Layer OSI dan TCP/IP

Transkripsi

1 Layer OSI dan TCP/IP Arsitektur Jaringan dan Layer OSI Ketika komputer telah dihubungkan, baik dengan menggunakan kabel ataupun melalui jaringan tanpa kabel, dibutuhkan suatu mekanisme agar komputer-komputer yang telah terhubung dapat terinterkoneksi, khususnya untuk komputer yang menggunakan sistem operasi yang berbeda. Hal ini dapat dikarenakan setiap sistem operasi memiliki tata cara yang berbeda dalam mengakses perangkat keras dengan cara yang berbeda. Agar komputer dapat berkomunikasi, harus ada kesepakatan antara device yang bersangkutan untuk menggunakan suatu aturan tertentu. Aturan ini disebut juga dengan protokol. Pada jaringan komputer, OSI (Open Systems Interconnection) yang memungkinkan terinterkoneksi terjadi. OSI diciptakan oleh ISO pada tahun 1984 sebagai model arsitektur komunikasi interkomputer. OSI disusun dalam bentuk layer (lapisan) dan setiap layer memiliki fungsi tersendiri yang memiliki keterkaitan antara satu dengan yang lainnya. Tujuan dari dibuatnya layer adalah untuk mengurangi kerumitan dalam komunikasi. Himpunan layer dan protokol ini disebut sebagai arsitektur jaringan. Setiap layer bergantung pada layer yang ada di bawahnya dan mengirim layanan pada layer di atasnya. Protokol pada layer n dari suatu device akan berkomunikasi dengan protokol pada layer yang sama di device yang lain. Akan tetapi komunikasi tersebut tidak dapat dilakukan secara langsung karena harus melewati layer-layer yang berada di bawahnya untuk disampaikan ke device lain terlebih dahulu. Setiap layanan pada tiap layer tersebut dapat berubah tanpa mengganggu layer yang lain. Yang dibahas di sini hanya mencakup empat layer paling bawah dari layer OSI. Jaringan Komputer Week 3 Danny Kriestanto, S.Kom., M.Eng. Page 19

2 Layer Physical Layer ini bertugas untuk mengirimkan data ke tujuan bit demi bit. Media komunikasi dapat melalui kabel maupun udara. Yang menjadi fokus pada layer ini adalah pemrosesan sinyal yang dilakukan dengan representasi logic, kecepatan transfer, dsb. Ada tiga terminologi dalam hal mentransmisikan data, yaitu: simplex, half duplex, dan full duplex. Simplex merupakan transmisi yang bersifat satu arah. Half duplex merupakan cara transmisi data hanya dari satu arah pada saat tertentu, sedangkan pada full duplex transmisi dilakukan dari dua arah pada saat yang bersamaan. Contoh half duplex dan full duplex juga sering dilihat pada dunia nyata, seperti rel kereta api (half duplex), telepon (full duplex), dsb. Ada dua macam sinyal yang dapat ditransmisikan, yaitu: sinyal analog dan sinyal digital. Transmisi sinyal analog dipancarkan tanpa melihat isinya, dapat berupa data digital maupun analog. Sinyal analog akan mengalami pelemahan seiring dengan semakin jauhnya jarak yang ditempuhnya. Untuk memperkuat sinyal analog, biasanya digunakan amplifier. Namun, penggunaan amplifier juga memperkuat noise yang sangat mungkin terdapat di dalam sinyal analog. Di sisi lain, transmisi sinyal digital berkaitan dengan isi. Keutuhan data pada transmisi digital sangat dipengaruhi oleh gangguan. Sinyal digital juga mengalami pelemahan, namun untuk memperkuat sinyal digunakan repeater. Komponen jaringan yang bekerja pada layer ini adalah repeater, multiplexer, hub, osiloskop, amplifier. Protokol yang digunakan pada layer ini berdasarkan pada IEEE 802. Berdasarkan penjelasan tersebut, layer fisik memiliki beberapa fungsi, yaitu: Encoding/decoding sinyal Pemulaan/pelepasan trigger (untuk sinkronisasi) Transmisi/penerimaan bit Pada waktu transmisi dilakukan ada tiga macam gangguan yang mungkin terjadi, yaitu: Jaringan Komputer Week 3 Danny Kriestanto, S.Kom., M.Eng. Page 20

