Arsitektur Logic Jaringan

Ethernet
Ethernet merupakan jenis skenario perkabelan dan pemrosesan sinyal untuk data jaringan komputer yang dikembangkan oleh Robert Metcalfe dan David Boggs di Xerox Palo Alto Research Center (PARC) pada tahun 1972.
Jenis-jenis Ethernet
Jika dilihat dari kecepatannya, Ethernet terbagi menjadi empat jenis, yakni sebagai berikut:

- 10 Mbit/detik, yang sering disebut sebagai Ethernet saja (standar yang digunakan: 10Base2, 10Base5,    10BaseT, 10BaseF)
- 100 Mbit/detik, yang sering disebut sebagai Fast Ethernet (standar yang digunakan: 100BaseFX, 100BaseT,    100BaseT4, 100BaseTX)
- 1000 Mbit/detik atau 1 Gbit/detik, yang sering disebut sebagai Gigabit Ethernet (standar yang digunakan:        1000BaseCX, 1000BaseLX, 1000BaseSX, 1000BaseT).
- 10000 Mbit/detik atau 10 Gbit/detik. Standar ini belum banyak diimplementasikan.
 
 Kecepatan             Standar                                            Spesifikasi IEEE                           Nama
10 Mbit/detik         10Base2, 10Base5, 10BaseF, 10Base                           T IEEE 802.3                                               Ethernet
100 Mbit/detik       100BaseFX, 100BaseT, 100BaseT4, 100Base             TX IEEE 802.3u                                     Fast Ethernet
1000 Mbit/detik     1000BaseCX, 1000BaseLX, 1000BaseSX, 1000Base T IEEE 802.3z                                         Gigabit Ethernet
10000 Mbit/detik    11mm/.ll


Cara kerja

Spesifikasi Ethernet mendefinisikan fungsi-fungsi yang terjadi pada lapisan fisik dan lapisan data-link dalam model referensi jaringan tujuh lapis OSI, dan cara pembuatan paket data ke dalam frame sebelum ditransmisikan di atas kabel.

Ethernet merupakan sebuah teknologi jaringan yang menggunakan metode transmisi Baseband yang mengirim sinyalnya secara serial 1 bit pada satu waktu. Ethernet beroperasi dalam modus half-duplex, yang berarti setiap station dapat menerima atau mengirim data tapi tidak dapat melakukan keduanya secara sekaligus. Fast Ethernet serta Gigabit Ethernet dapat bekerja dalam modus full-duplex atau half-duplex.

Ethernet menggunakan metode kontrol akses media Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection untuk menentukan station mana yang dapat mentransmisikan data pada waktu tertentu melalui media yang digunakan. Dalam jaringan yang menggunakan teknologi Ethernet, setiap komputer akan "mendengar" terlebih dahulu sebelum "berbicara", artinya mereka akan melihat kondisi jaringan apakah tidak ada komputer lain yang sedang mentransmisikan data. Jika tidak ada komputer yang sedang mentransmisikan data, maka setiap komputer yang mau mengirimkan data dapat mencoba untuk mengambil alih jaringan untuk mentransmisikan sinyal. Sehingga, dapat dikatakan bahwa jaringan yang menggunakan teknologi Ethernet adalah jaringan yang dibuat berdasrkan basis First-Come, First-Served, daripada melimpahkan kontrol sinyal kepada Master Station seperti dalam teknologi jaringan lainnya.

Jika dua station hendak mencoba untuk mentransmisikan data pada waktu yang sama, maka kemungkinan akan terjadi collision (kolisi/tabrakan), yang akan mengakibatkan dua station tersebut menghentikan transmisi data, sebelum akhirnya mencoba untuk mengirimkannya lagi pada interval waktu yang acak (yang diukur dengan satuan milidetik). Semakin banyak station dalam sebuah jaringan Ethernet, akan mengakibatkan jumlah kolisi yang semakin besar pula dan kinerja jaringan pun akan menjadi buruk. Kinerja Ethernet yang seharusnya 10 Mbit/detik, jika dalam jaringan terpasang 100 node, umumnya hanya menghasilkan kinerja yang berkisar antara 40% hingga 55% dari bandwidth yang diharapkan (10 Mbit/detik). Salah satu cara untuk menghadapi masalah ini adalah dengan menggunakan Switch Ethernet untuk melakukan segmentasi terhadap jaringan Ethernet ke dalam beberapa collision domain.
 
