Ethernet
Ethernet Tahun 1985, IEEE membuat seri standard untuk Local Area Network (LAN) yang dikenal dengan IEEE 802 standards Salah satu dari IEEE 802 standards adalah IEEE 802.3, standard ini dikenal dengan Ethernet 4b-2
Ethernet bentuk sederhanan dari Ethernet menggunakan bus pasif beroperasi pada 10 Mbps Dibentuk dari kabel co-axial 50 Ohm yang menghubungkan seluruh komputer di dalam LAN Tiap-tiap segmen diakhiri dengan tahanan 50 Ohm (utk menghindari pantulan dari ujung-ujung kabel), biasanya di bumikan 4b-3
Ethernet Komputer-komputer dihubungkan ke kabel mengunakan Transceiver Network Interface Card (NIC) 4b-4
Ethernet Frame-frame data dibentuk menggunakan protokol yg disebut Media Access Control (MAC) Dikodekan menggunakan Manchester line encoding. Untuk menghindari dua komputer mengirimkan data dlm waktu bersamaan digunakan Carrier Sense Multiple Access protocol with Collision Detection (CSMA/CD) Ehternet LAN dapat diimplementasikan dengan berbagai macam media: 10B5 Low loss coaxial cable (dikenal dgn thick Ethernet) 10B2 Low cost coaxial cable (dikenal dgn thin Ethernet) 10BT Low cost twisted pair copper cable (dikenal dgn UTP) 10BF Fiber optic cable 4b-5
aturan rancangan jaringan utk tipe kabel yg berbeda Tipe segmen Jumlah maks. Sistem per segmen kabel Jarak maks. Segmen kabel 10B5 (thick coax) 100 500 m 10B2 (thin coax) 30 185 m 10BT (twisted pair) 1023 100 m 10BFL (fiber optic) 2 2000 m 4b-6
Protokol Medium Access Control (MAC) Format frame: (a) Original DIX (DEC, Intel, Xerox) (b) IEEE 802.3 digunakan untuk menyediakan lapisan data link pada sistem Ethernet LAN Mengenkapsulasi SDU (Service Data Unit payload data) dengan menambahkan header 14 byte (protocol control information) di depan data dan menambahkan dibelakang 4 byte (32 bit) Cyclic Redundancy Check (CRC) seluruh frame diawali dengan waktu tenggang yg kecil (the minimum inter-frame gap, 9.6 microsecond (μs)) dan 8 byte preamble 4b-7
Protokol Medium Access Control (MAC): Preamble & SOF Waktu tenggang digunakan utk mempersiapkan penerima utk dapat menerima frame berikutnya Pattern dari 8 byte (64 bit) preamble terdiri dari 62 bit 1 dan 0 diikuti oleh dua bit terakhir 11 sbg akhir dr preamble dan dikenal dgn Start of Frame Delimiter (SOF) Pada 10 Mbps menggunakan manchester encoding 62 bit menghasilkan gelombang kotak 5 MHz. Fungsi dari preamble ini digunakan untuk sinkronisasi clock dengan pengirim 4b-8
Protokol Medium Access Control (MAC): Destination Address (DA) Panjangnya 6 bytes High-order bit Menentukan 0 untuk unicast (mengirimkan frame ke salah satu terminal dlm Ethernet) 1 untuk multicast (mengirimkan ke beberapa terminal dlm Ethernet) DA yg seluruhnya berisi 1 (FF:FF:FF:FF:FF:FF) digunakan untuk broadcast (mengirimkan frame ke seluruh terminal dlm Ethernet) 4b-9
Protokol Medium Access Control (MAC): Source Address (SA) Panjangnya 6 bytes Diset sebagai alamat node pengirim yg unik secara global Digunakan untuk mengidentifikasi pengirim dan juga digunakan untuk mekanisme lain (misal: ARP) Fungsi utamanya untuk address learning yg dapat digunakan untuk mengkonfigurasi tabel filter pada bridge/switch operation of bridge stop 4b-10
Protokol Medium Access Control (MAC): Type (Ethernet) / length (IEEE 802.3) Panjangnya 2 byte 0600 <= length 0600 > type Ethernet menggunakan Type untuk menentukan protokol di atasnya, seperti IP(0800),IPX, dsb. Panjang data untuk Ethernet max, yaitu 1500 bytes (=05DC). Sedangkan 802.3 panjang frame bisa bervariasi sesuai dengan isi Length (46 1518 bytes total). Untuk menentukan protokol di atasnya 802.3 memerlukan bantuan IEEE 802.2 LLC 4b-11
