Medium Access Control Sublayer Jaringan Komputer By Eko

Medium Access Control Sublayer Jaringan Komputer By : Eko Prasetyo Teknik Informatika Univ. Muhammadiyah Gresik 2011

Posisi MAC dalam stack model OSI 2

Preface l l l Jaringan dapat dibagi menjadi dua kategori : koneksi pointto-point dan channel broadcast Isu kunci adalah bagaimana menentukan siapa yang boleh menggunakan chanel ketika ada persaingan untuk menggunakannya Analogi seperti situasi rapat/pertemuan. Banyak protokol yang diusulkan untuk menyelesaikan. Protokol digunakan untuk menentukan siapa yang ada di multiaccess pada sublayer data link layer MAC (Medium Access Control) sublayer. MAC sublayer penting dalam LAN, banyak yang menggunakan chanel multiaccess sebagai basis komunikasi. WAN (sebaliknya) menggunakan link pont-topoint, kecuali untuk jaringan satelit. 3

Alokasi Channel di LAN dan MAN : Statis l l Cara tradisional untuk alokasi channel pada kompetisi user adalag Frequency Division Multiplexing (FDM). Jika ada N user, bandwidth akan dibagi menjadi N bagian yang sama, setia user menggunakan satu bagian. Tidak ada interferensi antar user, Ketika ada jumlah yang sedikit dan tetap, setiap channel mempunyai muatan (buffer) yang besar pada trafik. Mekanisme alokasi FDM sederhana dan efisien. l l l Ketika jumlah pengirim besar dan secara kontinyu berubah-ubah atau trafik membesar, FDM memberikan masalah. Jika spektrum dipotong menjadi N region dan lebh kecil dari N user masih menggunakan komunikasi, sejumlah nilai yang besar pada spektrum akan terbuang. Jika lebih dari N user ingin berkomunikasi, beberapa diantaranya akan ditolak karena kekurangan bandwidth 4

Alokasi Channel di LAN dan MAN : Statis Jumlah user yang disediakan (N) membagi channel tungal yang tersedia secara statis menjadi subchannel adalah tidak efisien. Ketika beberapa user diam maka bandwidthnya menjadi hilang, tidak digunakan, dan tidak ada yang boleh menggunakan. l Kebanyakan sistem komputer perbandingan data trafik sangat besar (puncak dan rata-rata trafik umumnya adalah 1000: 1). Banyak channel yang akan idle sepanjang waktu. l Kalkulasi teori antrian. T adalah rata-rata delay waktu, kapasitas channel C bps, laju penyampaian (arrival rate) frame/sec, setiap frame mempunyai panjang dari exponential probability density function dengan rata-rata 1/µ bits/frame. Dengan parameter ini, arrival rate adalah frames/sec dan service rate adalah µC frames/sec. l Dari teori antrian dapat ditunjukkan bahwa Poisson arrival dan waktu layanan (service times) l 5

Alokasi Channel di LAN dan MAN : Statis l Jika C = 100 Mbps, rata-rata panjang frame, 1/µ, adalah 10, 000 bits, frame arrival rate adalah 5000 frames/sec, maka : l l T = 1/(µC - ) = 1/((1/10000). 10000 - 5000) = 1/(10000 -5000) = 1/5000 = 0. 0002 sec = 200 µsec. Jika mengabaikan delay antrian (frame arrival) dan menghitung berapa lama pengiriman 10000 bit frame pada jaringan 100 MBps, maka didapatkan 100 µsec. Hasil yang tidak benar ! l Jika channel tunggal dibagi menjadi N subchannel secara terpisah, setiap subchannel akan berkapasitas C/N bps. Rata-rata input rate pada setiap subchannel akan menjadi /N. l l Jika kapasitas tersebut dibagi menjadi 10 subchannel statis maka akan didapat 10 Mbps untuk tiap user dan rata-rata delay time akan berubah dari 200 µsec. menjadi 2 msec 6

Alokasi Channel di LAN dan MAN : Dinamis l Station Model l l Single Channel Assumption l l Model berisi N stasiun independen (mis. Komputer, telepon, dll), setiap stasiun dengan sebuah program atau user mengenerate frame untuk ditransmisikan. Jika sebuah stasiun sudah mengenerate sebuah fram, stasiunakan di blok, tidak melakukan apa-apa sampai frame tersebut sampai ditujuan. Channel tunggal akan tersedia untuk semua komunikasi. Semua stasiun dapat mentransimisikan frame didalamnya dan dapat menerima darinya Collision Assumption l Jika dua frame ditransmisikan secara simultan, kedua mengalami overlap pada suatu saat dan sinyal yang dihasilkan rusak, ini disebut dengan tabrakan. Semua stasiun dapat mendeteksi tabrakan. Frame yang tabrakan harus dikirim ulang. l 4 a. Continuous Time l 4 b. Slotted Time l l l Waktu dibagi kedalam interval diskrit (slot). Pentransmisian frame selalu dimulai diawal slot. Slot bisa berisi 0, 1 atau lebih fram, kaitannya dengan slot idle adalah transmisi berhasil atau terjadi tabrakan. 5 a. Carrier Sense l l Transmisi frame dapat dmulai di awal. Tidak ada master clock yang membagi waktu kedalam interval diskrit Stasiun dapat mengatakan bahwa jika channel sedang digunakan sebelum mencoba menggunakannya. Jika channel dirasakan sibuk, tidak ada stasiun yang akan menggunakannya sampai kondisi idle. 5 b. No Carrier Sense l Channel tidak dapat merasakan kondisi channel sebelum mencoba menggunakannya. Mereka hanya akan mentransmisikannya saja, selanjutnya akan menetukan apakan transmisi berhasil dilakukan 7

