ÖZET

Internet'in VPN(Sanal Özel Ağ) oluşturma amacıyla kullanılmasıyla, özel kiralık hatlara göre büyük tasarruflar sağlanabileceğini biliyoruz. Ayrıca, daha şimdiden Internet'in e-ticaret için kullanıldığının da farkındayız. Buna karşılık, Internet'in kritik işlerde kullanılmasının önünde önemli bir engel durmaktadır. Internet üzerinde herhangi bir QoS(Quality of Service) yoktur. Buna karşılık, bu engel özel kiralık hatlar için söz konusu değildir. Her ne kadar Internet üzerinde QoS, bir şekilde yakın gelecek için planlanmış olmasına karşılık, VPN oluşturmaya çalışanların bunu beklemek gibi niyeti yoktur.

VPN'lerin pahalı olmasının temel nedeni, gerekli QoS bulunmayan ağlara (Internet) QoS(güvenlik dahil) özelliğini getirmeleridir. Halbuki eğer gerekli QoS Internet'in kendi üzerinde doğal olarak mevcut olsaydı, bu durumda VPN ürünlerinin maliyeti daha düşük olabilirdi.

Bunların yanında Gecikme (delay),Gecikme değerinin değişmesi (jitter), Bandgenişliği, Güvenilirlik (reliability),Güvenlik(security) gibi QoS paremetrelerinin sağlanması için çeşitli parametre ve yöntemler geliştirilmiştir bunlar arasında RFC(Request For Comments), 2212Resource reservation protocol(RSVP) , IP version 6(IPv6) akışları(flows) ve öncelikleri , ayırt edilen servisler (DiffServ: Differentiated Services) , LMDS , DWDM metodları yer almaktadır.

BÖLÜM 1

GİRİŞ:

Tanıtım

Bir Araya Getirilen ( Converged) Uygulamalar

Bugünün iş hayatı, kurumların verimliliğini arttırmalarını, giderlerini azaltmalarını, müşteri servislerini geliştirmelerini ve kurumsal sorumluluklarını en üst düzeye çıkarmalarını olanaklı kılacak, ses, video ve veri trafiğini bir araya getiren uygulamaları devreye sokmak zorundadır.

Bir araya getirilmiş uygulamalar, hemen bir band genişliği ataması gibi basit bir yaklaşımla çözülemeyecek bir takım istekleri bilgisayar ağ’ından isteyecektir. Hemen belirtelim ki, yüksek seviyeli yeni QoS garantili ağ ekipmanları bu tip uygulamalar için gerekli ortamı yaratma olanağı getirmektedir.

Bir Araya Getirilmiş Uygulama Örnekleri

İletilerin Birleştirilmesi ( Unified Mesaging)

İletilerin birleştirilmesi sistemi, veri ses ve video iletilerini bir araya getirmede görev yapar. Böylece, kurum çalışanları tüm bağlantı organizasyonlarını tek bir sistem üzerinde gerçekleştirerek, çalışanlarının etkinliğini en üst düzeye çıkaracaklardır.

İki Yönlü Video Konferans

Video Konferans uygulamaları, çok pahalıya mal olan ve büyük zaman kaybına neden olan seyahat karşısında çok güçlü bir seçenektir. Basit bir telefon konuşması yerine video konferans uygulaması, kurum içindeki elemanların her konudaki bilgilerini arttırmada ve kavrama yeteneğini geliştirmede büyük katkı sağlamaktadır. Özellikle son yıllarda elektronik kameralarda ve ses donanım aygıtlarındaki fiyat düşüşleri, standart masa üstü bilgisayarların kolaylıkla video konferans içine girmelerini olanaklı hale getirmiştir.

Video- Temelli Eğitim

Video sunucular eğitim bilgilerini depolayabilirler ve uygulamalı videolarda kurum elemanlarının eğitimden geçirilmesini olanaklı kılarlar. Video-temelli eğitim sınıflarda ve belirli programlarla yapılan eğitimlere kıyasla çok daha ucuz olması yanında zamana yarışan, özellikle üst düzey yöneticileri için, istek anında kullanılması nedeniyleçok uygun bir sistemdir.

Ses Trafiği

Belki de bir araya getirilmiş bilgisayar ağlarının en beğenilen yanı iki yönlü ses trafiğinin uygulanmasıdır. Şirketler veri ağlarını ofisten ofise yönlendirerek, özellikle şehirler ve uluslar arası konuşmalarda, ödenen fatura tutarını önemli ölçüde düşürebilirler.

Ayni şekilde gerek ses gerekse veri trafiğinin bir kablo üzerinden iletilmesi, hem kablo hem de bakım giderlerinde oldukça büyük şdüşmelere neden olabilir.

Bilgisayar-telefon Tümleşmesi

Ses trafiğinin bilgisayar-temelli uygulamalar içine yerleştirilmes, yönlendirme sistemlerinin bir araya getirilmesi, çağrı yönetimi gibi fonksiyonlarda çalışanların çok daha etken kullanılması yanında, telefon sistemlerindeki bakımı ve yönetimindeki giderlerde büyük oranda azalmaya neden olacaktır. Bilgisayar ve telefon tümleşmesi satış ve pazarlama fonksiyonlarını da geliştirir ve örneğin müşteri ilişkilerinde büyük olanaklar sağlar.

Bir Araya Getirilmiş Uygulamalar QoS İster

Bir araya getirilmiş uygulamalar, bilgisayar ağı’ından özel destekler ister. Örneğin; hızlı iletim, gecikmelerde çok az bir değişim, güvenilirliğin artması, ağ içinde yayılmalardan etkilenmeyecek yol garantisi, gibi özel destekler bekler. İşte tüm bu destekleri QoS garanti edebilir.

Modern Ağ’larda Trafik; QoS de İki Boyut

Şekil-1 de görüldüğü gibi, ağ trafiği iki boyutlu olarak gösterilmiştir.

Şekil 1: QoS de İki Boyut

Şekil-1 de de görüldüğü gibi bilgisayar ağları üzerinde dört tip veri akışı söz konusudur.

Best-Effort (BE) Veri

Bugün için ağ içinde isteklerinin karşılanması en kolay olan trafik BE verileridir. Bu veriler, gecikmeye rağmen, çok uzun süre ağ üzerinde kalabilir.

Ağ’larda QoS uygulamalarının, bir araya getirilmiş uygulamalarının sağladığı üstünlüğe ek olarak gizli bir yararı daha vardır. BE verilerinin ağ içindeki bazı boşluklara sıkıştırılması olasıdır. Böylece, QoS-Temelli ağlarda kapasite kullanımını da büyük ölçüde arttırır.

Şekil-2 de bu trafik görülmektedir

	Best-Effort Veri

Şekil-2: Best-Effort Veri

Kesintisiz Ortam (Stream Media)

Bu tip uygulamalar istek üzerine gerçekleştirilir. Bunlar tek yönlüdürler, alıcı bunları uygulamaya sokmadan bir süre önce alır ve depolar.

Ancak, kesintisiz uygulamalar yine de özel desteğe gereksinim duyarlar. Bu uygulamalar, uzun bir dönemde, uzunca bir müzik veya filmin tümünü içeren oldukça büyük bir veriyi ağ içine gönderirler.

Şekil-3 de bu ortam görülmektedir

	Kesintisiz

Şekil-3 : Kesintisiz Ortam

Karşılıklı Konuşmalar

Pek çok kişi için gelecek-nesil bir araya getirilmiş uygulamalar dendiğinde akıllarına , bilgisayarın başına geçip karşılıklı görüşme yapma gelmektedir. Bundan çıkarılacak anlam şudur; pek çok kullanıcının ayni anda hem alıcı hem de kullanıcı konumunda olmasıdır.

Hemen belirtelim ki, Karşılıklı görüşme trafiğinin BE ağlarında uygulanması olanaksızdır. Konuşmaya katılan kişiler genel olarak coğrafyasal olarak uzak yerlerde bulunurlar. İki yönlü gecikmenin, normal bir konuşma ile karşılaştırıldığında, çok farklı olduğunu anlamak için üstün bir zekaya da gerek yoktur.

Karşılıklı görüşme uygulamalarının 4 Kbit/sn ile 1.5 Mbit/sn band genişliğine gereksinme duyduğu bilinmektedir. Lusent Technology’nin yaptığı bir araştırmaya göre; bu band genişliğinin sağlanamaması durumunda iki yönlü konuşmada gecikmenin olması kaçınılmazdır.

Şekil-4 de bu uygulama görülmektedir

Şekil-4 : Karşılıklı Görüşme

İki Yönlü Konuşma

Konuşma

İşlemsel (Transactional) Veri

İşlemsel veriler ağ’lar için hiç te yabancı olmayan uygulamalardır. Örneğin, kredi kart ödemeleri, bankamatik uygulamaları gün içinde milyonlarca kez uygulanan veri aktarımlarıdır. Bunlar; kısa işlemsel iletiler halinde gönderilişleri garanti altına alınmış şekilde ağ üzerinden iletilirler.

Şekil-5 de bu uygulama görülmektedir.

	İşlemsel Veri

Şekil-5: İşlemsel Veri

BE Ağlarında Yapılanmanın Yönetimi

Bugün pek çok bilgisayar ağ’ının QoS yönünden eksikleri bulunmaktadır. Bu durumu giderebilmek için beş seçenek bulunmaktadır.

Tamponlama (Buffering)

Verilerin tamponlanması ağ üzerinde gecikmeyi engelliyerek uygulamaların kesintisiz akışını sağlamaktadır. Trafik, tamponlamayı değişken oranda devreye sokar ve fakat düzenli oranda geri teslim eder. Ancak, büyük tamponlama gönderici ve alıcı arasında büyük gecikme anlamına gelmektedir. İnsan kulağı 150 milisaniye hızdaki veriyi algılayabilir. Buna karşılık MAN (metro Politan Network) bağlantıda iletimde gidiş-geliş ortala gecikme 50 milisaniye dolayındadır. Bu nedenle iki yönlü iletimde her yön için iletimin 50 milisaniyeden daha fazla olmaması gerekir.

Trafiği Eksiltmek

UDP ( User Detagram Protocol) güvenilir olmayan iletişim kullanan uygulamalarda, trafik eksiltilmesi uygulanır ve bunlar geç olarak ileti noktasına ulaşırlar. Bu uygulamada belirli bir gecikmenin üstünde gelen bilgi, uygulama tarafından dikkate alınmamaktadır.

Sıkıştırma

Sıkıştırma tekniği uygulanarak, uygulama trafiğinin genişliği azaltılabilir.

Uyarlama

Bu uygulamada, uygulama programı veri kayıpları veya çerçeve genişliği, tampon büyüklüğü ve yeniden oynatma oranları gibi işlemlerle düzeltmeler yapılarak gecikmeler düzeltilebilir ve uygulama gerçekleşir.

Tekrar Araştırma

Bu uygulamada, uygulama programı beklenen gecikmede gereksinme duyduğu veri adedini arttırmaya çalışır. Eğer gecikme gerçekleşir ise, uygulama programı tamponlamasında gerekli oynamaları yapar ve öncelikle gecikmeyi durdurur veya tamponun dolmasına neden olan bilgiyi belirler ve tampon bölgesini buna göre düzenler

Uygulamalar Nasıl Korunur?

Ağ üzerinde trafik yığılmasını engellemek için yapılan Acele Düzenleme düzenleme işlenleri daima ek kapasitelerin kullanımını gerekli kılar. Özellikle MAN ve WAN ağlarda bu durum çok pahalı girişimleri gerektirir.

Yığılma dönemlerinde kişisel bağlantılarda iyileştirmeler için normal üstü uygulamalar gerekir ki, bu durumda bile ağ’ın merkez bölümünde yığılmalar devam etmektedir. Kaldı ki, normal üstü mühendislik uygulamaları çok pahalıdır.

Bazı MAN ve WAN merkezlerinde, farklı yollarda farklı trafik tipleri elde edebilmek için çoklu pareler kanallar yaratılır. MPLS ( Multi-Protocol Label Switching) ve dFR( diffentiated Frame Relay) bunlara örnek olarak gösterilebilir.

Bu teknikler WAN’lar için normal üstü mühendislik uygulamalarının bir benzeridir ve QoS için de garanti vermemektedir.

Normal üstü mühendislik bağlantıları yerine, iş hayatı farklı uygulamalara olanak sağlayan basit bir ortam istemektedir. Bunun ayni zamanda ucuz ve esnek olması arzulanmaktadır.

İşte bu konudaki uygulamalar;

Paketlerin İşaretlenmesi

Pek çok QoS paket işaretleme sistemi bulunmaktadır ve bunlar yüksek-öncelikli paketleri işaretleyerek bunların öncelikle ele alınmasını sağlamaktadır. IPTOS, Diffserv, 802 1p bunlar arasında sayılabilecek tipik örneklerdir.

Paketlerin işaretlenmesinde görev yapan bu sistemler arasındaki en önemli fark, paketlerin sınıflanması ve işaretlenmesindeki koordinasyondur. Örneğin, bu işlem bazılarında bir yönlendiricide, bazılarında ise gönderici veya alıcının en uş düğümündedir.

Rezervasyon Sistemleri

Bilgisayar ağları içine yüksek-öncelikli veriyi göndermeden önce işaretleme yerine, bir özel oturum için ağ kapasitesinin bir bölümünü yedek olarak sakladığımızı düşünelim. İşte bu RSVP (Resource Reservation Protocol) un bir uygulamasıdır.

Çok karmaşık olan bu konuyu ayrıntılı olarak bir beyaz kitapçıkta ele almayı planlıyorum.

Özet olarak; RSVP, LAN gibi bilgisayar ağ’ının en uç kısmını daha az önemli konuma getirir ve ağ’ın çekirdek bölümü ise bu aşamada Diffserv veya MPLS- benzeri planları kullanır.

Kapı-Temelli QoS (Katman-4)

İşaretleme ve rezervasyon sistemleri yüksek öncelikli trafiği belirlemede ve sınıflamada, düğümlerin sonunda ve veri akışını sağlayan aygıtlarda etkendir. Buna karşılık, kapı-temelli ve oturum-katman sistemlerin her ikisi de trafiği belirleme ve yönlendirme işini kendileri belirlerler.

Kapı –temelli QoS sistemleri trafiğin akışını belirlemede kapı numaralarını ve IP adreslerini kullanırlar. Akış-temelli öncelik pek çok katman-4 QoS aygıtlarınca kullanılır. Ancak, Bu sistemin UDP için iyi bir destek sağladığı söylenemez. Hemen hatırlatalım ki, UDP bir araya getirilmiş uygulamalar için seçilmiş bir protokoldur. Ve ayrıca RTSP (Real Time-Streaming Protocol) ve RPP (Real-Time Protocol) gibi bir araya getirilmiş ağ işlem protokolları da gerekli olduğunda UDP kapılarını kullanmaktadır.

Oturum Katmanı QoS ( Katman-5)

Uygulama ve oturum katmanlarındaki bilgilerin, ağ’ın daha alt katmanlarını (Network, Datalink, Physical) indirilmesinde gereçekten büyük zorluklar yaşanmaktadır.

