Teknologi Jaringan Komputer Foundations

Foundations:
Builiding a Network
Teknologi Jaringan
Komputer
(Johny Moningka MSc.)
Magister Teknologi Informasi
Fakultas Ilmu Komputer
Universitas Indonesia
Semester 2003/2004
Versi: 1.01
1
Agenda
Dasar: Membangun sebuah Jaringan Komputer
Kebutuhan (Bab 1.1) Å (hal. 4)
•
•
•
•
Konektivitas
Pemakaian Sumber Daya Bersama
Dukungan untuk Pelayanan Aplikasi
Kinerja
Arsitektur Jaringan (Bab 1.2)
• Lapisan dan Protokol
• Contoh arsitektur
Implementasi Perangkat-Lunak (Bab 1.3)
Rujukan: [P&H] Bab 1
2
Fasilkom UI v-1.1
PENGANTAR:
•
Pembahasan sesuai dengan Bab 1, pada buku teks [P&H], tema sentral bab ini
adalah “dasar dalam membangun jaringan komputer”, memberikan wawasan
konsep dasar suatu jaringan komputer. Walaupun perkembangan teknologi
berkembang dengan pesat, konsep dasar ini tetap dapat digunakan untuk jaringan
komputer modern.
•
Tujuan dalam membangun suatu jaringan komputer dapat dilihat dari berbagai
perspekstif. Misalkan dari segi bisnis: effektifitas jaringan tersebut mendukung
aplikasi bisnis, dalam pengertian “kehandalan” (reliability) data yang dikirimkan.
Perspektif lain dari “efektifitas” adalah kecepatan transfer data yang cukup cepat
(mis. untuk transmisi video).
•
Berdasarkan pertimbangan di atas maka pada saat awal kita harus membahas
“requirement”, atau prasyarat apa saja yang diperlukan dalam membangun suatu
jaringan. Pengertian yang lebih luas untuk istilah ini adalah “kebutuhan” yang dapat
menjadi spesifikasi dari suatu jaringan komputer.
•
Kebutuhan ini dapat ditinjau dari berbagai aspek, kita akan membahas satu per-satu
mulai dari konektivitas, resources sharing, application support dan karakteristik
“performance” dari suatu jaringan yang ingin kita bangun.
2
What is computer networks?
Telekomunikasi:
“A communication of information by electronic means
over some distance”
Komunikasi jarak jauh menggunakan teknik elektronis
(infrastruktur, reliable).
Komunikasi Data:
“Data transmission from one location to another”
Transmisi data dengan menggunakan fasilitas
telekomunikasi (lebih efisien dan “reliable”).
Jaringan Komputer:
1. “Interconnected independent computer”
2. “A whole new services in providing applications,
users and organizations for computer
communications”
3
Fasilkom UI v-1.1
Pengantar:
1. Definisi umum untuk membedakan istilah dan domain yang berhubungan dengan
jaringan komputer. Perlu ditekankan pendekatan services, value added services
dan basic infrastruktur.
2. Ketiga istilah di atas, secara spesifik memberikan services: “transfer informasi”.
Walaupun dalam penerapannya terdapat derajat yang berbeda, dimana
telekomunikasi adalah bentuk paling primitif (services, peralatan), komunikasi data
hanya menggunakan alat sederhana untuk transfer data, jaringan komputer yang
paling “versatile” (menghubungkan intelligent devices, secara intelligent).
3. Terminologi jaringan komputer yang membedakan dengan jaringan spesifik
tsb, adalah => fungsi umum (genelarity) jaringan komputer tidak dirancang
untuk pemakaian tertentu (seperti telepon dgn spesifik data voice dan
peralatan khusus) tapi mampu untuk menyampaikan informasi/data (apa saja)
dan kemampuan untuk mendukung (koneksi/komunikasi) beragam aplikasi
(makin banyak).
4. Saat ini penggunaan Internet dan jaringan komputer menjadi salah satu kebutuhan
dan bagian dari infrastruktur TI, demikian juga bisnis melalui Internet. Walaupun
terdpt perkembangan yg pesat, issue utama topik kuliah masih tetap relevan spt 30
tahun yg lalu, yakni dasar teknologi dan konsep yg menjadi dasar rancangan
Internet? Secara keseluruhan fenomena Internet yg mampu mengakomodasi dari
berbagai kebutuhan selama perkembangan teknologi jaringan ini menjadi salah
satu topik yang menarik dalam studi jaringan komputer.
3
Example: Early Networks
Teleprocessing (1960’an)
Mainframe
Terminal
(remote)
Telecommunication
Network
(i.e telephone lines)
Ide dasar: akses on-line ke komputer di lokasi terpisah;
Network menawarkan services: “move information”
4
Fasilkom UI v-1.1
Contoh:
1. Sebagai gambaran pada saat awal peranan jaringan komputer (aka komunikasi
data) sangat minimal, hanya untuk menghubungkan terminal dan main-frame
komputer. Jaringan ini dibangun karena “komputer” masih sangat mahal.
2. Jadi terdapat terminal-terminal yang berada di remote, terhubung dengan komputer
di pusat EDP. Umumnya terminal digunakan untuk memasukkan “jobs” ke mainframe => RJE (Remote Job Entry) salah satu services batch job pada komputer
mainframe.
3. Model ini disebut Terminal Networks: populer pada tahun 1960 – 1970’an,
Sedangkan model komputasi jenis ini disebut => centralized computing model,
dengan mainframe sebagai pusat.