Multiple Access Protocols • • • ALOHA Carrier Sense Multiple Access Protocols Collision-Free Protocols Limited-Contention Protocols Wavelength Division Multiple Access Protocols Wireless LAN Protocols 8

Pure ALOHA Ide dasar : user mentransmisikan kapanpun data yang akan dikirim, akan terjadi tabrakan, seperti pada model broadcasting, sender dapat mengetahui apakah framenya rusak dengan cara mendengarkan channel, cara yang sama juga digunakan oleh user yang lain. l Dalam LAN, feedback dapat segera diketahui; dengan satelit ada delay sekitar 270 msec sebelum sender mengaetahui bahwa transmisi berhasil. Jika listening tidak memungkinkan, maka acknowledge diperlukan, waktu tunggu harus acak l Frame dikirim dalam ukuran yang sama (tetap). l Efisiensi penggunaan channel sekitar 0. 184 (18. 4%) Sangat jelek, banyak yang terbuang 9

Slotted ALOHA Ide dasar : Berusaha menggandakan kapasitas sistem ALOHA murni l Membagi waktu kedalam interval diskrit, setiap interval berkaitan dengan satu frame. Pendekatan ini membutuhkan kesepakatan user pada boundari slot. Satu kali sinkronisasi dicapai, maka hanya satu stasiun yang berada di setiap interval (seperti clock) l S = Probabilitas tidak ada trafik lain pada slot yang sama Efisiensi penggunaan channel 0. 368 (36. 8%) 2 x lebih baik dari pure ALOHA 10

Carrier Sense Multiple Access Protocols : 1 -persistent CSMA Ketika sebuah stasiun mempunyai data yang akan dikirim, dia mendengarkan channel dulu untuk mengetahui apakah ada yang sedang mentransmisikan data dalam channel. Jika channel sibuk, stasiun akan menunggu sampai kondisi idle. Ketika stasiun mendeteksi channel idle, dia akan mentransmisikan frame. Jika tabrakan terjadi, stasiun menunggu dengan waktu yang random dan memulai lagi dari awal. Jadi stasiun mentransmisikan dengan probabilitas 1 ketika mencari channel idle. l Delay propagasi mempunyai pengaruh penting pada kinerja protokol. Ada sedikit kesempatan yang dipunyai sebuah stasiun untuk mengirimkan frame, jika stasiun lain saat itu (stasiun pertama sedang mengirim) merasakan idle pada channel dan mengirimkan framenya, maka tabrakan terjadi. Delay propagasi yang lama akan membuat kinerja protokol ini menjadi jelek. l Protokol ini masih jauh lebih baik dibanding pure ALOHA karena kedua stasiun mempunyai keharusan untuk berhenti dari inteferensi frame stasiun ketiga, dan hampir sama kinerjanya dengan slotted ALOHA. l 11

Carrier Sense Multiple Access Protocols : nonpersistent CSMA Sebelum pengiriman frame, stasiun memeriksa kondisi channel, jika tidak ada yang sedang mengirimkan, maka dia akan memulai mengirim. l Jika channel sedang sibuk, maka akan menunggu dalam waktu yang random, kemudian mengulangi algoritmanya. l Konsekuensinya, algoritma ini akan menggunakan channel dengan lebih baik tetapi dengan delai yang lebih lama dibanding 1 -persitent CSMA l 12

Carrier Sense Multiple Access Protocols : p-persistent CSMA Menerapkan slotted channel Ketika stasiun siap mengirim, dia memeriksa channel. Jika idle, dia mentransmisikan dengan probabilitas p. Probabilitas q = 1 - p menangguhkannya sampai slot berikutnya. l Jika slot idle lagi, maka akan mentransmisikannya juga atau menanguhkan lagi, dengan probabilitas p dan q. l Proses ini diulang sampai frame-frame yang lain ditransmisikan atau stasiun lain memulai transmisi. l Jika stasiun merasakan bahwa channel sibuk, dia menunggu sampai slot berikutnya dan menerapkan algoritma diatas. l l 13

Comparison of the channel utilization versus load for various random access protocols 14