Frame Ethernet

Ethernet mentransmisikan data melalui kabel jaringan dalam bentuk paket-paket data yang disebut dengan Ethernet Frame. Sebuah Ethernet frame memiliki ukuran minimum 64 byte, dan maksimum 1518 byte dengan 18 byte di antaranya digunakan sebagai informasi mengenai alamat sumber, alamat tujuan, protokol jaringan yang digunakan, dan beberapa informasi lainnya yang disimpan dalam header serta trailer (footer). Dengan kata lain, maksimum jumlah data yang dapat ditransmisikan (payload) dalam satu buah frame adalah 1500 byte.

Ethernet menggunakan beberapa metode untuk melakukan enkapsulasi paket data menjadi Ethernet frame, yakni sebagai berikut:
* Ethernet II (yang digunakan untuk TCP/IP)
* Ethernet 802.3 (atau dikenal sebagai Raw 802.3 dalam sistem jaringan Novell, dan digunakan untuk berkomunikasi dengan  Novell NetWare versi 3.11 atau yang sebelumnya)
* Ethernet 802.2 (juga dikenal sebagai Ethernet 802.3/802.2 without Subnetwork Access Protocol, dan digunakan untuk  konektivitas dengan Novell NetWare 3.12 dan selanjutnya)
* Ethernet SNAP (juga dikenal sebagai Ethernet 802.3/802.2 with SNAP, dan dibuat sebagai kompatibilitas dengan sistem    Macintosh yang menjalankan TCP/IP)

Sayangnya, setiap format frame Ethernet di atas tidak saling cocok/kompatibel satu dengan lainnya, sehingga menyulitkan instalasi jaringan yang bersifat heterogen. Untuk mengatasinya, lakukan konfigurasi terhadap protokol yang digunakan via sistem operasi.
 
Fiber Distributed Data Interface(FDDI)
FDDI hanya menggunakan 2 jenis frame: data dan token, lihat Gambar berikut.
 






Fiber Distributed Data Interface (FDDI) merupakan protokol LAN yang distandarisasikan oleh ITU-T. FDDI mendukung laju data 100 MBps, sehingga menjadi alternatif pengganti ethernet dan token ring. FDDI dalam implementasinya harus menggunakan kabel serat optik, sehingga dari segi biaya adalah sangat mahal.

Metoda akses : Token passing

FDDI dalam metoda akses sama dengan Token Ring yakni token passing.

Addressing (pengalamatan)

FDDI menggunakan 2 hingga 6 byte alamat fisik.

Data Rate (laju data)

FDDI mendukung laju data pada 100 MBps.

Frame Format (format bingkai)

 Protokol Token-Ring

Token Ring adalah permulaan standar LAN yang pernah dikembangkan oleh IBM.
Metoda akses: token passing
Pada Gambar di bawah ini dapat dilihat bahwa dalam token passing, token dilewatkan dari station/komputer satu ke station/komputer lain dalam urutan hingga token meng-encounter sebuah data yang dilewatkan token itu. Station lain menunggu hingga token terkirim. Topologi ini mutlak harus berbentuk ring. Untuk menghindari maslaah terhadap token yang tidak berguna atau token yang hilang maka diletakkan sebuah komputer/station yang bertugas sebagai pengontrol atau monitor.

 

Addressing (pengalamatan)

Token ring menggunakan sistem pengalamatan/addressing 6 byte.
Data rate (laju data)
Token ring mampu mendukung dua laju data : 4 dan 16 MBps.
Farme Format
Protokol token ring memiliki 3 jenis frame : data, token, dan abort, lihat Gambar berikut.

