Yıldız Topoloji Nedir? Bir Ağ Şemasına Baktığımızda Nasıl Anlarız?

Yıldız topoloji nedir?#

Yıldız topolojide ağdaki uç cihazlar doğrudan birbirlerine bağlanmak yerine merkezi bir noktaya bağlanır.

Günümüzde Ethernet tabanlı bir ağda bu merkezi nokta genellikle bir switchtir.

Basit bir yapı şu şekilde gösterilebilir:

            Bilgisayar
                |
                |
NAS --------- Switch --------- Sunucu
                |
                |
          Access Point

Bilgisayar, NAS, sunucu veya access point gibi her cihaz switch'e kendi fiziksel bağlantısıyla ulaşır.

Bu yapı ev ağlarından küçük ofislere, okul ağlarından daha büyük kurumsal yapılara kadar farklı ölçeklerde karşımıza çıkabilir.

Yıldız topoloji nasıl çalışır?#

Bir bilgisayarın aynı ağdaki NAS cihazına veri göndermek istediğini düşünelim.

Bilgisayardan çıkan Ethernet frame'i önce bilgisayarın bağlı olduğu switch portuna ulaşır.

Switch, frame içerisindeki hedef MAC adresini kontrol eder ve MAC adres tablosundaki bilgiye göre trafiğin hangi porttan iletileceğine karar verir.

Basitleştirilmiş şekilde süreç şöyledir:

1. Bilgisayar Ethernet frame'ini switch'e gönderir.
2. Switch kaynak MAC adresini öğrenebilir ve MAC adres tablosunu günceller.
3. Hedef MAC adresi tabloda bulunuyorsa ilgili port belirlenir.
4. Frame hedef cihazın bulunduğu porta iletilir.

Bu nedenle fiziksel olarak bütün cihazlar merkezi bir switch üzerinde birleşse de normal unicast trafik sürekli olarak bütün cihazlara gönderilmez.

Bu ayrım önemlidir. "Switch gelen veriyi sadece ilgili porta gönderir" ifadesi genel mantığı açıklamak için kullanışlı olsa da her Ethernet trafiği için mutlak bir kural değildir.

Switch ile hub arasındaki fark#

Yıldız topoloji yalnızca switch kullanılması anlamına gelmez. Geçmişte hub kullanılan Ethernet ağlarında da fiziksel olarak yıldız şeklinde bağlantılar bulunabiliyordu.

Ancak hub ile switch aynı şekilde çalışmaz.

Hub, aldığı Ethernet sinyalini diğer portlara tekrar iletir. Switch ise MAC adreslerini öğrenerek trafiği çok daha kontrollü şekilde yönlendirebilir.

Modern Ethernet ağlarında bu nedenle merkezi cihaz olarak çoğunlukla switch kullanılır.

Bir kablo arızalanırsa ne olur?#

Yıldız topolojinin önemli avantajlarından biri uç cihazların ayrı fiziksel bağlantılara sahip olmasıdır.

Örneğin 20 bilgisayarın aynı switch'e bağlı olduğunu düşünelim.

Kullanıcılardan birinin Ethernet kablosu zarar görürse genellikle yalnızca o bilgisayarın ağ bağlantısı kesilir.

Diğer cihazlar switch'e kendi kablolarıyla bağlı oldukları için çalışmaya devam eder.

Bu yapı sorun giderme açısından da avantaj sağlar.

Bir bağlantı problemi olduğunda sırasıyla:

• Uç cihaz
• Ağ kartı
• Ethernet kablosu
• Patch panel
• Switch portu

gibi bileşenler kontrol edilebilir.

Bus gibi ortak fiziksel ortam kullanan eski topolojilerle karşılaştırıldığında arızanın etkisini belirli bir bağlantıyla sınırlandırmak daha kolaydır.

Merkezi switch arızalanırsa ne olur?#

Ayrı bağlantıların sağladığı avantajın karşılığında merkezi cihaz önemli bir bağımlılık oluşturur.

Switch tamamen devre dışı kalırsa ona bağlı cihazların ağ erişimi de kesilebilir.

Küçük bir ağda tek switch kullanılması normal olabilir.