Collision-Free Protocols : basic bitmap l l l Jika semua pihak sudah tahu siapa saja yang akan mengirimkan maka tidak akan pernah terjadi tabrakan. Setelah stasiun terakhir mengirimkan frame terakhir, semua pihak dapat memonitor, N bit wadah akan dimulai lagi. Jika sebuah stasiun siap mengirim ketika wadah baru saja lewat maka dia stasiun yang tidak beruntung karena harus menunggu proses periode wadah tersebut berakhir dan diulangi kembali. Protokol seperti ini dimana kebutuhan untuk mentransmisikan adalah broadcast sebelum transmisi aktual disebut reservasion protokol Efisiensi channel pada muatan rendah. Overhead per frame adalah N bits, dan jumlah data adalah d bits, efisiensi adalah d/(N+d). Pada muatan tinggi, efisiensi menjadi d(d+1) 15

Collision-Free Protocols : Binary Countdown l l l Masalah dengan basic bit-map protocol adalah overhead bit 1 per stasiun, tidak dapat di skalakan untuk jaringan dengan ribuan stasiun. Lebih baik menggunakan binary station addresses. Sebuah stasiun yang ingin menggunakan channel membroadcast alamatnya sebagai bit string biner, dimulai dengan high-order bit. Semua alamat diasumsikan mempunyai panjang yang sama. Bit setiap posisi alamat dioperasikan dengan OR. Secara implisit mengasumsikan bahwa delay transmisi tidak penting sehingga semua stasiun dinyatakan dengan bit yang penting. Untuk menghindari konflik, sebuah aturan diterapkan bahwa stasiun yang posisi bit high-order yang alamatnya 0 akan digantikan oleh yang lain yang alamatnya 1. Alamat yang memenangkan kompetisi perhitungan alamat akan mengirimkan framenya, dilanjutkan pemenang berikutnya, sampai alamat dengan low-numbered station. Efisiensi penggunaan channel (d/(d+log 2 N) 16

Wireless LAN Protocols : MACA dan MACAW l l l Ide dasar MACA (Multiple Access with Collision Avoidance) : sender menstimulasi receiver kedalam keluaran frame pendek, sehingga stasiun yang berada didekatnya dapat mendeteksi transmisi ini dan mengindari pentransmisian selama durasi selanjutnya data frame besar A memulai dengan mengirim frame RTS (Request To Send) ke B, frame pendek (30 byte) ini berisi panjang dat aframe yang akan mengikuti. Maka B membalas dengan frame CTS (Clear To Send). Frame CTS berisi panjang data (salinan frame RTS). Sejak penerimaan frame CTS, A memulai transmisi. Sembarang stasiun yang mendengar RTS didekat A dan harus diam selama CTS ditansmisikan kembali ke A tanpa konflik. Sembarang stasiun yang mendengar CTS yang dekat dengan B harus dian selama transmisi data berikutnya, dima lamanya diketahui dengan memeriksa frame CTS. (a) A sending an RTS to B. (b) B responding with a CTS to A 17

MACAW (MACA for Wireless) memperbaiki kinerja MACA l MACA tidak menggunakan data link layer untuk acknowledgements, frame yang hilang tidak ditransmisikan ulang sampai transport layer memberitahu ketiadaannya kemudian. l MACAW memperbaiki ini dengan memperkenalkan frame ACK setelah setiap frame data yang sukses dikirimkan. l 18

Standart Jaringan l l l 802. 3 (Ethernet) 802. 11 (wireless LAN) 802. 15 (Bluetooth) 802. 16 (wireless MAN) Both 802. 3 and 802. 11 have different physical layers and different MAC sublayers but converge on the same logical link control sublayer (defined in 802. 2), so they have the same interface to the network layer 19

Ethernet Cabling The most common kinds of Ethernet cabling. 20

Ethernet Cabling (2) Three kinds of Ethernet cabling. (a) 10 Base 5, (b) 10 Base 2, (c) 10 Base-T. 21

Ethernet Cabling (3) Cable topologies. (a) Linear, (b) Spine, (c) Tree, (d) Segmented. • • Setiap versi ethernet mempunyai panjang maksimum kabel per segmen. Agar jaringan menjadi lebih besar, banyak kabel dapat dihubungkan dengan repeater. Repeater adalah perangkat layer fisik, menerima, memperkuat (meregenerasi), dan mantransmisikan sinyal dalam dua arah. Seurutan kabel segmen yang dihubungkan dengan repeater tidak ada perbedaan dengan kabel tunggal (kecuali ada delay yang diberikan oleh repeater). Sistem jaringan dapat berisi banyak kabel segmen dan banyak repeater, tetapi tidak ada dua transceiver yang bisa lebih dari 2. 5 km, dan tidak ada lintasan antara dua transceiver yang dapat ditransmisikan lebih dari 4 repeater. 22

Ethernet : Manchester Encoding Tidak ada satupun versi Ethernet yang menggunakan encoding biner dengan 0 volt untuk bit 0 dan 5 volt untuk bit 1 karena memicu abiguitas l Jika string bit 0001000 dikirim, lainnya bisa menginterpretasikan dengan salah menjadi 1000000 atau 0100000 karena tidak bisa mebedakan sender idle (0 volt) dan bit 0 (0 volt). l Diselesaikan dengan +1 volt untuk 1 dan -1 volt untuk 0, tapi masih bermasalah bagi penerima mensampling sinyal pada frekuensi yang berbeda dari pada yang digunakan pengirim untuk mengenerate. Perbedaan kecepatan clock bisa menyebabkan pengirim dan penerima tidak dapat melakukan sinkronisasi dalam boundari sistem, khususnya penjalanan yang panjang bagi bit 0 dan 1. l Yang dibutuhkan bagi receiver untuk menentukan awal, akhir dan pertengahan bit tanpa mereferensi ke clock eksternal. l 23

