IP Address (Internet Protocol)

Protokol Internet (Inggris Internet Protocol disingkat IP) adalah protokol lapisan jaringan (network layer dalam OSI Reference Model) atau protokol lapisan internetwork (internetwork layer dalam DARPA Reference Model) yang digunakan oleh protokol TCP/IP untuk melakukan pengalamatan dan routing paket data antar host-host di jaringan komputer berbasis TCP/IP. Versi IP yang banyak digunakan adalah IP versi 4 (IPv4) yang didefinisikan pada RFC 791 dan dipublikasikan pada tahun 1981, tetapi akan digantikan oleh IP versi 6 pada beberapa waktu yang akan datang.

Protokol IP merupakan salah satu protokol kunci di dalam kumpulan protokol TCP/IP. Sebuah paket IP akan membawa data aktual yang dikirimkan melalui jaringan dari satu titik ke titik lainnya. Metode yang digunakannya adalah connectionless yang berarti ia tidak perlu membuat dan memelihara sebuah sesi koneksi. Selain itu, protokol ini juga tidak menjamin penyampaian data, tapi hal ini diserahkan kepada protokol pada lapisan yang lebih tinggi (lapisan transport dalam OSI Reference Model atau lapisan antar host dalam DARPA Reference Model), yakni protokol Transmission Control Protocol (TCP).


Layanan yang ditawarkan oleh Protokol IP

  1. IP menawarkan layanan sebagai protokol antar jaringan (inter-network), karena itulah IP juga sering disebut sebagai protokol yang bersifat routable. Header IP mengandung informasi yang dibutuhkan untuk menentukan rute paket, yang mencakup alamat IP sumber (source IP address) dan alamat IP tujuan (destination IP address). Anatomi alamat IP terbagi menjadi dua bagian, yakni alamat jaringan (network address) dan alamat node (node address/host address). Penyampaian paket antar jaringan (umumnya disebut sebagai proses routing), dimungkinkan karena adanya alamat jaringan tujuan dalam alamat IP. Selain itu, IP juga mengizinkan pembuatan sebuah jaringan yang cukup besar, yang disebut sebagai IP internetwork, yang terdiri atas dua atau lebih jaringan yang dihubungkan dengan menggunakan router berbasis IP.
  2.  IP mendukung banyak protokol klien, karena memang IP merupakan "kurir" pembawa data yang dikirimkan oleh protokol-protokol lapisan yang lebih tinggi dibandingkan dengannya. Protokol IP dapat membawa beberapa protokol lapisan tinggi yang berbeda-beda, tapi setiap paket IP hanya dapat mengandung data dari satu buah protokol dari banyak protokol tersebut dalam satu waktu. Karena setiap paket dapat membawa satu buah paket dari beberapa paket data, maka harus ada cara yang digunakan untuk mengidikasikan protokol lapisan tinggi dari paket data yang dikirimkan sehingga dapat diteruskan kepada protokol lapisan tinggi yang sesuai pada sisi penerima. Mengingat klien dan server selalu menggunakan protokol yang sama untuk sebuah data yang saling dipertukarkan, maka setiap paket tidak harus mengindikasikan sumber dan tujuan yang terpisah. Contoh dari protokol-protokol lapisan yang lebih tinggi dibandingkan IP adalah Internet Control Management Protocol (ICMP), Internet Group Management Protocol (IGMP), User Datagram Protocol (UDP), dan Transmission Control Protocol (TCP).
  3. IP mengirimkan data dalam bentuk datagram, karena memang IP hanya menyediakan layanan pengiriman data secara connectionless serta tidak andal (unreliable) kepada protokol-protokol yang berada lebih tinggi dibandingkan dengan protokol IP. Pengirimkan connectionless, berarti tidak perlu ada negosiasi koneksi (handshaking) sebelum mengirimkan data dan tidak ada koneksi yang harus dibuat atau dipelihara dalam lapisan ini. Unreliable, berarti IP akan mengirimkan paket tanpa proses pengurutan dan tanpa acknowledgment ketika pihak yang dituju telah dapat diraih. IP hanya akan melakukan pengiriman sekali kirim saja untuk menyampaikan paket-paket kepada hop selanjutnya atau tujuan akhir (teknik seperti ini disebut sebagai "best effort delivery"). Keandalan data bukan merupakan tugas dari protokol IP, tapi merupakan protokol yang berada pada lapisan yang lebih tinggi, seperti halnya protokol TCP.
  4. Bersifat independen dari lapisan antarmuka jaringan (lapisan pertama dalam DARPA Reference Model), karena memang IP didesain agar mendukung banyak komputer dan antarmuka jaringan. IP bersifat independen terhadap atribut lapisan fisik, seperti halnya pengabelan, pensinyalan, dan bit rate. Selain itu, IP juga bersifat independen terhadap atribut lapisan data link seperti halnya mekanisme Media access control (MAC), pengalamatan MAC, serta ukuran frame terbesar. IP menggunakan skema pengalamatannya sendiri, yang disebut sebagai "IP address", yang merupakan bilangan 32-bit dan independen terhadap skema pengalamatan yang digunakan dalam lapisan antarmuka jaringan.
  5. Untuk mendukung ukuran frame terbesar yang dimiliki oleh teknologi lapisan antarmuka jaringan yang berbeda-beda, IP dapat melakukan pemecahan terhadap paket data ke dalam beberapa fragmen sebelum diletakkan di atas sebuah saluran jaringan. Paket data tersebut akan dipecah ke dalam fragmen-fragmen yang memiliki ukuran maximum transmission unit (MTU) yang lebih rendah dibandingkan dengan ukuran datagram IP. Proses ini dinamakan dengan fragmentasi ([[Fragmentasi paket jaringan|fragmentation). Router atau host yang mengirimkan data akan memecah data yang hendak ditransmisikan, dan proses fragmentasi dapat berlangsung beberapa kali. Selanjutnya host yang dituju akan menyatukan kembali fragmen-fragmen tersebut menjadi paket data utuh, seperti halnya sebelum dipecah.
  6. Dapat diperluas dengan menggunakan fitur IP Options dalam header IP. Fitur yang dapat ditambahkan contohnya adalah kemampuan untuk menentukan jalur yang harus diikuti oleh datagram IP melalui sebuah internetwork IP.

