adres kullanmaz ve yönlendirilmez. Bu neden böyle olur dersek çünkü bir yönlendirici(router), NETBEUI paketine denk geldiğinde, NETBEUI paketinin hiçbir mantıksal adres yerine isim içerdiği için bu hedefin nereden olduğunu bilmenin hiçbir yolu yoktur. Protokol yönlendirilemez.Şu anlama gelir. NETBEUI hostları arasındaki iletişim bir tek yönlendirilmiş ağ arasında sınırlıdır. Açıkçası bu da NETBEUI paketinin büyük ara ağlarda kullanımını kısıtlar.
Yönlendirilebilir protokoller, değişik bir amaca hizmet eder. Kaynak ve hedef hostlara bilgi aktarımda kullanmaktan ziyade yönlendirilebilir protokol birbiri arasında bilgi değişimi için yönlendiriciler(router) tarafından kullanılır. Mesela bizim yönlendiricilerimizin ağlar arasında değişken olarak birbirleri hakkında bilgi öğrenmelerini istiyorsak, biz onları RIP veya IGRP gibi ortak kullanılan protokolleri yapılandırırız. Router’lar(yönlendiriciler), yönlendirilebilir protokolleri, farkında oldukları ağlar hakkında bilgi alışverişinde kullanırlar. Bir diğer ifadeyle yönlendirilebilir protokoller, yönlendiricileri bir diğeriyle konuşmasına izin verir. Bu bizim her ara ağdaki yönlendirilebilir protokolü yapılandırmamız gerektiği anlamına gelmez. Daha farklı seçeneklerde vardır. Mesela her bir yönlendiricideki(router) hedef ağ için tanımlanmış statik yollar gibi diyebiliriz. Bu bize çok iş gibi geliyorsa haklı olabiliriz. Eğer bir ağı, birkaç yönlendiricinin ötesine geçerse kesinlikle bir veya birkaç yönlendirilebilir protokolleri eklemeyi göz önünde bulundurmalıyız. OSPF, EIGRP, AURP ve diğerleri RIP ve IGRP’den farklı olarak bulunur. Bir diğerini seçmenin ağ büyüklüğü, performans ihtiyacı, kullanımdaki yönlendirilmiş protokolleri içeren faktörleri vardır.
Yönlendirme Tablosu
Tüm yönlendirme protokollerinin ve algoritmalarının amacı, yönlendirme tablolarını oluşturup bu tabloları kullanıcı protokollerinin hizmetine sunmaktır. Uzaklık vektör algoritması da yönlendirme tablolarını bu amaç doğrultusunda oluşturur. Bu algoritma tarafında oluşturulan yönlendirme tablosu içinde şu bilgiler yer alır:
· Hedef ağ’ın IP adresi (Mantıksal ağ adresi)
· Hedef ağ’a olan uzaklık (sekme sayısı ya da metrik)
· Hedef ağ’a ulaşmak için paketin ilk uğrak noktası olan komşu yönlendiricinin IP adresi
· Yol bilgisinin kaynağı ( hangi yönlendirici protokolü tarafından oluşturulduğu)
· Yol bilgisinin en son güncellendiği zamandan bu yana geçen süre.
Show ip route Komutu:
Routerin öncelikli fonksiyonlarından biri verilen hedef için en iyi yolu tayin etmektir. Router,bir yöneticinin konfigürasyonundan veya diğer router lar dan yönlendirme protokolleri yoluyla yolları öğrenir. Routerlar bu yönlendirme bilgisini yönlendirme cetvellerinde saklarlar ve dinamik hafızada (DRAM) kullanırlar. Bir yönlendirme cetveli en iyi yolların bir listesini içerir. Routerler bu cetveli ileri paket kararları yapmakta kullanırlar.
Show ip route komutu IP yönlendirme cetvelinin içeriğini gösterir. Bu cetvel bilinen tüm ağlara ve alt birimlerine girişleri, bu bilginin nasıl öğrenildiğini belirten bir Kod kadar içerir.
Aşağıdakiler show ip route komutuyla birlikte kullanılabilen bazı ek komutlardır:
· show ip route connected
· show ip route network
· show ip route rip
· show ip route igrp
· show ip route static
· Statik Yönlendirme – Bir yönetici el ile , bir veya daha fazla hedef ağlara yönlendirmeyi tanımlar.
· Dinamik Yönlendirme – Routerler, yönlendirme bilgisini ve bağımsızca seçilmiş en iyi yolu değiş tokuş etmek için yönlendirme protokolünde belirlenmiş kuralları izler.