Ethernet : Manchester Encoding 24

Ethernet : Manchester Encoding Dua pendekatan : Manchester encoding (ME) dan differential Manchester encoding (DME). l ME : setiap periode bit dibagi menjadi dua interval yang sama. Biner 1 dikirim dengan tegangan tinggi di interval pertama dan rendah di interval kedua. Biner 0 dikirim sebaliknya : rendah kemudian tinggi. l Skema ini meyakinkan bahwa setiap periode bit mempunyai transisi di tengah, membuatnya mudah bagi receiver untuk mensinkronisasi dengan sender. l Kerugiannya adalah ME membutuhkan dua kali lebih banyak bandwidth untuk encoding biner karena detaknya adalah separuh lebar bit. Misalnya, untuk mengirim data pada kapasitas 10 Mbps, sinyal harus mengubah 20 juta kali/sec l 25

Ethernet : Manchester Encoding l l l DME merupakan varian dari ME 1 bit diindikasikan dengan tidak adanya transisi diawal interval. Bit 0 diindikasikan dengan adanya transisi diawal interval. Dalam kedua kasus ME dan DME, selalu ada transisi ditengah dengan baik. Perbedaan skema membutuhkan perangkat yang lebih kompleks tetapi menawarkan perlindungan noise yang lebih baik. Semua sistem ethernet menggunakan ME karena alasan kesederhanaan. Sinyal tinggi dengan +0. 85 volt dan rendah dengan -0. 85 volt, nilai DC 0 volt. Ethernet tidak menggunakan DME, tetapi LANs yang lain (seperti 802. 5 token ring) menggunakannya. 26

Ethernet MAC Sublayer Protocol Frame formats. (a) DIX Ethernet, (b) IEEE 802. 3. DIX = DEC, Intel, Xerox 27

Ethernet MAC Sublayer Protocol (2) l l l Preamble, berisi 8 bytes, berisi pola bit 1010 2 -byte dan 6 -byte addresses Type, memberitahu receinver apa yang harus dilakukan terhadap frame. Multiple network-later protocol mungkin digunakan pada saat yang sama di mesin yang sama, sehingga ketika frame Ethernet tiba, kernel harus tahu yang mana untuk dilakukan apa. Field type menentukan spesifikasi proses manakah yang akan diberikan pada frame. Data, up to 1500 bytes. Batas ini dipilih begitu saja, pada saat itu standart DIX melihat bahwa transceiver membutuhkan RAM yang cukup besar untuk menghandle semua frame dan harga RAM saat itu mahal di tahun 1978. Batas yang lebih besar berarti RAM yang lebih besar, maka tranceiver pun lebih mahal. Panjang minimal 64 byte, dari alamat tujuan ke checksum (termasuk keduanya). Jika posisi data frame kurang dari 46 byte, field Pad akan digunakan untuk mengisi kekurangan frame untuk mencapai batas minimal. Mengapa harus ada panjang minimal ? l l Untuk bisa membedakan frame yang benar pada saat terjadi tabrakan yang memotong frame tersebut, sehingga dibutuhan panjang minimal 64 bit mulai alamat tujuan sampai checksum. Mencegah stasiun melengkapi frame yang diterimanya yang telah mengalami tabrakan, sehingga penerimaan fram tersebut dihentikan. 28

Ethernet MAC Sublayer Protocol (3) 29

Ethernet MAC Sublayer Protocol (4) Kecepatan jaringan meningkat, panjang frame minimal akan bertambah atau panjang kabel harus diturunkan secara proporsional. l Misalnya untuk LAN yang beroperasi pada kapasitas 1 Gbps, untuk panjang kabel 2500 m, panjang frame minimal harus 6400 byte. Alternatifnya, ukuran frame minimal dapat menjadi 640 byte dan jarak maksimal dua station 250 m. Batasan ini akan meningkat ketika jaringan menjadi multigigabit. l Checksum. Kode hash 32 -bit dari data. Jika bit data yang diterima terjadi error (karena noise pada kabel), checksum yang akan menentukan adanya kesalahan pada bit data ketika pendeteksian dilakukan. Contoh : CRC, LRC, Bit Paritas. l 30

Kinerja Ethernet (2) Efisiensi channel diplot dengan jumlah stasiun untuk 2 t=51. 2 µsec dengan data rate 10 Mbps, menggunakan persamaan diatas. Dengan waktu slot 64 byte, 64 -byte frame tidak efisien. l Dengan 1024 -byte frame dan nilai asymtotic slot 64 -byte per interval contention, periode contention 174 bytes dan efisiensi 0. 85 l 31

