Ev Ağı Nasıl Çalışır?
Bir ev ağını en basit haliyle şöyle düşünebiliriz: Ev router'ı burada iki farklı dünyayı birbirine bağlar: ISP üzerinden ulaştığı dış ağ ve evdeki cihazların bulunduğu yerel ağ.
Bu basit topolojinin arkasında LAN, WAN, subnet, DHCP, routing, NAT, firewall, bridge ve VLAN gibi kavramlar birlikte çalışır.
1.
Ev ağı, ISP ve internet tarafı LAN ve WAN LAN — Local Area Network, router'ın yerel ağ tarafıdır.
Evdeki laptop, telefon, NAS, televizyon gibi cihazlar genellikle bu tarafta bulunur. Örneğin router'ın LAN adresi: olsun.
Cihazlar da: adreslerini kullanabilir.
Bunların tamamı aynı: yerel IP ağına aittir.
WAN — Wide Area Network ise router'ın kendi yerel ağı dışındaki bir upstream ağa bağlandığı taraftır.
Tipik bir evde: şeklinde görünür.
LAN ve WAN, Ethernet kablosunun fiziksel türünü tanımlamaz.
Aynı standart Ethernet bağlantısı bir router için LAN, başka bir router için WAN rolünde olabilir. Örneğin: Buradaki ağı: upstream router açısından LAN, downstream router açısından WAN tarafıdır.
Dolayısıyla LAN ve WAN kavramları hangi router açısından baktığımıza göre anlam kazanır.
Upstream ve downstream Ağda internet veya daha üstteki ağa doğru olan yön upstream, son kullanıcı cihazlarına doğru olan yön ise downstream olarak adlandırılır.
Downstream router'ın internete doğru bağlandığı router onun upstream router'ıdır.
Bu terminoloji özellikle evde bir modem/router arkasına ikinci bir router bağlandığında kullanışlı hale gelir.
ISP'nin rolü ISP — Internet Service Provider, ev ağını daha büyük internet altyapısına bağlayan servis sağlayıcıdır.
Kabaca: ISP, bağlantı tipine göre router'a veya modem/router'a bir IP konfigürasyonu sağlar ve internet yönündeki trafiği kendi ağı üzerinden taşır.
Router'ın ISP tarafında aldığı IP: gibi global olarak route edilebilir bir adres ise bu bir public IP olabilir.
Bu durumda: gibi bir yapı oluşur.
Ancak WAN tarafında bulunan her IP'nin public olması gerekmez.
Public IP, private IP ve CGNAT Ev ağlarında kullanılan: aralıkları private IPv4 adres alanlarıdır. Örneğin: bir private subnettir.
Bu ağdaki: adresli laptop global internette adresiyle route edilmez.
Normal bir ev bağlantısında router bu private ağı bir public IP üzerinden internete çıkarabilir: Fakat ISP CGNAT — Carrier-Grade NAT kullanıyorsa router'ın WAN tarafında gerçek public IP bulunmayabilir. Örneğin: Burada NAT iki farklı seviyede yapılabilir: Bu durumda public IP doğrudan ev router'ına tahsis edilmemiştir; ISP'nin CGNAT altyapısı tarafından birçok abone arasında paylaşılabilir.
Bu nedenle: WAN adresi ile public IP aynı şey değildir.
WAN sadece router'ın upstream tarafındaki interface rolünü ifade eder.
2.
Yerel IP ağı nasıl tanımlanır?
Subnet Bir subnet, aynı Layer 3 IP ağının sınırını tanımlar. Örneğin: bir subnettir.
Buradaki , ilk 24 bitin network kısmı olduğunu belirtir ve IPv4 subnet mask karşılığı: şeklindedir.
Bu ağda: olur. Şu cihazlar: aynı subnettedir.
Fakat: başka bir subnettedir.
Aynı subnet içindeki iki cihaz normal şartlarda aralarında bir router'dan geçmeden haberleşebilir. Örneğin: aynı Layer 3 ağındadır.
Ama: farklı subnetlerdeyse aralarında bir router gerekir.
Gateway Bir host kendi subnet'i dışındaki bir adrese ulaşmak istediğinde paketi genellikle default gateway'ine gönderir. Örneğin laptop: adreslerine sahip olsun.
Laptop: adresindeki NAS'a ulaşırken aynı subnet içinde olduğu için gateway'e ihtiyaç duymaz.
Ama: adresine ulaşmak isterse bunun kendi subnet'i dışında olduğunu görür ve paketi: adresindeki router'a gönderir.
Dolayısıyla gateway: Bir hostun kendi subnet'i dışındaki ağlara ulaşmak için kullandığı next-hop router'dır.
DHCP Server ve DHCP Client Ev ağındaki cihazların bu IP konfigürasyonunu elle girmesi gerekmez.
Bunun için genellikle DHCP kullanılır.
Router'ın LAN tarafındaki DHCP server laptopa örneğin: bilgilerini verebilir.