Kaynak ve Hedef Yolun Tanımlanması:
Bir ağ kümesindeki trafiğe girmek için, ağ katmanında ağ tanımlaması gerçekleşir. Yol tayini işlemi, varis yeri için uygulanabilir yönlerin değerlendirilmesini ve tercih edilmiş işleyen bir paketin kurulmasını mümkün kılar. Yönlendirme servisleri ağ topoloji bilgilerini ağ yolları belirleneceği zaman kullanırlar. Bu bilgi ağ yöneticisi tarafından veya ağdaki dinamik işlemlerden toplanılabilir.
Ağ katmanı,birbirine bağlı ağlar arasındaki paket ulaşımını bastan basa ve en iyi çabayı gösterir. Ağ katmanı, kaynak ağdan varis ağına paket gönderirken IP yönlendirme cetvelini kullanır. Router hangi yolun kullanılacağını belirledikten sonra, paketi bir arabirimden diğerine veya paketin varacağı en iyi yolu gösteren porta yollar.
Metrik Yol Tanımlanması:
Yönlendirme protokolleri varışa olan en iyi yolu belirlemek için metrikleri kullanırlar. Metrik , yola ulaşılabilirliği ölçen bir değerdir. Bazı protokoller metriği hesaplamada yalnızca bir etkeni kullanırlar. Örneğin RIP versiyon 1 , sekme sayma yolunu metriğini hesaplamada tek etken olarak kullanır. Diğer protokoller metriklerini temellendirirken, band genişliği, gecikme , yükleme , güvenilirlik , saniye gecikmesi ,maksimum iletim ünitesi (MTU) ve fiyatı baz alırlar.
Her yönlendirme algoritması kendi içinde en iyi yolun hangisi olduğunu anlatır. Algoritma ağdaki her bir yol için metrik değerde denen bir numara oluşturur. Genelde metrik numara küçüldükçe yol iyileşir.Band genişliği ve gecikme gibi faktörler statiktir. Çünkü her bir router yeniden kurulana veya her bir ağ yeniden dizayn edilene kadar ayni kalır. Yükleme ve güvenilirlik gibi faktörler dinamiktir. Her bir arabirim için router tarafından o zaman da hesaplanır.
Sonraki Atlama Yolunun Tanımlanması:
Yönlendirme algoritmaları yönlendirme tablolarını çeşitli bilgilerle doldururlar. Varis yeri/sonraki adim bileşkesi, router a belli bir varis yerine, özel bir routere paket göndererek ulaşılabileceğini söyler. Bu router son hedefe giden yol üzerindeki bir sonraki adimi temsil eder.
Son Yönlendirme Güncellemesinin İncelenmesi:
Aşağıdaki komutlar son yönlendirme güncellemesini bulmak için kullanılır.
· show ip route
· show ip route network
· show ip protocols
· show ip rip database
Yönlendirme Algoritmaları
Yönlendirme algoritmaları, yönlendiriciler üzerinde tutulan ve en uygun yolun belirlenmesinde kullanılan tabloların dinamik olarak güncellenmesi için kullanılır. Temelde, biri uzaklık vektörü, diğeri bağlantı durum algoritması olarak adlandırılan iki farklı yönlendirme algoritması vardır. RIP, OSPF, IGP gibi birçok yönlendirme protokolü bu iki algoritmadan birine dayanır.
Yönlendirme protokolleri tasarımda aşağıdaki önemli noktalar dikkate alınmalıdır.
· Optimizasyon
· Basit ve düşük kayıplı
· Süreklilik ve sağlıklılık
· Esneklik
· Hızlı yakınsaklık
Yönlendirme algoritmaları en iyi yolu seçerken farklı metrik değerleri kullanırlar. Her algoritmanın kendisine göre avantajları vardır. Algoritmalar aşağıdaki farklı değerler baz alarak işlemlerini yaparlar.
§ Bant genişliği
§ Gecikme
§ Yük
§ Güvenlik
§ Atlama sayısı
§ Maliyet
§ İm (tick) sayısı
Paketlerin yönlendirilmesi (geçilecek düğümlerin belirlenmesi) iki şekilde gerçeklenir. Kaynakta yönlendirme(source routing) ve sekerek yönlendirme (hop by hop routing)’dir.
En Kısa Yolu Bulma Algoritması (Dijkstra’s Shortest Path Algorithm)
Yönlendirme teknikleri üzerinde düşünmeye başladığınızda, aklınıza gelebilecek ilk teknik, iki nokta arasındaki en kısa yolu bulmak ve paketleri o yol üzerinden aktarmak olacaktır.Verilen iki düğüm arasındaki en kısa yolu bulan bir algoritmadır. Basit ve gerçekleştirmesi kolay olması nedeniyle geniş kullanım alanı bulmuştur.