Ancak sorunun sürpriz olarak yanıtı; QoS Uygulaması İçin Gerekli Olan Tüm Bilgiler Halen Kullanıma Hazırdır.

Bugün bu konuda geliştirilmiş yeni teknolojiler bu sorunların hemen tümünü çözer duruma gelmiştir.

BÖLÜM-2

İNTERNET GÜVENLİĞİ VE SERVİS KALİTESİ

Internet'in VPN(Sanal Özel Ağ) oluşturma amacıyla kullanılmasıyla, özel kiralık hatlara göre büyük tasarruflar sağlanabileceğini biliyoruz. Ayrıca, daha şimdiden Internet'in e-ticaret için kullanıldığının da farkındayız. Buna karşılık, Internet'in kritik işlerde kullanılmasının önünde önemli bir engel durmaktadır. Internet üzerinde herhangi bir QoS(Quality of Service) yoktur. Buna karşılık, bu engel özel kiralık hatlar için söz konusu değildir. Her ne kadar Internet üzerinde QoS, bir şekilde yakın gelecek için planlanmış olmasına karşılık, VPN oluşturmaya çalışanların bunu beklemek gibi niyeti yoktur.

VPN'lerin pahalı olmasının temel nedeni, gerekli QoS bulunmayan ağlara (Internet) QoS(güvenlik dahil) özelliğini getirmeleridir. Halbuki eğer gerekli QoS Internet'in kendi üzerinde doğal olarak mevcut olsaydı, bu durumda VPN ürünlerinin maliyeti daha düşük olabilirdi.

Internet üzerinde neden gerçek bir QoS yoktur?

Bandgenişliği neredeyse QoS terimi ile eş anlamlı olarak anılmaktadır. Gecikme ve gecikme değerinin değişmesi(jitter) bandgenişliği yanında ikinci planda kalmaktadır. Bandgenişliği en önemli QoS parametresi olup, yeterli bandgenişliği aynı zamanda diğer bir çok QoS sorununu da otomatikman çözer.

En basit biçimi ile ağlar, bir A noktasını bir B noktasına bağlar. Bağlantının kurulması ile, A noktasında koşan bir uygulamadan kaynaklanan bit'ler, ağ üzerinden B noktasında koşan diğer uyumlu bir uygulamaya doğru aktarılır. Ağ üzerinden aktarılan bit'ler, ses, video veya veriyi(data) temsil edebilir. Tüm bit'ler eşit olamayacağı gibi, tüm ağ uygulamaları da eşdeğer değildir. Tüm ağ uygulamalarının, minimum gereksinimleri mevcuttur. Örneğin bir sayısal ses uygulamasını ele alalım. Bu uygulama açısından A ve B noktaları arasındaki minimum gereksinim, 64Kbps'lik bandgenişliği ve 500 ms'den daha az, kararlı(stabil) bir gecikme değeri olabilir. Gerekli bandgenişliği değeri sayısallaştırma(digitization) tekniği tarafından belirlenir. PSTN(normal telefon şebekesi) kullanıcılarının kaygılanacakları bir durum yoktur. Nedeni ise, PSTN şebekesinin ses taşımak üzere tasarımlanmış olmasından kaynaklanır.

Veri ağ uygulamaları daha karmaşıktır. Veri ağ uygulamalarının bandgenişliği gereksinimi, örneğin e-postalara yönelik saniyede birkaç bit'ten, karmaşık grafik dosya aktarımlarına yönelik mega bps'ler(Mbps) mertebesine kadar epey değişiklik gösterir. Bir çok veri ağ uygulaması ve bir çok yeni ses ve video uygulamasının karakteri patlamalı(bursty) oluşlarıdır. Yani birim zamanda her zaman eşit sayıda bit yaratılmamaktadır. Hatta uzun süreler boyunca, hiç bit aktarımının olmadığı süreler de oldukça fazla olabilir ki bu, durumu daha da karmaşıklaştırmaktadır.

Eskiden beri, ses uygulamalarına en etkin bir biçimde devre anahtarlamalı(circuit-switching) şebekeler üzerinden hizmet verilebilmektedir. Bu tür şebekelerde, A ve B noktaları arasında bağlantı sağlandığında, o bağlantının geçerli olduğu süre boyunca tüm bandgenişliği o bağlantı için rezerve edilmiş olur ve A'dan B'ye daima aynı sayıda bit akışı olur. Paket anahtarlamalı şebekeler tarafından hizmet verilen veri ağ uygulamalarında, devre anahtarlamalı şebekelerde olduğu gibi, belirli bir veri akışına herhangi belirli bir miktarda bandgenişliği ayrılmaz. Paket anahtarlamalı bir ağ üzerinde veri bit'leri, "çerçevelerin (frame)" içinde yer alan paketlerle gönderilir. PSTN ve diğer tüm ilintili PSTN hizmetleri (kiralık hatlar, modemlerle çevirmeli bağlantılar), devre anahtarlamalı şebeke örnekleridir. Internet ve "frame relay(FR)" ve "Asychronous Transfer Mode(ATM)" gibi diğer tip ağlar, paket anahtarlamalı şebekelerdir. Paket anahtarlamalı ağlarda bandgenişliği, her bir patlamalı karakterdeki uygulamanın gereksinimine bağlı olarak ağ tarafından ayrılır(allocation). Bu tür uygulamalarda, bit akışı öngörülemeyen bir biçimde başlar ve biter.

Ağ üzerindeki kullanıcı sayısı arttıkça, aynı anda oluşabilecek patlamalı trafik nedeniyle ağ bandgenişliğinin tüketilip bitirilmesinin olasılığı artacaktır. Bunun sonucu olarak, tamponlarda (buffer) tutulan bazı veriler geciktirilirken, bazıları ise atılıp kaybolabilir. Bandgenişliği önemli bir QoS parametresidir. Çünkü; gecikme, bilgi kaybı ve veri akış miktarını doğrudan etkilemektedir.

PSTN türü devre anahtarlamalı ağlardaki "her zaman tüm bandgenişliğinin verilmesi" çalışma biçimi nedeniyle, temel olarak ses sinyallerinin taşınmasına hizmet eden devre anahtarlamalı ağlar uyumlu(dengeli) bir QoS sunar. Buna karşılık, verinin(data) taşınmasına hizmet eden paket anahtarlamalı ağlarda geçerli olan "eğer mevcutsa, ilgili uygulamaya yönelik bandgenişliği verilebilir" çalışma ilkesi nedeniyle, herhangi bir QoS garantisi mevcut değildir. Bu yüzden gerekli QoS garantilerini ya ağ servis sağlayıcılar veya kullanıcıların kendileri eklemek zorundadır. Aynı şey VPN için de geçerlidir.

"QoS(Servis Kalitesi)" nedir?

Her ne kadar yukarıdaki paragraflarda QoS'i bandgenişliği kavramına indirgemişsek de, günümüzde tüm ağ uygulamalarının QoS gereksinimini bandgenişliği ile çözebilmek mümkün değildir. PSTN kiralık hatları, belirli bir ağ uygulamasının doğru düzgün çalışabilmesini sağlatmak için, bandgenişliği, gecikme ve diğer QoS parametrelerinde garantiler getirir. Buna karşılık Internet üzerinde, bu tür garantiler sözkonusu değildir. Internet üzerindeki çalışma, ağ hizmetinin "en iyi çabanın gösterilerek(best-effort)" karşılanması tekniğine dayalıdır.

Internet'in güvenilir kabul edilmemesinin(unreliable) temel nedeni, protokol katmanının IP kısmının güvenilir olmamasıdır. IP paketlerinin en iyi çabanın gösterilerek iletilmesi, herhangi bir QoS açısından durumu güvensiz yapmaktadır(burada "security" anlamında güvenlik kastedilmemektedir). Internet üzerinde, tüm paketler aynı gözükür. Hiçbirinin diğerine göre bir üstünlüğü yoktur ve her birisi varacakları noktaya en hızlı bir biçimde ulaştırılmaya çalışılır. Eğer bazı paketler varış noktasına zamanında varamazsa, başta TCP katmanı olmak üzere TCP/IP protokol takımının(veya stack) daha üst düzey katmanları kaybolmuş bilgiyle nasıl baş edeceklerini belirlemek durumundadır.

QoS yöntemi ile, ağın A'dan B'ye akıp giden belirli bit'ler için ağ özkaynaklar (örneğin, bandgenişliği) rezerve etmesi sağlatılabilir. Bu iş, özel kiralık hatlarda doğal olarak yapılmaktadır. Yani kiralık hattın kullanıcısı, bir servis sağlayıcıyla anlaşarak örneğin servis sağlayıcıdan 64Kbps hız ve 15 ms gecikme değerlerini (yani QoS) sağlayan hatta sahip olmaktadır. Bazı paket anahtarlamalı ağlarda QoS özkaynak rezervasyon isteklerini ağa doğru aktaran işaretleşme protokolü mevcuttur. İsteği alan ağ, isteği reddebilir veya kabul edebilir. Reddetmesinin nedeni büyük bir olasılıkla, ilgili QoS seviyesini karşılayamayacağı içindir.

İşaretleşme protokolü başka bir noktayı gündeme getirir. İşaretleşme protokolü olan paket anahtarlamalı ağlar, bir sanal bağlantı veya sanal devre(virtual connection/circuit) ile ilişkili bir QoS'e sahip olur. Olaya QoS açısından bakacak olursak, sanal devre kiralık bir özel hat gibi görünür. Bu şekilde servis sağlayıcı belirli bir sanal devreye, belirli bir QoS parametresi atayabilir. Sanal devreler, A noktasını B noktasına bağlayan mantıksal devre numaralarıdır. Paketler A noktasından B noktasına sanal devrenin numarasına göre yönlendirilir ve bu devre bağlantı süresince bağlı kalır.

Diğer tür paket anahtarlamalı ağların doğası, ağ protokol katmanında "bağlantısız (connectionless)" olmalarıdır. Bunun en açık örneği, Internet'in IP paket protokolüdür. Bu tür ağlarda, sanal devrelerin bulunduğu ağların aksine, yönlendiricilerin IP paketlerini uygun bir şekilde başlangıç noktasından varış noktasına doğru yönlendirebilmesi için, her bir IP paketi içinde eksiksiz ağ adresleri bulunmak zorundadır. Her bir paket İnternet üzerinde bağımsız olarak iletilir. Buna karşılık, sanal devrelerin olduğu ağlarda paketler A'dan B'ye aynı yolu izler. Bir iletişim oturumu esnasında iki nokta arasında sabit bir sanal devre oluşmuşsa, bu devreye belirli bir QoS atayabilmek mümkünken, Internet'in bağlantısız iletişim yapısına belirli QoS parametreleri atanamaz. Ağ, bir kaynak düğüm(node) tarafından istenilen ve ağ tarafından atanan bandgenişliği ve gecikme değerini garanti etmek zorundadır, aksi halde kaynak düğüm ağdan beklediği performansı elde edemeyecektir.

QoS istekleri basit bandgenişliği istemlerinin ötesine gidip diğer ağ özkaynak parametrelerini ilgilendirmeye başladığında, sorunlar ortaya çıkmaya başlar. QoS içinde neler bulunmalıdır? Ağ uygulamaları bandgenişliği dışında neler ister, nelere gereksinim duyar? Bu uygulamaların istek ve gereksinimleri her zaman aynı mıdır? Gelecek yazımızda bu soruların yanıtları ile devam edeceğiz.

Ağ uygulama kategorileri
Ağ uygulamalarının çoğu iki kategoriden birisi içine sokulabilir:

· Bantgenişliğine bağlı uygulamalar-

Ağ boyunca gecikme değerinden bağımsız olarak(2 saniye veya 2 dakika) yeterli bantgenişliği olmadığı takdirde ağ üzerinde uygun bir şekilde çalışamazlar. E-postadan, yığınsal dosya aktarımlarına kadar bir çok geleneksel veri uygulaması bantgenişliğine bağlı uygulamalardır. Bantgenişliğine bağlı uygulamalar, çoğunlukla Internet gibi paket anahtarlamalı ağlar üzerinde en etkin bir biçimde çalışır.

· Gecikmeye bağlı uygulamalar –

Bantgenişliği değerinden bağımsız olarak, yetersiz gecikme değeri halinde ağ üzerinde doğru bir şekilde çalışamazlar. Daha eski sayısal ses ve video uygulamaları gecikmeye bağlı uygulamalar olarak bilinir. Örneğin, 64 Kbps sayısal ses, 128 Kbps ile daha etkin olarak çalışmayacaktır ve eğer gecikme değeri yetersiz veya kararsız ise, hiç çalışamaz. Daha yeni ses ve video sayısallaştırma teknikleri sayesinde ses ve videonun karakteri veriye(data) daha çok benzer hale gelmiştir(patlamalı paketler halinde). Gecikmeye bağlı uygulamalar çoğunlukla devre anahtarlamalı(özel hatlar gibi) şebekeler üzerinde etkin bir biçimde çalışır.

QoS listesi ne kadar uzun olursa, uygulama o kadar etkin bir şekilde çalışacaktır. Diyelim ki bir oyun programı düzgün çalışabilmesi için minimum X megahertz CPU ve Y MB RAM gerektiriyor olsun. Diğer bir oyun programı önceki istemlere ek olarak, Z MB'lık HDD ve W MB'lık hızlandırıcı grafik kartı(AGP) istiyorsa, QoS listesinin daha uzun olduğu ikinci oyun programı şansa bırakılmadan koşturulabilecek parametrelerle belirlenmiş olur.

QoS parametreleri

Konumuz Internet üzerindeki örneğin VPN gibi uygulamalara yönelik QoS olup, bu durumda beş parametre önem kazanır:

· Gecikme (delay),
· Gecikme değerinin değişmesi (jitter),
· Bandgenişliği,
· Güvenilirlik (reliability),
· Güvenlik(security).

Bu arada, ağ üzerindeki oluşan düzeltilemeyen hatalar şeklinde bilgi kaybı, önemli bir parametredir. Böyle durumlarda alıcı arada bir bazı paketlerin kaybolduğunu ve/veya bazı paketlerin hatalı olduğunu fark edebilir. Bu tür durumlarda alıcı ya ağdan veya gönderen taraftan(daha büyük bir olasılık) kaybolmuş ve/veya hatalı bit'lerin yeniden gönderilmesini isteyebilir. Bit'lerin yeniden gönderilmesi, ses ve video gibi gecikmeye bağlı uygulamalar açısından etkin sonuç vermez. Çünkü, hatalı bit'ler halinde ses duyulmuş veya manzara görülmüştür ve geriye dönüş anlamlı değildir. Bit hataları ses veya resimlerde bozukluklara yol açar, buna karşılık dosya aktarımı gibi veri uygulamalarındaki sonuçlar tam bir felaket olabilir. Bu yüzden, veri uygulamalarında paketlerin yeniden gönderimi sağlatılmalıdır.

