Jaringan Komputer I - PowerPoint PPT Presentation

jaringan komputer i n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Jaringan Komputer I PowerPoint Presentation
Download Presentation
Jaringan Komputer I

play fullscreen
1 / 91
Jaringan Komputer I
316 Views
Download Presentation
shana-vasquez
Download Presentation

Jaringan Komputer I

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. Jaringan Komputer I Materi 4 Lapis Datalink

  2. Terminologi Fisik Jaringan Node Link Terminal Jaringan

  3. Tugas Datalink • Pembukaan hubungan dan penutupan hubungan • Melakukan kendali atas kesalahan yang mungkin terjadi : tool  pariti, crc, dll • Melakukan pengendalian banyaknya data yang dikirim  untuk menghindari kemacetan (kongesti) : tool  sliding windows dll • Dan lainnya (optional : tambahan untuk protokol datalink tertentu)

  4. Proses Hubungan Di Link • Ada 2 jenis proses hubungan di link : • Memerlukan connection setup • Hubungan langsung • Connection setup • Ada banyak path yang bisa dipilih • Untuk hubungan yang sangat handal • Tersedia berbagai pilihan kecepatan komunikasi • Hubungan langsung • Tanpa pilihan jalur dan kecepatan komunikasi • Point-to-point connection

  5. Metoda Deteksi Kesalahan • Agar bisamelakukankendalikesalahan, syaratmutlak yang harusadaadalahadanyamekanismedeteksikesalahan • Beberapametoda yang umumdigunakan: • Pariti paling sederhana • CRC  lebihsulit, memintakemampuankomputasi • Checksum  operasi word

  6. ProsesDeteksiKesalahan Bit E danE’ dibandingkandipenerima, jikatidaksamamakadilakukanretransmisi.

  7. Deteksi Kesalahan • Definisinilaiprobabilitasdalamtransmisi frame: • Pb = BER  probabilitassuatu bit salah • P1  probabilitassebuah frame tibatanpakesalahan • P2  probabilitas frame tibadengan 1 ataulebih bit salahtakterdeteksi • P3 probabilitassebuah frame tibadengan 1 ataulebih bit salah yang terdeteksi • F=jumlah bit per frame • Jikatidakadafasilitaspendeteksikesalahan, maka • P1 = (1 - Pb)F • P2 = 1 - P1 • P3 = 0 • Kodependeteksikesalahanadalah bit-bit tambahan yang diikutkanpadasuatu frame, dihitungsebagaifungsidari bit-bit dalam frame tersebut

  8. Pariti • Penambahan 1 bit sebagai bit deteksi kesalahan • Terdapat 2 jenis pariti : genap dan ganjil • Pariti genap = jumlah bit 1 dalam kode adalah genap • Pariti genap = d1 xor d2 xor ….. Dn • Pariti ganjil = jumlah bit 1 dalam kode adalah ganjil • Pariti ganjil = (d1 xor d2 xor ….. Dn) xor 1 • Sistem sederhana dan mudah dibuat hardwarenya (di PC digunakan IC 74LS280) • Tidak mampu mendeteksi kesalahan bit genap  peluang benar deteksi kesalahan hanya 25% (peluang salah mutlak 50% + peluang salah deteksi 25%)

  9. Cyclic Redudancy Check: Sisi Penggirim • Merupakanhasiloperasipembagianbinerdengansuatupembagitertentu (generator polinomial) • Pembagi : Dn Dn-1 …D1 • Deretan bit : b1 b2 b3 …. bm • Operasi : • (b1 b2 b3…bm)n-1 / Dn…D1 sisa (Rn-1…R1) • Dikirimb1 b2 b3…bm Rn-1…R1

  10. Cyclic Redudancy Check: Sisi Penerima • Olehpenerimadilakukanoperasi yang sama • b1 b2 b3…bmRn-1…R1 / Dn…D1 sisa (rn-1…r1) • Data benarjikarn-1…r1 = 0 • Data salahjikarn-1…r1 ≠ 0 • Pembagistandarinternasional • CRC-16  11000000000000101 • CRC-ITU  10001000000100001 • CRC-32  100000100100000010001110110110111 • Jikadiperlukanpembagibolehtidakmenggunakanstandariniasalmemenuhi: • Diawalidandiakhiridengan bit 1 ( 1xxxxxx1) • Jumlah minimum bit “1” : 3 bit • Agar bisamendeteksijumlah bit kesalahanganjil :harushabisdibagioleh (11 = X + 1)

  11. ContohPerhitungan CRC Penerima Pengirim

  12. Latihan 1. Diketahuisuatupesan 1101101101 denganpolapembagi 110101. • Tentukan FCS menggunakanmenggunakan CRC-aritmatika modulo-2 • Jikapada receiver diterimasebuahpesan 110110110100101. Tentukanapakahdideteksiadanyakesalahan? Buktikandenganmenggunakan CRC-polinomial!