Bilgisayar ağlarında iki nokta arasındaki en kısa yolu bulurken ölçüt olarak:
- Bağlantı noktaları arasındaki coğrafi uzaklık,
- Geçilen düğüm (sekme) sayısı, ya da
- Hatlar üzerinde ortaya çıkan aktarım süreleri, düğümlerdeki kuyruklarda bekleme süreleri (gecikme değerleri) kullanılabilir. Sonuçta amacımız, kullanılan ölçüte bağlı olarak kaynak noktasından varış noktasına en kısa yolun bulunmasıdır.
Bu bölümde açıklanacak en kısa yol algoritması Dijkstra tarafından geliştirilmiştir.
Sel (Taşkın-Flooding) Algoritması:
Bu yöntemde bir düğüme ulaşan paketin kopyaları çıkarılır ve bu kopyalar paketin geldiği bağlantı (hat) dışındaki tüm bağlantılardan gönderilir. Doğal olarak bu yöntem aynı paketin pek çok kopyasının yapılmasına ve bu kopyaların ağdaki trafiği aşırı derecede yoğunlaştırmasına neden olacaktır. Bu dezavantaja karşın, taşkın yönteminde seçilecek hat için özel hesaplamalar yapılmasına gerek kalmaz. Paket, doğal olarak, ek kısa yol üzerinden varış noktasına erişir. Ancak bu sırada aynı paketin pek çok kopyası yapılır.
Bağlantı Durumu Yönlendirmesi
Bu algoritma uzaklık vektörü algoritmasının yerine konulmak amacıyla geliştirilmiştir. Uzaklık ölçütü olarak hop yerine paket gecikmesini kullanır. Bu şekilde routerlar arasındaki hızlı ve yavaş bağlantıları ayırt edebilir. (Hop metriğinde bu ayrım yapılamaz)
Bir router açıldığı zaman algoritma gereği yaptığı işler şunlardır:
1. Komşularını keşfet ve ağ adreslerini öğren,
2. Her komşuya gecikmeyi ölç,
3. Öğrendiklerini bildiren bir paket oluştur,
4. Bu paketi bütün routerlara gönder,
5. Diğer tüm routerlara en kısa mesafeyi hesapla.
Bağlantı-Durum yönlendirmede kullanılanlar:
· Bağlantı-Durum reklamları (LSAs) – Diğer routerlara gönderilen yönlendirme bilgilerinin olduğu küçük paketlerdir.
· Topoloji Veritabanı – Topoloji Veritabanı , Bağlantı-Durum reklamlarından toplanılan bilgilerin saklandığı yerdir.
· SPF Algoritması – En kısa Yol En iyi yoldur algoritması veritabanındaki sonuçlara göre performansı hesaplarlar.
· Yönlendirme Tabloları – Ara yüzleri ve bilinen yolları listeler
Uzaklık Vektörü Yönlendirmesi
Uzaklık vektörü yönlendirmesi, vektör yaklaşımlarına ve ağ topluluğundaki bağlantılara olan uzaklığa göre yönlendirme yapar.
Uzaklik vektör yönlendirme protokolünün özellikleri:
Uzaklık vektör yönlendirme algoritmaları, bir routerdan diğer bir routera yönlendirme tablolarının kopyalarını periyodik olarak gönderirler. Düzenli olarak yapılan güncellemelerle routerlar arasında topoloji değişiklikleri haberleşir. Uzaklık vektörünün temel yönlendirme algoritması Bellman-Ford algoritmaları olarak ta bilinirler.
Metrik Değer Parametreleri
Metrik değer hesaplamasında en basit hesap yöntemi, yönlendiriciler arasındaki atlama sayısının (hop count) baz alınmasıdır. Gerçekte bu değer paketlerin alıcısına en hızlı gitmesini sağlamayabilir. Çünkü iki düğüm arasında atlama sayısı 2 olan bir yol 1 olan bir başka yoldan daha hızlı aktarım gerçekleştirebilir. Bu durumda paketlerin aktarılması için daha hızı yol var iken atlama sayısı küçük diye metrik değeri 1 olan yola yönlendirme yapılır. Bu durumların önüne geçmek için ağın ayrıntısını gösteren parametreler de kullanılır.
Bunlar kısaca aşağıdaki gibidir:
• En ucuz yola göre
• Servis kalitesi gereksinimine göre
• Gereksinimi duyulan servis türüne göre
• Uygulama politikalarına göre
• Var olan diğer yolun da kullanılmasına göre