3 Attenuation: melemahnya energi sinyal dalam usahanya mencapai tujuan Delay distortion: disebabkan adanya transmisi data yang berbeda kecepatan Noise (derau): masuknya energi yang tidak diharapkan pada gelombang transmisi selain yang berasal dari transmitter. Noise sendiri dibagi atas empat macam yaitu: derau suhu (karena gejolak suhu elektron), derau intermodulasi (karena sinyal-sinyal pada frekuensi yang lain menggunakan media transmisi yang sama), crosstalk, derau impuls (bisa karena berbagai hal seperti gelombang elektromagnetik). Layer Data Link Layer Data Link dibagi atas dua sub layer: MAC dan LLC. Keduanya dipisahkan karena menjalankan fungsi yang berbeda, tapi disatukan dalam satu lapisan layer karena memiliki tujuan yang sama. Pada layer ini, paket data diubah menjadi frame setelah itu diberi tanda pada awal dan akhir dari frame (termasuk di dalamnya CRC). Perangkat jaringan yang bekerja pada layer ini adalah bridge, switch, ISDN router, intelligent hub, dan NIC, sedangkan protokol yang digunakan adalah MAC. Medium Access Control (MAC) digunakan untuk membagi kapasitas jaringan dan untuk mengontrol akses media transmisi secara tepat dan efisien. Parameter dasarnya adalah di mana dan bagaimana. Parameter di mana menunjukkan apakah kontrol dilakukan secara terpusat atau terdistribusi. Pada kontrol terpusat, pengontrol yang ditunjuk memiliki otoritas untuk mengatur akses ke jaringan sedangkan pada terdistribusi semua workstation bersama-sama menampilkan fungsi MAC untuk menentukan giliran dinamis bagi workstation untuk melakukan transmisi. Parameter bagaimana dipengaruhi oleh topologi jaringan dan mempengaruhi biaya, kinerja, dan kerumitan. Umumnya, teknik kontrol dapat dikategorikan sebagai sinkronus dan asinkronus. Pada transmisi Jaringan Komputer Week 3 Danny Kriestanto, S.Kom., M.Eng. Page 21

4 sinkronus suatu blok bit ditransmisikan dalam suatu deretan tanpa menggunakan kode start dan stop sedangkan pada transmisi asinkronus data dikirimkan satu karakter sekaligus. Teknik sinkronus menggunakan pendekatan yang sama dengan circuit-switching, frequencydivision multiplexing (FDM), dan time-division multiplexing (TDM) sedangkan pendekatan asinkronus dibagi menjadi tiga kategori yaitu round robin, reservasi, dan pertarungan. Pada circuit-switching, sebuah kanal/sirkuit bersifat dedicated. Artinya, sirkuit tersebut tidak dapat digunakan oleh pengguna lain sampai sirkuit tersebut dilepaskan dan koneksi baru disusun. Contohnya saluran telepon jaman dulu yang mengharuskan pengguna untuk meminta operator untuk menghubungkan satu saluran telepon ke telepon lain. Frequency-Division Multiplexing merupakan salah satu bentuk sinyal multiplexing untuk mengirimkan frekuensi yang tidak saling overlap ke dalam sinyal yang berbeda. Contoh dari FDM adalah sinyal radio FM. Jaringan Komputer Week 3 Danny Kriestanto, S.Kom., M.Eng. Page 22

5 Bentuk multiplexing yang lain adalah Time-Division Multiplexing yang menggunakan dua atau lebih saluran, diperoleh dari spektrum frekuensi yang sama, yaitu bit, arus, atau dengan menyisipkan detakan-detakan yang mewakili bit dari saluran berbeda. Salah satu contoh TDM adalah jaringan GSM. Jaringan Komputer Week 3 Danny Kriestanto, S.Kom., M.Eng. Page 23