Tüm QoS parametreleri aynı öneme sahip değildir. QoS parametrelerinin önemini belirleyebilmek için uygun bir ölçüt, çeşitli QoS alanlarında ortaya çıkan sorunları giderebilmenin kolaylığıdır(veya zorluğu). Ne demek istiyoruz? Bir kullanıcı uygulaması yardımı ile, pahalı olmasına karşılık, ağa(network) kolayca güvenlik özelliği eklenebilir. Buna karşılık bir kullanıcı uygulaması yardımıyla ağa bantgenişliği eklenmesi durumu ile çok ender karşılaşılır. Bu nedenle, bazı QoS parametreleri ağ için gerekli, bazıları yararlı ve bazıları da yaşamsal öneme sahiptir. Beş tane QoS parametresi ve anlamları aşağıdaki tabloda verilmiştir.

QoS parametresi	Anlamı
Gerekli(temel)	Eklenmesi zor.
Bantgenişliği	Uygulama ne kadar bps'e gereksinim duyar? Tepe ve ortalama değerler nedir?
Gecikme	Bit'lerin alıcıya ulaşabilmesi için ne kadar zaman geçer?
Yararlı	Kullanıcılar belirli bir maliyet ile bu özellikleri ekleyebilir.
Gecikmenin değişimi	Gecikme değeri min ve max değerleri arasında ne kadar değişir?
Güvenilirlik	Ağ, zamanın ne kadarında(yüzdesinde) kullanılır? %99.99 mı? % 99.9999 mı?
VPN için gerekli(temel)	VPN'nin doğru işlev görebilmesi için kullanıcılar bu elemanı eklemelidir.
Güvenlik	Uygulama saldırganlara(hacker) karşı, ne kadar gizlilik ve korumaya gereksinim duyar?

Tablo.1: QoS parametreleri

Veri uygulamaları "jitter"dan bağımsız olarak doğru çalışırlar. Alıcı tüm veri paketlerini alıp, sıraya koymadan mesajı okuyamaz. Yani, ilk paketin 20 ms gecikme ile, sonrakinin 200 ms gecikme ile alıcıya erişmiş olmasının bir önemi yoktur. Buna karşılık ses ve video uygulamalarının tolerans gösterebileceği ve işlevsel kalabileceği gecikme değerlerinin değişmesi(jitter) için kesin sınırlar mevcuttur. "Jitter", gerek ses ve gerekse video sinyallerini bozar. QoS açısndan gecikme ve jitter değerleri birlikte ele alınır. Örneğin bir uygulamadaki gecikmenin max değeri 200 ms ve min değeri 190 ms olabilir. Bu uygulamada jitter'ı azaltabilmek için kullanıcı uygulamaya, "jitter" tamponları(buffer) eklemek durumundadır. Jitter tamponları sayesinde, tüm trafiğin gecikme değeri örneğin 200 ms'ye eşitlenerek, değişme önlenmiş, yani gecikme değeri kararlı hale getirilmiş olur. Bu uygulamada kullanıcı, belirli bir maliyet ödeyerek ağ uygulamasına QoS ekleyebilmektedir.

Bir ağ üzerindeki güvenilirlik, lokal(yerel) veya küresel(global) olabilir. Ağ ISS'leri (Internet Servis Sağlayıcı) açısından her ikisi de aynı anlama gelir. Eğer belirli bir periyot boyunca, güvenilirlik değerleri sağlanamazsa, ISS'ler bunu müşteriye geri öder veya bu kötüleşmeyi giderici diğer olanaklar sunarlar. Güvenilirlik açısından bir yıl içinde, 60x60x24x365 = 31,536,000 saniye mevcuttur. Bu nedenle, %99.9 güvenilirlik 31,536 saniye anlamına gelir (yani yaklaşık olarak 9 saat). Çalışmama veya arıza durumları segmentler halinde değerlendirilir ve bir segment yaklaşık olarak 4 saat olarak sabitlenmiştir. O halde %99.9 çalışabilirlik(veya güvenilirlik) senede yaklaşık olarak 2 adet 4 saatlik çalışmama segmentine karşı düşer. Eğer çalışmama durumları Pazar günü sabah 3:00 saatlerine denk gelirse fazla mesele yoktur. Buna karşılık eğer çalışmama durumu Cuma günü saat 12:00 saatlerinde olursa, kabul edilemez.

Yüzde 99.99 çalışabilirlik senede bir saatten daha az çalışamama anlamına gelir. Bu değer, önceden planlanmış, zamanı belli donanım/yazılım bakımlarının yapılmasına bile olanak tanımayan bir süredir. Belki bu değere(bakım süresi), tüm donanım ve yazılımların yedeklemeli çalıştığı ortamlarda ulaşılabilir. Lafı nereye getirmek istiyoruz? Demek istediğimiz şudur: çok yüksek oranlarda çalışabilirliğin garanti edildiği uygulamalardan şüphe edilmelidir. Her ne kadar yüzde 99.5 çalışabilirlik(yani senede 43.8 saat) ile yüzde 99.9 çalışabilirlik (yani senede 8.77 saat) arasındaki fark fazla değilse de, tüm seneye yayıldığında ortaya önemli bir süre farkı çıkmaktadır.

QoS olmayan ağlarda, ağa uygulamalar yardımı ile QoS katılması

Eğer bir ağ uygulaması ağdan belirli bir QoS parametresine yönelik olarak özkaynak rezervasyonu(resource reservation) veya QoS garantisi alamazsa, ne yapılmalıdır? Tablo.2'de bu tür sorunlarla karşılaşıldığında kullanıcıların başvurabileceği bazı çözümler sunulmuştur.

Gerekli ağ QoS'i	Kullanıcının başvurabileceği çözüm
Bantgenişliği	Birden fazla hatta ters multiplex uygulanırYüksek hızlı özel hatlar kullanılır
Gecikme	En az sayıda "hop" araştırılır.Daha fazla sayıda noktadan noktaya özel hat kullanılır.
Jitter	Alıcıda uyumlu(kararlı) bir gecikme değeri elde etmek için jitter tamponları kullanılır
Bilgi kaybı sınırları(hatalar, paket kayıpları)	İleri yönde hata düzelten kodlama kullanılır ve uygulamanın etkileri değerlendirerek gerekli düzeltmeleri yapmasına olanak tanınır
Güvenilirlik	Yedek bağlantılar ve sistemler kurulur.
Güvenlik	Kriptolama, doğrulama/onaylama ve diğer yöntemler kullanılır

Tablo.2: QoS sorunları karşısında başvurulabilecek çözümler

Uzun yıllar boyunca, kullanıcıların garanti edilmiş bantgenişliği ve gecikme değerleri istemleri, ancak özel kiralık hatlar kullanılmasıyla sağlanabilmiştir. Eğer ağ gerekli QoS'i yerine getiremiyorsa, bu durumda kullanıcı uygulaması QoS'i sağlamalıdır. Internet üzerinde hiçbir QoS yoktur, çalışma "en iyi çabanın sağlanması" ilkesine göre, güvenilir olmayan bir şekilde sürdürülür. Internet üzerinde çalışan tüm uygulamalar kendi QoS gereksinimlerini bir şekilde sağlatmak zorundadır. Örneğin VPN'lerin, FR veya ATM şebeke sanal devreler üzerinde gerçeklenmek istenmesinin nedeni, FR ve ATM ağlar üzerinde en azından bir miktar QoS garantisinin olmasıdır.

Internet üzerinde QoS olmaması, uygulamaların hiçbir zaman çalışmayacak olması anlamına gelmez. Sadece, uygulamaların her zaman garantili bir şekilde çalışmaması anlamına gelir. Konuyu, bir PC üzerinde koşan bir oyun programı ile benzerlik kurarak açıklayabiliriz. Örneğin bir oyun programının rahat bir şekilde çalışabilmesi için PC üzerinde bulunması gereken RAM miktarı 64 MB ise ve bu program 32 MB RAM bulunan bir PC'de koşturulursa, oyun bir süre çalışabilir ve sonra birden bire donabilir ve çalışmayı durdurabilir.

Internet'e QoS nasıl getirilebilir?

Internet'in e-iş ve e-ticarette artan bir şekilde kullanılması ve VPN'nin temeli haline gelmesiyle, Internet'e servis kalitesi (QoS) katılması gerektiği kaçınılmaz bir gerçektir. Internet'e QoS katılması için dört yöntem önerilmiştir:

· RFC(Request For Comments) 2212

· Resource reservation protocol(RSVP)

· IP version 6(IPv6) akışları(flows) ve öncelikleri

· Ayırt edilen servisler (DiffServ: Differentiated Services)

Bu dört yöntemden RFC 2212 ve RSVP hayal kırıklığı yaratmakla birlikte, bu yöntemlerde ortaya atılan kavramlar daha yeni çalışmaların içine bir şekilde katılmıştır. En çok ilgiyi IPv6 ve DiffServ yöntemleri görmüştür. Fakat her ikisinin de bazı dezavantajları mevcuttur.

Bu yöntemlerin değişik türleri de önerilmiştir. Bazı yöntemler, Internet'e yönelik ATM altyapısına (infrastructure) dayalıdır. QoS'e yönelik bu çok yönlü yaklaşım, Internet'in araştırma ağı kökleriyle bağdaşmaktadır. Tabii bu tür davranış (demokratik, çok sesli), bir donanım veya yazılım ağ üreticisi tarafından tepeden dikte ettirilen çözümler anlayışına alışkın kurumsal ağ yöneticilerine pek anlamlı gelmeyebilir.

Yukarıda önerilen dört yöntem dışındaki yöntemler dikkate alındığında, FR ve ATM gibi diğer paket anahtarlamalı ağların bir miktar QoS parametreleri sunduğunu görüyoruz. Bu durumda, örneğin Internet'in omurgasında ATM altyapısının kurularak yaygınlaşmasını beklemek gerekecektir. Bunun olduğu varsaysak bile, QoS'e gereksinimi olan her kullanıcı sitesinde ATM altyapısını bulmak fazla iyimserlik olmayacak mıdır?

RFC 2212

Tüm Internet standartlarının RFC(Request For Comments) şeklinde ele alındığını biliyoruz. RFC 2212, "Garantili QoS Spek'leri(Specification of Guaranteed QoS)" başlığı ile anılmaktadır. Her ne kadar RFC 2212'nin başlığı, Internet'in gereksinimi olan QoS garantisini sağlayacak izlenimini yaratıyorsa da, RFC 2212 tüm QoS parametrelerini kapsamamaktadır. Eğer RFC 2212 kurallarına uyulursa, bantgenişliği, gecikme ve bilgi kaybı sınırları garanti edilmektedir. Buna karşılık RFC 2212, gecikmenin değişmesini(jitter) açık bir şekilde sınırlamaz ve güvenilirlik ve güvenlik RFC 2212'nin kapsamı dışındadır. RFC 2212, başlıca donanım(örneğin, yönlendirici) ve yazılım(örneğin, TCP/IP desteği sağlayan) üreticilerince tümüyle dikkate alınmamıştır ve neredeyse yürürlükten kaldırıldığını kabul edebiliriz.

RSVP(Reservation Reservation Protocol)

RSVP, ilk olarak Internet'in küçük bir kısmında gerçekleştirildiğinde oldukça ümit vermiştir. Bu yöntemde uygulamalar gereksinim duyduğu bantgenişliği ve gecikme gibi QoS parametrelerini etkin ve açık bir şekilde belirliyebilmekteydi. Belirleme, bir istemcinin Internet'e işaret vermesi(istekte bulunması) şeklinde olmamakta, bunun yerine uygulama sunucusunun istemci veri trafik akışlarına yanıt vermesi şeklinde gelişmekteydi. RSVP'nin Internet yönlendiricileri(router) ve ana makinalarında(host) gittikçe artan bir şekilde gerçeklenmesinden sonra ortaya iki sorun çıkmıştır:

1. RSVP iyi bir şekilde ölçeklenememektedir (scalability) - Bundan kasıt, örneğin 10 tane sistem (C/S yönlendiriciler) için iyi çalışan şey, 100 tane sistem halinde iyi çalışmamaktaydı. Internet üzerinde 100'ler değil 1000'lerle ifade edilen QoS'e gereksinim duyan sistem olduğu unutulmamalıdır. Bu problemler çözülmeye çalışılırken, RSVP'ye yönelik ilgi azalmaya başlamıştır.

2. RSVP tekniği içinde hiçbir şey, rezerve edilen özkaynakların genel ağ havuzuna dönebilmesi için C/S (istemci/sunucu) etkileşimleri gerektirmemekteydi - Bu nedenle, RSVP trafiği kendi uygulamalarına yönelik olarak gerekli her şeyi alıp kendisine ayırmakta ve RSVP olmayan uygulamaları bu özkaynaklardan yoksun bırakmaktaydı. Ayrıca, RSVP'yi her tarafta kullanmak sorunu çözmemekteydi. Çünkü, kaynak tüketen RSVP uygulamaları belirli bir anda ancak bulabildikleri özkaynakları rezerve edebilmekteydi.

IPv6 (Internet Protocol Version 6)

IPv6, hem RFC 2212 hem de RSVP'den daha ümit vericidir. Şu anda kullanılan IP'nin versiyonu 4'tür(IPv4). IPv4'ün çeşitli sınırlamaları ve eksiklikleri IPv6 ile giderilmektedir. IPv6'nin QoS'e yönelik çözdüğü sorunlar iki noktada odaklaşmaktadır: "akışlar(flows)" kavramı ve öncelikler.

IPv4 bağlantısız bir protokoldür. Bu anlayışta her bir IP paketi, kendisine ilintilendirilen eksiksiz kaynak ve varış adresleri ile Internet üzerinden bağımsız bir şekilde yönlendirilebilir. IPv4 için bağlantı belirteçleri (connection identifier) gerekli değildir. "Bağlantı" kavramı, tüm paketlerin akıp gittiği uygun yollar sağlar. Bu şekilde getirilen "akış" kavramı ile, bantgenişliği rezerve edilmesi, kararlı ve sınırlı gecikmeler sağlanması, bilgi kaybının sınırlanması ve hatta daha iyi güvenilirlik ve güvenlik sağlanması işlemleri basitleşmiştir. Basitleşmenin nedeni, bağlantı tabanlı (bağlantısız ağın aksi) bir ağda bir paketin geçtiği yolun sabit ve biliniyor olmasıdır. Bu şekilde, bağlantıların oluşturduğu ağ için belirgin bir QoS tanımlayabilmek mümkün olabilmektedir.

IPv6 akışında, akıp giden paketlere bir "etiket(label)" iliştirilir. Bu etiket ağ(Internet) üzerinde sabit bir yol olanağı sağlar. Paketler etiketi ile ayırt edilir ve tanınır. Bu durumda belirli bir QoS gereksinimi olan uygulama çalıştırıldığında, bu uygulamadan çıkıp giden paket akışlarının uygun QoS'i elde etmeleri sağlatılmış olur. O halde, ağ üzerinden bağlantı sağlanması demek, paketlere belirli bir etiket eklenmesi demek anlamına gelir. "Akış" ile "bağlantı" kavramları arasındaki farkın iyi anlaşılması gerekir. Herhangi bir IPv6 paket akışı Internet'in sağladığı QoS'e sahipken, bağlantı sağlanmış(yani etiket eklenmiş) IPv6 paketleri uygulamanın gereksinim duyduğu QoS'e sahip olarak kaynaktan varış noktasına akar.