  13. Penggunaan : PadaPaket LAN (MAC)

  14. Checksum • CRC memerlukanperhitunganxorsebanyakjumlah bit data  memerlukankemampuankomputasi yang cukupbesar • Diciptakanmetoda checksum (untukmengurangiperhitungan) padabeberapajenistransmisitidakperlukecanggihan CRC atausudahmelakukan CRC di lapis lain • Cara perhitungan checksum: • Data dibagimenjadikelompok-kelompok 16 bit (word) • Word pertamadixordengan word kedua • Hasildixordengan word ketiga, keempat, …sampai word terakhir (jika bit-bit terakhirtidakcukupuntukmenjadi word, ditambahkan padding bit ‘0’ sampaimembentuk word) • Hasilakhir (16 bit) = checksum

  15. Contoh perhitungan DATA Padding Checksum

  16. Pengguna Checksum: IP

  17. Pengguna Checksum: TCP

  18. Backward Error Control • Kemampuan deteksi kesalahan digunakan untuk melakukan perbaikan kesalahan (error control) dengan cara meminta pengiriman ulang jika paket yang diterima salah Paket 1 X Paket 1 Kirim Ulang Paket 1 √ Paket 2

  19. Backward Error Control: ARQ • ARQ = Automatic ReQuest • ARQ akan mengulang / tidak mengulang pengiriman data sesuai dengan feedback dari penerima • Feedback dari penerima • ACK = acknowledge  data diterima benar • NAK = not acknowledge  data diterima salah

  20. ARQ : Idle RQ 1 √ ACK 2 X NAK 2 t

  21. Kasus 1: jika paket tidak sampai 1 Error Detection ∆t ACK δt 1 Pengirim menunggu feedback sampai ∆t +δt, jika tidak ada respon maka pengirim harus mengirimkan kembali paket tersebut. Waktu tersebut disebut dengan waktu timeout

  22. Kasus 2: feedback tidak sampai 1 √ ∆t ACK Diperlakukan sama dengan kondisi kasus 1 (time-out)

  23. Kapankah pengirim mengirim ulang paket ??? • Jika mendapat feedback NAK • Jika timeout • Jika mendapat feedback yang tidak dimengerti • Kesimpulan : pengirim mengirim ulang paket  Jika tidak mendapat ACK

  24. ARQ : Idle RQ • “DIE HARD” ARQ • Paket akan diterima terjaga urutannya • Efisiensi saluran paling rendah • Cocok digunakan untuk saluran transmisi yang sangat jelek kualitasnya (banyak error)

  25. ARQ : Selective Repeat • Hanyamengirimulanguntukpaket yang salah • Paketditerimatidakberurutan • Efisiensisalurantinggi (dibandingkan idle RQ) 1 2 √ X X √ 3 1 4 ACK1 NAK2 5 NAK3 2 4 ACK4 3 5 6 2 3 6

  26. ARQ : Go Back N • Mengirim ulang mulai dari paket yang salah • Paket akan diterima terjaga urutannya • Efisiensi saluran lebih rendah dari Selective Repeat 1 2 √ X Don’t care Don’t care Don’t care √ 3 4 1 ACK1 NAK2 5 ? 2 ? 3 4 2 ACK2

  27. Kasus Lain Go Back N 1 2 √ √ √ X Don’t care Don’t care √ 3 4 1 ACK1 2 ACK2 5 ACK3 3 6 NAK4 7 4 4

  28. Forward Error Control • Backward EC menyebabkan delay pengirimanpaket yang cukupbesartergantungdariberapa kali pakettersebutharusdikirim • Untuksistemtransmisijarakjauhdimana delay propagasisangatbesar (kelasdetik, menitatau jam) BEC tidakbisamenjadipilihan • Jugauntukaplikasi multimedia, dimanaketepatanwaktukedatanganlebihutamadibandingkandengan ‘kebenaran’ data, BER menyebabkan delay yang lewatbatastoleransiwaktu • Dipergunakan Forward Error Correction (FEC) untukmemecahkanmasalahini • FEC berprinsipdasar: penerimamampumembetulkansendirikesalahan data yang sudahditerima, karenaselainmenerima data jugamenerima bit-bit redundansi yang diperlukan