Switched Ethernet A simple example of switched Ethernet. 32

Fast Ethernet The original fast Ethernet cabling. 33

Gigabit Ethernet (a) A two-station Ethernet. (b) A multistation Ethernet. 34

Gigabit Ethernet (2) Gigabit Ethernet cabling. 35

LLC (Logical Link Control) Berfungsi untuk menyembunyikan perbedaan antara bermacam-macam jaringan 802 dengan memberikan format tunggal dan menjadi interface pada network layer l Penggunaan : Network layer pada mesin pengirim melewatkan paket ke LLC. Sublayer LLC menambahkan LLC header, berisi nomor urut dan acknowledgement. Hasilnya diserahkan ke field payload frame 802 dan ditansmisikan. Disisi penerima akan melakukan hal sebaliknya. l (a) Position of LLC. (b) Protocol formats. 36

Wireless LANs • • • The 802. 11 Protocol Stack The 802. 11 Physical Layer The 802. 11 MAC Sublayer Protocol The 802. 11 Frame Structure Services 37

The 802. 11 Protocol Stack Part of the 802. 11 protocol stack. 38

802. 11 Physical Layer l l l Infrared mengunakan penghamburan transmisi 0. 85 atau 0. 95 mikron. Dua speed yang dibolehkan : 1 Mbps dan 2 Mbps. Pada speed 1 Mbps, skema encoding yang digunakan dimana sebuah group 4 bits diencode sebagai 16 bit codeword yang berisi 15 bit 0 dan bit 1 tunggal, disebut Gray code. Menghasilkan error kecil single bit error di output. Pada speed 2 Mps, encoding mengambil 2 bit dan menghasilkan codeword 4 -bit, juga dengan bit 1 tunggal. Sinyal infrared tidak dapat menembus dinding, sehingga sel dalam ruangan yang berbeda akan terisolasi satu sama lain. FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) menggunakan 79 channel, setiap channel lebarnya 1 MHz, dimulai dengan band 2. 4 GHz ISM. Generator angka pseudorandom digunakan untuk menghasilkan urutan freuensi yang diharapkan. Sepanjang semua staiun menggunakan awalan yang sama pada angka pseudorandom dan tetap disinkronisasikan, mereka akan tetap berada di frekuensi yang sama secara simultan. FHSS memberikan cara yang adil dalam pengalokasian spektrum dalam band ISM yang tidak teratur. Memberikan keamanan dari intruder yang tidak mengetahui urutan permintaan tranmisi. Kerugiannya low bandwidth. 39

802. 11 Physical Layer (2) l l l High-speed wireless LANs, 802. 11 a, Menggunakan OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) untuk menerimakan 54 Mbps dalam band 5 GHz ISM. Frekuensi yang berbeda menggunakan 52 darinya : 48 untuk data dan 4 untuk sinkronisasi. Karena transmisi diberikan pada banyak frekuensi pada waktu yang sama, teknik ini dpandang sebagai spektrum sebar tapi berbeda dengan CDMA dan FHSS. Pemecahan sinyal menjadi band yang lebih sempit mempunyai keuntungan dibanding single band yang lebar, diantaranya imunitas yang lebih baik pada interferensi narrowband dan kemungkinan penggunaan band noncontinuous. Sistem encoding kompleks digunakan, didasarkan pada phase-shift modulation pada kecepatan sampai dengan 18 Mbps. Pada 54 Mbps, data 216 bit diencode menjadi 288 bit simbol. Teknik ini mempunyai efisiensi spektrum yang baik dalam bits/Hz dan imunitas yang baik pada multipath fading. 40

802. 11 Physical Layer (3) l HR-DSSS (High Rate Direct Sequence Spread Spectrum), l l l Versi peningkatan yang lain adalah 802. 11 g. l l l Teknik spread spectrum lain, menngunakan 11 juta chips/sec untuk mencapai 11 Mbps dalam band 2. 4 GHz. Disebut 802. 11 b tapi tidak mewarisi 802. 11 a. Data rate yang didukung 1, 2, 5. 5, dan 11 Mbps. Kecepatan operasi 802. 11 b selalu mendekati 11 Mbps. Walaupun 802. 11 b lebih lambat dari 802. 11 a, jangkauannya sekitar 7 kali lebih besar. Menggunakan metode OFDM modulation 802. 11 a tetapi beroperasi dalam narrowband 2. 4 GHz ISM seperti pada 802. 11 b. Secara teori beroperasi sampai dengan 54 Mbps, tapi tidak jelas dalam prakeknya. Tidak disebutkan kecepatan yang rendah pada 3 varian ini 41