4. Tahun 1980’an terjadi perubahan dimana komputer semakin murah dan banyan
(Mini-komputer, PCs) dan dan perkembangan teknologi jaringan komputer =>
mendorong aplikasi terjaring semakin banyak. Istilah aplikasi terjaring (network
applications), secara luas mencakup dari dukungan sistim operasi (network
operating system), file server, sampai dengan aplikasi berbasis Web, client –server
dll.
4
“Computer is the net”
Terminal
PC, ATM, POS, Ticketing dll
Server
Mainframe
LAN
Link
(.. another netwok)
Network
Server
Aspek: Generality (move bits/data), programmable untuk
berbagai jenis kebutuhan/aplikasi/data.
5
Fasilkom UI v-1.1
WAWASAN:
1. Computer is the net => marketing dari Sun Microsystems (walaupun sekarang
menjadi “The net that is work”)
2. Peranan jaringan menjadi pusat dimana menghubungkan berbagai infrastruktur TI
seperti komputer, ATM bank, dl.
Berbeda dengan centralized systems; mainframe tidak lagi menjadi pusat prosesing
tapi terdapat banyak server yang lain yang dapat bertindak sebagi processing
center => distributed systems
3. Jaringan dapat menjadi lebih rumit lagi karena menghubungkan berbagai jenis
peralatan dan komputer, tidak lagi seperti terminal dan main-frame saja. Demikian
juga terdapa jaringan lain (atau di dalam jaringan terdapat jaringan).
4. Model seperti ini dimana jaringan menjadi “urat nadi” komputasi dapat dilihat pada
realisasi TI diperbankan, hal yang dianggap “fiksi ilmiah” pada 50 tahun yang lalu
seperti ATM bank, dapat direalisasikan dengan model jaringan komputer di atas.
5. Hal yang membedakan jaringan komputer dari jaringan telekomunikasi lainnya
sebelumnya adalah beragamnya services dan peranan jaringan komputer,
dibandingkan dengan tele-processing pada slide sebelumnya.
6. RANGKUMAN: Jaringan komputer berbeda dengan jaringan yang lain adalah aspek
“generality”, dimana dengan “konsep” transfer/move bit data, maka hampir semua
aplikasi dapat memanfaatkan fasilitas ini.
5
Topics/Theme
Bagaimana services jaringan komputer?
Application: special vs “general purpose”
Apa yang membedakan services?
Bagaimana komunikasi/koneksi antar komputer?
KD: transmisi data antar komputer yang
terhubung langsung.
Bagaimana jika jaringan bertambah besar
(skala)?
KD: perlu “relay/switch”: node/jaringan perantara.
Bagaimana memberikan services ke lapisan
aplikasi? variasi jenis aplikasi?
KD: identifikasi/routing ke aplikasi dengan
kehandalan transmisi data yang tinggi.
6
Fasilkom UI v-1.1
WAWASAN:
1. Services jaringan komputer (terhadap user) sangat beragam.
Special networks: reservation system (airline - SITA, hotel), financial transaction
(banking, SWIFT), credit card network.
General purpose: Internet, jaringan korporat.
2. Apa yang membedakan services: bandwidth (kecepatan), jumlah users yang dapat
terhubung (skalabilitas), real-time (transmisi video), reliability transmisi data dsb.
3. “Simple networks” adalah hubungan komputer secara langsung melalui peralatan
jaringan komputer (contoh Local Area Networks, LANs). Issue yang pertama adalah
bagaimana mengirimkan data melalui media fisik (pulsa, sinyal, gelombang
elektronis)? Memeriksa jika terjadi kesalahan (media tidak error free) dll?
4. Akhirnya networks harus memberikan pelayanan kepada lapisan aplikasi dalam
bentuk komunikasi antar proses pada komputer yang berbeda. Service ini dapat
sangat bervariasi dari satu aplikasi dengan aplikasi yang lain, sehingga
implementasi service jaringan harus mendukung berbagai variasi / mode yang
diinginkan aplikasi.
6
Applications
Contoh aplikasi: email, WWW, file/music sharing
Contoh Web (Browser):
Mudah: interface sederhana, point & klik.
Akses informasi (pages) => uniform resource locator
(URL): http://telaga.cs.ui.ac.id/WebKuliah/IKI20240
Apa yang terjadi jika URL web page di klik?
Mekanisme network: terjadi pertukaran messages pada network
(protokol), mis:
Menerjemahkan nama: telaga.cs.ui.ac.id => IP address: 152.118... : 4
s/d 6 messages
Set up koneksi TCP antara komputer PC dan server telaga: 3
messages.
Request page browser reply dari server menggunakan protokol HTTP
ke server: 4 messages
Terminasi koneksi TCP: 4 messages.
7
Fasilkom UI v-1.1
WAWASAN:
1. Salah satu faktor yg mempengaruhi pemakaian meluas dari jaringan komputer
adalah terdapat berbagai ragam aplikasi. Aplikasi cenderung berkembang pesat
sesuai dengan peluang bisnis dan tuntutan user.
2. Contoh aplikasi yang populer dimana dilakukan transfer data atau messages adalah
Web. Kunci keberhasilan aplikasi Web adalah kemudahan pemakaian dan fitur
yang disediakan sangat banyak misalkan kemampuan multimedia, melakukan
transaksi dsb.
3. Misalkan aplikasi Browser sangat mudah digunakan, user tidak perlu mengetahui
nama/kode alamat IP, topologi jaringan dan berada di komputer dimana pages
(informasi) yang akan diakses. Hal ini didukung oleh Hypertext Transfer Protocol
(HTTP) sehingka terbentuk hyperlink antara dokumen/informasi yang tersebar pada
komputer2 di Internet.
