Hafta 1: TCP/IP Protokol Kümesi
Amaçlar:
· TCP/IP protokol kümesini tanımlamak.
· TCP/IP protokol kümesinin tarihçesini ve temel bileşenlerini açıklamak.
I. TCP/IP Protokol Kümesi
Başta Internet olmak üzere, farklı teknolojilere sahip networklerin olması, bağımsız olarak yönetilmesi ve geliştirilmesi gibi özellikleri TCP/IP protokolünün en yaygın kullanılan protokol olmasına neden olmuştur.
Aslında TCP/IP protokolü diye adlandırmak çok doğru değildir. Çünkü TCP/IP çok sayıda protokol ve yardımcı programlardan oluşan bir protokol kümesidir (protocol stack).
Şekil: TCP/IP Protokol Kümesi
A. Tarihçe
TCP/IP, endüstri standardı olan bir protokoldür. Bütün networkler için geliştirilmiştir. TCP/IP protokolü A.B.D Savunma Bakanlığı projesi olarak 1970'lerde temelleri atılmıştır. U.S. Department of Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) projesi daha sonra ARPANET olarak kullanılmaya başlanmıştır. ARPANET adı verilen proje Üniversite ve kamu kuruluşlarını bir birine bağlamayı sağlayacak bir ağ geliştirme amacını taşımaktaydı.
TCP/IP, DARPA'nın farklı bilgisayarlar arasında iletişim kurması gerektiğinde geliştirilmiştir. O günlerde bu oldukça zor bir görevdi. TCP/IP işletim sistemi ve bilgisayardan bağımsız olarak bilgisayarların iletişim kurmasını planlamıştı.
O zamanların TCP/IP standartları ve amaçları DoD (Department of Defence) olarak anılır. Ardından yapılan gelişmeler IAB (Internet Activities Board) adı verilen gruplar tarafından yapılmaktadır.
Şu anda da RFC (Request For Comments) adı verilen makalelerce TCP/IP'nin gelişmesi devam ettirilmektedir.
B. RFC (Request For Comments)
RFC (Request For Comments), TCP/IP'yi tanımlayan makalelerdir (dokümanlar). Bu makaleler herhangi bir kişi tarafından hazırlanabilir ve NIC yöneticisine gönderilir. Her RFC'nin bir numarası vardır. Örneğin SNMP yönetimi RFC 1065 ile tanımlanırken, kabul edilen SNMP kullanımı RFC 1155 numaralıdır.
Günümüz teknolojilerindeki gelişmeler, TCP/IP için bir gelişmenin olmasını zorunlu kıldığında komiteler önerilen RFC'leri kabul ederek yayınlarlar.
C. Tasarım Amaçları
İlk başta U.S Savunma Bakanlığı (Department of Defence) TCP/IP çalışmalarına başladığında çok sayıda tasarım amaçlarına sahipti. Bunlardan bazıları:
Donanım ve yazılım firmalarından bağımsız olacak.
Yerleşik bir hata dayanıklılığına sahip olacak. Networkün bir kısmı çöktüğünde diğer bir kısmı çalışabilecek.
Etkin bir veri aktarım hızına sahip olacak.
D. Neden TCP/IP
· Üreticiden bağımsız olması.
· Değişik ölçekli bilgisayarları birbirine bağlayabilmesi.
· Farklı işletim sistemleri arasında veri alışverişi için kullanılabilmesi.
· UNIX sistemleriyle tam uyumluluk.
· Birçok firma tarafından birinci protokol olarak tanınması ve kullanılması.
· Internet üzerinde kullanılması.
· Yönlendirilebilir (routable) protokol olması.
· Yaygın bir adresleme şemasına sahip olması,
ve daha sayabileceğimiz onlarca özellik TCP/IP'nin yaygın olarak kullanılmasını sağlar.
E. TCP/IP Mimarisi
TCP/IP, OSI 3 ve 4. katmanda çalışan bir protokoldür. Şekilde de görüldüğü gibi TCP/IP data link ve fiziksel katmanda bağımsız olarak çalışmaktadır.