Datagram IP




Format datagram Protokol IP

Paket-paket data dalam protokol IP dikirimkan dalam bentuk datagram. Sebuah datagram IP terdiri atas header IP dan muatan IP (payload), sebagai berikut:

  • Header IP: Ukuran header IP bervariasi, yakni berukuran 20 hingga 60 byte, dalam penambahan 4-byte. Header IP menyediakan dukungan untuk memetakan jaringan (routing), identifikasi muatan IP, ukuran header IP dan datagram IP, dukungan fragmentasi, dan juga IP Options.
  • Muatan IP: Ukuran muatan IP juga bervariasi, yang berkisar dari 8 byte hingga 65515 byte.

Header IP



Format Header Protokol IP

Header IP terdiri atas beberapa field sebagai berikut:


Field

Panjang

Keterangan

Version

4 bit

Digunakan untuk mengindikasikan versi dari header IP yang digunakan. Karena memiliki panjang 4 bit, maka terdapat 24=16 buah jenis nilai yang berbeda-beda, yang berkisar antara 0 hingga 15. Meskipun begitu hanya ada dua nilai yang bisa digunakan, yakni 4 dan 6, mengingat versi IP standar yang digunakan saat ini dalam jaringan dan Internet adalah versi 4 dan 6 merupakan singkatan dari versi selanjutnya (IPv6). Lihat situs web IANA untuk informasi mengenai field ini lebih lanjut.

Header
length

4 bit

Digunakan untuk mengindikasikan ukuran header IP. Karena memiliki panjang 4 bit, maka terdapat 24=16 buah jenis nilai yang berbeda-beda. Field header length ini mengindikasikan bilangan double-word 32-bit (blok 4-byte) di dalam header IP. Ukuran terkecilnya adalah 5 (0x05), yang menunjukkan ukuran terkecil dari header IP yakni 20 byte. Dengan jumlah maksimum dari IP Options, ukuran header IP maksimum adalah 60 byte, yang diindikasikan dengan nilai 15 (0x0F).

Type of Service (TOS)

8 bit
Field ini digunakan untuk menentukan kualitas transmisi dari sebuah datagram IP. Ada dua jenis TOS yang didefinisikan, yakni pada RFC 791 dan RFC 2474. Hal ini akan dibahas pada seksi berikutnya.

Total Length

16 bit

Merupakan panjang total dari datagram IP, yang mencakup header IP dan muatannya. Dengan menggunakan angka 16 bit, nilai maksimum yang dapat ditampung adalah 65535 byte. Untuk datagram IP yang memiliki ukuran maksimum, field ini memiliki nilai yang sama dengan nilai maximum transmission unit yang dimiliki oleh teknologi protokol lapisan antarmuka jaringan.

Identifier

16 bit

Digunakan untuk mengidentifikasikan sebuah paket IP tertentu yang dikirimkan antara node sumber dan node tujuan. Host pengirim akan mengeset nilai dari field ini, dan field ini akan bertambah nilainya untuk datagram IP selanjutnya. Field ini digunakan untuk mengenali fragmen-fragmen sebuah datagram IP.

Flag

3 bit

Berisi dua buah flag yang berisi apakah sebuah datagram IP mengalami fragmentasi atau tidak. Meski berisi tiga bit, ada dua jenis nilai yang mungkin, yakni apakah hendak memecah datagram IP ke dalam beberapa fragmen atau tidak.

Fragment Offset

13 bit

Digunakan untuk mengidentifikasikan ofset di mana fragmen yang bersangkutan dimulai, dihitung dari permulaan muatan IP yang belum dipecah.

Time-to-Live (TT

8 bit

Digunakan untuk mengidentifikasikan berapa banyak saluran jaringan di mana sebuah datagram IP dapat berjalan-jalan sebelum sebuah router mengabaikan datagram tersebut. Field ini pada awalnya ditujukan sebagai penghitung waktu, untuk mengidentifikasikan berapa lama (dalam detik) sebuah datagram IP boleh terdapat di dalam jaringan. Adalah router IP yang memantau nilai ini, yang akan berkurang setiap kali hinggap dalam router.

Protocol

8 bit

Digunakan untuk mengidentifikasikan jenis protokol lapisan yang lebih tinggi yang dikandung oleh muatan IP. Field ini merupakan tanda eksplisit untuk protokol klien. Terdapat beberapa nilai dari field ini, seperti halnya nilai 1 (0x01) untuk ICMP, 6 (0x06) untuk TCP, dan 17 (0x11) untuk UDP (selengkapnya lihat di bawah). Field ini bertindak sebagai penanda multipleks (multiplex identifier), sehingga muatan IP pun dapat diteruskan ke protokol lapisan yang lebih tinggi saat diterima oleh node yang dituju.