Akış kavramına ilave olarak IPv6, yeni IP paket başlığında(header) bir öncelik(priority) alanına sahiptir. Bu alan sayesinde, akış yolu üzerindeki yönlendirici ve ana makinalara, ilgili paketlere öncelik tanıması belirtilebilir. Bu şekilde, yol üstündeki aygıtlar yüksek öncelikli paketleri daha önce göndermeyi tercih edecektir. Farklı uygulamaların(e-postadan bankacılığa kadar) kendine uygun öncelik düzeyleriyle gönderilmesine yönelik oturmuş kılavuz yönergeler mevcuttur.

IPv6 henüz Internet üzerinde yaygın bir şekilde kullanılmamaktadır. IPv6 uçtan uca sistemlerden daha çok, Internet'in omurgasında daha yaygındır. Internet altyapısının IPv4'den IPv6'ya doğru evrim geçirmesi zaman alacaktır. Bu tür değişiklikler, bir anda yapılamayacak kadar karmaşıktır. Ayrıca IPv6 sadece QoS'e çözüm sağlayan yeni yaklaşımlar getirmenin ötesinde, oldukça fazla güvenlik özellikleri de içermektedir. Bu yüzden IPv6'ya geçiş iyi bir şekilde planlanmalıdır. Ayrıca, aynen RSVP'de olduğu gibi, binlerce sistem aynı anda sürekli bir şekilde "akış" kavramını kullanacak olursa, sonuç hüsran olabilir. Bu arada Internet üzerinden akan trafiğin karakteri, daha yüksek öncelikli trafiğe doğru kayabilir ve bunun nasıl bir etki yaratacağı şimdiden öngörülememektedir.

Ayırt edilen servisler(DiffServ)

Her ne kadar IPv6 ümit verici gözükmesine karşılık, IPv6'nın tüm Internet'e yaygınlaşması herhangi bir bir kullanıcı açısından yıllar alabilir. Bu nedenle, son zamanlarda dikkatler DiffServ yöntemi üzerinde yoğunlaşmıştır. DiffServ'de, mutlak özkaynaklar ayırmak (Internet üzerinde) üzere herhangi bir girişimde bulunulmaz. Bunun yerine, tüm paket akışları sınırlı sayıda sınıflara(class) ayrılır. Sınıf sayısı olarak,4,8, 16 şeklinde farklı öneriler mevcuttur. Her bir sınıfa yönelik servis(class of service=COS) belirli bir QoS parametre değerine sahiptir. Örneğin, Internet'ten satış uygulamasına yönelik COS için QoS parametreleri minimum gecikme, minimum bilgi kaybı ve o anda elde edilebilir bantgenişliği anlamına gelebilir. Buna karşılık yoğun bir dosya aktarımına yönelik COS, maksimum bantgenişliği ve gecikme değerinde herhangi bir sınır olmaması şeklinde seçilebilir. Bu farklı paketleri alan yönlendiriciler ilk önce Internet satışına yönelik paketleri gönderirken, gecikmeli olarak fakat çok daha fazla sayıda dosya aktarımına yönelik paketi gönderir. DiffServ herhangi bir mutlak bantgenişliği veya gecikme değerini garanti etmek yerine, olabilecek en fazla bantgenişliği ve en düşük gecikme değerlerini garanti eder. Bu nedenle, Internet üzerinden çalıştırılacak servisler QoS açısından birbirinden ayırt edilmiş olur.

DiffServ'i verimli ve kullanıma geçişini kolay kılan anahtar özellikler şunlardır:

· Farklı QoS davranışları için IP paketlerinin etiketlenmesinde, mevcut IPv4 "Type of Service (servis tipi)" okteti veya IPv6'nın "Traffic Class(trafik sınıfı)" okteti kullanılır. Bu şekilde IP'de herhangi bir değişiklik gerekmez.

· DiffServ kullanılmaya başlanmadan önce servis sağlayıcı(internet domain) ile müşteri arasında "servis düzeyi anlaşması(SLA= Service Level Agreement) yapılır. Bu tür bir yaklaşım sayesinde, uygulamalara DiffServ özelliği katabilmek için herhangi bir değişikliğe gitmeye gerek kalmaz. Yani mevcut uygulamalar aynen kullanılmaya devam edilebilir.

· DiffServ'in doğasında yerleşik bir "toplama(aggregation)" mekanizması mevcuttur. Ağ servisi, aynı DiffServ oktetine sahip tüm trafiğe aynı şekilde davranır. Örneğin, çok sayıda ses bağlantısı ayrı ayrı ele alınmaz; toplu olarak ele alınır. Bu tür bir yaklaşım nedeniyle, büyük ağlarda ve yüksek trafik yüklerinde daha iyi bir ölçeklenebilirlik sağlanacaktır.

· DiffServ oktetine bağlı olarak paketlerin kuyruğa sokulması(queuing) ve iletilmesiyle, DiffServ tekniği, tek tek yönlendiricilerde(router) gerçeklenir. Yönlendiriciler her bir paket ile tekil bir şekilde baş ettiğinden, paket akışlarında herhangi bir "durum(state)" bilgisi saklanmasına gerek kalmaz. Gelecek yazımızda, yönetilen Internet servisleri, güvenlik ve VPN'in güvenlik ile ilintisi konularıyla devam edeceğiz.

Yönetilebilir Internet servisi

Eğer işletmeler Internet'in, VPN'in gereksinim duyduğu QoS'i sağlamasını beklese idi, kurumların Internet üzerindeki etkinlikleri fazla olamaz ve Internet'e dayalı VPN'lerin varlığı da ender olurdu. Internet'e dayalı VPN'lerin bolluğu iki ana nedene dayanır:

· İşletmeler gerekli tüm QoS'i, sorunu bir şekilde çözen pratik tekniklerle sağlamakta ve Internet'i sadece evrensel bağlanabilirliğin altyapısı olarak kullanmaktadır.

· İşletmeler, yönetilebilir Internet servisi veya yönetilebilir VPN hizmeti sunan bir ISS ile kontrat yapmaktadır. Yönetilebilir Internet servisi veya yönetilebilir VPN'de, ISS'nin müşteriye ağ yönetimi sağlaması beklenmemektedir. Yönetilebilir VPN servisinde, ISS'nin bantgenişliği, sınırlı gecikmeler ve güvenilirlik gibi parametrelerde en azından temel QoS garantileri sağlaması umulur.

Genellikle ISS, yönetilebilir servisi kullanan müşteriler için tümüyle ayrı bağlantılar, yönlendiriciler ve diğer cihazlar kullanır. Diğer müşteriler ise, ISS'nin genel amaçlı şebekesi üzerinde özkaynaklar için diğer müşterilerle rekabet eder. Tabii ki garanti edilen yönetilebilir servislerin maliyeti, diğer genel amaçlı hizmetlere göre daha pahalı olacaktır. Ama, işler açısından kritik uygulamaların çalışmasının garanti altına alınmış olması, yüksek maliyete değebilir. Yönetilebilir VPN hizmetleri kavramı, şekil.1'de görülmektedir.

Şekil 1

Yurt dışında bir çok ISS, hem Internet bağlantıları hem de VPN'ler için yönetilebilir servisler sağlamaktadır. Ülkemizde bunun çok yaygın olduğunu söyleyemem. Bu yazıyı okuyan ISS'lerden gelecek bilgileri bu yazıya daha sonra entegre edebileceğimi belirtebilirim. Yönetilebilir bir VPN servisi, servisi veren ilgili ISS'ye kurumsal bir müşterinin kiralık özel bir hattan elde edebileceği bantgenişliği, güvenilirlik ve güvenlik gibi QoS seviyelerini verebilme sorumluluğu yükler. Eğer bu tarz servisin maliyeti, işletmenin kendi başına temel Internet bağlantısına donanım ve yazılım ekleyerek elde edebileceği QoS maliyetinden daha düşükse, bu durum müşteriye çekici gelecektir.

Yönetilebilir VPN'ler, Internet üzerinde Web sitelerinde gezinmenin yanında, ses(konuşma) amacıyla da kullanılırsa, bir anlamı olur.

Neden güvenlik?

Nasıl ki bir otomobilde emniyet kemeri kazalara karşı bir güvenlik önlemi olarak mevcutsa, VPN içinde de güvenlik o anlama gelmektedir. Kimin ne zaman ona gereksinim duyacağı bilinemez. Bir trafik kazasında oluşan hasarlar, yaralanmalar bilinmesine karşılık, "hacker"ların yol açtığı güvenlik saldırıları ve sonuçları hakkında çok fazla bilgi mevcut değildir. Nedeni ise, bu tür olayların negatif reklam etkisi yaratmasıdır. Hacker'ların kullandığı ana yöntemler arasında:

· Servis reddi saldırıları(DoS: Denial-of-service attacks): Hacker, diğer normal kullanıcıların ağ üzerinde çalışabilmesini veya servis alabilmesini olanaksız kılacak şekilde ağı çökertir. Ağ üzerinde servis veren sunucular, normal kullanıcılara servis veremez hale gelir.

· Şifrelerin uzun yoldan deneme yanılma yoluyla bulunmaya çalışılması: Hacker, tüm olası kullanıcı ID ve şifrelerini deneme yoluyla tahmin etmeye çalışarak(brute-force) ilgili sunucu veya ağa logon olmaya çalışır.

· Sosyal mühendislik(social engineering): Hacker', herhangi bir kurumsal kullanıcıyı telefon ile arayarak, kullanıcının iyi niyetinden yararlanarak, kendisini örneğin bir teknik destek personeli olarak tanıtır ve kullanıcıdan onun kullanıcı ID'si ve şifresini elde eder.

· Pasif dinleme: "Sniffer" aygıtları veya yazılımları, düz metin taşıyan mesajları (veri paketlerini) araya girerek dinler ve gözler.

bulunmaktadır. Eskiden sadece rahatsiz edici olarak nitelenen bu olaylar, artık Internet üzerinde yasal olmayan etkinlikler olarak kabul edilmektedir.

Yukarıdaki saldırılardan en çok zarar verenini belirtebilmek zorsa da, özellikle DoS saldırıları değişik türleri ile(dağıtık DoS saldırıları, vs.) sadece tek bir kullanıcı veya sunucuyu çalışmaktan alıkoymasının yanında, tek bir ağı hatta Internet'in kendisini bile durma noktasına getirmesi nedeniyle, oldukça ciddi sonuçlara yol açabilir. Bazı işletim sistemleri DoS saldırılarına karşı daha güvenlidir. Fakat bu direnç de, DoS'in altı değişik türü ile değişiklik göstermektedir.

Belirli bir hedefe yönelik hacker tehditi, bir şirketin Web üzerinden ürün veya servis satmaya başlaması ile daha da artmaktadır. Tablo.3'de, Information Week ile PricewaterhouseCoopers'ın birlikte yaptıkları bir araştırmanın sonuçları görülmektedir. Tablodaki neticeler, VPN'ler için neden güvenliğin en önemli QoS parametresi olduğunu açıklayabildiğine inanıyorum.

Güvenlik Olayının Sonucu	Web satışları olmaksızın	Web satışları halinde	Artış
Bilgisayar virüslerinin eklenmesi	50%	65%	15%
Bilgi kaybı	12%	21%	9%
Veri veya sistem bütünlüğünün kaybı	12%	18%	6%
Servis reddi(DoS)	11%	18%	7%
Yazılımın değişikliğe uğratılması	5%	11%	6%
Sahtecilik	5%	10%	5%
Veri veya ticari bilgilerin hırsızlığı	8%	9%	1%

Tablo.3: Web satışları halinde, Web güvenliğine yönelik tehditlerin artışı

BÖLÜM-3 QoS SAĞLAMAK İÇİN KULLANILAN YÖNTEMLER

GİRİŞ:Bu bölümde QoS ‘in paremetrelerini sağlamak için gelitirilen bazı protokol ve yöntemler açıklanmıştır.

1-IPv6 (Internet Protocol Version 6)

MEVCUT DURUM

•Internet son on yılda inanılmaz bir başarı ile tüm dünyaya yayılmıştır. Herkes artık TCP/IP protokolü mevcut olan PC'lerden Internet'e girmekte, dünyada kurulu milyonlarca sunucu üzerinden yine milyonlarca sayfa bilgiye anında ulaşabilmektedir.

•Bunun ötesinde tüm dünyada yaygınlaşan bu TCP/IP ağının, artık 70'li yılların bilim-kurgu filmlerinde hayal edilen şekilde insanlığın her alanda hizmetine girmekte olduğu gözlenmektedir.

•Artık Internet'e bağlanabilen akilli buzdolaplari hayal olmaktan çıkmış veya arızalanınca en yakın tamirciye e-mail atan çamaşır makinaları, en azından prototip bazında gerçek olmaya başlamıştır.

•Tüm bu gelişmelerin yanında kablosuz iletişim de inanılmaz bir ticari başarı olarak tüm dünyada yüksek kullanım rakamlarina ulaşmıştır. Kablosuz iletişimin fazlara bölünmüş gelişmeleri ile şu anda kablosuz sektörün artık Internet sektörü ile yakınlaşması gündeme gelmiştir

•Bunun uygulamada ilk örnekleri mesala Türkiye’ de cep telefonu sirketlerinin GPRS uygulamasıdır.

SORUNLAR
* Adres eksikliği

•IPv4 sisteminin devamını sağlamak için yapılan denetimlere karşın bugüne kadar aşırı yüklenmiş olan Internet yapısında IPv4 adreslerinin kısa süre içinde tükeneceği düşünülmektedir. Teorik olarak IPv4 dört milyar farklı adresi desteklemektedir ancak bunların mevcut dağıtımı sağlıksız olmuş, günümüzde IP adresi almak isteyen kişi ve kurumlar kalan adreslerin bir kısmi ile yetinmek zorundadırlar.

Hiyerarşik adresleme eksikliği

Kullanmakta olduğumuz IPv4 sistemi, Internet omurgasına bağlı ağ trafiğini sınıflandırmak için bir adres hiyerarşisi kullanır. Bir adres hiyerarşisi olmadığı taktirde yönlendirme bilgilerinin bütün ağların ulaşabileceği bir yere konması gerekmektedir. Internet’in kullanımının hızla arttığı bir ortamda böyle bir uygulamaya gitmenin imkansız olduğu açıktır.

Hiyerarsik adresleme eksikliği

•Adres hiyerarşisi kullanılarak omurga yönlendiricileri, IP adresi eklerini kullanarak trafiğin geçişini yönlendirebilmektedirler. Ancak kullanılmakta olan hiyerarşi sisteminin tek ceşit olmaması ve IPv4 adreslerinin dikkatli dağıtılma gereksinimi, Internet adresleme ve yönlendirmesini gittikçe zorlaştırmaktadır. Bunun yanısıra IPv4 sitelerinin yeniden numaralanması da pratik olmayan ve maliyeti arttıran bir uygulamadır.