Protokol Medium Access Control (MAC): Data Berupa urutan n bytes suatu nilai n <= 1500 bytes untuk Ethernet n <= 1492 bytes untuk IEEE 802.3 Jika data lebih kecil dari 46 bytes, maka data akan diperpanjang dengan menambahkan pengisi (pad) agar mencapai panjang minimum 46 bytes???? 4b-12
Protokol Medium Access Control (MAC): Checksum Berisi 32 bit (4 bytes) Digunakan oleh penerima untuk mendeteksi error pada frame yg telah diterima Algoritma yg digunakan adalah Cyclic Redundancy Check (CRC) Frame yg terdeteksi mengandung error (invalid CRC) akan dibuang oleh penerima MAC tanpa diproses lebih lanjut Protokol MAC tidak menyediakan indikasi bahwa suatu frame telah dibuang karena invalid CRC 4b-13
Manchester Encoding: backgrounds Tidak ada versi Ethernet yg menggunakan kode biner secara langsung misal; 0 atau -1 utk bit 0 dan 5 atau +1 untuk bit 1, why??? Perbedaan kecil frekuensi pencuplikan antara pengirim & penerima Perbedaan kecepatan clock berakibat penerima & pengirim tidak sinkron utk menentukan batasanbatasan antar bit 4b-14
Manchester Encoding: solution Dibutukan persepsi yg tepat utk mentukan start, stop, or middle of each bit tanpa mengacu pada external clock. Manchester Encoding setiap periode bit dibagi menjadi dua periode yg sama Bit biner 1 dikirim dengan menset tegangan tinggi pd interval pertama dan tegangan rendah pd interval kedua, sedangkan bit biner 0 sebaliknya; pertama rendah dan selanjutnya tinggi 4b-15
Manchester Encoding: solution Skema diatas dipastikan setiap bit punya transisi ditengah, memudahkan penerima untuk sinkronisasi dgn pengirim. Kelemahannya, membutuhkan bandwidth dua kali lipat dari pada pengkodean biner langsung. Differential Manchester encoding adl variasi dari Manchester encoding Bit 1 diindikasikan dgn ketiadaan transisi pd awal interval Bit 0 diindikasikan dgn kemunculan transisi pd awal interval Dibutuhkan peralatan yg lebih kompleks tp lebih kebal dr noise Biasa digunakan pada IEEE 802.5/token ring Kesederhanaan peralatan Manchester encoding drpd Diffeential Manchester encoding adalah pertimbangan kenapa digunakan oleh Ethernet/IEEE 802.3 4b-16
Protokol Carrier Sense Multiple Access (CSMA) with Collision Detection (CD): A Shared Medium Jaringan Ethernet digunakan utk menyediakan akses bersama oleh kelompok node yg menempel ke media fisik yg menghubungkan node-node tersebut Node-node tersebut dikatakan membentuk Collision Domain Seluruh frame yg dikirimkan pada medium secara fisik akan diterima oleh seluruh penerima 4b-17
Protokol Carrier Sense Multiple Access (CSMA) with Collision Detection (CD): A Shared Medium NIC (network interface card) kom. Biru mengirimkan frame ke NIC kom. Merah melalui shared medium Kabel menjalarkan sinyal ke segala arah, shg sinyal diterima oleh seluruh kom., tahanan di ujung kabel menyerap energi frame, menanggulangi pantulan balik sinyal NIC menerima frame dan memeriksa panjang dan checksum, selanjutnya header alamat tujuan MAC address Hanya NIC dr kom. Merah yg sesuai dgn alamat tujuan, shg NIC tsb meneruskan frame ke lapisan jaringan. NIC pada kom. Yg lain membuang frame yg tidak diinginkan 4b-18
Protokol Carrier Sense Multiple Access (CSMA) with Collision Detection (CD): CSMA Apa yg terjadi ketika dua buah NIC mengirimkan frame secara bersamaan, akan terjadi tabrakan dan data hilang/rusak Dgn CSMA Sebelum NIC mengirimkan data akan mendengarkan kabel untuk melihat apakah ada carrier (sinyal) yg sedang dikirimkan oleh node yg lain Data hanya akan dikirimkan jika tidak terdeteksi adanya carrier dan media fisik sedang idle CSMA tidak mempunyai kemampuan untuk mengantisipasi terjadinya pengiriman secara bersamaan oleh dua buah NIC 4b-19