4. Kerumitan dan mekanisme download 1 page dari Internet menggunakan Browser
dapat dilihat dari pertukaran messages antara aplikasi Browser dan HTTP server,
yang tidak diketahui oleh user. Misalkan terdapat lebih kurang 17 messages dan
melibatkan 4 jenis protokol yang berbeda.
5. Tahapan ini dibungkus oleh aplikasi yang menyembunyikan low level detail proses
tsb dengan dukungan interface dan struktur teknologi jaringan komputer.
7
Applications (2/2)
Contoh: audio/video streaming
Transfer file (mirip pages) => playback setelah
lengkap.
Interaksi? Video conference, live speech?
Streaming => arus data dikirim secara kontinyu
dari sender ke receiver
• Receiver menampilkan segera data (messages) yang
diterima
• Issue: penerimaan data harus kontinyu, jika delay
terlalu besar, aplikasi video/audio menjadi sulit
digunakan.
• Terdapat requirements yang berbeda dari segi aplikasi
untuk streaming video dan download Web pages
8
Fasilkom UI v-1.1
WAWASAN:
1. Pada contoh aplikasi yang lain video streaming (misalkan aplikasi RealPlayer atau
Media player) maka tuntutan aplikasi sulit dipenuhi jika melakukan download semua
data video untuk playback di komputer PC.
2. Salah satu cara adalah mengirim data tersebut dalam bentuk messages melalui
Internet. Pengiriman data dijital tsb harus kontinyu, dalam arti tidak mengalami
delay yang cukup besar. Delay yang besar tibanya data pada sisi receiver
menyebabkan video/audio tidak dapat dilihat/didengar dengan baik.
3. Bandingkan dengan delay pada download pada Web pages tidak mempunyai
pengaruh yang besar terhadap informasi pages yang dibaca. Q: Bagaimana
jaringan komputer dapat menjamin penerimaan messages pada receiver tidak
mengalami delay yang cukup besar?
4. Dari sisi kebutuhan ini maka kelihatannya rancangan jaringan komputer harus
cukup flexible untuk menampung tipikal aplikasi yang berbeda kebutuhannya
(Bandingkan dengan telepon yg hanya melayani kebutuhan transmisi data voice
saja).
8
Requirements!
Umum: “Interkoneksi komputer … ???
Programmer (aplikasi)
service disediakan untuk aplikasi, mis. mengirim
message dari satu aplikasi ke aplikasi lain.
Network Designer
fungsi jaringan: cost-effective, i.e resources
digunakan secara efisien (sharing) oleh users.
Network Provider
operasi jaringan: manageable, mis. fault mudah
dideteksi/diperbaiki.
9
Fasilkom UI v-1.1
WAWASAN:
1. Definisi awal kita: jaringan komputer menyediakan hubungan “interkoneksi”
komputer, sangat umum dan merupakan langkah awal dalam memberikan
“requirement”, tapi tidak cukup.
Interkoneksi komputer mempunyai aspek komunikasi komputer dan realisasi
kebutuhan untuk itu dapat ditinjau dari berbagai sudut.
2. Kita dapat melihat dari berbagai pandangan yang berbeda requirement dalam
membangun suatu jaringan komputer.
•
programmer => fungsi jaringan memberikan pelayanan untuk komunikasi antar
proses dengan pengiriman “message” atau data. Jadi programmer menginginkan
akses ke “services” dari network dibuat semudah mungkin dalam penulisan
software.
•
network designer => managed resources yang terbatas; petimbangan utama adalah
jaringan komputer harus efisien, misalkan pemakaian bersama saluran komunikasi
(link), dapat digunakan oleh banyak users pada satu saat dll.
•
network provider: operasi, services dan management jaringan.
9
Requirement I:Connectivity
Koneksi: membuat “link” antara “nodes”
Node: any device connected to a link
Contoh: komputer, PDA, POS, HP etc.
Link: saluran dimana informasi/bits dikirimkan
(media fisik)
Wired (kabel) atau wireless
10
Fasilkom UI v-1.1
Konektivitas:
1. Hal yang paling jelas jaringan harus menyediakan konektivitas sekelompok
komputer. Sering kebutuhan hanya koneksi beberapa komputer (terbatas), tapi
terdapat juga jaringan seperti jaringan korporat dan Internet yang dapat
berkembang menjadi sangat besar (scaleable).
2. Konektivitas jaringan dapat dapat diterjemahkan dengan mengambarkan dalam
berbagai tingkatan (complexity). Pada tingkat paling bawah jaringan dapat terdiri
dari dua komputer yang terhubung langsung oleh saluran atau media fisik, seperti
kabel dll. Media fisik tersebut dikenal dengan istilah “link” dan komputer yang
terhubung dengan link disebut “node”.
3. Contoh gambar di atas, adalah realisasi dari bentuk link yang ada, misalkan wire
(kabel, fiber optics dll), wireless (udara, dan perlu interface untuk pemancar
gelombang radio, antena dll).
4. Selanjutnya kita akan membahas model sederhana untuk jaringan dimana nodenya
terhubung langsung.
10
Model 1: Direct Links
Direct Links:
Point-to-Point
Node
Node
Multiple Access
Node
Node
…
Link
Link
(share link tunggal)
11
Fasilkom UI v-1.1
Contoh Model Direct Network:
•
Dalam melakukan analisa dan merancang suatu jaringan komputer, maka kita perlu
menggambarkan dalam model yang dapat memberikan representasi yang tepat
dalam menggambarkan bentuk jaringan komputer.
1. Istilah “node” (simpul) dan “link” (arc) dapat secara mudah direpresentasikan dalam
bentuk diagram graf, untuk menggambarkan jaringan yang lebih besar (banyak
node dan link).