Cözüm yeni bir protokol IPv6

•Dünyada kullanılmakta olan Ipv4 ağı 32 bit'lik adres boşluğuna sahipken Türkiye yeni kullanmaya başladığımız IPv6 ağı 128 bit'lik bir adres boşluğuna sahiptir. Bu da milyarlarca adres demek olduğundan IPv6, IPv4'un yetersizliğini neredeyse hiçbir zaman yaşatmayacak demektir.

Cözüm yeni bir protokol IPv6

IPv6, su anda bireylerin ve şirketlerin kendi içlerinde ve birbirleriyle yasadıkları problemleri çözecek, tüm dünyada Internet backbone (omurga) tasarımcılarının esnek bir yönlendirme hiyerarşisi kurmalarını sağlayacaktır

IPV6 Yaygınlaşması için Senaryolar

•Buna rağmen tüm Internet'in çok hızlı bir şekilde aniden IPv6'e geçmesi mümkün değildir. O halde Ipv4'a dayalı Internet ile yeni gelişen IPv6 ağları uzunca bir süre beraber yasamak zorundadır. Bu gerçeğin ışığında pek çok geçiş senaryosu hazırlanmıştır. Bu senaryolar söyle sıralanabilir:
1. “Dual Stack” (her iki protokol desteği)

2. “Configured IPv6 in IPv4 Tunnel (static V4 tunnel)”

Ipv6 Yaygınlaşması için seneryolar

3. “Automatic IPv6 IPv4 Tunnel (Dynamic V4 Tunnel)”

4. “IPv6 to IPv4 (2002::/16 prefix)”

5. “Protocol and Network Address translation (NAT-PT)”

IPv6 Neden Yaygınlaşıyor? Kablolu ya da sabit erişim ağlarında kullanılan NAT/NAPT cözümleri kısa vadeli birer cözüm gibi tasarlanmış da olsalar sonuçta performansları sebebi ile IPv6'e geçişi engellemişlerdir. Bu açıdan bu uygulamaların yaygın ve başarılı bir şekilde sunulduğu günümüz ortamında IPv6'e geçiş gereksiz görünebilir.

IPv6 Neden Yaygınlaşıyor?

•Pv6 için gerçek itici güç, Internet ile yakınlaşan kablosuz iletişimdir. GPRS ve yakında UMTS sistemleri ile artık her bir mobil terminal IP numarasına ihtiyaç duyacaktır. Kullanımın henuz çok yaygın olmadığı noktada NAT turu bir çözüm yine de önerilebilir, ama NAT‘ın klasik sorunlarının yanında ( tek çıkış zorunluluğu, çoklu Internet çıkışında değişik NAT database'lerinin senkronizasyon sorunları)

IPv6 neden yaygınlaşıyor?

Bu cözüm, UMTS'in önemli servislerinden biri olan "network initiated" servislerin verilmesini imkansız hale getirmektedir. Bu açıdan bakıldığında "operatör push" servisleri gibi önemli bir gelir kaynağı için uygun çözüm ağda mevcut olmayabilecektir.
Bu gerçeklerin ısığında, yakın geleceğin yakınsamış kablosuz ağlarında IPv6 bir zorunluluktur. 1999 ve 2000 yılı standartlarında artık bu konu “zorunlu” protokoller sınıfına girmiştir.

IPv6 neden yaygınlaşıyor?

Sonuçta IPv6, yalnızca ilk tasarlandığında hedeflendiği gibi sabit Internet ağında değil, sonradan Internet-Kablosuz iletişim yakınsamasının ortaya çıkardığı kablosuz GPRS/UMTS ağlarında da yaygın olarak kullanılacaktır.

Servis Kalitesi: Hızlı ve Farklı Servisler

IPv6 paket formatı yeni bir 24 bit'lik trafik akışı tanımlama alanı içermektedir ve bu servis kalitesini önemli ölçüde arttıracaktır.

IPv6'in sağladığı akiş tabanlı yönlendirme, Internet sistemlerine, bağlantı merkezli anahtarlama teknolojisi ve sanal devrelerde bulunan bazı karakteristikleri verebilmektedir.

Servis Kalitesi: Hızlı ve Farklı Servisler

IPv6 protokolünde mobil bilgi işlem için dial-up desteğini doğrudan sağlayan noktalar vardır

IPv6 Ağına Nasıl Bağlanırım?

IPv6 Ağına bağlanmak için öncelikle Işletim sisteminizde IPv6 desteği olması gerekmektedir. Aşağıda Işletim sistemlerinin IPv6 desteği hakkında en son durum verilmiştir.

FreeBSD: FreeBSD 4.2 den itibaren Kernel de IPv6 desteği gelmektedir.

NetBSD: NetBSD 1.5 den itibaren Kernel de IPv6 desteği gelmektedir.

IPv6 Ağına Nasıl Bağlanırım?

OpenBSD: OpenBSD 2.7 den itibaren Kernel de IPv6 desteği gelmektedir.

Solaris: Solaris 7 IPv6yi desteklemektedir.

Linux: Redhat 7.2 de IPv6 Kernel Desteği gelmektedir eski versiyonlar için Linux e 2.4 kernel i derleyip kernele IPv6 desteği vermeniz gerekir.

Windows XP: Windows XP Kernel de IPv6 desteği bulunmaktadır.

IPv6 Ağına Nasıl bağlanırım?

Windows2000: Windows 2000 e IPv6 stack(yığın) kurmanız lazım.

Yukaridaki işletim sistemleri için verilen linklerde IPv6' i sisteminize nasıl kuracağınızı bulabilirsiniz

UNIX, Linux, BSD’ler için Mozilla’yı kullanabilirsiniz. Windows XP ile gelen Internet Explorer IPv6’yi desteklemektedir

2-RSVP ( Resource Reservation Protocol)

Birçok data trafıği  bir düzeye kadar gürültülüye ve gecikmelere tolerans gösterebilir.Buna karşılık,görüntü ve ses ile ilgili frafiğin, sürekli ve gürültüsüz olması gerekmektedir .Bu sebepden dolayı ses,video ve radyo sinyal trafiğinin network üzerinde, kalitesi yüksek servis gerektirdiğinden (QoS) problemlerin çıkmasına neden olmaktadır.Resource Reservation Protocol (RSVP), IP network üzerinde gecikmeye duyarlı olan multimedia trafiğinin taşınmasını sağlar. RSVP’de  network bantgenişliği önceden rezerve edilmektedir. Bu da multicast ve unicast networklerde kaliteli servis (QoS) garantisi verir.Unicast servislerde tek bir alıcı olmasına karşılık multicast servislerde daha çok alıcı olabilir.
Önceden bantgenişliği reservasyonu yapılması, bantgenişliğinden de tasarruf sağlanmış olur.Bunun sebebi de eğer bantgenişliği reservasyonu için yeteri kadar bantgenişliği olamması durumunda  transmisyon  da olmamasıdır. RSVP TCP/IP tabanalı networklerde uctan-uca haberleşme sağlayan bir protokoldür.
The Internet Engineering Task Force (IETF) RSVP’nin standart bir protokol olması için çalışmaktadır. Burada dikkat edilmesi gereken bir husus, RSVP’nin  bir routing protokolü olmadığıdır.RSVP IP networkü üzerinde bir control protokolüdür, OSI modeline güre trasport layer seviyesidir. RSVP routing protokolleri ile birlikte çalışır.Bu anlamda, RSVP  Inetrnet Kontrol Mesaj Protokul’ü (ICMP) ve Internet Gateway Mesaj Protokolü (IGMP) ile benzerliklere sahiptir.

RSVP ile aynı kaynağa ve QoS’e  ait mesajlar sıralı bir data akışı ile taşınırlar.Bu data akışı da bağlantı (session) olarak bilinir.Bir RSVP işleminde ;

· Göndericiler

· Router’lar

· Alıcılar   bulunmaktadır.

Unicast ortamlarda RSVP ile  data akışının nasıl yapıldığnına bir göz atalım.İlk başta, bir gönderici RSVP mesajını alıcıya gönderir.Bu mesaj aşağıdaki bilgileri içerir.

·  Gönderici IP adresi

· Alıcı Ip adresi

· Data akış ayrıntıları

Data akış ayrıntılarında, başarılı bir veri aktarımı için gerekli QoS bilgisi bulunmaktadır.Alıcı, veri alacağı zaman bu isteğini belirtmek için ağdaki router’lara rezervasyon isteği gönderir.Bu reservasyon isteği aşağıdaki bilgileri içerir.

·  Gönderen IP adresi

· Alıcı IP adresi

· Veri akış ayrıntıları

· İki kontrol modülü

Bu iki kontrol modülü, giriş kontrolü ve  kontrol politikası olarak bilinir. Giriş kontolü iyi bir QoS için yeterli bantgenişliğinin olup olmadığına karar verir. Kontrol politikası da  alıcının reservasyon isteğinin kabul edilip edilmediğine karar verir. Router’lara kaynak isteği geldiğinde,yukarıda bahsedilen  iki kontrol modülü kullanılır. Eğer her iki konrol de başarılı ise, gerekli bantgenişliğinin ayrılması için routerlara link layer ( bağlantı katmanı ) paremetreleri girilir.Sonra alıcı reservasyon bilgisini alır ve verileri göndermeye başlar.Eğer router’lar yeteri kadar kaynak ayıramazlar ise, bu reservasyon toplam bantgenişliğinden yer almayacaktır.Veri gönderilmemesi durumunda  kaynak harcanmayacaktır.In a multicast environment, all the receivers for which the data is intended lodge a reservation request with the routers.
Multicast networklerde, alıcılar ve routerlar kısa bir süre için  reservasyon isteğini tutarlar. RSVP’yi destekleyen alıcı sistemleri basit alıcı sistemlerden daha verimlidir.Basit sistemlerde, gönderici muhtemel tüm alıcıların özelliklerini bilmesi gerekir.RSVP ile, her alıcı sadece kendi yeteneklerini ve gereksinimlerini bilmesi yeterlidir.

Aslında, kaynak reservasyon isteği bir routerdan bir sonrakine atlayarak tüm ağı dolaşarak gerçekleşir. RSVP’nin bu şekilde çalışması hem multicast hem de unicast ağlarda problemlere sebep olmaktadır.Örneğin lokal yönlendirici, alıcının reservasyon isteğini kabul etmesine karşın ağdaki diğer yönlendiriciler reddedebilir. Eğer böyle olursa, RSVP paketleri ağda kilitli kalır ve veri aktarımı gerçekleştirilemez..IETF, RSVP çalışma grubu RSVP’nin bu problemi için yeni stratejiler geliştirmekteler.

Networkün değişmesi veya taşınması problemlere sebep olabilir.Bu problemi gidermek için, yönlendiriciler RSVP mesajlarını yeniliyebilmelidirler.Yani, göderici belirli aralıklarla RSVP rota mesajları gönderecek, alıcı da sürekli reservasyon isteğini yenileyecektir.Böylece network sürekli reservasyon isteklerinin varliğinindan haberdar olacaktır.Bu durumda, ağ’da  meydana gelecek bir değişmeden reservasyon istekleri zarar görmeyecek ve bu istekler hesaba katılacaktır.RSVP düzenli olarak yeni reservesyon mesajlarını gözden geçirir.İşe yarammaz mesajları da siler.

3-DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing)

DWDM Nedir?

Yoğun dalga boyunu bölerek çoklama olarak dilimize çevirebileceğimiz DWDM, en temel anlamda, ışığın dalga boylarını verileri bit katarları şeklinde paralel; karakter katarları şeklinde de seri biçimde göndermede kullanılan bir fiber-optik iletim tekniğidir.

DWDM ileride de göreceğimiz üzere, bir optik ağın en önemli bileşeni olarak karşımıza çıkar ki; bu ağı kullanarak e-posta, görüntü, çoklu ortam uygulaması, veri, ATM, SONET ve diğer güncel yapıları kullanılabilir hale getirir.

DWDM gelişimi

DWDM bir optik iletim düzeneği olduğuna göre, önce optik iletimin kısa bir geçmişine bakmak yararlı olacaktır. Elbette ki, ilk başlarda ağ kullanıcılarının isteklerini karşılayabilmek durağan ve önceden kesin sayılarla hesaplanmış –belki de pek esnek sayılamayacak bant genişliği ile bunun bir sonucu olan belirli bir değerde , ilk zamanlar ulaşılamamış olunsa da, ulaşımı ön görüyordu. Şimdi, şu anki Internet ortamını düşünürsek, bir milyon farklı kullanıcının bir web sitesindeki herhangi bir videoyu görmek istediklerini düşünelim. Bugünün video uygulamalarında kullanılan örnekleme tekniklerini de göze alıp, ağ iletiminin terabitler mertebesinde olması gerektiğini çözmek pek zor olmaz. Daha da belirgin bir şekilde, bu elde edilen oranlarla yirmi milyon çift yönlü telefon konuşmasının eş güdümlü olarak yapılabileceği düşündürücüdür.

Bu sebeplerden ötürü ağ kullanımının gelişiminin bir eğri aracı ile kestirilebilmesi oldukça güçtür. Ancak gelişimin izlendiğinde bir sonraki adımın asla bir öncekinden çok az farkla büyük olmayacağı, aksine katlarca fazla olacağı ortadadır.

Yapılan çeşitli araştırmalar, bir önceki seneden bu seneye geçerken ağın 7 kat arttığını söylerken son altı ay için yapılan bir araştırmada da son 4 yılda elde edilen artıştan iki kat daha fazla bir artış olduğu gözlenmiştir. İşte çeşitli araştırma kesitleri bu şekilde tutarsız olmakla beraber hepsinin en temel noktası genişlemenin oldukça büyük çapta olduğu ve hatta olacağıdır.

Bu şekildeki önlenemez artış miktarı artan bant genişliği istemini de beraberinde getirmektedir ki; bu yüzden birçok hizmet sağlayıcı fiber ağ üstünde maliyet araştırmasında bulunmaktadır. Bununla ilgili bir araştırmada da hizmet sağlayıcıların 2 sene önce %80’i tamamen fiber donanımlı iken, bugün fiber donanımlı olmayan hemen hiç kalmamıştır.

Bu açılardan sonra DWDM’nin getirileri ve kullanılış nedeni daha da açık biçimde anlaşılabilir. DWDM kullanılan tekniğin getirisinden çok, fiziksel ortam tabanında da incelendiğinde pek çok yandan tercih sebebidir. Hizmet sağlayıcılarının isteklerini karşılayabilmek için kullanılan geçerli alt yapı, artan isteklerini de yerine getirmek üzere bir yenilenmeye gereksinme duyarlar. Elbette ki her istek artımında kullanılan alt yapının kendisi elimine edilmeye uğramamaktadır, ancak bu alt yapıyı kullanan aygıtlar yeni istekleri karşılamak üzere ya yeniden yapılandırılmakta ya da tamamen kaldırılıp, yerine yeni aygıtlar getirilmektedir. Ama bunun da bir sınırı olduğu ortadadır. Fiziksel koşullar izin verdiği sürece uygun ve ekonomik bir çözüm olarak gözükse de sonucun kaçınılmaz olduğu birkaç paragraf yukarıda bahsetmeye çalıştığım üzere ortadadır. Yani kullanılan ortam her yeni gelişmede değiştirilmektense var olan en uygun alt yapı seçilip, elimine etmeye yönelmek çok daha iyidir. İşte tüm bu yaklaşımların bir sonucu olarak optik alt yapının kullanım oranı %100’e ulaşmıştır diyebiliriz.