 

Di mana :
Data frame adalah bingkai/frame yang hanya untuk mengangkut data. Isi field dalam Data Farem ini adalah sbb :

• Start delimiter (SD). Berisi 1 byte yang digunakan untuk memberitahu komputer penerima ketika frame sampai.
• Access control (AC). Berisi 1 byte yang memuat informasi tentang prioritas dan reservasi.
• Frame control (FC). Field ini berisi 1 byte yang memuat jenis informasi yang dimuat dalam data field.
• Destination address (DA). Field ini panjangnya variabel antara 2 sampai 6 byte. Memuat physical address komputer/station berikutnya.
• Source address (SA). Field ini panjangnya variabel antara 2 sampai 6 byte. Memuat physical address komputer/station sebelumnya.
• Data. Field ini memuat data. Data dapan memuat hingga 4500 byte.
• CRC. Field ini berisi 4 byte CRC-32
• End delimiter (ED). Berisi 1 byte yang mengindikasikanahir dari frame.
• Frame status (FS). Field ini di-set oleh penerima untuk mengindikasikan bahwa frame sudah dibaca. Atau station monitor mengindikasikan bahwa frame ini sudah mengelilingi ring.

Token Frame hanya berisi 3 field yaitu: SD, AC dan ED.
Abort Frame hanya ada 2 field: SD dan ED. Digunakan oleh monitor untuk  mengabaikan mekanisme token ketika ada masalah.
Implementasi Token Ring
Terdiri dari penggunaan kabel 150-ohm. Setiap station dihubungkan ke output port pada sebuah station sebelah dan input port pada station yang di sebelahnya yang lain lagi. Aliran token ring ini adalah unidirectional, atau satu arah. Jadi akan menjadi problem besar jika kabel2 yg menghubungkan 2 station putus atau rusak.

 

Local Area Network Asynchronous Transfer Mode (LAN ATM)

 

Asynchronous Transfer Mode adalah suatu nama teknologi jaringan berkecepatan tinggi yang connection–oriented yang sudah banyak digunakan baik dalam Local Area Network (LAN) maupun Wide Area Network (WAN). Yang dimaksud dengan jaringan berkecepatan tinggi saat ini adalah jaringan yang beroperasi pada kecepatan 100 Mbps atau lebih. ATM dapat men-switch data pada kecepatan gigabit(1000 Mbps). Tentu saja kecepatan yang tinggi tersebut membutuhkan peralatan yang kompleks dan rumit, karena itu jaringan ATM lebih mahal dibandingkan dengan teknologi lain.
Untuk mencapai kecepatan transfer yang tinggi, sebuah jaringan ATM menggunakan perangkat keras dan tehnik perangkat lunak yang spesial, yaitu :

1. Sebuah jaringan ATM memiliki satu atau lebih switch berkecepatan tinggi, yang terhubung ke host-host komputer atau switch-switch ATM lainnya.
2. ATM menggunakan fiber optikal untuk koneksi, termasuk koneksi dari host komputer ke ATM switch, yang menyediakan transfer rate yang lebih tinggi dibanding kabel tembaga. Biasanya koneksi antara host komputer dengan ATM switch berkisar antara 100-155 Mbps.
3. Layer terbawah pada jaringan ATM menggunakan fixed-size frame yang disebut cells. Karena tiap sel panjangnya sama, perangkat keras ATM switch dapat memproses sel-sel secara cepat.

GAMBAR (a) terjadi kegagalan pada primary ring, (b) Implementasi ring

Connection Oriented Networking dalam ATM
ATM berbeda dari jaringan packet-switching karena menawarkan layanan connection-oriented. Sebelum sebuah host komputer yang terhubung ke ATM dapat mengirim cells, host tersebut terlebih dahulu berinteraksi dengan switch untuk menentukan sebuah tujuan. Interaksi tersebut dapat dianalogikan seperti membentuk sambungan telepon. Host tersebut menspesifikasikan alamat remote komputer, dan menunggu ATM switch untuk mengontak sistem remote tersebut dan membentuk sebuah path. Jika komputer yang dituju (remote) menolak permintaan tersebut, tidak merespon, atau ATM switch tidak dapat menjangkaunya, permohonan untuk komunikasi tersebut gagal.
Ketika sebuah koneksi berhasil, ATMN switch lokal memilih sebuah identifier untuk koneksi tersebut, dan meneruskan identifier tersebut ke komputer host dengan sebuah pesan yang memberitahukan sukses ke host tersebut. Komputer host menggunakan identifier tadi ketika mengirim dan menerima cells.
Ketika selesai menggunakan koneksi, host kembali berkomunikasi dengan ATM switch untuk meminta pemutusan koneksi. Switch kemudian memutuskan kedua komputer. Pemutusan ini sama dengan pemutusan sambungan telepon di akhir sambungan telepon. Sesudah pemutusan, switch dapat menggunakan kembali identifier koneksi yang tadi.
Perangkat Keras ATM
Komponen dasar sebuah jaringan ATM adalah suatu special-purpose electronic switch yang dirancang untuk mentransfer data pada kecepatan yang sangat tinggi. Switch yang kecil biasanya dapat menghubungkan antara 16 dan 32 komputer. Untuk menyediakan komunikasi data pada kecepatan tinggi, setiap koneksi antara komputer dengan ATM switch menggunakan sepasang fiber optikal. Gambar berikut memperlihatkan koneksi antara komputer host dengan ATM switch.