Daha kritik ortamlarda ise ağ tasarımına bağlı olarak:

• Yedek uplink bağlantıları
• Birden fazla switch
• Switch stacking
• Yedek güç kaynakları
• UPS
• Link aggregation
• Spanning Tree gibi döngü önleme mekanizmaları

değerlendirilebilir.

Burada amaç her ağa mümkün olan en karmaşık yapıyı kurmak değil, ağın önemine uygun seviyede yedeklilik sağlamaktır.

Switch port sayısı neden önemlidir?#

Yıldız topolojide kablolu olarak bağlanan her uç cihaz switch üzerinde fiziksel bir porta ihtiyaç duyar.

Örneğin bir ofiste:

• 15 bilgisayar
• 2 access point
• 2 sunucu
• 1 NAS
• 2 ağ yazıcısı

bulunduğunu düşünelim.

Bu cihazların tamamı doğrudan aynı switch'e bağlanacaksa 22 porta ihtiyaç vardır.

24 portlu bir switch mevcut sistem için yeterli görünür. Ancak yalnızca iki boş port kaldığı için ileride yapılacak küçük bir genişleme bile yeni port ihtiyacı oluşturabilir.

Port sayısının yanında PoE ihtiyacı da önemlidir.

Access point, IP telefon veya IP kamera gibi cihazlar switch üzerinden güç alacaksa switch'in yalnızca yeterli sayıda PoE portuna değil, yeterli PoE power budget değerine de sahip olması gerekir.

Tüm bağlantılar aynı hızda olmak zorunda mı?#

Hayır.

Yıldız topolojide aynı switch üzerindeki bütün cihazların aynı Ethernet hızını kullanması gerekmez.

Örneğin kullanıcı bilgisayarları switch'e 1 GbE ile bağlanırken bir NAS veya sunucu 10 GbE bağlantı kullanabilir.

PC 1 --- 1 GbE ---\
PC 2 --- 1 GbE ----\
PC 3 --- 1 GbE ----- Switch ----- 10 GbE ----- NAS
PC 4 --- 1 GbE ----/

Burada NAS'ın 10 GbE bağlantıya sahip olması, 1 GbE bağlantılı tek bir bilgisayarın NAS'a 10 Gbit/s hızında veri aktaracağı anlamına gelmez.

Tek istemci hâlâ kendi bağlantısının sınırları içerisindedir.

Asıl avantaj birden fazla istemcinin NAS'a aynı anda erişmesi durumunda ortaya çıkar.

Örneğin dört farklı 1 GbE istemcinin aynı anda yoğun şekilde NAS'a veri aktardığını düşünelim.

NAS tarafındaki bağlantı da 1 GbE olsaydı bu bağlantı ortak bir darboğaz hâline gelebilirdi.

NAS'ın switch'e 10 GbE ile bağlanması, birden fazla istemciden gelen toplam trafiğin taşınabilmesi için daha fazla kapasite sağlar.

Uplink neden önemli?#

Tek switch kullanılan küçük ağlarda uplink konusu her zaman fark edilmeyebilir.

Birden fazla switch kullanılmaya başlandığında ise access switch'ler arasındaki veya access switch ile üst katmandaki switch arasındaki bağlantı önemli hâle gelir.

Örneğin 24 adet 1 GbE kullanıcının bulunduğu bir switch'in başka bir switch'e yalnızca 1 GbE uplink ile bağlandığını düşünelim.

Kullanıcıların tamamı aynı anda uplink üzerinden trafik oluşturmuyorsa bu yapı sorunsuz çalışabilir.

Ancak uplink üzerinden yoğun trafik oluştuğunda 1 GbE bağlantı ortak bir darboğaz hâline gelebilir.

Bu nedenle ağ tasarımında yalnızca uç cihazların bağlantı hızlarına değil, trafiğin hangi bağlantılarda birleştiğine de bakmak gerekir.

Kablolama tarafında nelere dikkat edilmeli?#

Yıldız topolojide her cihaz merkezi noktaya ayrı bir bağlantıyla ulaştığı için kablolama altyapısı önemlidir.

1 GbE Ethernet için Cat5e ve üzeri uygun kablolama yaygın şekilde kullanılır.

10GBASE-T tarafında ise kablo kategorisi ve mesafe daha önemli hâle gelir.