6 Dalam round robin, setiap workstation memiliki peluang secara bergiliran untuk melakukan transmisi. Teknik ini bisa sangat efisien jika banyak workstation memiliki data yang akan ditransmisikan dalam periode waktu yang panjang. Pada kategori reservasi, waktu yang disediakan dibagi menjadi beberapa jatah, meskipun dengan menggunakan TDM sinkronus. Workstation yang akan melakukan transmisi akan menyediakan jatah waktu yang panjang. Dalam kategori pertarungan tidak diperlukan kontrol untuk menentukan siapa giliran berikutnya karena semua workstation akan berlomba untuk mendahulukan gilirannya. Teknik ini cenderung akan kolaps jika muatannya sangat berat. Di antara kategori round robin, reservasi dan pertarungan, yang paling umum digunakan adalah round robin dan pertarungan. Sub lapisan MAC menerima blok-blok data dari sub lapisan LLC (dalam layer OSI yang akan dibicarakan kemudian) dan bertanggung jawab untuk menampilkan fungsi-fungsi yang berkaitan dengan akese media serta untuk mentransmisikan data. Jaringan Komputer Week 3 Danny Kriestanto, S.Kom., M.Eng. Page 24

7 MAC disusun berdasarkan format tertentu: - Kontrol MAC: merupakan informasi kontrol protokol, seperti level prioritas - Alamat MAC tujuan : berisi alamat fisik dari NIC ke mana data akan dikirimkan - Alamat MAC sumber : berisi alamat fisik dari NIC pengirim - LLC: merupakan PDU (protocol data unit) dari lapisan LLC - CRC (cyclic redundancy check atau disebut juga dengan FCS; frame check sequence): merupakan kode pendeteksi kesalahan. Logic Link Control (LLC), sama seperti lapisan lainnya, berkaitan dengan pentransmisian PDU (Protocol Data Unit) antar dua stasiun, tanpa memerlukan simpul switching perantara. Di dalam layer OSI, LLC merupakan protokol sublayer bagian atas dari layer data link. Karakteristik LLC yang tidak dimiliki oleh sebagian besar protokol kontrol data link lainnya, yaitu: 1. Harus mampu mendukung multiakses, yakni penggunaan media secara bersama. 2. Dikuranginya beberapa detail link access lewat sub lapisan MAC. Operasi dan format standar yang dilakukan oleh LLC untuk mengontrol pertukaran data di dasarkan atas HDLC (High-Level Data Link Control). Layanan-layanan ini dibutuhkan untuk lapisan layer OSI yang lebih tinggi. Ketiga layanan yang tersedia adalah: 1. Layanan tanpa koneksi yang tak berbalas (unacknowledged connectionless service): layanan ini tidak melibatkan mekanisme kontrol kesalahan 2. Layanan mode koneksi (connection mode service): hampir sama dengan layanan HDLC 3. Layanan tanpa koneksi yang berbalas (acknowledged connectionless service): merupakan campuran kedua layanan di atas. Jaringan Komputer Week 3 Danny Kriestanto, S.Kom., M.Eng. Page 25

8 Layer 2 secara keseluruhan memiliki sebagai flow control, yakni sebuah teknik untuk memastikan bahwa pengirim tidak membanjiri penerima dengan data. Penerima biasanya mengalokasikan penyangga data dengan panjang maksimum untuk transfer. Ada dua macam flow control, yaitu stop-and-wait dan sliding window. Stop-and-wait merupakan teknik paling sederhana. Ketika sebuah entitas mengirimkan frame data, penerima akan mengirimkan balasan (ACK) baru kemudian frame lain dikirimkan. Jaringan Komputer Week 3 Danny Kriestanto, S.Kom., M.Eng. Page 26

9 Sedangkan pada sliding window, baik pengirim maupun penerima masing-masing menyediakan alokasi yang sama untuk data yang akan dikirimkan. Setelah beberapa frame dikirimkan sekaligus, pengirim akan menggeser frame ke urutan berikutnya. Penerima akan mengirim konfirmasi bahwa frame telah diterima dan pengirim dapat mengirimkan frame-frame berikutnya. Dalam proses transmisi data ada kemungkinan terjadinya kesalahan dalam melakukan transmisi. Untuk melakukan pengecekan terhadap kesalahan, ada tiga macam error control, yaitu: - Stop-and-wait ARQ Ketika sumber mengirimkan frame, penerima harus mengirimkan ada dua kesalahan yang dapat terjadi, yaitu frame yang sampai di tujuan dapat mengalami kerusakan atau terjadi kerusakan pada balasan (ACK). Dalam kedua kasus ini, frame data akan dikirim kembali oleh sumber setelah pada batas waktu yang telah ditentukan. Metode ini sederhana namun tidak efisien dalam penggunaannya. Jaringan Komputer Week 3 Danny Kriestanto, S.Kom., M.Eng. Page 27