802. 11 Frame Structure l l l l l Frame Control mempunyai 11 subfield. Field pertama adalah versi Protokol, ada dua versi protool yang dibolehkan untuk beroperasi pada saat yang sama dalam cell yang sama. Field Type (data, control, management) dan field Subtype (misal RTS atau CTS). To DS dan From DS bits mengindikasikan frame yang akan datang dari distribusi sistem intercell (misal Ethernet). MF bit berarti bahwa tidak ada fragment lebih yang mengikuti. Bit Retry menandai pentransmisian ulang frame sebelumnya. Power management bit digunakan oleh base station untuk meletakkan penerima kedalam sleep state atau mengambil dari sleep state. More bit mengindikasikan bahwa sender mempunyai frame tambahan untuk receiver. Bit W menspesifikasikan bahwa bodi frame dienkrip menggunakan WEP (Wired Equivalent Privacy). Bit O memberitahu penerima bahwa urutan frame dengan bit ini harus diproses dalam urutan yang terbatas. 42

Spesifikasi teknis 802. 11 Operasi Throughput Data rate Modula Jangkauan Kompati frekuensi umum maksimal si (indoor) (outdoor) bilitas 1999 5 Ghz 23 Mbps 54 Mbps OFDM ~35 m ~120 m a 802. 11 b 1999 2. 4 Ghz 4. 3 Mbps 11 Mbps DSSS ~38 m ~140 m b 802. 11 g 2003 2. 4 Ghz 19 Mbps 54 Mbps OFDM ~38 m ~140 m b, g 802. 11 n Juni 2. 4 Ghz 5 74 Mbps 248 Mbps ~70 m ~250 m b, g, n 2009 Ghz Juni 3. 7 Ghz 23 Mbps 54 Mbps ~50 m ~5 km Protokol Rilis 802. 11 a 802. 11 y 2008 Catatan : 802. 11 y hanya diterapkan di Amerika Serikat. 43

802. 11 Frame Structure (2) Field kedua dari data frame, field Duration, memberitahu berapa lama frame dan ACKnya akan mennmpati channel. frame header berisi empat alamat, semuanya dalam format standart IEEE 802. Dua digunakan untuk alamat sumber dan tujuan. Dua yang lain digunakan untuk base station sumber dan tujuan untuk intercell traffic. l Field Sequence membolehkan fragment untuk dinomori. Kapasitas 16 bits, 12 mengidentifikasi frame dan 4 mengidentifikasi fragment. Field Data berisi payload, sampai dengan 2312 bytes, biasanya diikuti dengan Checksum l 44

802. 11 Services l Distribution l Disediakan oleh base station dan bertujuan mobilitas stasiun ketika masuk atau keluar cells, memasukkan dan mengeluarkan stasiun ke base station l Intracell l Service Berhubungan dengan aksi yang dilakukan dalam single cells 45

Distribution Service 1. Association Service ini digunakan oleh stasiun mobile untuk menghubungkan diri ke base station 2. Disassociation Srvice yang digunakan untuk memutuskan diri dari koneksi 3. Reassociation Station memungkinkan perubahan base station yang diikuti. Fasilitas ini berguna bagi mobile user yang berpindah dari satu cell ke cell yang lain 4. Distribution Service ini menentukan bagaimana mengalihkan kiriman frame pada base station yang lain. Jika tujuannya lokal dalam base station maka frame dikirm langsung melalui udara. Sebaliknya akan dikirim melalui jaringan kabel 5. Integration Jika frame perlu dikirim melalui jaringan selain 802. 11 dengan skema pengalamatan atau format frame yang berbeda, service ini menanganitranslasi dari format 802. 11 ke format tujuan yang dibutuhkan dalam jaringan tujuan 46

Intracell Service 1. Authentication Karena jaringan wireless dapat dengan mudah mengirim atau menerima oleh stasiun yang tidak berhak, maka autentikasi staiun mutlak dilakukan. 2. Deauthentication Ketika sebuah station keluar dari jaringan maka dilakukan deauthentikasi, sehingga tidak lagi ada dijaringan. 3. Privacy Data yang ditransmisikan lewat udara harus dienkrip. Service ini menangani enkripsi dan dekripsi. 4. Data delivery 802. 11 menyediakan transmisi dan penerimaan data, tidak menjamin transmisi yang reliable. Layer diatasnya harus bisa mendeteksi dan koreksi error 47

Data Link Layer Switching • • • Bridges from 802. x to 802. y Local Internetworking Spanning Tree Bridges Remote Bridges Repeaters, Hubs, Bridges, Switches, Routers, Gateways Virtual LANs 48

Multiple LAN dalam organisasi l l l Banyak department yang berbeda membutuhkan koneksi jaringan dalam department masing-masing. Antar departement juga ada komunikasi yang kapasitasnya tidak sebanyak intra department. Departemen-departemen tersebut terpisah secara geografis, misalnya : terpisah dalam gedung yang berbeda, terpisah jarak didalam kota. Perlu memecah jaringan secara logik sebuah LAN tunggal menjadi LAN yang terpisah untuk mengakomodasi load yang dibutuhkan, misalnya koneksi file server untuk masing-masing departemen LAN yang menggunakan jarak antar mesin yang melebihi jarak maksimal media fisik (misalnya Coaxial tidak lebih dari 500 m) maka solusinya harus dipecah menjadi dua LAN dan dihubungkan dengan bridge sehingga total jarak antar mesin dapat ditingkatkan. Menangani titik-titik tertentu jaringan yang menjadi titik kritis karena interferensi (mis : medan magnet, cuaca) yang dapat menyebabkab lemahnya sinyal yang ditransmisikan. Memberikan pengamanan paket-paket yang berjalan lintas LAN yang dapat disusupi penyerang, dengan isolasi LAN maka paket-paket yang ilegal dapat diblokir 49