2. Contoh di atas bagaimana representasi suatu jaringan dibuat untuk “link”
yangmenghubungkan “nodes”.
•
Model point-to-point: “link” yang hanya menghubungkan dua node.
•
Model multiple-access: “link” menghubungkan lebih dari dua node.
3. Sepintas model multiple-access mempunyai kelebihan karena dengan link tunggal
dapat menghubungkan banyak nodes, namun muncul “issue” bagaimana mengatur
“akses/share” link tunggal tersebut dari sekian banyak nodes.
4. Masalah keterbatasan jumlah nodes yang mengakses “link” tunggal tersebut,
menyebabkan model “direct links” di atas tidak dapat digunakan untuk jaringan
dengan jumlah nodes yang sangat banyak (mis. umumnya perusahaan besar
mempunyai nodes dari ribuan sapai puluhan ribu komputer, internet mempunyai
puluhan juta nodes).
11
Example: Switched
Direct links:
sulit untuk berkembang (skala kecil).
keterbatasan koneksi fisik dan kontrol akses
(multiple access).
Switched: menggunakan “nodes” perantara
(forwarding) untuk mencapai tujuan
skalabilitas: mampu berkembang/bertambah
besar (jumlah nodes dan links).
data => forward (switched) dari satu node ke
node lain sampai di tujuan.
switch mempunyai: multiple input dan output
(fungsi switch).
12
Fasilkom UI v-1.1
Contoh Switched Model:
•
Dalam praktek, “direct networks” jangkauannya terbatas, sedangkan
menghubungkan jaringan yang banyak diperlukan karena faktor geografis,
management (otoritas).
•
Bentuk seperti ini dimana tidak dapat berkembang disebut tidak scaleable, dan
diperlukan model/mekanisme yang lain untuk meningkatkan konektifitas dasar
“direct networks” menjadi model yang lebih luwes (flexible) dan scaleable.
•
Untuk mendukung ide jaringan dapat bertambah besar maka, diperlukan “node
khusus” sebagai bagian jaringan dengan tugas memperbesar suatu jaringan.
Fungsi khusus dari node tersebut yang disebut “switched” adalah sebagai node
perantara yang melakukan “forwarding” data dari satu link ke link lain yang menjadi
tujuan.
•
Dengan demikian “rancangan dan implementasi” switched tidak mengharuskan
node (komputer) harus terhubung dengan komputer lain secara langsung.
12
Model 2: Switched network
Cloud
Host
Switch: memindahkan
data/bits “antara” links, multiple
inputs/outpus
KD:
1. Switches merupakan bagian
“networks” => swtich terhubung
dengan switch yang lain =>
memperbesar jaringan.
2. Network: “cloud”, Terdapat dua
jenis node:
3. Switches => fungsi jaringan
(switches data), berada
dalam “cloud” (network).
Switch
4. Nodes di luar “cloud” =>
host, tempat aplikasi/user
berada.
13
Fasilkom UI v-1.1
KONSEP:
1. Fungsi switched secara umum memindahkan data/bits antara link-link yang
dihubungkannya. Umumnya switch, sesuai dengan namanya mempunyai “multiple
input” dan “multiple output”, dimana switched dapat memilih output yang mana
untuk mencapai node tujuan.
2. Bentuk jaringan dengan konektivitas yang lebih luas dari “direct links” memerlukan
representasi model yang lain. Terdapat dua jenis node yakni: a) komputer dan b)
switch, dan terdapat jaringan dalam gambar awan (cloud) yang membatasi kedua
nodes tersebut. Jadi node yang berada dalam “cloud” adalah switched (peralatan
jaringan) yang diluar dari “cloud” adalah node komputer (host, peralatan end-user
lain).
3. Dengan model ini maka representasi konektivitas suatu jaringan komputer dapat
digambarkan sbb.:
•
“Jaringan” (networks): representasi awan (cloud).
•
Komputer (host) atau devices lain: node diluar dari jaringan komputer,
mendapatkan services dari jaringan komputer.
•
Switch: node yang berada di dalam jaringan komputer, komponen jaringan
komputer yang memberikan services interkoneksi ke host.
•
Link: saluran yang menghubungkan node dengan switches, switches
dengan switches.
13
Example: Switched Network
Node
Node
…
Realisasi jaringan:
direct links + switch
Link
Switch
Node
Node
Node
…
…
Link
14
Node
Link
Fasilkom UI v-1.1
Contoh Switched Network:
1. Contoh suatu jaringan “direct links” dihubungkan oleh switch menjadi satu kesatuan
network.
2. Misalkan “link” yang menghubungkan “direct link” pada gambar di atas mempunyai
keterbatasan untuk jumlah “node”, maka kita dapat membuat konektivitas jaringan
makin besar dengan menggunakan switch yang menyediakan interkoneksi pada
link-link tersebut, sehingga menjadi satu kesatuan jaringan.
14
Model 3: Interconnected Networks
Interkoneksi jaringan
komputer (independent)
=> skala luas
Konsep:
Jaringan komputer dapat
dibangun dari jaringan
yang ada (“cloud”) =>
menghasilkan jaringan
yang lebih besar.
Node penghubung:
router atau gateway.
15
interconnected
independent network
Fasilkom UI v-1.1
KONSEP:
•
Mode koneksi jaringan yang lebih besar lagi tidak dapat digambarkan dengan satu
“jaringan” (cloud) saja, tapi lebih ke interkoneksi sekumpulan jaringan. Dalam model
ini switch juga yang menjadi perantara untuk menghubungkan jaringan-jaringan
tersebut.