Header Checksum
16 bit

Field ini berguna hanya untuk melakukan pengecekan integritas terhadap header IP, sementara muatan IP sendiri tidak dimasukkan ke dalamnya, sehingga muatan IP harus memiliki checksum mereka sendiri untuk melakukan pengecekan integritas terhadap muatan IP. Host pengirim akan melakukan pengecekan checksum terhadap datagram IP yang dikirimkan. Setiap router yang berada di dalam jalur transmisi antara sumber dan tujuan akan melakukan verifikasi terhadap field ini sebelum memproses paket. Jika verifikasi dianggap gagal, router pun akan mengabaikan datagram IP tersebut.
Karena setiap router yang berada di dalam jalur transmisi antara sumber dan tujuan akan mengurangi nilai TTL, maka header checksum pun akan berubah setiap kali datagram tersebut hinggap di setiap router yang dilewati.
Pada saat menghitung checksum terhadap semua field di dalam header IP, nilai header checksum akan diset ke nilai 0.

Source IP Address

32 bit

Mengandung alamat IP dari sumber host yang mengirimkan datagram IP tersebut, atau alamat IP dari Network Address Translator (NAT).

Destination
IP Address

32 bit

Mengandung alamat IP tujuan ke mana datagram IP tersebut akan disampaikan, atau yang dapat berupa alamat dari host atau NAT.

Destination
IP Address

32 bit

Mengandung alamat IP tujuan ke mana datagram IP tersebut akan disampaikan, atau yang dapat berupa alamat dari host atau NAT.



Protocol

Berikut ini adalah nilai dari field Protocol


Nilai

Protokol

0

Internet Protocol (IP)

1

Internet Control Message Protocol (ICMP)

2

Internet Group Message Protocol (IGMP)

3

Gateway-to-Gatway Protocol (GGP)

4

IP in IP encapsulation

5

Transmission Control Protocol (TCP)

6

Exterior Gateway Protocol (EGP)

12

PARC Universal Packet Protocol (PUP)

17

User Datagram Protocol (UDP)

20

Host Monitoring Protocol (HMP)

22

Xerox NS IDP

27

Reliable Datagram Protocol (RDP)

41

Internet Protocol version 6 (IPv6)

47

Generic Routing Encapsulation (GRE)

50

IP Security Encapsulating Security Payload (IPSec ESP)

51

IP Security Authentication Header (AH)

66

MIT Remote Virtual Disk (RVD)

89

Open Shortest Path First (OSPF)

Untuk beberapa nilai lainnya, kunjungi alamat situs web IANA.

Aplikasi jaringan Windows yang berbasis Windows Sockets API (WinSock) dapat merujuk protokol berdasarkan namanya saja. Nama-nama protokol kemudian akan diterjemahkan ke dalam nomor protokol dengan menggunakan berkas yang disimpan di dalam %systemroot%\System32\Drivers\Etc\Protocol.

Fragmentasi Paket IP

Ketika sebuah host sumber atau router harus mentransmisikan sebuah datagram IP dalam sebuah saluran jaringan di mana nilai Maximum transmission unit (MTU) yang dimilikinya lebih kecil dibandingkan ukuran datagram IP, datagram IP yang akan ditransmisikan tersebut harus dipecah ke dalam beberapa fragmen. Proses ini disebut sebagai Fragmentation (fragmentasi). Ketika fragmentasi terjadi, muatan IP akan dibelah menjadi beberapa segmen, dan setiap segmen akan dikirimkan dengan header IP-nya masing-masing.

Header IP mengandung informasi yang dibutuhkan untuk menyatukan kembali muatan IP yang telah dipecah tersebut menjadi muatan IP yang utuh pada saat datagram IP tersebut telah sampai pada host tujuan. Karena IP merupakan teknologi datagram packet-switching dan juga fragmen dapat sampai ke tujuan dalam kondisi tidak terurut, fragmen-fragmen tersebut harus dikelompokkan (dengan menggunakan field Identification dalam header IP), diurutkan (dengan menggunakan field Fragment Offset dalam header IP), dan diperjelas pembatasannya (dengan menggunakan flag More Fragment dalam header IP).

Teknologi virtual circuit packet-switching seperti halnya X.25 dan Asynchronous Transfer Mode (ATM) hanya membutuhkan pembatasan fragmen/segmen. Sebagai contoh, dengan ATM Adaptation Layer 5, sebuah datagram IP akan dibelah menjadi beberapa segmen berukuran 48 byte yang menjadi muatan setiap sel ATM. ATM selanjutnya mengirimkan sel-sel ATM tersebut yang mengandung datagram IP dan menggunakan bit ketiga dari field Payload Type di dalam header ATM untuk mengindikasikan akhir aliran sel ATM untuk sebuah datagram IP.


Field-field dalam header IP yang berguna untuk fragmentasi

Ada tiga buah field yang berguna untuk menunjukkan apakah sebuah datagram IP harus difragmentasi atau tidak, yakni sebagai berikut:

Field identification:
Digunakan untuk mengelompokkan semua fragmen dari sebuah datagram IP dalam sebuah kelompok. Host pengirim akan mengeset nilai field ini, dan nilai ini tidak akan beruba selama proses fragmentasi berlangsung. Field ini selalu diset (memiliki nilai) meskipun datagram IP tidak boleh diset dengan menggunakan bit flag Dont Fragment (DF).

Field Flag, yang memiliki dua buah nilai:
  • Don't fragment (DF): Flag ini akan diset ke nilai "0" untuk mengizinkan fragmentasi dilakukan, atau nilai "1" untuk mencegah fragmentasi dilakukan terhadap datagram IP. Dengan kata lain, fragmentasi akan terjadi jika flag DF ini bernilai "0". Jika fragmentasi dibutuhkan untuk meneruskan datagram IP (akibat ukuran datagram IP yang lebih besar dibandingkan dengan ukuran maximum transmission unit (MTU)) dan flag DF ini diset ke nilai "1", maka router akan mengirimkan pesan "ICMP Destination Unreachable-Fragmentation Needed And DF Set" kepada host pengirim, sebelum router tersebut akan mengabaikan datagram IP tersebut.
  • More Fragments (MF): Flag ini akan diset ke nilai "0" jika tidak ada fragmen lainnya yang mengikuti fragmen yang bersangkutan (berarti tanda bahwa fragmen tersebut merupakan fragmen terakhir), atau diset ke nilai "1" jika ada tambahan fragmen yang mengikuti fragmen tersebut (berarti tanda bahwa fragmen tersebut bukanlah fragmen terakhir).