Protokol Carrier Sense Multiple Access (CSMA) with Collision Detection (CD): CD Digunakan untuk mendeteksi terjadinya tabrakan Ketika dua atau lebih NIC mendeteksi tabrakan, masing-masing merespon dengan mengirimkan 48 bit jam sequence Kegunaan dari 48 bit jam sequence ini untuk memastikan NIC yg lain mengetahui adanya tabrakan 4b-20
Protokol Carrier Sense Multiple Access (CSMA) with Collision Detection (CD): CD Pada t=0, NIC A merasakan medium idle dan mengirimkan frame ke NIC B Berapa waktu kemudian, NIC B juga mengirimkan frame Sesaat kemudian, NIC B mendeteksi transmisi lain dari A, dan menyadari adanya tabrakan, tapi NIC A belum menyadari. Selanjutnya NIC B mengirimkan Ethernet jam sequence (48 bit) Setelah kedua NIC menyadari adanya abrakan, keduanya memasuki fase exponential back-off 4b-21
Protokol Carrier Sense Multiple Access (CSMA) with Collision Detection (CD): CD 4b-22
Protokol Carrier Sense Multiple Access (CSMA) with Collision Detection (CD): algoritma 1. Adaptor mendapatkan datagram dr lapisan atasnya dan membuat frame 2. Jika adaptor merasakan media sedang idle, segera mengirimkan frame. Jika merasakan medium sedang sibuk, menunggu sampai media idle dan selanjutnya mulai mengirim 3. Jika adaptor mengirimkan seluruh frame tanpa mendeteksi kesalahan, adaptor telah menyelesaikan pengiriman frame 4. Jika selama adaptor sedang mengirimkan frame kemudian mendeteksi adanya pengiriman lainnya, batalkan dan mengirimkan jam sequence 5. Setelah membatalkan, adaptor memasuki fase exponential backoff: adaptor memilih k secara acak dari himpunan {0,1,2,3,..,2 m -1). Adaptor menunggu k*512 bit times dan kembali ke langkah 2 4b-23
Exponential back-off: background Jika seluruh NIC berusaha sesegera mungkin mengirim ulang (retransmit) frame setelah terjadi tabrakan, maka pasti hasilnya akan tabrakan lagi. oleh karena itu dibutuhkan prosedur untuk memastikan pengiriman ulang secara bersamaan mempunyai kemungkinan yg rendah. 4b-24
Exponential back-off Ethernet menggunakan a random back-off period Tiap-tiap node memilih bilangan secara acak Mengalikannya dengan slot waktu (periode frame minimum, 52.1 μs) Menambahkan Inter-Frame Gap (IFG) (9.6 μs) Menunggu selama periode acak sebelum mengirimkan ulang 4b-25
Exponential back-off Untuk setiap retransmission, pengirim membangun himpunan bilangan {0,1,2,3,4,5,...L} dimana L adalah (2 K -1) K=N; K 10 Nilai acak R diambil dari himpunan tersebut, dan pengirim menunggu selama periode R x (slot waktu) misal R x 51.2 μs 4b-26
Exponential back-off 4b-27
Exponential back-off: contoh Setelah dua kali tabrakan N = 2; oleh karena itu K=2 Didapat himpunan {0,1,2,3} memberikan 1 dari 4 kesempatan tabrakan Sama dengan {0, 51.2, 102.4, 153.6} μs Setelah tiga kali tabrakan N = 3 Didapat himpunan {0,1,2,3,4,5,6,7}, memberikan 1 dari 8 kesempatan tabrakan Setelah 4 kali tabrakan N = 4 Didapat himpunan {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15} memberikan 1 dari 16 kesempatan tabrakan 4b-28
Exponential back-off: contoh Tabakan ke 10 kalinya akan membuat himpunan {0,1,...,1023} Setiap pengirim membatasi jumlah maksimum pengiriman ulang untuk satu frame adalah 16 percobaan (N=15) Setelah usaha yg ke 15 masih gagal maka pengirim menyerah dan membuang frame, menulis pesan kesalahan 4b-29
QUIZ Kenapa Ethernet menentukan ukuran panjang minimum data dari lapisan atasnya 46 bytes? Jelaskan mekanisme yg digunakan Ethernet untuk mengirimkan frame!> 4b-30
QUIZ Kenapa Ethernet menentukan ukuran panjang minimum data dari lapisan atasnya 46 bytes? Jelaskan mekanisme yg digunakan Ethernet untuk mengirimkan frame! Kerjakan sebagai tugas 2, unggah di googledoc> 4b-31