Şekil: TCP/IP Mimarisi
II. Microsoft TCP/IP
Microsoft TCP/IP, Windows 2000 gibi Microsoft işletim sistemleri üzerinde network işlemlerinin yapılmasın olanaklı kılar. Windows 2000'i TCP/IP ile birlikte kullanmak şu üstünlükleri sağlar:
· Bir standart, routable networking protocol. Bütün modern network işletim sistemlerinin TCP/IP desteği vardır.
· Farklı sistemleri birbirine bağlayan bir teknoloji. File Transfer Protocol (FTP) ve Telnet gibi.
· İstemci sunucu uygulama geliştirmek için Microsoft TCP/IP, Windows Sockets programlama arabirimi sağlar.
· Internet'e erişim.
III. Gözden Geçirme
1. Neden TCP/IP bir protokol kümesidir?
2. Neden TCP/IP yaygın kullanılan standart bir protokol seçilmiştir?
3. DoD nedir?
4. TCP/IP'nin özelliklerini sayınız?
5. Routable (yönlendirilebilir) özelliği TCP/IP'ye ne gibi özellikler
sağlamıştır.
6. Host Nedir? Yanıt: TCP/IP dokümanlarında yaygın olarak bir host sözcüğünden
bahsedilir. TCP/IP protokol kümesini üzerinde çalıştıran bilgisayar ve diğer
aygıtlara host adı verilir.
Hafta 2: TCP/IP Protokol Kümesinin Mimarisi
Amaçlar:
· TCP/IP protokol kümesinin mimarisini açıklamak.
· TCP/IP'nin temel bileşenlerini açıklamak.
I. TCP/IP Mimarisi
TCP/IP, OSI 3 ve 4. katmanda çalışan bir protokoldür. Şekilde de görüldüğü gibi TCP/IP data link ve fiziksel katmanda bağımsız olarak çalışmaktadır.
Şekil: TCP/IP Mimarisi
A. TCP/IP Protokol Kümesi
TCP/IP protokol kümesi Windows 2000 networkünün oluşmasını sağlar. TCP/IP protokol kümesi altı çekirdek protokol ve bir dizi yardımcı program (utility) içerir.
Altı çekirdek protokol:
· TCP (Transmission Control Protocol)
· UDP (User Datagram Protocol)
· IP (Internet Protocol)
· ICMP (Internet Control Message Protocol)
· IGMP (Internet Group Management Protocol)
· ARP (Address Resolution Protocol)
B. TCP (Transmission Control Protocol)
TCP protokolü connection-oriented olarak adlandırılan ve iki bilgisayar arasında veri transferi yapılmadan önce bağlantının kurulması ve veri iletiminin garantili olarak yapıldığı bir protokoldür. TCP iletişiminde veri paketleri kullanılır. Ayrıca gönderen ve alan uygulamalarda da port bilgisi eklenir. Port (çıkış), kaynak ve hedef uygulamanın iletişimini sağlar.
Şekil: TCP/IP Protokol Kümesi
TCP, güvenilir ve bağlantı (connection-oriented) temelli bir servistir. Bağlanı temelli olması bağlantının bilgisayarlar arasında veri değişiminden önce yapılması anlamına gelir. Güvenilir olması ise iletimin kontrolünün yapılması ile ilgilidir. Belli aralıklarla ACK bilgisi ile veri gönderimi kontrol edilir.