  29. Jenis-Jenis FEC • Metoda FEC yang umumdikenal : • Block Parity • Hamming Code • Turbo Code, RS Code, BCH Code • Block Parity • Sederhana, menggunakanperhitunganparitidasar • Menggunakanparitibarisdankolomsebagaisaranakoreksikesalahan • Hanyamampumengkoreksikesalahan 1 bit, mampumendeteksikesalahanlebihdari 1 bit • Efisiensitergantungdariukuranbarisdankolom yang digunakan, semakinbanyakbarisdankolomakansemakinbanyak bit pariti

  30. Contoh Block Parity

  31. Hamming Code: SisiPengirim • Menggunakanmetodamatematik modulo 2 • Disisipkan bit-bit paritidiposisi bit 2n : bit ke 1,2,4,8,16,32 dst • Bit paritidihitungdengancara: • P1 = d1 xor d2 xor d4 xor d5 xor d7 xor d9 dst • P2 = d1 xor d3 xor d4 xor d6 xor d7 xor d10 dst • P3 = d2 xor d3 xor d4 xor d8 xor d9 xor d10 dst • P4 = d5 xor d6 xor d7 xor d8 xor d9 xor d10 dst • P5 = d12 xor d13 xor d14 xor d15 dst • Banyaknya bit pariti yang dibutuhkantergantungjumlah bit datanya • Sehinggaderetan bit  P1 P2d1P3 d2 d3 d4P4 d5 d6 d7 d8 d9dstuntukditransmisikan

  32. Hamming Code: SisiPenerima • Setelah diterima dilakukan perhitungan • H1 = P1 xor d1 xor d2 xor d4 xor d5 xor d7 xor d9 dst • H2 = P2 xor d1 xor d3 xor d4 xor d6 xor d7 xor d10 dst • H3 = P3 xor d2 xor d3 xor d4 xor d8 xor d9 xor d10 dst • H4 = P4 xor d5 xor d6 xor d7 xor d8 xor d9 xor d10 dst • H5 = P5 xor d12 xor d13 xor d14 xor d15 dst • Jika disusun menjadi H5 H4 H3 H2 H1 dan terbaca : • 00000 = 0  tidak ada kesalahan • 00101 = 5  bit 5 (d2) salah • 01001 = 9  bit 9 (d5) salah

  33. Metoda FEC Lain • Semua metoda FEC pada dasarnya menggunakan metoda matematik modulo 2 • Metoda ini terus dikembangkan dengan tujuan: • Mendapatkan kemampuan koreksi bit yang semakin banyak • Dengan mengurangi jumlah bit pariti yang dibutuhkan • Mampu melanjutkan komunikasi walaupun sempat terputus. • Metoda yang umum digunakan: • BCH Code • Reed Solomon Code • Convolutional Code • Trellis Code • Turbo Code

  34. Buffer Server KendaliAliran (Flow control) • Fungsi lain yang diperlukan dalam mentransmisikan data di suatu link adalah kendali aliran • Dibutuhkan terutama jika aliran data dari yang cepat ke yang lambat, dimana aliran data harus diatur agar penerima tidak overflow • Mengatur aliran dengan cara: • Start – stop • Besarnya aliran Model Kendali Aliran Aliran data keluar Aliran data masuk

  35. DuaJenisKendaliAliran • Start-stop • Aliran data diatur sesuai dengan permintaan pihak penerima, jika penerima merasa buffer penerimaannya penuh, maka ia akan mengirim sinyal stop ke pengirim, dan jika buffer penerimaannya kosong, ia akan mengirim sinyal start. • Teknik ini sederhana, relatif mudah di implementasikan • Teknik start-stop umum: • RTS,CTS • X-on,X-off • Mengatur aliran • Aliran data diatur berdasarkan besar bandwitdh saluran saat itu, teknik ini bekerja berdasarkan feedback dari penerima yang ‘mengukur’ laju data yang mampu dia terima. • Relatif lebih rumit dari teknik start-stop • Contoh : (sliding) window

  36. Pengguna Kendali Aliran • Pengguna utama adalah protokol lapis datalink (RS-232, RS-.., HDLC,…) • Untuk teknik kendali aliran yang lebih canggih diterapkan di lapis atas seperti TCP (lapis transport)

  37. KendaliAlirandi RS-232 • Terdapat dua jenis kendali aliran yang bisa diterapkan di sistem komunikasi RS-232, yaitu teknik hardware dan teknik software • RTS – CTS (hardware), digunakan saluran tambahan untuk mengkomunikasikan informasi kendali aliran, dirancang untuk berkomunikasi dengan modem yang lebih lambat dari interface RS-232. • Pertukaran sinyal • RTS • Jika dijawab CTS maka TX jika tidak tunggu