Genel yapısı dikkate alındığında gelişim yukarıda özetlemeye çalıştığımız gibi iken, alt yapı sorununun bir süreliğine çözüldüğünü var sayalım. Zaten ilk başlarda da durum bundan pek de farklı olmamıştır. Optik ortam, ilk başlarda DS-1 ve türevleri için TDM ile fiber sığasının küçük zaman dilimlerine bölünüp, o şekildeki aktarımı ile artırılmıştır. Daha sonra SONET ile 10 Gbps’den 40 Gbps’ye geçiş olanaklı hale gelmiştir. Ancak TDM ile birlikte yakın gelecekte gözüken ve ileride de değinmeye çalışacağımız teknolojilerin uyum sorunu olacağı ön görülmüştür. Bu nedenle şu andaki durumu DWDM ile değerlendirmek daha uygun olacaktır.

İletişim alanında SONET ölçütleri bir önceki SONET başlıklı Beyaz Kitapçıkta belirtmeye çalıştığımız gibi gerekli esnek yapıyı önceden tanımlı hale getirmiş idi. Bu açıdan bakıldığında, SONET uç birimine gelen işaret, eşlenir, ve elektriksel biçimde çoklanıp, temel işaret düzeyinde STS-1 SONET hiyerarşisine haritalanır. STS-1 veri kısmı daha sonra optik karşılığı olan OC ailesi üyelerinden birine dönüştürülmek üzere çoklanıp ve önce OC-3’e, sonra OC-12’ye ve daha sonra da OC-48’e ve nihayet OC-192’ye çoklanıp. SONET, oranlar, biçimler, çoklama tekniği ve OAM&P için lazer ışını demetleri ile bilginin bit seviyesinde hızlı iletimini sağlayan arayüz değişkenleri tanımlarının tümünü içerir. Ancak devreye giren eş zamanlılık kavramı, lazer demetinin fiber-optik içinde, ışının harici olan bir saat ile eş güdümlü yönetildiği şeklinde anlaşılmalıdır. Bu açıdan aktarılan unsur (veri, görüntü vs…) gereken düzgünlükte hedefe ulaştırılır ve ilgili hedef konumda bir sonraki iletim için ya da yeniden yönlendirme için kolayca çözümlebilir hale getirilir.

Optik Kuvvetlendiricilerin önemi

DWDM sistemler için optik güçlendiriciler en önemli unsuru olarak karşımıza çıkmaktadır. Optik güçlendiriciler, yüksek hızın ve yüksek hacimli iletimin temel anhatarlarıdır diyebilirz. Optik güçlendiriciler, frekans spektrumunun yalnızca belirli bir bandında iş görürler ve ışık dalgaların işaretlerinin kuvvetlendirilmesini olanaklı kılmak ve kolayca işaretin genliğini elektriksel biçime dönüştürmeden artırabilmektedirler. Aslında esas sihir, tüm bu işlemlerin mevcut fiber ortamda, ileride de değineceğimiz üzere, kendiliğinen yapılıyor olmasıdır. Ek bir desteğe gereksinim duyulmadan en uygun hale getirme sorunu optik kuvvetlendiriciler sayesinde olasıdır.

İleriye dönük bir yaklaşımla ultra genlikteki geniş bant yapılarında optik fiber kuvvetlendiriciler ışık dalga işaretlerini 100 ayrı dalga boyunda ayrı ayrı taşıyabilecek niteliktedir. O halde en başta yaptığımız ufak hesaplara geri dönersek, bu yetenekteki optik kuvbetlendiricilere sahip bir ağ, eriştiği oranla şu andaki var olan tüm televizyon kanallarını bir seferde veya neredeyse yarım milyon filmi de aynı anda iletebilecek ürkütoco bir güce sahiptir diyebiliriz.

Gelişimin evreleri

TDM yöntemi, otobanın tek şeridini hizmete açan bir trafik yönetimi gibi düşünülebilir. Bu tek yöndeki trafik düzenlemesinde ise akışı denetleyip, hızlandıracak koşul ise şerit dahilindeki hareketin hızlandırılması (zaman paylaşımının küçük aralıklarda oluşu) şeklinde uygulanır.

Otobanda DWDM trafik yöntemi kullanılıyor ise TDM’nin kullan(a)madığı diğer şeritler de trafiğe açılmış demektir. Ancak en önemli nokta DWDM’nin getirdiği trafik akış yönetiminde biçimin hiç önemli olmayışıdır. Kullanılan şerit içinde düzenlemeler yapılsa da tüm otoban dahilinde birden çok farklı yapı, uyum içinde taşıma yapabilir.

Buna en uygun örnek TDM yapan şeridin içindeki uygulamaya kıyasla, DWDM içinde bir kamyon ATM taşırken bir kamyon SONET taşıyabilir ve daha da ötesinde bir diğer kamyon da IP taşımacılığı yapabilir.

İlkel evreden DWDM’nin kendi içindeki gelişimi göz önüne alındığında ise, kullanılan ortamın sığasının geliştirilmesi için grow-as-you- go yöntemi benimsenir. Bu yöntem sanal olarak sınırsız şekilde olabilecek şu anki ve gelecek nesil TDM’leri kendisi ile bütünleştirerek gerçekleşmektedir.

Ayrıca DWDM hizmet sağlayıcıların isteklerine göre ayarlanabilen bir sistem de olduğundan ilgili ayarlamalar için ek bir teknolojiye gerek duyulmaz. İşte bu yüzden de seçilme nedenidir. Yüksek sığa nedeni ile tıkanıklığın oluştuğu belirgin bölgeleri konumlandırmada taşıyıcılar çok çok büyük bir yüzde ile başarı sağlarlar ki, bu da iki düğüm arasında kesişen birçok halka olması durumunda fiberin tükenmesi ile sonuçlanabilecek durumu engeller.

DWDM’nin kullanılış tarzı açısından hiz sağlayıcıları DWDM’nin nietliği ile doğrudan bağlantılı olarak özel bazı dalga boylarının veya anlaşmaya göre tüm fiberi ilgili müşterilerin yüksek öncelikli işleri için atanabilir. Bu ileride değineceğimiz güvenilirlik hususu göz önünde bulundurulduğundan kiralık hat uygulaması ile eşdeğer olup, hizmet sağlayıcının gerekli alt yapıyı kurduktan sonra elde edeceği kâr miktarı da göz önüne alınırsa oldukça iyi bir uygulamadır.

Yine DWDM’nin uzun mesafeli ağ bileşenleri içinde maddi açıdan da birçok yararı vardır. Nitekim optik işaret kuvvetlendiricileri gelen işaretleri elektriksel işaretlere dönüştürmeden iş gördükleri için donanım açısından da gerekli karmaşanın ortadan kalkması hali açısından kârlıdır. Örnek olarak bir DWDM sistemin fiber üstünden 16 dalga boyuna kadar çoklama yağabildiğini var sayalım. Bu şekildeki bir düzenekte taşıyıcılarda her yeniden üretici alanına gelindiğinde ilgili alandaki kuvvetlendirici sayısında ilgili donanım durumu da göz önünde bulundurulup, 16’nın çarpanlarından biri kadar (bu ‘biri’ işte o alandaki donanım durumu ile bulunmaktadır) kadar indirgenmiş olur. Bu da uzun mesafede kullanılan daha az yeniden üreticinin daha az kesmeye yol açacağı ve bunun da verimliliği daha da çok arttıracağı ortadadır.

DWDM sonuçta birçok uzman görüşe göre de çok fazla bant genişliği isteminde bulunan ağlar için deyim yerinde ise biçilmiş kaftandır. Ancak bu uygunluk için de DWDM’nin gerektirdiği ön koşullar yok değildir. Öncelikle bir DWDM sistem en başından itibaren ölçeklenebilir olmalıdır. Örneğin OC ailesinin OC-48 ferdi fiber başına 16 veya 8 dalga boyu ile bağdaştırılır ki; bu şu an için istenen etkinlikte değildir. Yani gerekli verimliliği sağlamaz akisne düşürür. Çünkü OC-48 uç biriminin tekilleyicisi ve ilgili işlemlerin desteklendiği sistemler DWDM sistemler ile bağdaştırılmalıdırlar. Ama bu, şu an için TDM’nin geliştirilmesi ile yeni nesil TDM’ler kullanılarak zaten mümkündür. Ancak OC-192 sistemler sığanın 40 Gbps ve üstünde olduğu durumlar için sağlanmış olan DWDM alt yapısına eklenebilirler ve verimlilik böylece sağlanmış olur.

Aslında optik katman taşıyıcılarının diğer var olan ağlarla kullanıldığı teknolojileri, diğer kullanıcılar tek bir fiziksel alt yapıda tümleştirmek isterler. DWDM sistemleri bit oranı ve biçimden bağımsız oluşu ile eş zamanlı ve eş zamanlı olmayan veya OC ailesi fertlerinin farklı olasılıklarını aynı fiber üstünde aynı anda taşıyabilecek nitelikte olduğundan çok çok önemlidir. Eğer bir taşıyıcı ATM ve SONET ağının her ikisinde birden iş görüyorsa, DWDM ağı üstünden taşınabilmesi için çoklanması gerekmez. Çünkü optik katman işaretleri hiçbir çoklamaya gerek duymaz. Ama taşıyıcılar ATM veya IP durumunu ağın üstünde tanıtabilecek niteliktedirler. İşte bu özelliği nedeni ile DWDM gerçekten var olan teknolojinin önemli bir evresi olarak anlaşılmalıdır.

DWDM ve TDM

WDM, TDM’den tamamen farklı bir yöntem kullanarak fiziksel ortamın(fiber) taşıma kapasitesini arttırır. WDM, gelen optik sinyalleri bilinen bir frekans bandı içinde ışığın belirli frekanslarına(dalga boylarına) atar. Her kanal değişik frekanslarla iletildiği ve ışığın farklı renginde bulunduğundan dolayı bu kanallar daha sonra gök kuşağı şeklinde görülür. Bir WDM sistemde dalga boylarından her biri fiber içine yerleştirilir ve sinyaller alım noktasında toplanır. Sonuçta oluşan kapasite TDM’deki geniş sinyallerin bir kümesidir. Ancak WDM her giriş sinyali diğerinden bağımsız bir şekilde taşır. Bu her kanalın kendine ait bir band genişliğine sahip olduğu, tüm sinyallerin ayni zamanda ulaştığı anlamına gelmektedir.

WDM ile DWDM arasındaki temel farklılık, DWDM de dalga boyları WDM’de olduğundan daha yakındır. Bu nedenledirki daha fazla taşıma kapasitesine sahiptir. DWDM ve WDM çoklu ışık dalgalarını farklı frekansta taşımak için tek-durumlu fiber kullanırlar. Bu çok-durumlu fiberler üzerinden ışığın farklı açılarla fiber içine yerleştirildiği iletim ile karıştırılmamalıdır. Tekli dalga boyu çok yönlü iletimde kullanılmaktadır.

SONET TDM, senkron ve asenkron sinyalleri alır ve bunları fiber üzerinden ve tek bir dalga boyunda iletim için daha yüksek bir bit oranında çoklar. Kaynak sinyallerin elektrikten optiğe ve çoklamadan önce yine optiğe dönüştürülmesi gerekebilir. WDM ise çoklu sinyalleri alır, bunları ayrı ayrı dalga boyları şekline getirir ve bu dalga boylarını tek bir fiber üzerinden çoklar. TDM ile WDM arasındaki bir diğer farklılıkta WDM’in ortak bir sinyal biçimi kullanmadan çoklu protokolleri taşıyabilmesidir. SONET TDM’de bu yoktur.

4-LMDS(Local Multipoint Distribution System)

Yerel Çok Noktalı Dağıtım Sistemi (Local Multipoint Distribution System, LMDS) 20 GHz üzerinde çalışan bir kablosuz geniş band erişim teknolojisidir. Bu yeni teknoloji servis sağlayıcıların Internet erişimi, VPN ve çoklu ortam uygulamalarını hızlı bir şekilde devreye almalarına ve ATM alt yapısı ile bütünleştirilen bu teknoloji servis sağlayıcıların ayrıca QoS ve değişik tür hizmetler için CoS'u sağlamalarına olanak tanımaktadır.
Kuzey Amerika ve Avrupa hükümetleri 25-31 GHz frekans bandında LMDS lisanslarını vermeye başlamışlardır. Böyle bir lisans 1.3 GHz band genişliği sağlamakta, bu da kabaca 1.3 Gbps veri band genişliğine karşılık gelmektedir. Bu makalede, mevcut erişim hizmetlerine, hizmet gereksinimlerine, LMDS temellerine değinilmekte ve İstanbul için bir uygulama tasarımı önerilmektedir.

ATM, Gigabit Ethernet, xDSL, LMDS konusuna göre yüksek hız denildiğinde akla gelen güncel ağ teknolojilerdir. Genel olarak ağ teknolojileri denildiğinde ise Ethernet, Token Ring, FDDI, Cat 5, Modem, X.25, Frame Relay, Hücresel (Cellular), ISDN gibi terimler hatırlanır. Herşeyiyle büyükçe bir ağ LAN, Kampüs, WAN ve Uzaktan bağlantı olarak adlandırılan dört ayrı parçadan oluşur. Her birinin kendisine has özellikleri olan bu parçaların ayrı ayrı gözönüne alınması ve en optimum çözümü verecek seçimlerin yapılması gerekir. Bütünüyle bir ağda en önemli anahtar sözcük, ağa bağlı sistemlerde koşturulan uygulamalardır; ağ alt yapısı, o uygulamaların gerektirdiği servis kalitesi (QoS) ve servis sınıflarını (CoS) destekleyecek özellikte olmalıdır. Örneğin dosya aktarımı, ses aktarımı ve video bilgisi aktarımı için gerekli servis kalitesi ve sınıfları birbirlerinden farklıdır; çünkü gereksinimler aynı değildir [1].

Eğer ağda veri trafiği üreten sistemler dışında PBX, Video gibi cihazlar varsa, o ağ için en önemli iki parametre ağın uçtan uca hizmet kalitesi-QoS (Quality of Service) ve hizmet çeşitleri-CoS (Class of Service) dir. Günümüzde QoS'i garanti eden ağ teknolojileri ise ATM, ISDN, Frame Relay gibi hücre tabanlı (Cell Based) veya bağlantıya yönelik teknolojilerdir; çok yüksek hızlı Gigabit Ethernet için de, mimarisel olarak QoS'i garanti etmese de yüksek band genişliği sağlamasından dolayı belirli bir derecede QoS'i sağlıyor denilebilir. Hizmet kalitesi, genel olarak gecikmeyle ilgilidir; çerçeve veya hücrelerin aktarım gecikmesi, iletişim için gerekli oturum kurulma hızı gibi değerleri kapsar. Hizmet sınıfları ise, farklı türde uygulamaların gereksinim duyduğu değişik özelliklere sahip trafik ihtiyaçlarını tanımlar. Örneğin, ATM gibi hücre tabanlı teknolojilerin terminolojisinde hizmet sınıfları CBR, VBR (rt-VBR, nrtVBR) ve ABR olarak adlandırılmaktadır. [2][3][4][5].