TCP byte-stream iletişimi kullanır. Bu yöntemde TCP segmentlerindeki datalar bir bayt dizisi olarak işlenir. Aşağıdaki tabloda TCP header içindeki ana alanlar yer almaktadır:
Tablo: TCP Header içindeki ana alanlar
|
Field |
Function |
|
Source Port |
Göderenin TCP portu. |
|
Destination Port |
Alanın (hedefin) TCP portu. |
|
Sequence Number |
TCP segmenti içindeki birinci baytın sıra numarası. |
|
Window |
TCP ara bellek (buffer) alanının şu anki mevcut büyüklüğü. |
|
TCP Checksum |
TCP header ve TCP datanın bütünlüğünü kontrol etmek için kullanılır. |
TCP Portları
Bir TCP portu mesaj iletişiminde kullanılır:
|
Port Numarası |
İşlevi |
|
21 |
FTP |
|
23 |
Telnet |
|
53 |
DNS |
|
.. |
.. |
C. UDP (User Datagram Protocol)
UDP'de bir gönderim katmanı
protokoldür. Ancak UDP iletiminde sağlama yapılmadığı için gönderim garantisi
olmaz. Broadcast iletiminde, az miktardaki verilerin iletiminde UDP paketleri
kullanılır. UDP iletimi, gönderimin garanti edilmediği connectionless türü bir
iletişim kurar.
NOT: Bu dokümanlar Faruk Çubukçu tarafından hazırlanmıştır. Ticari amaçlı
olarak kullanılmaz. Daha fazla bilgi için www.farukcubukcu.com
adresine bakınız.
UDP Servisi
UDP bağlantısız (connectionless) datagram servisidir. UDP kaybolan verilerin kurtarılması konusunda herhangi bir garanti vermez. Bu nedenle güvenilir bir protokol olarak nitelendirilmez.
UDP alınan verilerin garantisine gereksinim duymayan uygulamalar tarafından kullanılır. NetBIOS name servisleri, NetBIOS datagram servisi ve SNMP servisleri UDP kullanan uygulamalara örnektir. Aşağıdaki tabloda UDP header içindeki ana alanlar yer almaktadır:
Tablo : UDP Header içindeki ana alanlar
|
Alan |
İşlevi |
|
Source Port |
Gönderen bilgisayarın UDP portu. |
|
Destination Port |
Alıcı bilgisayarın UDP portu. |
|
UDP Checksum |
UDP header ve UDP datasının kontrolü için kullanılır. |
D. ARP (Address Resolution Protocol)
Network üzerindeki bilgisayarlar (host olarak adlandırıyoruz) iletişim kurmak için birbirlerinin donanım adreslerini (MAC adresi) bilmeleri gerekir. ARP, broadcast (genel yayın) temelli çalışan ağlarda donanım adresini bulmak için kullanılır.
ARP, donanım adresini bulduktan sonra, IP adresini ve donanım adresini ARP cache olarak adlandırılan bir alanda saklar. Bu bir sonraki istenilen hedef adresinin fiziksel yerinin kolayca bulunmasını sağlar. Bakınız: "Uzak bir IP adresinin çözülmesi".
ARP cache içinde statik ve dinamik adresler bulunur. Dinamik kayıtlar otomatik olarak eklenir ve silinir. Statik adresler ise bilgisayar restart edilinceye kadar bellekte kalır.
1. Uzak Bir IP Adresinin Çözülmesi
Eğer hedef IP adresi uzaktaki bir networke ait ise, bir ARP broadcast sayesinde router bulunur ve datagramlar hedef bilgisayarlara (hosts) ulaştırılır.
Bu işlem şu şekilde yerine getirilir:
1. İletişim isteği başlatıldığında, hedef (destination) IP adresi uzak adres (remote address) olarak tanımlanır.
2. Belirtilen gateway için bir eşleşme bulunmadığında bir ARP isteği yayınlanır. ARP isteği hedef host için değil de gateway adresi yapılır.
3. Router'da IP hedef adresinin yerel (local) ya da uzak (remote) olduğunu belirler. Eğer adres yerelse, router donanım adresini bulmak için ARP'yi kullanır. Eğer adres uzaksa, router kendi routing tablosuna bakar.
4. Hedef bilgisayar (host) isteği aldıktan sonra, bir ICMP yanıtı düzenler. Belirtilen gateway'in donanım adresi ARP cache içinde yoksa, onu sağlamak için bir ARP broadcast kullanılır.
Şekil: Uzak (remote) IP
adreslerinin çözülmesi.