•
Dalam kondisi ini terdapat sekumpulan independent network (cloud) yang
terhubung dengan node switch perantara. Kontras dengan switch di dalam
“jaringan” (lihat slides sebelumnya) switch perantara ini berada di antara dua atau
lebih “cloud” tapi fungsinya sama dengan switched melakukan store dan forwarding
paket data, antara jaringan.
•
Gambar di atas memperlihatkan terdapat 3 jaringan (cloud) yang terhubung dengan
4 switch node perantara, yang sering disebut router/gateway.
15
Methods: sending messages
Terdapat dua cara (teknik) mengirimkan
messages melalui switch
Circuit switching: mengirimkan dalam arus bit
• Data atau bit dikirimkan secara serial dan switches
melakukan switching per-bit.
• Harus melalui “jalan exclusive” (dedicated path) yang
telah dibangun oleh host melalui switch.
Packet switching: store-and-forward
• Messages dibagi dalam bentuk blok data bits: paket.
• Switches akan melakukan switching per-paket (vs. perbit untuk circuit switching).
• Setiap paket akan ditampung oleh switch (store) dan
dikirimkan (forward) ke tujuan.
• Tidak diharuskan “exclusive dedicated path”
16
Fasilkom UI v-1.1
Teknik Penyampaian “bit/data/messages”
•
Penyampaian data atau bit yang paling sederhana (primitif) adalah menggunakan
teknik “circuit switching”, dimana bit/data tidak dibentuk dalam paket data (nanti
akan diterangkan kelak dalam kuliah ini, bentuk paket data). Jadi setiap bit akan
diswitch ke tujuan.
•
Teknik switch per bit ini memerlukan “set-up” koneksi path yang exclusive dan
dedicated untuk dua host, melalui jaringan.
•
Contoh dari circuit switching adalah: koneksi melalui jaringan telepon (mis.
menggunakan modem untuk berhubungan dengan komputer di kantor, dimana
switched sentral telepon berfungsi sebagai circuit switching).
•
Teknil yang lebih baik adalah melalui packet switching, dimana message dibagi
dalam paket-paket data. Setiap paket data mempunyai informasi tujuan paket
tersebut. Swicthes akan melihat tujuan paket data dan melakukan switched ke
output yang menuju ke tujuan.
•
Tidak dipelukan “dedicated dan exclusive” path antara host sender dan receiver,
jadi switches akan mengirimkan paket sesuai kedatangan dan output yang dituju
(forwarding). Untuk itu diperlukan “buffer” (store) paket dan forward ke output link
(jika “tidak digunakan oleh input yang lain”).
16
Example: circuit siwtched
Sirkit dibangun dan transmisi bit data dilakukan
melalui “jalan” sirkit tsb.
17
Fasilkom UI v-1.1
Contoh circuit switced
•
Teknik ini mengharuskan node membangun dedicated circuit melalui switches dan
mengirimkan stream bit melalui circuit tsb.
1. Jadi “jalan” yang dibangun “garis biru” circuit 1 hanya digunakan oleh node A dan
D. Jika terdapat 1000 pasang node yang akan berhubungan maka harus diset-up
sebanyak 1000 “dedicated circuit”.
2. Jika kita perhatikan maka antara switch 5 dan switch 3, diperlukan dua dedicated
“link”. Pengamatan ini memberikan asumsi terdapat keterbatasan “jumlah koneksi”
secara fisik. Sebagai contoh, hubungan telepon, sering menerima “nada sibuk”.
17
Example: packet switched
Paket di-switched dari satu node ke node lain:
konsep store & forward
18
Fasilkom UI v-1.1
Contoh Packet Switched
•
Strategi yang digunakan oleh switches adalah melakukan “store” dan “forward”
yakni menerima secara lengkap paket, menyimpan ke dalam memori, melihat tujuan
paket tsb dan “forward” paket ke node tujuan.
•
Dengan model ini maka tergantung dari “traffic” switch menyediakan koneksi
“sementara” selama pengiriman paket, setelah itu koneksi akan diberikan untuk
paket yang lain (yang tujuan akhirnya dapat berbeda).
18
A Simple Example
Bagaimana bentuk (format) dari “mesage”?
Fixed? Number bytes?
Header
1 bit
Data
32 bits
0: Please send data from Address
1: Packet contains data corresponding to request
• Header/Trailer: information to deliver a message
• Payload: data in message (contoh: 4 bytes)
19
Fasilkom UI v-1.1
19
Questions About Simple Example
What if more than 2 computers want to communicate?
Need computer “address field” (destination) in packet
What if packet is garbled in transit?
Add “error detection field” in packet (e.g., Parity Chk)
What if packet is lost?
More “elaborate protocols” to detect loss
(e.g., NAK, ARQ, time outs)
Simple questions such as these lead to more complex
protocols and packet formats => complexity
20
Fasilkom UI v-1.1
20
Summary (.. connectivity)
Kita dapat membuat jaringan
Secara rekursif, dari dua atau lebih nodes
terhubung dengan links (fisik), atau
dua atau lebih jaringan yang telah ada.
BIG IDEA: Switch
Besarnya network dapat ditingkatkan dengan
menggunakan: switch => perantara hubungan
antar nodes.
Network skala luas dapat dicapai dengan
melakukan interkoneksi jaringan yang telah ada.
21
Fasilkom UI v-1.1
Ringkasan:
1. Konsep dasar dimana kita dapat membangun jaringan “direct link” dari node dan
link, selanjutnya kita dapat mempesar jaringan dengan menambahkan switch
merupakan ide utama untuk mendukung perkembangan jaringan yang lebih besar.