Var olan LAN teknolojileri, sağlamış oldukları yüksek band genişliğinden dolayı ağ içerisindeki sistemlerde koşan uygulamaların gerektirdiği çeşitli QoS ve CoS beklentilerini karşılayacak özelliktedir denilebilir; LAN teknolojilerinde her geçen gün yeni gelişmeler de yaşanmaktadır. Aynı gelişmelerin WAN ve uzak bağlantılar için de yaşanması söz konusudur; ev ve küçük ofis kullanıcıları hem ses (Telefon) ve İnternet erişimlerini hem de video tabanlı (TV, uzaktan eğitim) uygulamalarının gerektirdiği hareketli görüntü ve gelecekte gereksinim duyacakları trafik türünü taşıyacak bir ağ alt yapısı gereksinimi içerisindedirler. Kısacası, uçtan uca QoS ve CoS sağlanmalıdır. Yeni nesil LAN ve WAN teknolojileri bunu sağlamaktadır denilebilir; uzak bağlantı için de xDSL ve LMDS teknolojilerinin uygulanması gündemdedir.

WAN Bağlantıları
Geniş Alan Ağları (WAN), fiziksel olarak birbirinden çok ayrı konumlarda bulanan yerel ağların bağlantısını sağlayan ağ türleridir. Kullanılabilen fiziksel ortamların zenginliği ve zamanla iletilen veri türündeki artış, zaman içinde çok değişik WAN protokolünün geliştirilmesine sebep olmuştur. Yakın zamana kadar WAN bağlantısı denildiğinde göreceli olarak düşük hız, büyük gecikme ve hatanın bol olduğu iletim akla gelirdi. Ancak günümüzdeki hızlı gelişmeler bu tablonun görünümünü değiştirmeye başlamıştır. Klasik olarak WAN bağlantıları uzak noktalar arasında kamusal bir ağ üzerinden veri bağı kurulmasını sağlarlar. Kullanıcı birimlerinin bu ağa bağlantısı bakır teller ve uçlarına bağlı değişik türde modemler ile gerçekleştirilir. Bağlantı türüne göre temelde ses aktarımı için tasarlanmış PSTN omurgası üzerinden ses bandı modemler ile (V.34, V.90 veya V.92 gibi...) bağlantı gerçekleştirilebileceği gibi 64 Kbps veya daha üzeri hızlar için Temelband (Baseband) modemler kullanılır. [6] Sayısal iletim ortamlarının gelişmesi ile bakır hatlar üzerinden noktadan noktaya veri iletim kapasitesi 2 Mbps ve yukarısına çıkmıştır. Kanallanabilen sayısal iletim ortamlarıyla bir bir fiziksel devre üzerinden tanımlanabilen mantıksal sanal devrelerle (TDM bazlı kamusal ağlar, Frame Relay ve ATM) çok noktalı ağ yapılarının gerçekleştirilebilmesi olasıdır [2][3].

Kampüs, sanayi bölgeleri gibi yarı kapalı ortamlarda ideal bir iletim ortamı olsa da bakır hatlar, telekomların hizmet verdiği yerleşim bölgelerinde oldukça problemli iletim ortamlarıdır. Elektromagnetik etkilere karşı çok hassas oldukları gibi, nemısı gibi çevresel etkenlerden çok çabuk etkilenirler. Ayrıca yer üstü bakır kablolar kopma ve korozyondan dolayı kesintilere sebep olurlar. İşletme giderlerinin artmasına sebep olurlar.

Bakır ve fiber optik gibi karasal altyapının döşenmesi, son kullanıcıya kadar ulaştırılması zahmetlidir. Yeni erişim gereksinimlerinde oluşan artışla orantılı yaygınlaşmadığı görülmektedir. Bu iki iletim ortamına karşı infrared/lazer iletim teknolojileri veya radyo frekansında çalışan iletim ve dağıtım seçenek olarak görülmektedir. Infrared/lazer sistemleri noktadan noktaya yüksek hızlı iletim için uygulanabilen bir yöntem olmasına rağmen, nem, sis ve toz gibi çevresel etkenlerden daha çok etkilenirler. Radyo frekansında çalışan iletim/dağıtım sistemleri çevresel etkenlere daha bağışıklı olmalarına karşın, radyo frekansı bandı sınırlı bir kaynaktır. Denetimsiz kullanımı birçok probleme sebep olabilmektedir. Ancak, planlı ve denetimli kullanımı sayısal iletim hizmetlerini hızlı ve verimli bir şekilde karşılanması söz konusudur. Frekans bandı kısıtı, hücresel yapılanma ile çözülebilir; belirli bir güçte yayın yapan merkezi birimlere bağlı uç istasyonlar hücreler şeklinde gruplandırılabilir. Geçtiğimiz on yıl içerisinde radyo frekansı iletim sistemleri oldukça olgunlaşmış ve özellikle ses iletimi için GSM 900/1800 gibi uygulamalar geliştirilmiştir ve bunlar üzerinde GPRS gibi veri hizmetleri de verilir hale gelinmiştir [6].

LMDS
LMDS genişband, noktadan çok noktaya ve 20 GHz üzerinde frekanslarda işletilen haberleşme sistemlerdir. Kullanılan frekans bandı sistemin kurulduğu ülkedeki lisanslama modeline göre belirlenir. Bu tür sistemler ses, görüntü ve veri iletimi için geniş band genişliği sunarlar.

LMDS, Local Multipoint Distrubiton System'in (Yerel Çok Noktalı Dağıtım Sistemi) kısaltmasıdır. Yerel oluşu bu frekans bandında yapılan yayının bir hücre oluşturacak şekilde sınırlı bir alanda kalması anlamına gelir. Bu mesafe sistemin çıkış gücüne ve coğrafi yerleşime bağlı olarak merkezi sistemle kullanıcı arasında 3-4 Km'lik bir mesafedir. Kullanılan birimler uzun yıllardır hali hazırda noktadan noktaya kullanılan ve oldukça olgunlaşmış cihazlardan türetilmişlerdir. LMDS lisanslarının verildiği ülkelerde, lisans sahibi kurumun vereceği hizmet türlerine herhangi bir kısıtlama getirilmiş olmamasına rağmen ilk uygulamaların İnternet erişimi için olacağı öngörülmektedir.

LMDS'in avantajları:

· Başlangıç maliyetlerinin düşük olması,

· Uygulamanın kısa sürede çalışır hale getirilebilmesi,

· Talebe göre yapının ölçeklenebilmesi,

· Maliyetin karasal hatlardan müşteri tarafında konuşlandırılan ekipmana kayması; karasal sistemlerde maliyetlerin önemli bir bölümünü hatlarını çalışır durumda tutulması için gereken çalışmalar oluşturması,

· Bakım, yönetim ve işletme maliyetlerinin düşük olmasıdır.

LMDS ağ modellerinde değişik türde mimariler öngörülebilir. Noktadan noktaya veya çok noktaya işletim mümkündür. Ayrıca, yapı, ATM ve IP iletimi için de kurulabilir. Sayısal veri iletiminin dışında TV yayıncılığı içinde uygulamalar bulunmaktadır.

En tipik yaklaşım 3-3,5 Km'lik hücreler ve bunları birbirine bağlayacak fiber optik hatlardan oluşan karasal bir omurga sistemi olabilir. Karasal omurga SONET veya SDH iletim sistemlerinin kullanıldığı yıldız, ağaç veya halka yapıda gerçekleştirilebilir. Omurganın genişletilmesi için noktadan noktaya RF linklerinin de konuşlandırılması mümkündür. E3 (34 Mbps), STM-1 (155 Mbps) veya STM-4 (622 Mbps) kapasitesindeki linkler hücre başına ihtiyaç duyulan band genişliklerinin taşınması için ihtiyaç duyulan omurga bağlantılarıdır. Öte yandan başlangıç maliyetlerin düşürmek için nx2 Mbps'lik E1 linkleri de düşünülebilir. Söz konusu omurga yapısı üzerinde POS (Packet over SONET) veya ATM protokolünün kullanımı mümkündür. Ancak QoS gereksinimleri ve servis çeşitliliğinin artırılabilmesi (CoS) açısından ATM daha uygun bir seçim olur; hali hazırdaki cihaz örnekleri ATM tabanlı tasarlanmıştır. Ayrıca, ATM, var olan diğer haberleşme hizmetlerinin (Ses ve görüntü gibi...) LMDS ile bütünleştirilebilmesi içinde seçenektir.

LMDS ağ mimarisi temel olarak dört bileşenden oluşur: ağ operasyon merkezi, fiber tabanlı omurga, baz istasyonları ve kullanıcı cihazları (CPE, Customer Premises Equipment). Yüksek band genişliklerinin taşındığı omurgalar için karasal fiber bağlantıları uygun olur. Omurgaya bağlantılar, nxE1, E3 veya STM-1 bağlantıları olabilir. Ağ işletim merkezlerinde ATM ve IP anahtarlama cihazları ile ağ yönetim yazılımlarının çalıştığı sunucular bulunmaktadır. Baz istasyonları omurga bağlantısının sonlandırıldığı ve kablosuz altyapıya geçiş yapıldığı konumlardır. Baz istasyonları harici ve dahili birimlerden oluşur. Harici ünite mikro dalga frekanslarında alış verişin gerçekleştirildiği noktadan noktaya bir anten veya çok sayıda aboneye hizmet eden sektörel antenlerden oluşur. Harici birime bağlı dahili birimde omurga bağlantısı için arayüzler bulunur ve modülasyon ve demodülasyon gerçekleştirilir.

Baz istasyonları için iki farklı tasarım öngörülebilir. Yerel anahtarlamanın kullanıldığı durumlarda aynı hücre içindeki kullanıcıların birbirlerine olan trafikleri omurgaya çıkmadan hücre içinde anahtarlanabilir. Ancak bu trafiğin türüne göre dahili ünitenin IP veya ATM anahtarlama yeteneğine sahip olmasını gerektirir ki bu durum maliyetleri artıcı bir etkendir. Öte yandan kullanıcı trafiklerine göre gerçekleştirilen ücretlendirme modellerinde hesaplama işlevlerinin yine bu dahili birimlerde uyarlanması gereklidir. Alternatif olarak anahtarlama ağ merkezlerinde gerçekleştirilebilir. Daha basit ağ yapısının söz konusu olduğu bu tür tasarımlarda, aynı hücre içindeki kullanıcıların birbirlerine olan trafiklerinin omurga üzerinden anahtarlanması söz konusudur.

LMDS, kablosuz sistemleri için ATM Forum, DAVIC, ETSI ve ITU tarafından standartlaştırma çalışmaları sürdürülmektedir; bunların çoğunda, temel taşıma birimi ATM hücreleridir. Baz istasyonları ile oluşturulan hücrelerde erişim yoğunluğunu artırmak için sektörel antenler kullanılmaktadır; 90, 45, 30, 22.5 ve 24 derece açılı antenlerle uygulamalar mevcuttur. Her baz istasyonun tek bir antene sahip olduğu veya bir baz istasyonuna fiber ara bağlantılarla birçok antenin bağlı olduğu yapılar olasıdır. [7]

CPE ve baz istasyonu arasında erişim için kullanılabilecek yine birkaç çoğullama yöntemi mevcuttur. Bu yöntem TDMA, FDMA veya CDMA olabilir. Günümüzdeki uyarlamalarda tercih edilen yöntemler FDMA ve TDMA'dir. Kullanıcı tarafındaki arayüz, x64 Kbps seri, 10BaseT Ethernet, ATM 25, E1, E3, STM-1 olabilir. Kullanıcı tarafında, ayrıca, tek bir dahili birim birden fazla kullanıcı tarafından paylaşılabilir. Üstelik bir bina veya iş merkezi için yapılan tek bir bağlantı, bina veya iş merkezi dahilinde DSL teknolojileri kullanılarak dağıtılabilir. DSL ile kullanıcı tarafında dahili birimde sonlandırılan ATM devreleri, kullanıcılara uzatılabilir. Erişim yapılandırmalarında kullanıcılara sunulan hizmet türleri belirleyicilik sağlamaktadır. Genel yaklaşım alış kanalının TDMA ile ortaklaşa kullanılması, veriş için FDMA ile kullanıcı başına ayrı bir band genişliği tahsisinin sağlanmasıdır. Internet erişim hizmetinin verildiği durumlarda asıl trafik ağdan kullanıcıya ve kullanıcıdan da ağa doğru zamanla çok az bir trafik olacağından bu yaklaşım istenen sonucu sağlayabilir; zira TDMA zamanla değişen patlamalı trafiğin gözlemlediği ağ yapılandırmaları için daha uygun bir seçimdir (Şekil 3.). Ancak MAC katmanında kapsüllemenin getireceği bir kayıp söz konusudur; başarım yaklaşık %88 olur. Ancak ağdan kullanıcıya sabit band genişliğinin sağlanması gerektiği durumlarda, VPN uygulamaları gibi, FDMA da göz önünde bulundurulması gereken bir seçimdir. Öte yandan ATM devreleri üzerinden özellikle PBX'ler arası ses taşıma için ana bağlantı (trunking) yapılması gerektiğinde sadece kullanılan zaman dilimlerinin taşınmasını sağlayan teknolojiler mevcuttur ve bunlar FDMA kullanımını gereksiz kılabilir. Bu tür yöntemler ATM hücrelerinin LMDS' de temel taşıma birimi olarak tercih edilmesinin temel sebeplerinden biridir.

LMDS sistemlerinde modülasyon yöntemi olarak faz (PSK, Phase Shift Keying) ve genlik (AM, Amplitude Modulation) yöntemleri kullanmaktadır. FDMA ve TDMA için yaklaşık olarak aynı modülasyon yöntemleri kullanılmaktadır. FDMA için BPSK, DQPSK, QPSK, 8PSK, 4-QAM, 16-QAM ve 64-QAM modülasyon seçenekleri mevcuttur. Kullanılan sembol uzayının genişliği, birim band genişliğinde taşınabilen verinin miktarını artırır; ancak, iletim mesafesi kısalmaktadır. LMDS sistemlerinde kapasite veri oranı ve desteklenen kullanıcı sayısıyla ölçülmektedir. Her hücredeki kapasite, hücredeki sektör sayısı ve sektör başına kullanıcı sayısının çarpımına eşittir. Baz istasyonlarındaki anten ile kullanıcı antenlerinin görüş hizasında olması gereklidir. Benzeri diğer iletim sistemlerinden etkilenmemesi için bina çatıları veya yüksek kuleler tercih edilmelidir. LMDS'de erişim mesafesi, kullanılan modülasyonla ile ilgili olduğu kadar, nemlilik ve yağış miktarı ile de yakından ilgilidir.