Field' Fragment Offset:
Field ini akan diset untuk mengindikasikan posisi fragmen yang bersangkutan terhadap muatan IP yang belum difragmentasikan. Field ini akan digunakan untuk mengurutkan kembali semua fragmen pada saat proses penyatuan kembali menjadi sebuah datagram IP yang utuh di pihak penerima. Ukurannya adalah 13 bit, sehingga mendukung nilai hingga 8191 saja.

Mengingat ukuran muatan IP terbesar adalah 65515 byte (216-20), sedangkan ukuran field ini adalah 13 bit, maka field ini tidak dapat digunakan untuk mengindikasikan byte offset. Karenanya setiap nilai field fragment offset harus merepresentasikan nilai 3 bit. Dengan demikian, field Fragment Offset pun dapat didefinisikan dalam blok-blok berukuran 8 byte yang disebut sebagai Fragment block.

Selama fragmentasi dilakukan, muatan IP akan dipecah ke dalam fragmen-fragmen dengan menggunakan batasan 8 byte dan nilai maksimum fragment block (8 byte) diletakkan pada setiap fragmen. Field Fragment Offset pun diset untuk mengindikasikan permulaan fragment block untuk fragmen tersebut dibandingkan dengan muatan IP yang belum difragmentasi.

Setiap fragmen yang difragmentasi oleh router, header IP akan disalin dan beberapa field ini akan diubah selama fragmentasi oleh router:
  • Header length: Bisa berubah atau tidak bergantung pada keberadaan IP Options, dan juga apakah IP Options tersebut disalin ke semua fragmen atau hanya fragmen pertama saja.
  • Time-to-Live (TTL): selalu dikurangi 1.
  • Total Length: Diubah untuk merefleksikan perubahan pada header IP yang baru dan tentunya muatan IP yang baru.
  • Flag More Fragment akan diset ke angka 1 untuk fragmen pertama atau fragmen pertengahan, atau nilai 0 untuk fragmen terakhir.
  • Fragment Offset: Diset untuk mengindikasikan posisi fragmen di dalam fragment block relatif terhadap muatan IP yang belum difragmentasi.
  • Header Checksum: dihitung ulang berdasarkan field yang berubah di dalam header IP.
  • Field "identification": tidak berubah untuk setiap fragmen.


Contoh proses fragmentasi


Sebagai sebuah contoh bagaimana proses fragmentasi berlangsung, perhatikan skenairo berikut:

Sebuah node yang berada di dalam jaringan Token Ring mengirimkan sebuah datagram IP yang dapat difragmentasikan dengan nilai field Identification (dalam header IP) diset ke nilai 9999 ke sebuah node dalam jaringan Ethernet, seperti terlukis dalam gambar. Anggaplah jaringan Token Ring tersebut memiliki pengaturan sebagai berikut: kepemilikan token selama 9 milidetik, kecepatan 4 megabit per detik, dan tidak ada header routing Token Ring, serta MTU 4482 byte. Sementara itu, jaringan Ethernet memiliki MTU 1500 byte, yang menggunakan skema enkapsulasi frame Ethernet II.

Sebelum fragmentasi terjadi, field-field dalam header IP untuk datagram IP yang asli bernilai sebagai berikut:



Field

Nilai

Total Length

4482

Identification

9999

flag DF

0

flag MF

0

Fragment Offset

0

Router yang menghubungkan dua jenis jaringan tersebut akan menerima datagram IP dari komputer pengirim dalam jaringan Token Ring. Router pun mengecek tabel routing yang ada di dalam dirinya dan menentukan antarmuka mana yang hendak digunakan untuk meneruskan pesan tersebut dan kemudian router mengetahui bahwa datagram IP yang dikirimkan lebih besar daripada nilai MTU, mengingat jaringan yang dituju merupakan jaringan Ethernet. Selanjutnya, router melihat flag DF dalam header IP: jika diset ke angka 1, router akan mengabaikan datagram yang bersangkutan dan mengirimkan pesan balasan "ICMP Destination Unreachable-Fragmentation Needed And DF Set" kepada pengirim datagram IP; dan karena memiliki nilai "0", router pun melakukan fragmentasi terhadap muatan datagram IP tersebut, yakni sebesar 4462 byte (dengan anggapan bahwa datagram tersebut tidak memiliki IP Options) ke dalam empat buah fragmen, yang setiap fragmennya memiliki ukuran 1500 byte (yang merupakan nilai MTU dari jaringan Ethernet).



Proses fragmentasi paket IP

Muatan IP maksimum yang dapat ditampung dalam MTU 1500 byte milik Ethernet adalah 1480 byte (20 byte digunakan sebagai header IP, dan dengan anggapan bahwa datagram tersebut tidak memiliki IP Options). Setiap muatan yang berukuran 1480 byte tesebut dipecah ke dalam 185 fragment block (185x8=1480). Karenanya router akan mengirimkan empat fragmen dengan ukuran muatan 1480 byte dan fragmen terakhir berukuran 22 byte (4462=1480+1480+1480+22)

Karena fragmentasi terjadi, maka nilai-nilai field datagram IP yang dikirimkan pun akan diubah oleh router menjadi nilai-nilai berikut:


Field

  Nila fragmen 1      

Nilai fragmen 2  

   Nilai fragmen 3

     Nilai fragmen 4 

Total Length

1500

1500

1500

42

Identification

9999

9999

9999

9999

flag DF

0

0

0

0

flag MF

1

1

1

0

Fragment Offset

0

185

370

555


Contoh datagram IP

Berikut ini adalah contoh dari datagram IP (packet capture dari Microsoft Network Monitor, dipantau dengan perintah "Ping 192.168.1.2"):
+ Frame: Base frame properties
+ ETHERNET: ETYPE = 0x0800 : Protocol = IP: DOD Internet Protocol
IP: ID = 0x34CD; Proto = ICMP; Len: 60
IP: Version = 4 (0x4)
IP: Header Length = 20 (0x14)
IP: Precedence = Routine
IP: Type of Service = Normal Service
IP: Total Length = 60 (0x3C)
IP: Identification = 13517 (0x34cd)
IP: Flags Summary = 0 (0x0)
IP: .......0 = Last fragment in datagram
IP: ......0. = May fragment datagram if necessary
IP: Fragment Offset = 0 (0x0) bytes
IP: Time to Live = 128 (0x80)
IP: Protocol = ICMP - Internet Control Message
IP: Checksum = 0xB869
IP: Source Address = 192.168.1.1
IP: Destination Address = 192.168.1.2
IP: Data: Number of data bytes remaining = 40 (0x0028)

Sumber
http://id.wikipedia.org
+ ICMP: Echo: From 192.168.1.1 To 192.168.1.2

Jaringan Komputer

Repeater

Repeater adalah komponen dari suatu jaringan yang bertugas untuk menguatkan data/sinyal yang dilewatkan pada jalur tersebut. Dapat digunakan untuk sinyal analog maupun digital, biasanya digunakan untuk transmisi data jarak jauh. Repeater diperlukan karena misalnya sebuah Ethernet Card hanya mampu untuk menjangkau sampai jarak tertentu saja. Repeater akan meneruskan dengan menguatkan sinyalnya untuk mendukung integritas data yang dilewatkan tersebut.

Dalam praktek kita mendengar multiport repeaters atau biasa disebut active hubs. Sifatnya memperkuat sinyal. Sedangkan lainnya yang disebut sebagai hub pasif adalah hanya mengirim tidak memperkuat.

Hub dan Switch

Hub adalah komponen dalam jaringan yang menghubungkan beberapa komputer sekaligus
- Aktif, juga menguatkan sinyal (repeater)
- Pasif, tidak menguatkan sinyal hanya meneruskan
- Intelegent, mempunyai fungsi tambahan contohnya switch.

Antar hub juga dapat saling berhubungan, ini disebut sebagai chaining melalui port uplink. Dengan adanya ini maka dapat meningkatkan kinerja jaringan yaitu dapat mengisolasi suatu komputer dari komputer lain.
Hub akan mengirim paket ke semua komputer yang dihubungkan ke hub tersebut tetapi switch hanya akan melewatkan paket ke alamat yang dituju. Karena switch mempunyai kemampuan mendeteksi alamat komputer yang akan dituju. Jelas disini switch lebih aman dan lebih cepat. Switch pada saat yang sama dapat menangani lebih dari satu koneksi. Tentu saja dengan kemampuan lebih seperti ini harga switch lebih mahal dari pada harga hub.

Dengan adanya hub maupun switch sebagai penghubung maka banyak komputer dapat saling berhubungan. Bila tanpa hub atau switch untuk menghubungkan dua atau lebih komputer kita gunakan konektor BNC. Kecepatannya rendah. Tetapi dengan hubungan menggunakan RG45 dan Ethernet Card yang mendukung serta kemampuan hub ataupun switch yang mendukung maka kita dapat mendapatkan kecepatan). Hub adalah komponen dalam jaringan yang menghubungkan

Bridge dan Switch 

Bridge dan Switch adalah perangkat komunikasi data yang beroperasi secara prinsip pada lapisan kedua di model referensi OSI. Secara umum sering disebut sebagai perangkat lapisan data-link (data-link layer devices).

Ciri khusus dari jaringan itu adalah menggunakan protokol yang sama. Manfaat adanya bridge juga meningkatkan kinerja jaringan karena dapat mengatur trafik jaringan dalam segmen yang kecil. Dibandingkan dengan router bridge mempunyai kecepatan yang lebih tinggi.

Beberapa jenis bridge telah membuktikan pentingnya perangkat ini di dalam jaringan. Transparent bridging ditemukan pertama kali di dalam lingkungan Ethernet dan source-route bridging dalam lingkungan Token Ring. Translational bridging menyediakan penerjemahan antara format dan transmisi antar lingkungan yang berbeda (umumnya antara Ethernet dan Token Ring). Terakhir source-route transparent bridging mengkombinasikan algoritma dari transparent bridging dan source-route bridging untuk memudahkan bridging dalam lingkungan campuran Ethernet dan Token Ring.

Saat ini teknologi switch menjadi solusi tambahan dan komplemen, bahkan pengganti lingkungan bridging. Implementasi switch sekarang telah mendominasi dibandingkan dengan penggunaan bridge. Teknologi switch memberikan kinerja throughput yang superior, kepadatan port yang lebih tinggi, biaya yang rendah per port dan fleksibilitas yang lebih tinggi, selain itu teknologi switch memberikan suatu solusi komplemen di dalam teknologi routing.

1. Teknologi Dasar

Bridging dan Switching terjadi di lapisan Link, berfungsi mengatur aliran data, memeriksa kegagalan transmisi, menyediakan pengalamatan fisik (dari fungsi logik) dan mengatur akses ke medium fisik. Bridge menyediakan fungsi ini dengan menggunakan berbagai macam variasi protokol lapisan link (link-layer) yang secara spesifik mempunyai pengendali alur (flow control), penanganan error (error handling), pengalamatan (addressing), dan algoritma akses-media. Contoh populer dari lapisan link ini adalah protokol Ethernet, Token Ring dan FDDI.
Bridge dan Switch bukanlah perangkat yang rumit. Perangkat ini menganalisis bingkai data (frame), meneruskan (forward) berdasarkan atas informasi yang terkandung dalam bingkai tersebut dan diteruskan ke alamat tujuan.