GAMBAR (a) merupakan skema sebuah ATM switch dengan 4 buah komputer yang terhubung. (b) memperlihatkan detail dari setiap koneksi

Walaupun sebuah ATM switch memiliki kapasistas terbatas, banyak switch dapat dihubungkan untuk membangun jaringan yang lebih besar. Untuk menghubungkan komputer pada dua sisi ke dalam jaringan yang sama, sebuah switch dapat dipasang pada tiap sisi, dan kedua switch tersebut kemudian dapat dihubungkan. Koneksi antara dua switch agak berbeda dengan koneksi antara switch dengan host komputer. Koneksi antar switch dapat dilakukan pada kecepatan yang lebih tinggi dan dapat menggunakan protokol yang dimodifikasi. Gambar berikut mengilustrasikan topologi tersebut dan perbedaan antara sambungan antar jaringan atau Network to Network Interface (NNI), dan sambungan antara pengguna dengan jaringan atau User to Network Interface (UNI).

GAMBAR Jaringan Switch ATM

Gambar diatas memperlihatkan 3 buah ATM switch yang digabungkan membentuk sebuah jaringan besar. Meskipun antar muka NNI dirancang untuk digunakan antar switch, koneksi UNI dapat digunakan antar ATM switch dalam sebuah jaringan privat.
Walaupun arsitektur fisikal memperbolehkan sebuah jaringan ATM terdiri dari banyak switch, perangkat keras ATM menyediakan layanan sambungan komputer dengan suatu jaringan fisik. Komputer yang terhubung dalam jaringan ATM tidak perlu mengetahui struktur fisik dari jaringan sehingga jaringan ATM secara logis dapat dilihat sebagai berikut :

GAMBAR Model Logis Jaringan ATM

ATM Cell Transport
Pada level yang paling bawah, sebuah jaringan ATM menggunakan fixed-size frane yang disebut cells untuk membawa data. ATM membutuhkan semua sel berukuran sama karena dengan demikian memungkinakan untuk membuat perangkat keras untuk switching yang lebih cepat. Setiap sel ATM panjangnya 53 oktet, yang terdiri dari 5 oktet header dan 48 oktet data. Berikut format header sel :

TABEL Format Cell ATM

0	1	2	3	4	5	6		7
FLOW CONTROL				VPI (FIRST 4 BITS)
VPI (LAST 4 BITS)				VCI (FIRST 4 BITS)
VCI (MIDLE 8 BITS)
VCI (LAST 4 BITS)				PAYLOAD TYPE			PRIO
CYCLIC REDUNDANCY CHECK

Macam – Macam Kabel Jaringan (LAN)

Kabel Local Area Network

Pertama kali LAN menggunakan kabel “coaxial”. Kemudian, kabel “twisted pair” yang digunakan dalam sistem telepon telah mampu membawa frekuensi yang lebih tinggi dan dapat mendukung trafik LAN. Dan saat ini, kabel fiber optik telah tampil sebagai pilhan kabel berkecepatan sangat tinggi.

Local Area Network menggunakan empat tipe kabel :
Coaxial
Unshielded Twisted Pair (UTP)
Shielded Twisted Pair (STP)
Fiber Optik

Kabel Coaxial

Kabel coaxial terdiri dari :
sebuah konduktor tembaga
lapisan pembungkus dengan sebuah “kawat ground”.
sebuah lapisan paling luar.

