Chapter 3 part 1 Internetworking (Switching and

Chapter 3 part 1
Internetworking
(Switching and Bridging)
Muhammad Al Makky
Pembahasan Chapter 3
• Memahami fungsi dari switch dan bridge
• Mendiskusikan Internet Protocol (IP) untuk
interkoneksi jaringan
• Memahami konsep dari routing
Outline
• Store-and-Forward Switches
– Datagrams (Connectionless)
– Virtual Circuit (Connection-oriented)
– Source Routing
• Bridges and Extended LANs
Switching and Forwarding
• Switch adalah suatu mekanisme yang
mengizinkan interkoneksi link ke
jaringan lebih besar
• Tugas utama sebuah switch adalah
untuk menerima paket dari satu link
lalu mentransmisikan ke link lainnya
(switching and forwarding)
• Di dalam 7 OSI layer, Switching and
Forwarding adalah fungsi utama dari
layer network
Switching and Forwarding
• How does the switch decide which output port to
place each packet on?
– Datagram (Connectionless)
– Virtual circuit (Connection-oriented)
– Source Routing
• Asumsi
– Setiap host memiliki nilai unik global dan cara untuk
mengidentifikasi port input dan output dari setiap switch
• Dapat menggunakan nomor
• Dapat menggunakan nama
Datagrams
• Ide dasar
– Setiap paket diberikan
informasi yang cukup
(alamat tujuan yang
lengkap) agar setiap switch
dapat menentukan
bagaimana cara untuk
menyampaikan paket ke
tujuan akhir
– Penentuan bagaimana cara
meneruskan paket, switch
menggunakan forwarding
table atau routing table
Datagrams
• Karakteristik jaringan Datagram
– Host dapat mengirim paket kemana saja dan kapan saja, saat paket
datang ke switch maka dapat langsung diteruskan (asumsi: forwarding
table sudah tersusun dengan lengkap dan benar)
– Saat host mengirim paket, tidak ada cara untuk mengetahui apabila
jaringan mampu menyampaikan pesan atau tujuan sedang dalam
kondisi “up”
– Setiap paket diteruskan dengan bebas ke tujuan yang sama
• Thus two successive packets from host A to host B may follow completely
different paths
– Gangguan switch atau link tidak berefek serius pada komunikasi
apabila dapat menemukan alternatif rute dan memperbarui
forwarding table yang sesuai
Virtual Circuit
• Two-stage process
– Connection setup
– Data Transfer
• Connection setup
– Membuat “connection state” di setiap switch antara host
sumber dan tujuan
– “Connection state” untuk setiap koneksi berada pada
“VC table” di setiap switch
Virtual Circuit
• 2 (dua) pendekatan untuk menetapkan connection
state
– Permanent Virtual Circuit (PVC) – di-trigger dan
dikonfigurasi oleh admin jaringan
– Switched Virtual Circuit (SVC) – di-trigger oleh host,
berubah secara dinamis dengan ditunjukkan oleh sinyal
dari suatu host yang mengirimkan pesan ke switch agar
mengubah hasil virtual circuit
Virtual Circuit
• Asumsi: Admin
jaringan secara
manual membuat
koneksi virtual
baru dari host A
ke host B
Virtual Circuit
• Karakteristik Virtual Circuit
– Terdapat minimal satu round-trip-time (RTT) delay sebelum
data dikirim
– Walaupun “connection request” mengandung alamat
lengkap host B, tetapi setiap paket data hanya memiliki
identifier yang kecil dengan nilai unik dalam 1 (satu) link
– Jika terdapat kesalahan koneksi pada switch atau link maka
“connection state” akan dibuat kembali serta menghapus
“connection state” sebelumnya
Virtual Circuit
• Good Properties of VC
– By the time the host gets the go-ahead to send data, it
knows quite a lot about the network• For example, that there is really a route to the receiver and that
the receiver is willing to receive data
– It is also possible to allocate resources to the virtual circuit
at the time it is established  Quality of Service (QoS)
Perbandingan
Virtual Circuit dan Datagram
• Datagram
– Jaringan datagram tidak ada fase pembentukan koneksi dan setiap
switch memproses setiap paket dengan sendirinya
– Setiap paket yang datang bersaing dengan paket lainnya dalam
memerebutkan “buffer space”
– Jika tidak ada “buffer”, paket yang datang harus dihapus atau dibuang
• Virtual Circuit, menyediakan setiap circuit dengan QoS
berbeda-beda
– Jaringan memberikan beberapa performa dan switch
menempatkannya bersama sumber daya agar memenuhi jaminan,
seperti:
• Persentase untuk setiap “outgoing link’s bandwidth”
• Toleransi delay pada setiap switch
Source Routing
• Seluruh informasi tentang topologi jaringan yang
dipersyaratkan kepada switch untuk melewatkan paket ke
jaringan disediakan oleh host sumber atau pengirim
Bridges and LAN Switches
• Switch digunakan untuk meneruskan paket diantara media
LAN yang saling terhubung, seperti ethernet
– Dikenal dengan LAN switches
– Selanjutnya disebut sebagai Bridge
• How does a bridge come to learn on which port the various
hosts reside?