Burada router DHCP Server, laptop ise DHCP Client rolündedir. İki router bulunan bir topolojide downstream router aynı anda iki farklı DHCP rolü üstlenebilir: Örneğin upstream router downstream router'ın WAN interface'ine: verirken downstream router kendi LAN'ındaki laptopa: verebilir.
Böylece iki ayrı subnet kendi DHCP yapılandırmasına sahip olur.
3.
Farklı ağlar arasında trafik nasıl ilerler?
Router ve routing Bir router'ın temel görevi farklı Layer 3 subnetleri arasında paket yönlendirmektir. Örneğin downstream router'ın interface'leri: olsun.
Bu router iki ayrı ağa bağlıdır: Router, hedef IP adresine ve kendi routing table'ına bakarak paketin hangi interface veya next-hop üzerinden gönderileceğine karar verir. Örneğin: adresine paket gönderdiğinde önce default gateway olan: adresine ulaşır.
Downstream router'ın default route'u: ise paket upstream router'a gönderilir: Bu süreç routingdir.
NAT ve double NAT NAT — Network Address Translation, routing sırasında paket üzerindeki IP adreslerinin, çoğu tüketici router'ında ayrıca portların değiştirilmesini sağlar. Örneğin laptopun bağlantısı: downstream router'ın WAN tarafından çıkarken: şeklinde dönüştürülebilir.
Burada routing ve NAT iki ayrı iştir: İki subnet'i birbirinden ayıran NAT değildir. Örneğin: zaten iki ayrı Layer 3 ağıdır.
Router aralarında routing yapabilir; NAT ise bu geçiş sırasında adres dönüşümü uygulayabilir.
Hem downstream router hem upstream router NAT yaparsa double NAT oluşur: Web, video ve normal istemci trafiğinde bu genellikle problem değildir.
Ancak port forwarding, dışarıdan bağlantı alma ve bazı P2P/oyun senaryoları daha karmaşık hale gelebilir.
Firewall ve port forwarding Routing bir ağdan diğerine gidecek yolu oluşturur; ancak bu, bütün trafiğin geçmesine izin verileceği anlamına gelmez.
Firewall hangi trafiğin geçebileceğine karar verir. Örneğin: Dolayısıyla: Routing yolu belirler, firewall o yolun kullanılmasına izin verilip verilmediğini belirler.
WAN tarafından iç ağdaki belirli bir servise erişim gerektiğinde port forwarding kullanılabilir. Örneğin: Router'ın WAN tarafındaki belirli bir port, LAN içindeki belirli bir host ve porta yönlendirilmiş olur.
4.
Aynı yerel ağ içindeki iletişim Switch, MAC ve ARP Router farklı IP ağları arasında çalışırken switch aynı Layer 2 network içindeki Ethernet cihazlarını birbirine bağlar.
Switch frame'leri esas olarak MAC adreslerine göre doğru porta forward eder.
IP adresi Layer 3 adresidir: MAC adresi ise Layer 2 adresidir: IPv4 ağında ARP, IP adresi ile MAC adresi arasındaki eşleşmeyi öğrenmek için kullanılır. Örneğin laptop: hangi MAC adresinde? diye ARP request gönderir.
NAS: şeklinde cevap verebilir.
Kısaca: Bridge Bridge, farklı fiziksel veya kablosuz interface'leri aynı Layer 2 network'ün parçası haline getirir. Örneğin: Ethernet'teki laptop: Wi-Fi'daki telefon: adresinde olabilir ve ikisi de: subnetinde bulunabilir.
Burada yeni bir subnet oluşturmak veya Ethernet ile Wi-Fi arasında routing yapmak gerekmez.
Bu ayrım temel olarak şöyledir: Router farklı Layer 3 ağlarını birbirine bağlar.
Bridge aynı Layer 2 ağı farklı interface'ler arasında uzatır.
5.
Router'ların farklı çalışma modları Bu temel kavramlar üzerine farklı router çalışma modlarını yerleştirmek artık daha kolaydır.
Wireless Router ve Access Point Wireless Router Mode tipik olarak Ethernet bağlantısını WAN/upstream olarak kullanır ve arkasında ayrı bir LAN oluşturur: Burada: olmak üzere iki ayrı Layer 3 ağ bulunur.
Access Point Mode ise yeni bir routed subnet oluşturmak yerine mevcut Ethernet LAN'ını Wi-Fi'a taşır: Telefon IP'yi upstream router'ın DHCP server'ından alabilir ve hala: subnetinde bulunur.
Temel yapı: şeklindedir.
WISP, Extender ve Client WISP modunda başka bir Wi-Fi ağı router'ın WAN/upstream bağlantısı haline gelir: Bu nedenle Wireless Router ile WISP arasındaki temel fark upstream bağlantının taşıma şeklidir: Her iki mod da downstream tarafta ayrı bir IP ağı oluşturabilir.
Wireless Extender / Repeater ise temel olarak mevcut Wi-Fi'ın kapsama alanını genişletmeye odaklanır: Amaç genellikle yeni bir routed private ağ oluşturmaktan ziyade mevcut kablosuz erişimi daha uzağa taşımaktır