Penggunaan Kabel Coaxial

Kabel coaxial terkadang digunakan untuk topologi bus, tetapi beberapa produk LAN sudah tidak mendukung koneksi kabel coaxial.

Protokol Ethernet LAN yang dikembangkan menggunakan kabel coaxial:

10Base5 / Kabel “Thicknet” :
adalah sebuah kabel coaxial RG/U-8.
merupakan kabel “original” Ethernet.
tidak digunakan lagi untuk LAN modern.

10Base2 / Kabel “Thinnet”:
adalah sebuah kabel coaxial RG/U-58.
mempunyai diameter yang lebih kecil dari “Thicknet”.
menggantikan “Thicknet”.
tidak direkomendasikan lagi, tetapi masih digunakan pada jaringan LAN yang sangat kecil.

“Unshielded Twisted Pair”



Kabel “Unshielded twisted pair” (UTP) digunakan untuk LAN dan sistem telepon. Kabel UTP terdiri dari empat pasang warna konduktor tembaga yang setiap pasangnya berpilin. Pembungkus kabel memproteksi dan menyediakan jalur bagi tiap pasang kawat. Kabel UTP terhubung ke perangkat melalui konektor modular 8 pin yang disebut konektor RJ-45. Semua protokol LAN dapat beroperasi melalui kabel UTP. Kebanyakan perangkat LAN dilengkapi dengan RJ-45.

Kategori UTP

Terdapat 5 kategori (level) untuk kabel UTP. Kategori ini mendukung sinyal suara berkecepatan rendah (low-speed voice) dan sinyal LAN berkecepatan tinggi. Kategori 5 UTP direkomendasikan sebagai kategori minimum untuk instalasi LAN dan cocok untuk topologi star. Tabel berikut menunjukkan masing-masing kategori :Kategori               Performansi (MHz)                 Penggunaan

Cat 1                                  1                                Voice, Mainframe, Dumb Terminal
Cat 2                                  4                                4 MB Token Ring
Cat 3                                 10                               10MB Ethernet
Cat 4                                 20                               16 MB Token Ring
Cat 5                                 100                             100 MB Ethernet
 
“Shielded Twisted Pair”


“Shielded twisted pair” adalah jenis kabel telepon yang digunakan dalam beberapa bisnis instalasi. Terdapat pembungkus tambahan untuk tiap pasangan kabel (”twisted pair”).Kabel STP juga digunakan untuk jaringan Data, digunakan pada jaringan Token-Ring IBM. Pembungkusnya dapat memberikan proteksi yang lebih baik terhadap interferensi EMI.

Kelemahan kabel STP

Kabel STP mempunyai beberapa kelemahan :
Attenuasi meningkat pada frekuensi tinggi.
Pada frekuensi tinggi, keseimbangan menurun sehingga tidak dapat mengkompensasi timbulnya “crosstalk” dan sinyal “noise”.
Harganya cukup mahal.

Kabel Fiber Optik



Kabel Fiber Optik adalah teknologi kabel terbaru. Terbuat dari glas optik. Di tengah-tengah kabel terdapat filamen glas, yang disebut “core”, dan di kelilingi lapisan “cladding”, “buffer coating”, material penguat, dan pelindung luar.Informasi ditransmisikan menggunakan gelombang cahaya dengan cara mengkonversi sinyal listrik menjadi gelombang cahaya. Transmitter yang banyak digunakan adalah LED atau Laser.

Kelebihan menggunakan kabel Fiber Optik

Kabel Fiber Optik mempunyai beberapa kelebihan, diantaranya :
Kapasitas bandwidth yang besar (gigabit per detik).
Jarak transmisi yang lebih jauh ( 2 sampai lebih dari 60 kilometer).
Kebal terhadap interferensi elektromagnetik.

Kabel Fiber Optik banyak digunakan pada jaringan WAN untuk komunikasi suara dan data. Kendala utama penggunaan kabel fiber optik di LAN adalah perangkat elektroniknya yang masih mahal. Sedangkan harga kabel Fiber Optiknya sendiri sebanding dengan kabel LAN UTP.