Transparansi protokol yang lebih tinggi adalah kelebihan dari bridging atau switching, sebab antara dua host saling berkomunikasi melalui protokol yang bekerja di lapisan link, tanpa perlu memeriksa informasi paket data protokol yang lebih tinggi. Proses ini memberikan kinerja dalam mem-forward paket data secara cepat tanpa batasan protokol logik yang dipakai.

Bridge mempunyai kemampuan untuk mem-filter paket data yang masuk di lapisan link (dalam lingkungan Ethernet kita kenal sebagai MAC address). Kemampuan filtering ini biasanya diimplementasikan untuk mencegah broadcast dan multicast yang tidak diinginkan.

2. Bridge

Bridge secara umum dibedakan atas dua bagian yaitu Bridge Lokal dan Bridge Remote. Bridge Lokal menghubungkan dua jaringan LAN secara langsung pada area yang sama secara fisik, misalnya bridging antar gedung yang berdekatan. Bridge Remote menghubungkan dua jaringan yang secara fisik berjauhan.

Implementasi yang dilakukan biasanya menggunakan kabel telepon dan modem atau perangkat nirkabel (Wireless LAN, sekarang dikenal dengan istilah WiLAN). Perangkat nirkabel yang paling banyak digunakan adalah yang bekerja pada frekuensi bebas ISM (Industrial Scientific Medical) 2.4GHz.

Bridge Remote menghadirkan tantangan yang unik dalam masalah transfer data. Bridge Lokal masih jauh lebih cepat dan reliable dalam transfer data, selain biaya yang lebih murah dibandingkan Bridge Remote, meskipun sampai saat ini kemampuan koneksi jarak jauh (Wide Area Network) makin tinggi transfer datanya, contohnya penggunaan modem DSL (Digital Subscriber Line) atau perangkat nirkabel yang bisa sampai 11Mbps.

Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) membagi lapisan Link OSI menjadi dua sub-lapisan yaitu: Media Access Control (MAC) dan Logical Link Control (LLC). Sub-lapisan MAC mengatur akses ke media fisik dan sub-lapisan LLC mengatur frame, alur data, pengecekan error dan pengalamatan (MAC address).

Beberapa bridge disebut sebagai MAC-layer bridges, perangkat ini menghubungkan antara network yang homogen, misalnya ethernet dengan ethernet. Jenis bridge lainnya yang menghubungkan network yang heterogen, misalnya ethernet dengan token-ring. Mekanisme dasar bridging yang heterogen ini bisa digambarkan seperti berikut:

Dari gambar, host A mengirim paket ke host B melalui bridge, di bridge paket data ethernet distrip headernya oleh sub-lapisan MAC dan diteruskan ke sub-lapisan LLC lebih lanjut. Setelah diproses di sub-lapisan LLC dan diimplementasikan protokol token-ring kemudian dikirimkan ke sub-lapisan MAC dan selanjutnya secara fisik ditransfer melalui media fisik token-ring.

3. Switch

Switch adalah perangkat jaringan yang bekerja di lapisan Data-link, mirip dengan bridge, berfungsi menghubungkan banyak segmen LAN ke dalam satu jaringan yang lebih besar. Seperti bridge, switch bekerja atas dasar informasi MAC address. Switch mempunyai kemampuan dan kinerja yang lebih baik dibandingkan dengan bridge karena switch selain bekerja secara software juga bekerja di atas hardware.

Switch menggunakan algoritma store-and-forward dan cut-through pada saat melakukan pengiriman data.
Jenis switch yang sering dipakai adalah LAN switch, ATM switch dan gabungan switch dengan teknologi routing. Switch Asynchronous Transfer Mode (ATM) menyediakan switching kecepatan tinggi yang bersifat scalabe untuk workgroup, WAN sampai enterprise backbone. Selain itu switch ATM bisa mengkombinasikan aplikasi suara, gambar dan data dalam satu jaringan yang sama.

Switch ATM menggunakan metoda switch paket yang fix-size, paket ini biasa disebut dengan sel (cell).
Switch LAN digunakan untuk menghubungkan segmen LAN yang banyak, menyediakan media dedicated dengan komunikasi yang bebas dari tumbukan (collision) antar perangkat jaringan dan mendukung komunikasi simultan, serta dirancang untuk akses kecepatan tinggi.

4. Perancangan Jaringan Switch

Implementasi dari perangkat share ke perangkat switch mengalami evolusi selama beberapa tahun. Perancang jaringan awalnya mempunyai keterbatasan dalam pemilihan perangkat untuk membangun sebuah jaringan kampus atau jaringan antar LAN. Pesatnya perkembangan PC dan kebutuhan aplikasi klien-server membutuhkan pipa jaringan yang lebar dan cepat, terutama untuk aplikasi multimedia. Pemenuhan kebutuhan ini berevolusi dari pemakaian perangkat share-hub ke switch.

Gambar di atas menunjukkan sebuah strategi untuk mempertahankan infrastruktur kabel dengan pemakaian perangkat yang baru. Bermula dari pemakaian hub, digantikan dengan switch layer 2, switch layer 3, ATM, CDDI (Copper Data Distributed Interface) dan FDDI (Fiber Data Distributed Interface).
Strategi dasar perancangan jaringan switch meliputi:


Switch LAN adalah perangkat yang secara tipikal mempunyai beberapa port yang menghubungkan beberapa segmen LAN lain dan port pada switch ini berkecepatan tinggi (kita kenal 100Mbps untuk Ethernet, FDDI dan 155Mbps pada ATM).