E. IP (Internet Protocol)
Hedef bilgisayarın network üzerindeki yerini bulur. Paketlerin adreslenmesi ve network üzerindeki bilgisayarlar arasında yönlendirilmesini sağlar. IP iletimi de UPD gibi gönderimin garanti edilmediği connectionless türü bir iletişim kurar.
IP, iki bilgisayar (aygıt) paketlerin yönlendirilmesini sağlayan bağlantısız bir protokoldür. Bağlantısız (connectionless) olması oturumun iletişimden önce kurulmamasıyla ilgilidir. Bununla birlikte veri iletimindeki başarı da garantili olmaz. İletimin garantisi daha üst düzey protokol olan TCP ile sağlanır.
Bir IP paketi bir IP Header (başlık bilgisi) ve bir IP payload’tan oluşur. Aşağıdaki tabloda IP header paketinin alanları yer almaktadır:
Tablo: IP Header içindeki alanlar
|
IP Header alanı |
İşlevi |
|
Kaynak IP Adresi |
Kaynak verinin IP adresi. |
|
Hedef IP Adresi |
Gideceği yerin IP adresi. |
|
Tanımlama |
Bir spesifik IP datagramını tanımlamak için kullanılır. |
|
Protokol |
Paketlerin TCP, UDP, ICMP ya da diğer protokollerle iletişimi ile ilgili. |
|
Checksum |
IP header’ın bütünlüğünü kontrol etmek için kullanılan basit bir matematiksel hesaplama. |
|
Time-to-Live (TTL) |
Datagramın dolaşacağı network sayısını belirler. TTL sayesinde paketlerin sürekli olarak dolaşması engellenir. |
F. Port ve Soketler
Uygulamaların birbirleriyle iletişim kurmaları için belli TCP/IP portları kullanılır. Örneğin FTP Server'lar port 80 kullanarak diğer uygulamalarla iletişimde bulunurlar.
TCP/IP protokolü 65536 tane port kullanımına olanak tanır. Standart port numaraları IANA (Internet Assigned Nımbers Authority) tarafından sağlanır.
Tablo: TCP port numaraları:
|
Port Numarası |
Açıklama |
|
1 |
TCP Multiplexer |
|
20 |
FTP (data) |
|
21 |
FTP (control) |
|
23 |
Telnet |
|
25 |
SMTP |
|
53 |
DNS |
|
80 |
http |
|
103 |
X.400 Mail Service |
|
102 |
X.400 Mail Sending |
|
139 |
NetBIOS Session Service |
|
.. |
... |
NOT: Diğer port numaraları için EK bölümündeki TCP Portları tablosuna bakınız.
Soketler ise yine bir network iletişimde kullanılan IP adresi ve port bilgisidir. Bir uygulama bir uzak uygulamayla iletişim kurmak için bir connectionless (bağlantı temelli olmayan) bağlantı kurar. Buna socket denir.
G. Broadcast
Network üzerindeki hostların (bilgisayarlar ve diğer aygıtlar) birbirleriyle iletişim kurması için fiziksel adreslerin bilinmesi gerekir. Bu durumda network üzerinde herkese gidecek bir ARP paketi gönderilecek hostların MAC adresleri ve IP adresleri belirlenir.
Diğer bir deyişle hedef adresinin bilinmediği ve paketin network üzerinde bütün hostlara iletilmesi gerektiğinde kullanılan bir adresleme yöntemidir.
II. Diğer İletişim Protokolleri
TCP/IP protokol kümesi FTP, Telnet ve SMTP gibi iletişim amaçlı kullanılan protokollere de sahiptir:
A. FTP
FTP ptotokolü iki host arasında dosya kopyalamayı sağlar. FTP'nin en önemli özelliği bu işlemleri farklı donanım ve işletim sistemleri üzerinde çalışabilmesidir.
FTP (File Transfer Protocol), transport katmanında ve TCP'yi kullanarak çalışır.