2. Ide dasar switch menjadi konsep utama untuk menghubungkan direct link networks
menjadi switched networks, yang lebih besar jumlah konektivitas.
3. Selanjunya kita dapat membangun jaringan yang lebih besar lagi dengan
menggabungkan switched networks menjadi “interconnected” networks.
21
Requirement II: Resource Sharing
KK: efisiensi
pemakaian link
Link antar switches
terbatas jumlahnya.
Bagaimana
menggunakan link
secara bersama
dan serentak?
Multiplexing:
banyak source
(input) sharing link
(output) tunggal.
22
Host
A
B
Switch
multiplex lebih dari
satu koneksi.
Fasilkom UI v-1.1
KONSEP:
1. Jika kita perhatikan link antar switches tidak sebanyak jumlah host atau nodes yang
ada. Akibat keterbatasan ini maka jika link tersebut telah digunakan antar dua host
yang berkomunikasi maka host-host yang lain tidak dapat berkomunikasi karena
link tersebut telah digunakan. Dengan kata lain jaringan tersebut tidak efisien
karena hanya satu pasang host yang dapat menggunakan jaringan tersebut.
2. Implementasi jaringan efisien jika kita menggunakan link tersebut secara bersama,
misalkan lebih dari satu koneksi dapat melalui link tersebut, walaupun secara fisik
saluran tersebut satu.
3. Terdapat teknik dasar dalam memanfaatkan link dengan melakukan multiplexing,
dimana resource tunggal tersebut digunakan bersama (sharing) oleh lebih dari satu
koneksi. Hal yang sama dengan konsep time-sharing, dimana suatu saat banyak
proses yang menggunakan resource CPU tunggal.
4. Konsep multiplexing dalam koneksi links dapat diartikan data dari multiple “input”
(user/host) dapat dikirim pada link yang sama, hal ini salah satu alasan switch
melakukan “store” & “forward”.
5. Misalkan switch A, terhubung dengan dua host (lihat gambar di luar cloud), dan
switch B terhubung dengan tiga host. Karena kemampuan switch untuk menyimpan
“store” sementara, maka pada saat bersamaan A dapat menerima input dari kedua
host tersebut untuk di-forward ke switch B, dengan cara melakukan pegiriman
secara berurutan (serialize) data dari host yang dikirim serentak.
22
Time Division Multiplexing (TDM)
• Synchronous time division multiplexing
Multiplex (mux)
L1
Demultiplex (demux)
R1
L2
R2
L3
R3
L4
R4
Pembagian jadwal dan jatah waktu pemakaian
link secara tetap (fixed): slot (quantum) satuan waktu (time)
23
Fasilkom UI v-1.1
Teknik TDM:
1. Salah satu cara pembagian “link” untuk digunakan bersama adalah berdasarkan
alokasi waktu (time) dimana pengiriman data dari setiap node digilir sesuai urutan
slot waktu yang diberikan.
2. Misalkan terdapt 4 pasang node (lihat gambar) yang akan berhubungan maka
setiap node akan mendapat jatah waktu, selama jatah waktu tsb node ybs berhak
(secara sinkronus) langsung mengirimkan data.
3. Istilah sinkronus => terdapat timing (clock) yang mengatur sender dan receiver
kapan harus mengirim dan menerima data, dengan kata lain alokasi waktu telah
“fixed” => slot waktu. Sisi pengirim disebut multiplexing: penggabungan data
sedang sisi penerima demultiplexing: pembagian
4. Salah satu kelebihan “TDM” adalah terjadinya “sinkronisasi” waktu dari sisi MUX
dan DEMUX, sehingga bit langsung dapat diberikan ke output (destination).
5. Contoh penerapan TDM banyak digunakan untuk “link” telekomunikasi (seperti
satelit), dimana terdapat “continuous” streaming data dari berbagai source tsb.
6. Patut dicatat TDM menerapkan alokasi kanal secara tetap, karena slot waktu yang
terlah dialokasikan ke source L1, tidak dapat digunakan oleh source yang lainnya.
Model pembagian jatah waktu TDM ini dianggap masih kurang efisien.
23
TDM: Limitations
Efisiensi pemakaian link rendah
Waktu (quantum) akan terbuang percuma, jika
data tidak terus menerus dikirim (Ingat: alokasi
slot pemakaian telah ditetapkan untuk koneksi
tsb).
Kasus: koneksi komputer waktu idle tsb sangat
besar (mis. on-line sistim reservasi penerbangan)
Jumlah koneksi telah terbatas (tetap)
Pembagian quantum (slot) telah ditentukan
sebelumnya => max. jumlah koneksi.
Kasus: umumnya koneksi komputer sangat
singkat (mis. request Web pages) dan jumlah
koneksi sangat banyak.
24
Fasilkom UI v-1.1
WAWASAN:
1. Model TDM mempunyai potensi efisiensi link yang rendah karena “slot waktur”
transmisi terbuang percuma jika alokasi waktu untuk suatu source tidak digunakan.
Misalkan L1, tidak ada data, sedangkan L2 banyak data yang akan dikirim, maka
tetap saja L2 hanya mendapat jatah slot waktunya.
2. Salah satu kendalah TDM, salah satu source, misalkan L2, tidak dapat
menggunakan “kapasitas” link secara penuh walaupun sources yang lain “idle”
(tidak mengirimkan data).
3. Jadi terdapat dua kendala teknik sharing TDM dalam meningkatkan efisiensi link:
•
Potensi utilisasi link yang rendah, walaupun terdapat data yang akan
dikirimkan (tidak sesuai dengan kebutuhan).