10 - Go-back-N ARQ Metode ini diterapkan pada sliding window. Jika penerima mendeteksi kesalahan pada frame, penerima akan mengirimkan REJ (reject) kepada pengirim agar frame dapat dikirim ulang. Jika tidak terjadi kesalahan, penerima akan mengirimkan RR (Receive Ready). Akan tetapi, pada waktu pengiriman ulang dilakukan, frame-frame yang tidak rusak pun ikut dikirimkan kembali, sesuai dengan alokasi blok pengiriman frame. - Selective-Reject ARQ Frame yang ditransmisikan ulang adalah frame-frame yang menerima balasan negatif saja. Oleh karena itu, metode ini lebih efisien dibandingkan dengan metode go-back-n ARQ karena hanya frame tertentu saja yang dikirimkan. Proses transmisi dari satu device ke device lain membutuhkan efisiensi yang tinggi karena kapasitas medium transmisi kurang dari banyaknya data yang akan ditransmisikan. Hal ini akan sangat memberatkan data link. Biasanya, dua workstation yang berkomunikasi tidak akan menggunakan data link dalam kapasitas penuh. Untuk efisiensinya, kapasitas itu harus dibagi. Istilah umum pembagian kapasitas itu adalah multiplexing. Layer Network Layer Network bertugas untuk mengambil paket dari sumber dan mengirimkannya ke tujuan. Pada layer ini segmen data diubah menjadi paket dan mungkin harus melewati beberapa hop sebelum mencapai tujuan. Fungsi layer network berbeda dengan layer data link, yang memiliki tujuan lebih sederhana yakni sekedar memindahkan data dari ujung kabel yang satu ke yang lain. Layer ini membutuhkan topologi komunikasi. Protokol yang bekerja pada layer ini adalah IP. Oleh karena itu, device yang bekerja pada layer ini adalah router. Yang menjadi tantangan pada layer ini adalah bagaimana cara sebuah paket data dapat mencapai tujuannya dengan hambatan-hambatan seperti: Keberagaman jaringan karena adanya penggunaan topologi jaringan yang berbeda Multi-hop, yaitu kemungkinan sebuah paket data harus melewati banyak hop untuk mencapai tujuannya Jaringan Komputer Week 3 Danny Kriestanto, S.Kom., M.Eng. Page 28

11 Multi-path, yaitu penentuan jalur yang terbaik bagi paket data tersebut untuk mencapai tujuannya tanpa mengalami kerusakan, dan juga seberapa besar masalah yang ditimbulkan akibat delay yang diberikan rute. Namun yang memberikan jaminan transportasi yang bias dipercaya dilakukan oleh layer transport. Beberapa protokol yang bekerja pada layer ini adalah: ICMP, ARP, RARP, BOOTP. ICMP (Internet Control Message Protocol) bertugas melaporkan kejadian yang tidak terduga yang dimonitor oleh router. ARP (Address Resolution Protocol) digunakan untuk memetakan alamat-alamat IP dan mengirimkan paket ke alamat IP yang bersesuian. ARP sangat sederhana, cukup dengan memberikan alamat IP beserta subnet mask-nya pada setiap workstation. Selebihnya akan dikerjakan oleh ARP. RARP (Reverse Address Resolution Protocol) adalah protokol yang umumnya digunakan untuk melakukan broadcast alamat MAC-nya untuk memperoleh respon dari server RARP berupa alamat IP. Hal ini dapat dilakukan apabila workstation tersebut melakukan boot tanpa disk. BOOTP menggunakan pesan-pesan UDP untuk diteruskan melalui router. BOOTP juga menyediakan workstation tanpa disk yang mempunyai informasi tambahan seperti alamat IP server file yang memegang image memory, alamat IP router default, dan subnet mask yang akan digunakan. Layer Transport Lapisan transport berhubungan dengan isu kualitas keandalan, kendali alur, dan koreksi kesalahan layanan (servis). Pada layer ini sebuah data yang akan dikirimkan dipecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan diberi header tambahan sebagai pengenal. Bentuk dari potongan-potongan yang diberi header ini diberi nama datagram. Salah satu protokolnya, transmission control protocol (TCP), menyediakan cara fleksibel dan sempurna untuk membuat komunikasi jaringan yang terpercaya, berarus baik, dan dengan kesalahan rendah. Selain TCP, layer transport juga mengenal protokol utama lain, yaitu UDP (User Data Protocol). TCP merupakan layanan bersifat connection-oriented, sedangkan UDP bersifat connectionless. Connection-oriented maksudnya ketika pengiriman akan dilakukan, protokol membangun koneksi dengan penerima terlebih dahulu dan akan mempertahankan koneksi tersebut hingga batas waktu tertentu, sedangkan connectionless artinya data dikirimkan tanpa membangun koneksi terlebih dahulu. Dalam connection-oriented terdapat tiga tahapan, yakni: pembentukan, transfer data, dan pelepasan. Baik layanan connection-oriented maupun connectionless pada layer transport sangat mirip dengan layanan connection-oriented dan connectionless pada layer network. Bedanya, pada layer transport data yang Jaringan Komputer Week 3 Danny Kriestanto, S.Kom., M.Eng. Page 29