FTP kullanımı:
1. Bir FTP servisinin başlatılması için FTP istemcisi çalıştırılır.
2. Karşında bağlanılacak FTP Server'ın IP adresi yazılır.
3. Ardından buraya bağlanmak için bir kullanıcı adı (user name) sorulur.
4. Kullanıcı adını ve şifresini giren kullanıcı FTP Server'a bağlanır.
NOT: WWW'nin yaygın olmadığı durumlarda FTP ile dosya alışverişi yaygın yapılmaktaydı. Şu anda da Web tarayıcıları FTP kullanarak dosya indirmeye yardımcı olurlar.
B. TelNet
TelNet, PC'ler üzerinden (onları bir terminal gibi kullanarak) terminal sunucusu yazılımı çalıştıran bir Host'a erişmeyi sağlayan protokoldür.
TelNet ile uzaktaki sunucuya bağlanan kullanıcı orada bir uygulamayı çalıştırabilir.
Telnet için gerekli yazılımlar:
· Client-TelNet
· Server-TelNet
Client-TelNet yazılımı kullanıcının terminalinde çalışır. Bu yazılım TelNet sunucusuyla iletişim kurmayı sağlar. İletişim TCP ile yapılır.
Server-TelNet ise host üzerinde çalışır ve gelen istekleri karşılar.
NOT: WWW'nin yaygın olmadığı durumlarda TelNet ile iletişim kurmak yaygındı.
C. SMTP
Hostlar arasında mesaj iletişimini sağlayan bir uygulama katmanı (application layer) protokolüdür. SMTP'nin ana amacı postalama yapmaktır. Mesajın düzenlenmesi gibi işlemlerle uğraşmaz.
SMTP iletişiminde mesaj üç aşamadan Gönderici-SMTP ile Alıcı-SMTP arasında yapılır.
1. Birinci aşamada bir TCP bağlantısı (connection-based) kurulur.
2. İkinci aşamada veri aktarımı (data transfer) yapılır.
3. Üçüncü aşamada bağlantı sona erdilir.
NOT: Bu dokümanlar Faruk Çubukçu tarafından hazırlanmıştır. Ticari amaçlı olarak kullanılmaz. Daha fazla bilgi için www.farukcubukcu.com adresine bakınız.
III. Gözden Geçirme
1. TCP/IP protokol kümesinin çekirdek protokolleri
hangisidir?
2. ARP protokolünün görevi nedir?
3. FTP ile Telnet protokollerini karşılaştırın?
EK: TCP/UDP Portları
Tablo: TCP Portları
|
Port |
Anahtar Sözcük |
Açıklama |
|
0/tcp, udp |
|
Reserved |
|
1/tcp, udp |
tcpmux |
TCP Port Service Multiplexer |
|
2/tcp, udp |
compressnet |
Management Utility |
|
3/tcp, udp |
compressnet |
Compression Process |
|
4/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
5/tcp, udp |
rje |
Remote Job Entry |
|
6/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
7/tcp, udp |
echo |
Echo |
|
8/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
9/tcp, udp |
discard |
Discard; alias=sink null |
|
10/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
11/udp |
systat |
Active Users ; alias=users |
|
12/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
13/tcp, udp |
daytime |
Daytime |
|
14/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
15/tcp, udp |
|
Unassigned [was netstat] |
|
16/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
17/tcp, udp |
qotd |
Quote of the Day; alias=quote |
|
18/tcp, udp |
msp |
Message Send Protocol |
|
19/tcp, udp |
chargen |
Character Generator; alias=ttytst source |
|
20/tcp, udp |
ftp-data |
File Transfer [Default Data] |
|
21/tcp, udp |
ftp |
File Transfer [Control], connection dialog |
|
22/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
23/tcp, udp |
telnet |
Telnet |
|
24/tcp, udp |
|
Any private mail system |
|
25/tcp, udp |
smtp |
Simple Mail Transfer; alias=mail |
|
26/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