Bridge memberikan transparansi penuh, dapat memindahkan paket-paket dari segmen kabel yang satu ke segmen yang lain tanpa perubahan hardware, software, atau konfigurasi l Memungkinkan semua mesin dari sembarang segmen berkomunikasi dengan mesin di segmen lain tanpa memandang tipe LAN yang digunakan pada dua segmen, misalnya : IPv 4, IPv 6, Apple. Talk, dsb. l Multiple LANs connected by a backbone to handle a total load higher than the capacity of a single LAN. 50

Bridges from 802. x to 802. y Operation of a LAN bridge from 802. 11 to 802. 3. 51

Bridges from 802. x to 802. y (2) The IEEE 802 frame formats. The drawing is not to scale. 52

Local Internetworking A configuration with four LANs and two bridges. 53

Spanning Tree Bridges Two parallel transparent bridges. 54

Spanning Tree Bridges (2) (a) Interconnected LANs. (b) A spanning tree covering the LANs. The dotted lines are not part of the spanning tree. 55

Remote Bridges Remote bridges can be used to interconnect distant LANs. 56

Repeaters, Hubs, Bridges, Switches, Routers and Gateways (a) Which device is in which layer. (b) Frames, packets, and headers. 57

Repeaters, Hubs, Bridges, Switches, Routers and Gateways (2) l Repeater l l l Perangkat analog yang menggabungkan dua kabel segmen. Sinyal yang didapatkan dari sebuah segmen akan diperkuat kemudian ditransmisikan kembali ke segmen yang lain. Tidak dapat memahami frame, paket, header. Hanya memahami tegangan. Ethernet klasik didesain untuk bisa menggunakan empat repeater agar panjang maksimal kabel dapat ditambah dari 500 m menjadi 2500 m. Hub l l l Mempunyai sejumlah line input dan menggabungkannya secara elektrik. Frame yang tiba dari sembarang line akan dikirimkan kembali ke line yang lain. Dua frame yang tiba pada saat yang sama akan mengalami tabrakan (seperti coaxial kabel). Dalam semua bagian hub, tabrakan tunggal terjadi dalam domain tersebut. Semua line masuk harus beroperasi pada speed yang sama. Hub berbeda dengan repeater karena hub (biasanya) tidak memperkuat sinyal yang masuk dan didesain untuk menghandle multiple line card dimana setiap line card dengan multiple input. Seperti repeater, hub tidak memeriksa alamat 802 atau menggunakannya dengan cara apapun 58

Repeaters, Hubs, Bridges, Switches, Routers and Gateways (3) (a) A hub. (b) A bridge. (c) a switch. 59

Repeaters, Hubs, Bridges, Switches, Routers and Gateways (4) Bridge l Menghubungkan dua atau lebih LAN. l Ketika frame tiba, software dalam bridge mengekstrak alamat tujuan dari header frame dan mencari dalam tabel untuk melihat kearah mana frame akan dikirim. l Untuk Ethernet, alamatnya 48 bit. l Seperti hub, bridge modern mempunyai line card, biasanya empat atau delapan line input. Line card digunakan untuk membedakan type jaringan dan perbedaan kecepatan. l Setiap line mempunyai domain tabrakan dalam linenya sendiri. 60

Repeaters, Hubs, Bridges, Switches, Routers and Gateways (4) Switch l Mirip dengan bridge dalam fungsi pengalihan alamat frame. Banyak yang menganggap sama. l Perbedaan utama adalah bahwa switch digunakan untuk menghubungkan komputer individu. l Jika A (gambar B) mengirim frame ke B, jika bridge mendapati aket tersebut, dia akan mengabaikannya (karena dalam satu segmen LAN), switch (gambar C) akan menforward frame dari A ke B. l Karenanya setiap port switch berhubungan dengan sebuah komputer tunggal, switc harus mempunyai space untuk line card yang lain untuk melakukan bridge agar bisa terhubungan menjadi LAN. l Setiap line card mempunyai buffer space sendiri untuk frame yang tiba di port itu. l Tabrakan yang terjadi hanya dalam domain port itu sendiri. l Switch tidak pernah kehilangan frame saat tabrakan. Jika frame datang terlalu cepat dari pada pentramisiannya, dia dapat run out of buffer space yang harus membuang frame berikutnya yang datang. l Tidak store and forward. 61