  38. KendaliAlirandi RS-232 • Software (X-on, X-off), digunakan karakter-karakter tertentu untuk bertukar informasi kendali aliran • Lebih sedikit membutuhkan koneksi fisik (2 kabel untuk satu arah komunikasi, 3 kabel untuk dua arah) • Algoritma kerja disisi pengirim • Tunggu X-ON • Kirim TX • Jika mendapat X-OFF, berhenti kirim • Algoritma kerja disisi penerima • Periksa buffer penerimaan • Jika kosong kirim X-ON, jika penuh kirim X-OFF

  39. Sliding window • Teknik kendali aliran start-stop mempunyai kelemahan trafik yang terjadi menjadi diskrit (bisa juga bursty), menyebabkan naiknya peluang kongesti di jaringan, tidak cocok untuk komunikasi jarak jauh (melalui banyak link). • Dikembangkan teknik pengendalian aliran yang lebih adaptif sesuai dengan kondisi jalur transmisi yang dilewati, sehingga data dapat ditransmisikan dengan jumlah yang ‘cukup’ tidak berlebih dan tidak kurang. Teknik ini meningkatkan efisiensi bandwidth yang pada ujungnya akan mengurangi terjadinya kongesti jaringan. • Salah satu teknik yang sejak awal dibuatnya protokol internet adalah teknik sliding windows

  40. Sliding window • Window = angkajumlahpengirimanpaketsaatini • Window = 3  satu kali kirimmaksimum 3 paket • Cara kerja: • Penerimaakanmenetapkanjumlah window terimanyaberdasarkantingkatkeberhasilanpenerimaanpaket, kebijakan yang ditetapkanoleh lapis aplikasi, dll • Pengirimkemudianakanmengirimpaketsesuaidenganjumlah window yang ditetapkanpenerima • Pada TCP besarnya windows di’ikutkan’ kepaketarahpengirimdaripihakpenerima tidakperlupaketkhusus, meningkatkanefesiensitransmisi

  41. Besarnya window • Untuk setiap algoritma ARQ yang telah dipelajari, ukuran window yang sesuai adalah:

  42. Implementasi Windows di TCP

  43. Implementasi Windows di TCP • Disediakan 16 bit untuk windows (dari 0 sd 64k). • Untuk TCP awal, windows dimulaidari 1, kemudiannaikduakalinyauntuksetiaptahappengirimansampaimaksimum yang ditetapkanpenerima, jikaterjadikegagalanpenerimaansebelummencapaimaksimaltersebut, windows akansi set kembalimenjadi 1. • DisebutmekanismeSlow-Start TCP yang tentusajauntukkondisijaringansaatinidianggapterlampauberhati-hati, sehinggadikembangkanberbagaimekanisme TCP lain untukmemperbaikinya: TCP-Reno, TCP-Vegas, dll

  44. PengaruhUkuran Windows TerhadapProsesPengirimanPaket W > =4 W = 2

  45. Perhitungan Waktu Transmisi Paket • Suatutransmisi data di link memerlukanwaktu. • Penggunaan ARQ menyebabkanwaktutransmisiadalahsamadenganwaktudarimulaipaketdikirimsampaidenganwaktuditerimanya ACK olehpengirim • Komponenwaktutransmisibisadihitungdenganpenyerhanaansebagaiberikut:

  46. PerhitunganWaktuTransmisiPaket 0 Paket t1 t2 0-t1 = waktu propagasi t1-t2 = waktu paket (waktu pengeluaran bit 1 sampai terakhir) t2-t3 = waktu deteksi t3-t4 = waktu paket ack t4-t5 = waktu propagasi Err Det t3 ACK t4 t5 t

  47. Perhitungan Waktu Transmisi Paket • Waktu propagasi = waktu yang diperlukan untuk 1 bit menempuh jarak pengirim-penerima  tpro = jarak/kecepatan • Waktu paket = waktu yang diperlukan untuk mengeluarkan semua bit pada paket tersebut  tpac = panjang paket (bit)/bitrate

  48. Perhitungan Waktu Transmisi Paket • Waktu deteksi = waktu yang dibutuhkan oleh penerima untuk menentukan paket yang diterima benar atau salah  tdet = f(metoda,kecepatan komputer) undefined (semakin hari semakin cepat) (kelas ns) • Waktu paket ack  tack = panjang paket ack/bitrate ttotal =2tpro + tpac + tdet + tack

  49. Contohkasus: • Interface E : 10 Mbps, Paket 1512B, 100m, Ack 16B • ttotal ??? Tx Rx a = 2.75e-4 U = 0.98898