27/tcp, udp |
nsw-fe |
NSW User System FE |
|
28/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
29/tcp, udp |
msg-icp |
MSG ICP |
|
30/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
31/tcp, udp |
msg-auth |
MSG Authentication |
|
32/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
33/tcp, udp |
dsp |
Display Support Protocol |
|
34/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
35/tcp, udp |
|
Any private printer server |
|
36/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
37/tcp, udp |
time |
Time; alias=timeserver |
|
38/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
39/tcp, udp |
rlp |
Resource Location Protocol; alias=resource |
|
40/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
41/tcp, udp |
graphics |
Graphics |
|
42/tcp, udp |
nameserver |
Host Name Server; alias=nameserver |
|
43/tcp, udp |
nicname |
Who Is; alias=nicname |
|
44/tcp, udp |
mpm-flags |
MPM FLAGS Protocol |
|
45/tcp, udp |
mpm |
Message Processing Module |
|
46/tcp, udp |
mpm-snd |
MPM [default send] |
|
47/tcp, udp |
ni-ftp |
NI FTP |
|
48/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
49/tcp, udp |
login |
Login Host Protocol |
|
50/tcp, udp |
re-mail-ck |
Remote Mail Checking Protocol |
|
51/tcp, udp |
la-maint |
IMP Logical Address Maintenance |
|
52/tcp, udp |
xns-time |
XNS Time Protocol |
|
53/tcp, udp |
domain |
Domain Name Server |
|
54/tcp, udp |
xns-ch |
XNS Clearinghouse |
|
55/tcp, udp |
isi-gl |
ISI Graphics Language |
|
56/tcp, udp |
xns-auth |
XNS Authentication |
|
57/tcp, udp |
|
Any private terminal access |
|
58/tcp, udp |
xns-mail |
XNS Mail |
|
59/tcp, udp |
|
Any private file service |
|
60/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
61/tcp, udp |
ni-mail |
NI MAIL |
|
62/tcp, udp |
acas |
ACA Services |
|
63/tcp, udp |
via-ftp |
VIA Systems - FTP |
|
64/tcp, udp |
covia |
Communications Integrator (CI) |
|
65/tcp, udp |
tacacs-ds |
TACACS-Database Service |
|
66/tcp, udp |
sql |
*net Oracle SQL*NET |
|
67/tcp, udp |
bootpc |
DHCP/BOOTP Protocol Server |
|
68/tcp, udp |
bootpc |
DHCP/BOOTP Protocol Server |
|
69/ udp tftp Trivial |
File |
Transfer |
|
70/tcp, udp |
gopher |
Gopher |
|
71/tcp, udp |
netrjs-1 |
Remote Job Service |
|
72/tcp, udp |
netrjs-2 |
Remote Job Service |
|
73/tcp, udp |
netrjs-3 |
Remote Job Service |
|
74/tcp, udp |
netrjs-4 |
Remote Job Service |
|
75/udp |
|
Any private dial out service |
|
76/tcp, udp |
|
Unassigned |
|
77/tcp, udp |
|
Any private RJE service |
|
78/tcp, udp |
vettcp |
Vettcp |
|
79/tcp, udp |
finger |
Finger |
|
80/tcp, udp |
www |
World Wide Web HTTP |
|
81/tcp, udp |
hosts2-ns |
HOSTS2 Name Server |
|
82/tcp, udp |
xfer |
XFER Utility |
|
83/tcp, udp |
mit-ml-dev |
MIT ML Device |
|
84/tcp, udp |
ctf |
Common Trace Facility |
|
85/tcp, udp |
mit-ml-dev |
MIT ML Device |
|
86/tcp, udp |
mfcobol |
Micro Focus Cobol |
|
87/tcp, udp |
|
Any private terminal link; alias=ttylink |
|
88/tcp, udp |
kerberos |
Kerberos |
|
89/tcp |
su-mit-tg |
SU/MIT Telnet Gateway |
|
89/udp |
su-mit-tg |
SU/MIT Telnet Gateway |
|
90/tcp, udp |
|
DNSIX Security Attribute Token Map |
|
91/tcp, udp |
mit-dov |
MIT Dover Spooler |
|
92/tcp, udp |
npp |
Network Printing Protocol |
|
93/tcp, udp |