Anahtarlamalı Yerel Alan Ağları
Anahtarlamalı bir yerel alan ağı, sınırlı bir alandaki ana bilgisayarları, MAC adreslerine göre çerçeveleri ileten, ağ topolojisini otomatik olarak öğrenen ve ağı ayrı çarpışma alanlarına bölen bağlantı katmanı anahtarları aracılığıyla birbirine bağlamaktadır.
Tanım
Anahtarlamalı bir yerel alan ağı, bağlantı katmanı anahtarlarının ana bilgisayarları birbirine bağladığı ve hedef MAC adreslerine göre çerçeveleri seçici olarak ilettiği, hangi adreslere hangi bağlantı noktaları aracılığıyla ulaşılabileceğini otomatik olarak öğrendiği bir yerel alan ağıdır.
Kapsam
Bu konu, anahtarlamalı yerel alan ağlarının işleyişini kapsamaktadır: bağlantı katmanı (MAC) adreslemesi, IP adreslerini yerel bir bağlantıdaki MAC adresleriyle eşleştiren Adres Çözümleme Protokolü, öğrenen anahtarların çerçeveleri gözlemleyerek iletme tablolarını nasıl oluşturduğu, tek bir yayın alanını korurken çarpışma alanlarını nasıl böldüğü ve fiziksel bir anahtarı mantıksal ağlara ayıran sanal yerel alan ağları (VLAN'lar). Konu, özel Ethernet çerçeve formatını ve anahtarlama donanımını (Ethernet konusuna ayrılmıştır) ve ağ katmanının ağlar arası yönlendirmesini içermemektedir.
Temel sorular
- Bağlantı katmanı (MAC) adresleri nasıl yapılandırılmıştır ve IP adreslerinden farkları nelerdir?
- Adres Çözümleme Protokolü, yerel bir bağlantıdaki bir IP adresini bir MAC adresiyle nasıl eşleştirmektedir?
- Bir anahtar, ana bilgisayarların konumunu nasıl öğrenir ve iletme tablosunu nasıl oluşturur?
- Anahtarlar, tek bir yayın alanını korurken çarpışma alanlarını nasıl bölümlere ayırır?
- Sanal yerel alan ağları (VLAN'lar) nelerdir ve neden kullanılmaktadır?
Anahtar kavramlar
- MAC (bağlantı katmanı) adresleri
- Adres Çözümleme Protokolü (ARP)
- bağlantı katmanı anahtarları
- anahtar iletme tabloları
- kendi kendine öğrenme
- çarpışma alanları ve yayın alanları
- sanal yerel alan ağları (VLAN'lar)
- yayılan ağaç protokolü
Temel kuramlar
- Kendi kendine öğrenen, şeffaf anahtarlama
- Bir Ethernet anahtarı, her çerçevenin kaynak MAC adresini ve gelen bağlantı noktasını kaydederek, sonraki çerçeveleri yalnızca hedefe doğru olan bağlantı noktasından göndermesini sağlayan bir iletme tablosu oluşturmaktadır; bu öğrenme otomatik ve ana bilgisayarlar için şeffaftır.
- Adres çözümleme
- Ana bilgisayarlar birbirlerinin IP adreslerini bilmekle birlikte, bağlantı teslimatı MAC adreslerine ihtiyaç duyduğundan, Adres Çözümleme Protokolü, yerel bir IP adresine karşılık gelen MAC adresini sorgulamak için bir yayın yapmakta ve yanıtı önbelleğe alarak ağ ve bağlantı katmanları arasında köprü kurmaktadır.
- Çarpışma alanı segmentasyonu ve VLAN'lar
- Anahtarlar, çarpışmaları bireysel bağlantılarla sınırlamakta ve güvenlik ve yönetilebilirlik için yayın trafiğini izole eden ve ana bilgisayarları fiziksel kablolamadan bağımsız olarak gruplandıran sanal yerel alan ağlarına mantıksal olarak bölümlere ayrılabilmektedir.
Klinik önem
Anahtarlamalı yerel alan ağları, kurumsal, kampüs ve veri merkezi ağlarının günlük yapı taşını oluşturmaktadır. Kendi kendine öğrenen anahtarlar, tak-çalıştır yerel ağ bağlantısını mümkün kılmakta, VLAN'lar tek bir fiziksel altyapının izolasyon ve güvenlik için birçok mantıksal ağa hizmet etmesini sağlamakta, ARP ve yayın alanlarını anlamak ise bağlantı sorunlarını, yayın fırtınalarını ve adres çakışmalarını teşhis etmek için temel önem taşımaktadır.
Tarihçe
İlk yerel alan ağları, tüm ana bilgisayarların tek bir çarpışma alanını paylaştığı paylaşımlı ortamları kullanmaktaydı. Şeffaf köprüler ve aralarındaki döngüleri önlemek için Radia Perlman'ın yayılan ağaç protokolü, birden fazla segmentin güvenli bir şekilde birleştirilmesine olanak tanımıştır. Adres Çözümleme Protokolü (RFC 826, 1982), IP'yi Ethernet adreslemesine bağlamıştır. Köprüler, yüksek bağlantı noktası yoğunluklu anahtarlara dönüşerek yerel alan ağlarını VLAN desteğiyle tamamen anahtarlamalı, tam çift yönlü ağlara çevirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Radia Perlman
- David C. Plummer
- Larry L. Peterson
İlgili konular
Temel eserler
- kurose2021
- rfc826
Sıkça sorulan sorular
- Bir anahtar, bir çerçeveyi nereye göndereceğini nasıl bilmektedir?
- Bir anahtar, trafiği izleyerek öğrenmektedir: bir çerçeve geldiğinde, kaynak MAC adresini ve geldiği bağlantı noktasını kaydetmektedir. Zamanla adresleri bağlantı noktalarıyla eşleştiren bir tablo oluşturmakta, böylece bir çerçeveyi yalnızca hedefine doğru olan bağlantı noktasından iletebilmekte, hedef hala bilinmiyorsa yalnızca tüm bağlantı noktalarına taşma yapmaktadır.
- VLAN nedir?
- Bir sanal yerel alan ağı, fiziksel bir anahtarı (veya bir anahtar setini) birden çok mantıksal yayın alanına bölmektedir. Farklı VLAN'lardaki ana bilgisayarlar, ayrı anahtarlardaymış gibi davranmakta, bu da güvenliği ve izolasyonu artırmakta ve yöneticilerin cihazları fiziksel olarak nereye takıldıklarına göre değil, mantıksal olarak gruplandırmasına olanak tanımaktadır.