Hücre başına kullanıcı sayısı kullanılabilir frekans aralığı ve sektör sayısı ile orantılıdır. 250 MHz alış band genişliğinin söz konusu olduğu bir durumda 5 MHz'lik kanallar kullanılarak, kanal başına 80 DS0 (64 Kbps) taşıma kapasitesi ile, 4000 kullanıcıya (80x(250 MHz/5 MHz)) 64 Kbps'lik erişim hizmeti sunulabilir. Ayrıca zaman paylaşılımlı bir modelde tüm kullanıcıların aynı anda ağa erişmeyeceğini düşünerek overbooking ile öngörülecek bir oranla daha fazla sayıda abone edinilmesi mümkündür. [7] (Bu oran, Türkiye'de PSTN üzerinden İnternet erişiminde 1:6 olduğu gözlenmektedir

5-MPLS (Multiprotocol Label Switching )

TANITIM

Halen gelişme döneminde bir standart olan Çok Protokollu Etiket Anahtarlama (yazımız süresince MPLS olarak anılacaktır), çok büyük IP ağlarında geleceğin anahtarı olarak görülmektedir. ATM-temelli WAN’larda IP ağlarının uygulamalarına olanak sağlar. Bu bağlamda, paket-temelli ağlarda trafik mühendisliği (yazımın sonunda bu konu ile ilgili bilgi aktaracağım) yeteneği sağladığı gibi, IP’ye QoS ( Quality of Service) gücünü de vermektedir. Ayrıca IP-temelli VPN (Virtual Private Network) uygulama olanağını da getirmektedir. Bu özellikler, özellikle çoklu servis, çoklu kullanıcı sağlamayı amaçlayan kuruluşlar için çok önemlidir.

MPLS, klasik hup-tan-hup’a işlem yapan metodlardan çok farklıdır. Kısa, sabit uzunlukta ve kolaylıkla iletilebilecek Etiket’leri, IP paket başlıklarının kısa yoldan tanıtımını sağlamaktadır. Bunu mektuplarda posta adreslerinin verilişinde ev, cadde ve şehir isimleri yanına yazılan ZIP kodlarına benzetebiliriz. Pekçok üretici firma kendilerine özel etiket sistemi geliştirme yolunu izlediler. Bunun sonucu harekete geçen IETF (Internet Ingineering Task Force) tüm ağlarda uygulanabilir bir standart geliştirme çalışmalarına başladı ve adına MPLS dedi.

Bu beyaz kitapçıkta sizlere IETF bakış açısı ile MPLS hakkında bilgi aktarmaya çalışılacak ve yazının sonunda uygulabilir örnekler sunulacaktır..

MPLS Nedir ?

Bugün için TCP/IP ikili rotokolu ve özellikle IP protokolu hemen tüm anonim (public) ve özel veri ağlarının temelini oluşturmaktadır. Veri, ses ve çoklu ortam ağlarının yakınlaşması sonucu oluşacak ağlarda da IP-temelli protokolların egemen olacağı açık bir şekilde gözlenmektedir. İşte etiket anahtarlama, bu savaşta ündüstirinin bir desteği olarak ortaya çıkmaktadır.

Orijinal TCP/IP yapısının geliştirilmesinde, yalnızca firma ürünleri arasındaki farklılıkları arttırmakla kalmayıp, tümleşik anonim ağların doğmasına neden olmakta ve böylece endüstrinin bir önemli katkısı olarak ortaya çıkmaktadır. Örneğin, IP ağları gerçek zamanlı paket gönderimini sağlayabilecek şekilde gelişmesi gerekmektedir. Bu durum da, IP ile ATM protokolunun, VPN’lerin ve çok geniş çaptaki ağların tümleşmesini gündeme getirmektedir. Bunun sonucu, pek çok sistem ve yönlendirici ağa bağlanabilir ve tüm kullanıcılar için gerekli band genişliği sağlanabilir. Bu etken gelişme, anahtarlamada fiyat/başarım yüzdesini arttırır ve genel giderlerde büyük düşüşlere neden olur.

QoS desteği için etiket anahtarlamanın kullanılması, trafik mühendisliği için bazı özelliklerin sağlanmas,ı çözümün bir parçası olarak ortaya çıkmaktadır.

Etiket anahtarlama çözümleri, IP kontrol protokolları ile etiket değiştokusu paket gönderimi ile kombine edilmesine ve etiket dağıtım makanizmasının kullanımı ile, karekterize edilebilir.

Etiket anahtarlama, etiket anahtarlama teknolojisinin önemli bir parçası olan IP ve ATM protokol modelleri arasında oluşturulacak haritalama işlemlerinin güçlüğü nedeniyle, IP ile ATM arasında tümleşmenin ortaya çıkardığı sorunlarla boğuşmaktadır. Son beş yılda pek çok firma çok hızlı işlem sağlayan ATM-temelli anahlarlama ile yönlendirici ile işlem uygulayan Internetin IP-temelli ağ katmanı asında bir birleşmenin sağlanması için büyük çaba harcadılar. Bunlar içinde dikkate değer dört tanesi aşağıda sunulmuştur.

Hücre Anahtarlama Yönlendiricileri (Cell Switching Router-CSR)

Bu yaklaşım 1994 de Toshiba tarafından geliştirildi ve 1994 IETF sunuldu. Bu uygulama IP protokolunu kullanarak, ATM anahtar donanımlarını kontrol etmek üzeregeliştirilmiş ilk anonim (public) öneri olarak kabul edilmektedir. CRS, Klasik ATM üzerinden IP gönderim ortamında mantıksal IP alt ağlarına bağlanmak için bir yönlendirici gibi hareket etmek üzere tasarlanmıştır. Etiket anahtarlama aygıtları standart ATM sanal kanalları üzerinden iletişim kurmaktadır. CSR’ın temel felsefesi veri akışında en kısa yol mantığının işlemesine izin vermesidir. Böylece ATM hücrelerinin akışında, IP seviyesi gönderim aşamasında bunların tekrar bir araya gelmeleri yerine, paket halinde iletilmeleri sağlanmaktadır. CRS, Japonyada ticari ve üniversite ağlarında geliştirilerek ortaya çıkarıldı.

IP Anahtarlama

İlk olarak 1996 Ipsilon’da (bugün Nokia’nın bir parçasıdır) geliştirildi ve ayni yıl piyasaya sürüldü. IP Anahtarlama bir aygıtı, ATM başarımında ve bir yönlendirici gibi hareket etmesini sağlamaktadır. Böylece klasik yönlendiricilerin kısıtlı paket iletimi sorununa da bir çözüm getirmektedir. IP Anahtarlamanın temel amacı: ATM anahtarlar ile IP yönlendiricileri basit ve etken bir şekilde tümleşmesini sağlamaktır. Ip anahtarlama, etiketlerin oluşturulması aşamasında var olan veri trafiğini kullanmaktadır. Bu işlemler için iki protokol geliştirlmiş bulunmaktadır. IFMP( Ipsilon Flow Management Protocol) ve GSMP( General Switch Management Protocol).

Fiş ( Tag ) Anahtarlama

Etiket anahtarlamaya bir yaklaşım olarak Cisco Systems tarafından geliştirilmiş bulunmaktadır. CRS ve IP Anahtarlamanın aksine olarak, Fiş Anahtarlama kontrol temelli bir tekniktir ve yönlendiricilerdeki etiket gönderim tablolarının oluşmasını destekleyen , veri akışına dayanmamaktadır. Bir Fiş Anahtarlama ağ’ı, Uç lardaki Fiş Yönlendiricileri, Fiş Anahtarlama Yönlendiricileri ve Uçlardaki Yönlendiricilerin sorumluluğunda olan paket fişleme’den oluşmaktadır. Standart IP yönlendirme protokolları, trafik için gelecek hup’ın hangisi olacağını belirlemede görev yaparlar. Buna karşılık Fiş Anahtarlamda, fişler yönlendirme tablosunda yönlere göre gönderilmek üzere hazırlanır ve Fiş Dağıtım Protokol’u (Tag Distrubition Protocol ) tarafından dağıtıma girerler.

2.1 Birleştirilmiş Yol-temelli IP Anahtarlama (Aggregate Route-based IP Switching- ARIS)

IBM’in etiket anahtarlamaya bir yaklaşımıdır ve Fiş Anahtarlamaya da oldukça benzerlik göstermektedir. IRIS, CRS ve IP anahtarlamadakinin aksine, etiketleri, bir araya toplanmış yollar için, yığın haline getirir. Atiketlerin yığın haline gelmesi ve etiket için anahtarlanmış yollar,. trafiğin kontrolünü sağlamak üzere oluşturulurlar. ARIS yeteneğine sahip yönlendiricilere, tümleştirilmiş anahtar yönlendiriciler adı verilmektedir ARIS, Veri Bağlantı Katmanı olarak ATM üzerine odaklanmıştır. Bu uygulama, ATM de bulunmayan, lup oluşmasını engelleyen bir makanizma sağlar. ARIS protokolu, bir peer-to-peer protokoldur ve IP’ler üzerinden dolaysız olarak ARIS’ler arasında çalışır ve komşular oluşturur ve yığın haline gelmiş etiketlerin birinden diğerine geçişini sağlar.

SONUÇ:

Internet, kurumların özel kiralık hatlar içeren şebekeler üzerinde harcıalem bir şekilde kullandıkları ve en basit iş hareketleri (transactions) için gerekli olan temel QoS desteğini içermemektedir. Internet'in, uzaktan çevirmeli bağlantı maliyetlerinin azaltılmasında daha fazla kullanılması ve bu kanaldan gelen kurum gelirlerinin önemli bir miktara ulaşması ile, Internet üzerinde QoS olmaması beraberinde ciddi sonuçlar doğuracaktır. VPN'lerin temel işlevi, Internet'e QoS güvenliği getirmesidir.

En genel anlamda VPN'ler, uygulamaların gereksinim duyduğu QoS'i içermeyen Internet ve diğer paket anahtarlamalı ağlara güvenlik, bantgenişliği ve gecikme parametreleri açısından garantiler getirirler. VPN'lerin bir ağa güvenlik getirebilmesinin en temel yolu, verinin kriptolanmasıdır(encryption).

Bugünün bilgisayar ağlarında, klasik Internet uygulaması içinde çok geniş hacimli verilerin kaliteli bir servis şemsiyesi altında iletilmesi istenmektedir.Bu şemsiyenin ayni zamanda ses, müzik ve video iletimini de kapsaması arzulanmaktadır.

Bilgisayar ağlarının temelini oluşturan ve protokolları uygulayan yönlendiriciler ve anahtarlar, bu isteklerin yerine getirilmesinde anahtar rolü oynamaktadır. Pek çok eleştirmen bugün uygulanmakta olan klasik hop-tan-hop’a uygulamanın artık limite ulaşmakta olduğu kanısını taşımaktadır ve bundan sonra istenilen gelişmenin sağlanabilmesi için çok özel değişikliğe gerek duyulmaktadır. Bu konuda yapılacak en önemli gelişme IP bilgisayar ağları yapısında yaşanacaktır. Şöyle ki; hazırlanacak ağ, hali hazırdaki bilgisayar ağlarından yeni uygulamalara yumuşak bir geçişi sağladığı gibi kullanıcılara ve satıcı firmalara girişimci olanaklar da sağlayacaktır. Bu iş için düşünülen tek çözüm; çok daha büyük, hızlı ve ucuz yönlendiricilerin üretilmesi idi. Ancak Internette çok hızlı büyüme ve milyonlarca adresin devreye girişi ile birlikte Internet trafiğinde büyük yığılmalara ve bunun sonucu üst düzeyde başarım düşüşüne neden olmuştur. Etiket anahtarlama sadece bir hız artırımını değil, ayni zamanda çok önemli iki konuya da değişik bir yaklaşım getirmektedir.

· Tüm ağ boyunca tam anlamı ile garanti edilen trafiğin farklı sınıfları için özel servis karekteristiklerine gereksinim vardır. MPLS, farklı servis karekterleri için Etiket Anahtarlarlanmış Yolların (Label Switched Paths-LPS) yaratılmasını olanaklı kılar.

· Taşıyıcı-sınıfları, çoklu-müşteri IP altyapısı, kaynakları çok etken olarak yöneten güçlü bir ağ’a gereksinim duymaktadır.

Taşıyıcı bakış açısı ile, pahalı ağ kaynaklarının etken kullanımı karlılık yönünden çok büyük önem taşımaktadır. MPLS sin trafik mühendisliği yeteneği, klasik IP teknolojisinin başaramadığı ağ davranışı üzerinden taşıyıcıların belirli bir oranda kontrollerini olanaklı kılar. Müşteri bakış açısı ile de, kaliteli servis ve yığılmanın oluşmaması büyük önem taşımaktadır.

Çağdaş bilgisayar ağları aşağıda belirttiğimiz konularda büyük bir mücadele içindedir:

a) Etkinlik : Etiket anahtarlama, klasik yönlendirmede ya hiç bulunmayan veya etken olmayan yeni fonksiyonlar sunmaktadır. Örneğin yönlendirme anında seçilen özel bir yol her zaman en kısa yol olomayabilir. Seçilen yol, gidilecek adresten daha ziyade ağ’ın genel davranışı dikkate alınarak belirlenir. Ancak bu uygulamada servis kalitesi (Quality of Service-QoS) devreye girmemektedir ki, bu çok önemli bir eksikliktir.

b) Ölçeklenebilirlik . : Geleceğin bilgisayar ağlarının genişlik yönünden sanal olarak sınırsız olması beklenmektedir. Bilgisayar ağları büyüdükçe, yönlendirme bilgileri de bununla bağımlı olarak artmakta ve yalnızca bu durum dahi yönlendiricilerin yüklerini taşıyamaz hale gelmelerine neden olmaktadır. Halen bu sorunun üstesinden gelmek üzere uygulanan yol, IP trafiğini ATM veya Frame Relay üzerinden taşıyarak çözme şeklinde olmaktadır. Bu durumda MPLS ikinci katman aygıtlarına (örneğin ATM anahtarları gibi) gereksinim duymaktadır. MPLS ile gelen trafik mühendisliği, ağ’da ölçeklenebilirliği de sağlamaktadır

c) Gelişebilirlik : En büyük mücadele, var olan ana bilgisayar ağlarında her hangi bir bozulmaya neden olmadan değişme ve büyümeyi sağlamaktır. Ağların çekirdekleri anahtarlama yeteneğine kavuşurken, en büyük gelişme uç noktalardaki aygıtlarda yaşanmaktadır. Endüstri standart modelleri içinde taşıyıcı sınıf aygıtlarının yeni IP yeteneği ile çalışması temel fikri oluşturmaktadır.

d) Tümleşme : IP telefon için uygulamaların bir araya getirilmesi, sistem tümleşmesi için çok güzel bir örnektir. Ayrıca IP ağlarındaki yığılmaların ATM taşıyıcı alt yapısına aktarılması işi de ağ tümleşmesi uygulamasına tipik bir örnektir.