Sebuah switch mempunyai bandwidth yang dedicated untuk setiap portnya. Untuk kinerja yang tinggi biasanya satu port dipasang untuk satu workstation PC. Contoh sederhana seperti terlihat di gambar. Ketika switch mulai bekerja maka pada saat yang sama setiap workstation memulai request data ke workstation lain (atau server), setiap request yang diterima ditampung oleh switch dan memfilter MAC address dan port yang tersambung dari masing-masing workstation, lalu disusun ke dalam sebuah tabel. Switch pada saat ini rata-rata mampu menampung tabel MAC address sebanyak 8000.

Ketika host A pada port 1 akan melakukan transfer data ke host B di port 2 switch akan mem-forward bingkai paket dari port 1 ke port 2. Pada saat yang bersamaan host C melakukan transmisi data ke host D maka komunikasi masing-masing tidak akan saling terganggu sebab switch telah menyediakan jalur logik dan fisik secara dedicated.

Ketika perangkat yang terhubung ke switch akan melakukan transmisi data ke sebuah host yang tidak termasuk dalam tabel MAC di atas maka switch akan mengalihkan bingkai data tersebut ke seluruh port dan tidak termasuk port asal data tersebut. Teknik ini disebut dengan flooding. Implementasi switch atau beberapa switch jika tanpa pertimbangan dan perancangan bisa menyebabkan jaringan lumpuh karena flooding ini (bayangkan jika flooding ini terjadi di share-hub).

Dalam jaringan TCP/IP setiap workstation juga mempunyai tabel MAC address, tabel ini biasa disebut dengan ARP (Address Resolution Protocol). Tabel ini disusun sebagai pasangan MAC address dengan IP address. Dengan tersambungnya workstation tersebut ke switch, pada saat workstation membroadcast ARP/NetBIOS untuk mencari pasangan MAC address dan IP address workstation lain akan dihadang oleh switch. Kondisi seperti ini menyebabkan nama workstation tidak bisa langsung tampil dalam jaringan Samba atau Windows. Solusi masalah fisik ini ditanggulangi dengan implementasi WINS server, setiap workstation mendaftarkan dirinya langsung ke WINS server dan WINS server akan menjawab setiap query dari broadcast ARP/NetBIOS.

Virtual LAN
Sebuah Virtual LAN atau dikenal sebagai VLAN merupakan fungsi logik dari sebuah switch. Fungsi logik ini mampu membagi jaringan LAN ke dalam beberapa jaringan virtual. Jaringan virtual ini tersambung ke dalam perangkat fisik yang sama. Implementasi VLAN dalam jaringan memudahkan seorang administrator jaringan dalam membagi secara logik group-group workstation secara fungsional dan tidak dibatasi oleh batasan lokasi. Generasi pertama VLAN berbasis dari OSI Layer 2 (MAC address) dengan mekanisme bridging dan multiplexing.

Implementasi umum VLAN bisa kita deskripsikan :
Ethernet 10Mbps tersambung ke masing-masing switch A, B, C dan D di tiap-tiap lantai, keempat switch ini tersambung ke sebuah Fast-Ethernet switch E 100Mbps. Dari gambar tersebut bisa kita lihat ada dua VLAN yaitu VLAN 10 dan VLAN 20. Masing-masing VLAN mempunyai jalur yang dedicated antar workstationnya, jalur ini sering disebut sebagai sebuah broadcast domain. Selain secara fisik switch membatasi broadcast data, manajemen VLAN akan membatasi lagi broadcast ini sehingga VLAN 10 dan VLAN 20 sama sekali tidak ada komunikasi langsung.

Implementasi VLAN biasanya digabungkan dengan teknologi routing yang bekerja di lapisan ketiga OSI (lapisan network). Dalam jaringan TCP/IP masing-masing VLAN membutuhkan sebuah gateway (gateway dalam artian logik) untuk bisa berkomunikasi dengan VLAN lainnya.

Campus LAN
Sebuah jaringan yang terdiri dari beberapa segmen dan menggunakan perangkat switch sering disebut sebagai Campus LAN. Selain teknologi switching yang mengendalikan jalur data juga diterapkan teknologi routing untuk mewadahi kebutuhan komunikasi antar VLAN. Kombinasi dua teknologi ini memberikan kelebihan jaringan berupa:

Jalur data yang dedicated sebagai backbone kecepatan tinggi Implementasi VLAN bagi workgroup yang terpisah secara lokasi yang berjauhan Teknologi routing antar VLAN untuk komunikasi karena batasan VLAN itu sendiri selain juga sebagai penerapan jaringan TCP/IP untuk bergabung ke network yang lebih besar, internet.

Implementasi firewall pada teknologi routing (berbasis TCP/IP ) Implementasi fisik dalam satu Campus LAN didasarkan atas kondisi fisik yang ada, apakah memungkinkan dengan kabel UTP/STP, atau kabel telepon secara back-to-back atau harus dengan kabel serat optik.

5. Pertimbangan Perancangan dan Implementasi

Ada beberapa pertimbangan dalam perancangan jaringan dengan penggunaan teknologi switching yaitu perbandingan switch LAN dengan router, kelebihan switch LAN, kelebihan router, dan beberapa prinsip perancangan switch dan VLAN.

Perbandingan switch LAN dengan Router
Perbedaan mendasar switch dan router adalah prinsip kerjanya yang berbeda dilihat dari referensi lapisan OSI. Perbedaan ini menghasilkan cara yang berbeda dalam mengatur lalu lintas jaringan. Loops, penggunaan beberapa switch dalam satu jaringan memungkinkan terjadinya loop pada komunikasi antar host/workstation. Switch mempunyai teknologi algoritma Spanning Tree Protocol (STP) untuk mencegah loop data seperti ini. Jika dibandingkan dengan router, router menyediakan komunikasi yang bebas loop dengan jalur yang optimal.

