Bir Paketi Yığın İçinde İzleme

Katmanları somutlaştırmak için tek bir iletinin bir bilgisayardan diğerine nasıl ilerlediğini izleyelim. Verinin gönderenin yığınında aşağı doğru ilerleyişini, ağ üzerinden geçişini ve alıcının yığınında yukarı doğru çıkışını gözlemleyeceğiz. Yolculuğun tamamını görmek, kapsüllemeyi, adreslemeyi ve yönlendirmeyi anlaşılır tek bir süreçte birleştirir ve her katmanın kendi rolünü nasıl oynadığını gösterir.

Süreç, gönderen bilgisayardaki uygulama katmanında başlar. Örneğin bir tarayıcının bir web sayfası için istek oluşturduğunu düşünün. Bu ham istek, henüz hiçbir ağ üst bilgisi içermeyen özgün veridir. Uygulama, yolculuğunu başlatmak için veriyi taşıma katmanına aktarır. Bundan sonra her katman, veri ağa doğru aşağı inerken onu sarar.

Taşıma katmanı, verinin doğru hizmete ulaşması için bağlantı noktası numaralarını içeren bir üst bilgi ekler; TCP kullanıldığında güvenilirlik için sıra numaraları da eklenir. Veri artık bir segmenttir. Taşıma katmanı, gerekirse büyük verileri birden çok segmente de böler. Her segment daha sonra adresleme için internet katmanına aktarılır.

İnternet katmanı, segmenti kaynak ve hedef IP adreslerini içeren bir IP üst bilgisiyle sararak bir paket oluşturur. Bu IP adresleri uçtan uca aynı kalır ve özgün göndericiyi ve son alıcıyı tanımlar. Arada kaç ağ olursa olsun, paket artık en sonunda hangi cihaza ulaşması gerektiğini bilir.

Bağlantı katmanı, paketi yerel ağdaki bir sonraki cihazın MAC adresini ve bir hata denetimi alt bilgisini içeren bir çerçeveye sarar. Çerçeve sinyallere dönüştürülür ve ortam üzerinden gönderilir. Hedef MAC adresinin son cihazı değil, yalnızca bir sonraki atlama noktasını gösterdiğine dikkat edin; yolculuğun önemli bir ayrıntısı budur.

Hedef başka bir ağdaysa çerçeve önce yönlendiriciye (varsayılan ağ geçidine) gider. Yönlendirici çerçeveyi alır, çerçeveyi açar, paketteki IP adresini okur ve onu bir sonraki nereye ileteceğine karar verir. Ardından yönlendirici, bir sonraki atlama noktası için yeni bir hedef MAC adresi içeren yeni bir çerçeve oluşturur. Paket varlığını korur; çerçeve yeniden oluşturulur.

Bu düzen, yol üzerindeki her yönlendiricide tekrarlanır. Her atlama noktasında çerçeve, o yerel bağlantı için yeni MAC adresleriyle yeniden oluşturulurken paket ve IP adresleri değişmeden kalır. Yani bağlantı katmanının sarmalayıcısı sürekli değişirken ağ katmanındaki adresleme uçtan uca aynı kalır. Paket, hedef ağa ulaşana kadar yönlendiriciden yönlendiriciye ilerler.

Paket son ağa ulaştığında, son cihaz çerçeveyi hedef bilgisayara teslim eder. Şimdi kapsül açma başlar. Alıcı, her katmanın kendi üst bilgisini okuyup kaldırmasıyla veriyi yığınında yukarı taşır. Gönderen tarafındaki aşağı yolculuk, alıcı tarafındaki yukarı yolculukla ters yönde tekrarlanır.

Bağlantı katmanı, çerçeveyi hatalara karşı denetler ve paketi ortaya çıkarmak için çerçeveyi çıkarır. İnternet katmanı, hedef IP'yi doğrular ve IP üst bilgisini kaldırır. Taşıma katmanı, bağlantı noktasını okur, gerekirse segmentleri doğru sıraya koyup yeniden birleştirir ve temiz veriyi yukarı aktarır. Her katman, gönderen tarafındaki eş katmanın yaptığı işlemi tam olarak tersine çevirir.

Son olarak alıcıdaki uygulama katmanı, özgün veriyi, yani web isteğini, gönderenin oluşturduğu hâliyle alır. Alıcı hizmet bu isteği işler ve aynı yolculuğu ters yönde yapan bir yanıt gönderir. İleti ağ üzerinden geçmiştir; uygulamalar açısından ise sanki doğrudan iletişim kurmuşlar gibi görünür.

Bir ileti, gönderenin yığınında aşağı doğru ilerlerken bir taşıma üst bilgisi (segment), bir IP üst bilgisi (paket) ve bir bağlantı üst bilgisi (çerçeve) kazanır. Yönlendiricilerden geçerken her atlama noktasında çerçeve yeniden oluşturulur, ancak paket aynı kalır; ardından ileti, her üst bilgi çıkarılarak alıcının yığınında yukarı doğru ilerler. Aşağıdan karşıya ve yukarıya uzanan bu yol, ağ üzerindeki her iletişimin gerçekte gerçekleşme biçimidir.

Bir paket yönlendiricilerden geçerken ne aynı kalır, her atlama noktasında ne değişir?

Bir paketi izlerken: gönderen tarafında veri aşağı iner ve bir segmente (bağlantı noktaları), bir pakete (uçtan uca IP adresleri) ve bir çerçeveye (bir sonraki atlama noktasının MAC adresi) dönüşür. Her yönlendiricide çerçeve yeni MAC adresleriyle yeniden oluşturulurken paket ve IP adresleri sabit kalır. Hedefte veri, her katmanın kendi üst bilgisini çıkarmasıyla yukarı ilerler ve özgün ileti uygulamaya teslim edilir. Aşağı, karşıya, yukarı.