Cat6 kablo uygun şartlarda 10 GbE için kullanılabilir ancak desteklenen mesafe ortam ve kablolama koşullarına bağlıdır.

100 metreye kadar 10GBASE-T bağlantılar planlanıyorsa Cat6A daha uygun bir seçimdir.

Alternatif olarak cihazlara ve mesafeye bağlı olarak:

• DAC
• Fiber optik kablo
• SFP+
• Diğer uygun transceiver çözümleri

kullanılabilir.

Genişletilmiş yıldız topoloji nedir?#

Küçük bir ağda bütün cihazlar tek bir switch üzerinde toplanabilir.

Ağ büyüdüğünde ise yüzlerce cihazı tek bir switch'e bağlamak pratik değildir. Bunun yerine birden fazla switch birbirine bağlanabilir.

Örneğin:

                   Core Switch
                  /           \
                 /             \
        Access Switch       Access Switch
         /   |   \            /   |   \
       PC   PC   AP          PC   PC   NAS

Bu yapı genişletilmiş yıldız topoloji (Extended Star Topology) olarak düşünülebilir.

Uç cihazlar kendi access switch'lerine bağlanır. Access switch'ler ise ağın diğer bölümlerine uplink bağlantılarıyla ulaşır.

Kurumsal ağlar elbette bu basit diyagramdan çok daha karmaşık olabilir. Ancak fiziksel bağlantı mantığı açısından yıldız yapının genişletilmiş hâli birçok ağda görülebilir.

Yıldız topolojinin avantajları ve dezavantajları#

Yıldız topoloji nerelerde kullanılır?#

Yıldız veya genişletilmiş yıldız yapıya günümüzde birçok Ethernet ağında rastlanabilir.

Örneğin:

• Ev ağları
• Küçük ve orta ölçekli ofisler
• Okullar
• Kurumsal kullanıcı ağları
• Sunucu bağlantıları
• NAS sistemleri
• Access point altyapıları
• IP kamera ağları
• IP telefon sistemleri

gibi birçok ortamda fiziksel bağlantılar bu yapıya benzer şekilde kurulabilir.

Yıldız topoloji neden hâlâ bu kadar yaygın?#

Bunun en önemli nedenlerinden biri yapının ölçeklenmesinin ve yönetilmesinin görece kolay olmasıdır.

Yeni bir cihaz eklendiğinde mevcut fiziksel hattı kesmek yerine uygun bir switch portuna yeni bağlantı yapılabilir.

Bir uç cihazın bağlantısı arızalandığında da çoğu durumda ağın geri kalanı çalışmaya devam eder.

Switch teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte VLAN, PoE, link aggregation, 1/2.5/5/10 GbE gibi özelliklerin aynı fiziksel yıldız altyapısı üzerinde kullanılabilmesi de bu yapıyı oldukça esnek hâle getirir.

Ancak yıldız topolojinin kullanılması tek başına ağın iyi tasarlandığı anlamına gelmez.

Switch kapasitesi, uplink'ler, yedeklilik, kablolama, PoE bütçesi ve beklenen trafik miktarı yine doğru şekilde planlanmalıdır.

Önemli noktalar#

Sonuç#

Yıldız topolojinin temel mantığı oldukça basittir: uç cihazlar merkezi bir ağ cihazı üzerinde birleşir.

Ancak gerçek bir Ethernet ağına baktığımızda konu yalnızca cihazların yıldız şeklinde bağlanmasından ibaret değildir.

Switch'in trafiği nasıl ilettiği, kaç porta ihtiyaç duyulduğu, uplink'lerin ne kadar trafik taşıyabileceği, merkezi cihazın oluşturduğu bağımlılık ve kullanılacak kablolama da tasarımın bir parçasıdır.

Küçük bir ofiste birkaç 1 GbE bağlantı yeterli olabilirken, çok sayıda kullanıcının aynı NAS veya sunucuya eriştiği bir ortamda 10 GbE bağlantılar ve daha yüksek kapasiteli uplink'ler anlamlı hâle gelebilir.

Bu nedenle yıldız topolojiyi yalnızca temel bir ağ diyagramı olarak değil, günümüzde kullanılan Ethernet altyapılarının fiziksel bağlantı mantığını anlamak için iyi bir başlangıç noktası olarak görmek daha doğru olur.