•
Alokasi pembagian waktu yang “fixed” jumlah node yang terhubung dengan
link terbatas jumlahnya dan harus tetap.
24
Statistical Multiplexing
Pembagian alokasi link berdasarkan permintaan (ondemand) => batasan pengiriman dalam “paket” data
Perlu informasi tujuan dalam paket (asinkronus) => paket
(data + header output)
MUX: store paket (buffer), send dengan header
DEMUX: deliver menurut header paket
Switch = MUX + DEMUX
paket
Source
MUX
DEMUX
…
Switch
25
Switch
Fasilkom UI v-1.1
Statistical Multiplexing:
1. Keterbatasan sharing link dengan TDM, dapat ditangani oleh teknik statistical
multiplexing, dimana tidak di-alokasikan menurut jadwal (waktu) tetap, tapi sesuai
dengan kebutuhan (on-demand).
2. Q: Bagaimana DEMUX dapat membagi stream input (kumpulan sources) dari link
ke destination? Ingat: dengan tidak adanya alokasi jadwal (waktu) pemakaian link
untuk setiap source, maka DEMUX tidak dapat melakukan pemisahan berdasarkan
“sinkronisasi” waktu antara kedua switch tersebut.
3. Cara yang umum adalah meberikan batasan “transmisi” dari sources dalam bentuk
paket data (blok data) yang dapat dikirimkan Paket terdapat data + header. Header
berisi informasi “output” yang menjadi tujuan data. Jadi MUX (atau source) harus
membuat “paket” lengkap dengan “header” tujuan.
4. Dari model ini untuk meningkatkan efisiensi link, maka kapasitas total sources lebih
besar dari link antar switch, sehingga diperlukan buffer untuk menampung paket;
jika input lebih besar/cepat dari output link.
5. Flow data node tidak dialokasikan secara tetap tapi “on-demand” jadi terdapat
kemungkinan link akan digunakan secara penuh oleh satu node karena node yang
lain tidak mempunyai data.
6. Note: Gambar di atas menunjukkan pengiriman searah, dalam praktek switch selain
outgoing port, link yang sama juga merupakan “incoming” port.
25
Cost-Effective Resource Sharing
Keuntungan Statistical Multiplexing
Umumnya jumlah user (koneksi) lebih besar dari
kapasitas link => lebih efisien sharing network
resources (switch dan link)
Alokasi “link” per-paket (on-demand) => terdapat
lebih dari satu koneksi (flow) untuk satu “physical
link” (sharing).
Issue network designer:
Network terdiri dari banyak switch – yang secara
independent menentukan pengiriman arus paket
Adil untuk sources: FIFO, round-robin atau
“prioritas” (services berbeda).
26
Fasilkom UI v-1.1
Ringkasan:
1. Dengan pengiriman data dalam bentuk paket, maka sharing link dapat dilakukan
secara “cost-effective”:
•
Link yang secara fisik tunggal, dapat digunakan lebih dari satu users
(sources).
•
Batasan pengiriman data oleh users dalam bentuk paket.
•
Switch akan melakukan alokasi pemakaian “output” link berdasarkan paket
dan secara on-demand.
•
Kapasitas atau jumlah users (sources) dapat lebih besar dari “output” link.
2. Dalam kasus semua node mengirim dengan kapasita linknya maka kelebih data
(burst) tersebut ditampung dalam buffer (memori) dan dilakukan antrian pengriman.
3. Penentuan paket mana yang akan dikirimkan oleh switch dari buffer, menjadi salah
satu pilihan dalam rancangan jaringan, misalkan FIFO (first in first out) atau roundrobin (berurut). Cara lain dapat juga meningkatkan quality of services untuk “source”
tertentu dengan melakukan prioritas pengiriman.
26
Req. III: Support for Common Services
Network menghubungkan berbagai “host”
komputer
Berbagai aplikasi melakukan “komunikasi”
dengan aplikasi yang lain
Requirement: mendukung komunikasi pada
aplikasi host komputer
Fungsi komunikasi menjadi bagian dari aplikasi
(dibuat oleh programmer)
Fungsi komunikasi digunakan oleh banyak
aplikasi => common services.
OS: aplikasi => proses => memanfaatkan
“common services” yang disediakan jaringan
27
Fasilkom UI v-1.1
LINGKUP:
•
Pada slides sebelumnya, dibahas tantangan yang dihadapi dalam menyediakan
konektivitas secara cost-effective dengan resource sharing, dengan pandangan
sederhana penyampaian “paket” secara efisien.
•
Dalam praktek, jaringan komputer menghubungkan berbagai host komputer yang
berkomunikasi dengan host komputer yang lain. Jika ditinjau dalam host, maka
terdapat berbagai aplikasi yang berada di dalam host tersebut.
•
Jadi kebutuhan berikutnya dari suatu jaringan komputer adalah bagaimana
mendukung komunikasi aplikasi di dalam host. Dari kuliah OS, kita mengetahui
aplikasi yang berjalan menjadi proses di host komputer. Proses ini yang akan
berkomunikasi dengan proses yang lain.
•
Satu cara adalah implementasi seluruh fungsi “komunikasi” jaringan komputer pada
setiap aplikasi, tapi cara ini tidak efektif karena fungsi “komunikasi” diperlukan oleh
sekumpulan aplikasi. Model OS memungkinkan fungsi “komunikasi” ini digunakan
bersama dalam bentuk “common services” yang dapat diakses dari semua proses
yang ada.
•
Pendekatan “common services” ini memberikan gambaran bahwa jaringan
menyediakan “logical channel” untuk komunikasi antar proses.