12 dikirimkan akan lebih reliabel dibandingkan pada data link seandainya terjadi kehilangan paket atau router mengalami crash. TCP secara spesifik dirancang untuk menyediakan aliran byte end-to-end yang reliabel melalui internetwork yang tidak reliabel. Layanan TCP dibuat dengan pengirim dan penerima membuat end-point, yang disebut socket yang memiliki alamat socket yang terdiri atas alamat IP dan nomor port dari host tersebut yang terdiri atas 16 bit. Protokol UDP pada dasarnya merupakan IP dengan tambahan header pendek. Sebuah socket dapat digunakan oleh banyak koneksi pada saat yang bersamaan. Socket yang berada di bawah 256 disebut sebagai well-known ports dan biasanya digunakan untuk layanan standar, seperti telnet (port 23), ftp (port 21), http (port 80), dsb. Pembahasan ini hanya mencakup empat layer paling bawah karena secara umum, layer OSI dibagi atas 2 bagian, dimana empat layer di bawah dinamakan transport service provider (penyedia layanan transpor), sedangkan tiga layer di atas disebut sebagai transport service user (pengguna servis transpor). Layer pada TCP/IP Konsep TCP/IP sebenarnya menggunakan konsep yang sama dengan OSI. TCP/IP dibuat karena kerumitan yang terdapat pada OSI. TCP/IP meringkas tujuh layer PSI menjadi empat layer. Saat ini konsep TCP/IP paling populer. U.S. Department of Defense (DoD) menciptakan model TCP/IP, karena ingin mendesain jaringan yang bertahan dalam kondisi apapun, termasuk perang nuklir. Di dunia yang terhubung oleh berbagai jenis media komunikasi seperti kawat tembaga (copper), gelombang mikro, fiber optik, jalur satelit, DoD menginginkan transmisi packet setiap waktu dan dalam kondisi apapun. Problem desain yang sangat sulit ini adalah dasar penciptaan model TCP/IP. Model TCP/IP Jaringan Komputer Week 3 Danny Kriestanto, S.Kom., M.Eng. Page 30

13 menggabungkan layer Physical dan Data Link menjadi layer Network Access dan layer Application, Presentation, Session digabung menjadi layer Application. Dari gambar ini terlihat bahwa protokol TCP memiliki beberapa protokol pendukung pada layer yang lebih tinggi, yaitu FTP, HTTP, SMTP, dan juga DNS. Sedangkan UDP berkaitan dengan DNS dan TFTP. Baik TCP maupun UDP menggunakan IP sebagai melakukan transfer data. Dan IP digunakan secara luas baik dari internet, LAN, maupun jaringan MAN dan WAN. Jaringan Komputer Week 3 Danny Kriestanto, S.Kom., M.Eng. Page 31