Repeaters, Hubs, Bridges, Switches, Routers and Gateways (5) Router l Ketika paket datang kedalam router, frame header dan trailer dilepaskan dan paket yang ditempatkan di dalam field payload frame dimasukkan ke software routing. l Software ini menggunakan header paket untuk memilih line output. l Untuk IP paket, header paket akan berisi alamat 32 bit (IPv 4) atau 128 bit (IPv 6), bukan 48 bit alamat 802. l Software routing tidak meihat alamat frame dan tidak peduli paket tersebut datangnya dari mana dalam LAN atau poin-to-point. Gateway l Menghubungkan dua komputer yang menggunakan protokol transport connection-oriented yang berbeda. l Misalnya andaikan sebuah komputer menggunakan protokol connectionoriented TCP/IP ingin berhubungan ke komputer yang menggunakan protokol transport connection-oriented ATM. l Transport gateway bissa menyalin paket dari satu koneksi ke koneksi yang lain, menformatnya kembali seperti yang dibutuhkan. 62

Pekerjaan Rumah l l l Dibagi menjadi 6 kelompok, anggota masing kelompok sudah ditentukan. Masing-masing kelompok mengerjakan tugas masing-masing bersama-sama. File yang dikirim semua anggota dalam satu kelompok boleh satu file yang sama. Anggota kelompok dan tugas terlampir. Tugas di kirim ke eko 1979@yahoo. com oleh masing-masing anggota (tidak kolektif) paling lambat …. . pukul 24: 00 Format nama file : tugas-mac-noreg-nama. doc Format subject email : tugas-mac-noreg-nama 63

Pekerjaan Rumah 64

Pekerjaan Rumah 1. Pada sebuah channel Ethernet, frame tiba secara random dengan kapasitas channel 100 Mbps untuk pentransmisian. Jika channel sedang sibuk, maka frame yang tiba saat itu harus menunggu dalam sebuah antrian (mengalami delay). Panjang frame terdistribusi panjangnya dengan rata-rata 10000 bit/frame. Berapa delay yang diterima secara rata-rata oleh setiap frame dalam pentransmisian untuk laju kedatangan (arrival rate) frame berikut : Kelompok 1 Kelompok 2 Kelompok 3 Kelompok 4 Kelompok 5 Kelompok 6 100 frame/sec 700 frame/sec 1000 frame/sec 1500 frame/sec 2000 frame/sec 4000 frame/sec 2. Skema encoding Manchester Encoding (ME) saat ini digunakan dalam teknologi Ethernet, sedangkan Differential Manchester Encoding (DME) digunakan dalam Token Ring. Sketsalah encoding berikut menjadi ME dan DME. Kelompok 1 Kelompok 2 Kelompok 3 Kelompok 4 Kelompok 5 Kelompok 6 10101111001 101000001111001 10101100001 1010011001 10101110001 101000011000001 65

Pekerjaan Rumah 3. 4. Dalam sebuah channel protokol freecollision (bit map), ada 100 user yang sedang menggunakan channel untuk berkomunikasi. Panjang data masing frame user adalah 90000 bit/frame. Bit overhead untuk header adalah 64 bit. Hitunglah efisiensi penggunaan satu periode waktu pengiriman jika diketahui jumlah user yang sedang mengirim frame adalah : Kelompok 1 1 user Kelompok 2 10 user Kelompok 3 30 user Kelompok 4 50 user Kelompok 5 80 user Kelompok 6 90 user Analogi soal 3. Jika menggunakan protokol free collision (binary countdown). Berapa efisiensi channel untuk satu periode pengiriman ? . Lebih baik mana diantara dua metode tersebut ? Apa alasannya ? 5. Bayangkan anda akan mengimplementasikan jaringan berkabel menggunakan Ethernet 100 Mbps untuk 100 komputer yang tersebar menjadi : 20 komputer dilantai 1, 50 dilantai 2, dan 30 dilantai 30 (tiga puluh). Tinggi setiap lantai sekitar 4 meter. Panjang rata-rata kabel di tiap lantai adalah 80 meter. Switch yang tersedia hanya switch 24 port. Boleh menggunakan Ethernet 1 Gbps untuk masalah -masalah tertentu. Buatlah analisis dan skema jaringan untuk : Kelompok 1 Kelompok 2 Kelompok 3 Kelompok 4 Kelompok 5 Kelompok 6 Ada satu server di lantai 1, lantai lainnya tidak ada server Ada dua server di lantai 2, lantai lainnya tidak ada server Dilantai 1 dan 3 masing-masing ada satu server, lantai lainnya tidak ada server Ada satu server di lantai 2, lantai lainnya tidak ada server Ada satu server di masing-masing lantai Tidak ada server 66

Persentasi RFC (Request For Comment) l l l File persentasi dikirim ke : eko 1979@yahoo. com Dipersentasikan dikelas urut sesuai lokasi materi. Satu kelompok berisi 2 orang Tidak ada penundaan waktu persentasi materi (karena harus urut) Jika tidak bisa hadir pada giliran persentasi, dapat ditukarkan dengan teman lain materinya (bukan urutan persentasinya) Kel RFC 1 791 6 2663 2 (cancel) 7 792 3 950 8 2460 4 4632 9 4213 5 2131 10 1918 Kel 11 12 13 14 15 16 17 RFC 2453 2328 4271 768 (cancel) 793 Kel 18 19 20 21 22 23 24 RFC 854 2821 2616 959 1889 1034 822 67