27
Common Services
Konektivitas antar komputer harus diartikan
sebagai komunikasi antar proses
Jaringan komputer menyediakan “logical channel”
(pipa komunikasi) dimana proses-proses dapat
mengirimkan messages.
Setiap channel menyediakan “kumpulan services”
yang dapat digunakan oleh aplikasi/proses.
Contoh fungsi “komunikasi”: connect (open),
send, receive dst.
Requirements: “karakteristik logical channel”?
Misalkan: apakah diperlukan kehandalan (error
free)?, kecepatan (quality of services)?, security?
Aplikasi yang berbeda => services yang berbeda.
28
Fasilkom UI v-1.1
KONSEP:
1. Host komputer menampung proses sebagai wakil aplikasi. Proses ini akan
berkomunikasi dengan proses lain di host yang lain, dan memerlukan services dari
jaringan. Secara intuisi, jaringan komputer menyediakan sebuah pipa komunikasi
tempat proses-proses mengirimkan message. Pipa ini disebut “logical channel”.
2. Konsep “logical channe” tidak lain melakukan implementasi “common services”.
Sebagai contoh fungsi komunikasi pada logical channel adalah: open (connect)
untuk setup koneksi dengan proses yang lain, send message dst. Tugas dari
common services ini untuk menyampaikan message tadi ke proses tujuan (melalui
paket dalam network dst).
3. Dengan adanya “logical channel”, tahap berikutnya mendefinisikan karakteristik
kebutuhan untuk tipe services yang disediakan. Hal ini disebabkan kebutuhan
aplikasi lebih bervariasi dan rumit dari pada sekedar penyampaian messages.
4. Sebagai contoh: aplikasi transaksi perbankan mengharuskan “logical channel” error
free (handal), keamanan tinggi, dll.
Sedangkan aplikasi dengan penyampaian video, memerlukan “logical channel”
yang mempunyai kecepatan “konstan” dalam bentuk stream data video.
5. Dengan asumsi ini maka diperlukan lebih dari satu model “logical channel” atau
“common services” untuk suatu network dengan fungsi umum “general purpose”.
28
Abstraction: channel
Host
Host
Application
Host
Channel
Application
Channel: umum, parameter,
pilihan, interface, aturan
(protokol) =>fungsi apa Host
saja
yang harus didukung
Host
29
Fasilkom UI v-1.1
KETERANGAN:
•
Pada gambar ini terlihat dua proses berkomunikasi melalui logical channel.
•
Cloud menghubungkan host komputer tempat proses tsb berada.
•
Asumsikan juga channel seperti pipa yang menghubungkan dua aplikasi sehingga
aplikasi pengirim menempatkan data pada ujung pipa satunya dan diharapkan data
disampaikan pada ujung lainnya.
•
Identifikasi fungsi suatu channel harus tercermin sebagai services kepada lapisan
aplikasi.
•
Sebagai contoh aplikasi memerlukan garansi message harus disampaikan? atau
penyampaian harus berurut sesuai urutan pengiriman? atau kerahasiaan selama
pengiriman.
29
Example: Model Services
Request/Reply
Interaksi: dua arah
(dialog).
Tipikal: aplikasi untuk
mengakses/update data.
Delay: toleransi yang
besar.
Proteksi & reliability:
duplikasi request (hanya
satu message yang
disampaikan).
Stream-Based
Arus (stream) data yang
konstan.
Tipikal: aplikasi
multimedia
Delay: sensitif,
mempengaruhi informasi
Proteksi & reliability:
relatif, duplikasi/loss data
dapat ditolerir
Apa yang dapat menjadi masalah dari “comm. channel”
dilihat dari segi aplikasi?
30
Fasilkom UI v-1.1
CONTOH:
•
Untuk merancang channel harus melakukan kategorisasi pola komunikasi yang
diperlukan oleh aplikasi. Dengan demikian terbentuk kelompok dengan kelas
services yang diperlukan, selanjutnya services tersebut diterapkan sebagai bagian
fungsi jaringan.
•
Salah satu pola adalah terdapat proses yang melakukan request (mis. transfer file)
yang disebut client dan proses lain di komputer lain yang melayani reques tersebut
disbt server. Model ini disebut clien server, sering disebut juga terdapat dialog
request reply dalam pengiriman messages.
•
Tipikal aplikasi yang lain adalah seperti video conferencing dimana data secara
kontinyu dikirimkan antara dua komputer tsb untuk menggambarkan dlm real time
gambar (video) dari pembicara. Pengiriman dalam bentuk frame data yang dibatasi
“waktu” penyampaianya jika terlambat mempunyai dampak pada aplikasi. Model ini
disebut message stream.
•
Network designer cenderung membatasi tipe “logical channel” dan digunakan untuk
melayani berbagai aplikasi. Dengan permbatasan ini maka application designer
tidak mempunyai banyak pilihan walaupun common services yang disediakan tidak
spenuhnya memenuhi kebutuhan aplikasi. Dalam hal ini requirements untuk
jaringan adalah mendefisikan “common services” yang baru dengan adopsi/extend
dari yang telah ada (misalkan request/reply).
30
Summary
Cost-Effective via Resource Sharing
Link/Switch tunggal (fisik) digunakan bersama
untuk mendukung transfer data oleh banyak
sources (users).
Multiplexing: efisiensi pemakain link, on-demand
paket-per-paket transmisi.
Support for Common Services
Network menyediakan “logical channel”
Implementasi “common services” dari logical
channel bervariasi, sesuai dengan kebutuhan
aplikasi.
31
Fasilkom UI v-1.1
31