Bridges and LAN Switches
• Terdapat 2 (dua) mekanisme pengisian tabel:
• Mengunduh secara manual tabel ke dalam Bridge
• “Learning”
– Setiap bridge memeriksa alamat sumber dalam semua
frame yang diterima.
• Saat host A mengirim frame ke host di jaringan lain melalui bridge,
bridge menerima frame dan merekam bahwa frame tersebut dari
host A yang baru saja diterima pada port 1
– Setiap masukkan diberikan masa timeout dan bridge
mengabaikan masukkan setelah di luar masa timeout
– Jika bridge menerima sebuah frame yang dialamatkan
kepada host yang tidak ada di dalam tabel  maka
keluarkan frame dari semua port
Bridges and LAN Switches
• Strategi jaringan akan berjalan normal apabila tidak terjadi
“loop” di dalamnya
Bridge B1, B4, dan B6 membentuk sebuah “loop”
Spanning Tree Algorithm
• Direpresentasikan dalam bentuk graph yang membentuk
“loop” atau cycle
• Sebuah spanning tree merupakan graph yang meliputi seluruh
node atau vertices tapi tidak ada “loop” dengan cara
membuang beberapa edge
(a) a cyclic graph;
(b) spanning tree.
Spanning Tree Algorithm
• Dikembangkan oleh Radia Perlman
– A protocol used by a set of bridges to agree upon a
spanning tree for a particular extended LAN
– IEEE 802.1 specification for LAN bridges is based on this
algorithm
• Ide dasar
– Setiap bridge memutuskan port mana yang akan
meneruskan frame dan tidak meneruskan frame
• Artinya, menghapus port (secara logic) dari topologi extended LAN
yang dapat mengurangi terjadinya “loop”
Spanning Tree Algorithm
• Algorithm selects ports as follows:
– Setiap bridge memiliki id unik
– Pilih bridge yang memiliki id paling kecil sebagai root. Root
selalu meneruskan frame atau paket melalui semua portnya
– Setiap bridge menghitung rute terpendek ke root dan
mencatat port mana yang digunakan untuk berkomunikasi
dengan root
– Terakhir, semua bridge dihubungkan dengan bridge-bridge
di LAN lainnya yang telah memiliki masing-masing port
dengan tugas untuk meneruskan frame ke arah bridge
root. Setiap bridge LAN yang terpilih adalah yang terdekat
dengan root
Spanning Tree Algorithm
• B1 adalah bridge root
• B3 dan B5 terhubung ke LAN
A tetapi B5 menjadi bridge
terpilih karena lebih dekat
dengan root
• B5 dan B7 terhubung ke LAN
B tetapi B5 menjadi bridge
terpilih karena memiliki ID
yang lebih kecil
Spanning Tree Algorithm
• Setiap bridge harus saling bertukar pesan konfigurasi dengan
bridge lainnya lalu memutuskan apakah menjadi root atau
tidak, atau apakah menjadi bridge terpilih atau tidak,
berdasarkan pesan konfigurasi yang diterima
• Pesan konfigurasi mengandung 3 (tiga) informasi:
– ID bridge pengirim pesan
– ID bridge yang diyakini oleh bridge pengirim pesan sebagai bridge root
– Jarak (diukur dalam hops) dari bridge pengirim pesan ke bridge root
• Setiap bridge menyimpan pesan konfigurasi terbaik
Spanning Tree Algorithm
• B3 mendapatkan pesan (B2, 0, B2)
• ID 2 < 3, maka B3 menerima B2 sebagai
root
• B3 menambah jarak 1 hops karena
dilewati untuk menuju B2 lalu mengirim
(B2, 1, B3) ke B5
• Sementara itu, B2 menerima B1 sebagai
root karena memiliki id lebih kecil lalu
mengirim (B1, 1, B2) ke B3
• B5 menerima B1 sebagai root lalu
mengirim (B1, 1, B5) ke B3
• B3 menerima B1 as root dan mencatat
bahwa B2 dan B5 lebih dekat ke root
daripada dirinya sendiri. Maka B3
berhenti meneruskan pesan dari dan ke
B2 dan B5
Spanning Tree Algorithm
(Maintenance)
• Even after the system has stabilized, the root bridge continues
to send configuration messages periodically, and other
bridges continue to forward these messages
• When a bridge fails, the downstream bridges will not receive
the configuration messages
• After waiting a specified period of time, they will once again
claim to be the root and the algorithm starts again