Convergence, dalam switch yang transparan bisa terjadi jalur data secara switching lebih panjang jika dibandingkan dengan penggunaan router. Protokol routing seperti OSPF (Open Shortest Path First) menyediakan komunikasi routing data berdasarkan jalur data terdekat.

Broadcast, switch LAN tidak memfilter data broadcast dan multicast karena switch beroperasi pada lapisan 2 sedangkan broadcast/multicast adalah paket data di lapisan 3, broadcast yang berlebihan bisa menyebabkan kondisi yang disebut broadcast-storm. Pada router broadcast dan multicast tidak diforward dan bisa difilter.
Subnet, switch dan router mempunyai perbedaan mendasar dalam mengurangi broadcast domain, secara fisik kita bisa merancang segmentasi LAN, dalam teknologi routing perbedaan subnet tidak dibatasi secara fisik harus dalam switch yang sama.

Security, kombinasi switch dan router mampu meningkatkan keamanan secara protokol masing-masing. Switch bisa memfilter header paket data berdasarkan MAC address dan router selain memfilter di lapisan 3 network juga mampu memfilter berdasarkan MAC address.

Media-Dependence, dua faktor yang harus dipertimbangkan dalam perancangan jaringan heterogen (mixed-media), yang pertama adalah faktor Maximum Transfer Unit (MTU), tiap topologi mempunyai MTU yang berbeda. Yang kedua adalah proses translasi paket karena perbedaan media di atas. Switch secara transparan akan menerjemahkan paket yang berbeda supaya tetap saling berkomunikasi. Pada router terjadi secara independen karena router bekerja di lapisan network, bukan lapisan data-link.

Kelebihan Switch
Switch dan Switch VLAN sama-sama bekerja di lapisan kedua lapisan OSI. Implementasi teknologi pada lapisan ini memberikan tiga kelebihan utama: Bandwidth, switch LAN memberikan bandwidth yang dedicated untuk setiap dan antar portnya. Jika masing-masing port tersambung ke switch lagi atau share-hub maka tiap segmen tersebut mendapat alokasi bandwidth yang sama (contohnya adalah gambar implementasi VLAN di atas). Teknik ini biasa disebut dengan segmentasi mikro (microsegmenting).

VLAN, switch VLAN mampu membagi grup port secara fisik menjadi beberapa segmen LAN secara logik, masing-masing broadcast domain yang terjadi tidak akan saling mengganggu antar VLAN. VLAN ini sering juga disebut sebagai switched domains atau autonomous switching domains. Komunikasi antar VLAN membutuhkan router (berfungsi sebagai gateway masing-masing VLAN).

Otomatisasi pengenalan dan penerjemahan paket, salah satu teknologi yang dikembangkan oleh Cisco adalah Automatic Paket Recognition and Translation (APaRT) yang berfungsi untuk menyediakan transparansi antara Ethernet dengan CDDI/FDDI.

Kelebihan Router
Broadcast/Multicast Control, router mampu mengendalikan broadcast dan multicast dengan tiga cara yaitu dengan meng-cache alamat host, meng-cache layanan network-advertise dan menyediakan protokol khusus seperti Internet Group Message Protocol (IGMP) yang biasa dipakai dalam jaringan Multicast Backbone.
Broadcast Segmentation, untuk mencegah broadcast router juga bertanggungjawab dengan cara yang berlainan tergantung protokol yang dipakai misalnya dalam TCP/IP menggunakan proxy ARP dan protokol Internet Control Message Protocol (ICMP).

Media Transition, dalam jaringan heterogen router mampu menerjemahkan paket ke dalam media yang berbeda, dalam kondisi ini paket data di-fragmentasi oleh router karena perbedaan MTU.

Kelebihan VLAN
Isu utama implementasi VLAN dibandingkan jaringan hub/flat adalah scalability terhadap topologi jaringan dan penyederhanaan manajemen. Kelebihan yang ditawarkan pada VLAN adalah: Broadcast control, layaknya switch biasa membatasai broadcast domain VLAN mampu membatasi broadcast dari masing-masing grup-grup VLAN, antar VLAN tidak terjadi broadcast silang.

Security, meskipun secara fisik berada dalam switch yang sama VLAN membentengi sebuah grup dari VLAN lain atau dari akses luar jaringan, selain itu implementasi firewall di routernya bisa dipasang juga.
Performance, pengelompokkan secara grup logik ini memberikan jalur data yang dedicated untuk setiap grup, otomatis masing-masing grup mendapat kinerja jalur data yang maksimum.

Management, prinsip logik pada VLAN memberikan kemudahan secara manajemen, seorang user dari satu grup VLAN yang berpindah lokasi tidak perlu lagi mengganti koneksi/sambungan ke switch, administrator cukup mengubah anggota grup VLAN tersebut (port baru masuk grup VLAN dan port lama dikeluarkan dari grup VLAN).

Implementasi VLAN
Implementasi VLAN pada sebuah switch bisa dibedakan atas: port, cara ini mengatur agar setiap port hanya mendukung satu VLAN, workstation dalam VLAN yang sama memperoleh sambungan switched dan komunikasi antar VLAN harus routed melalui perangkat khusus router atau internal switch itu sendiri jika mendukung teknologi routing (perangkat ini sering disebut sebagai Switch Layer 3). Cara seperti ini sering disebut sebagai segment-based VLAN.

protokol, VLAN berdasarkan alamat network (OSI lapisan ketiga) memungkinkan topologi virtual untuk setiap protokol, dengan setiap protokol mempunyai rule, firewall dll. Routing antar VLAN akan terjadi secara otomatis tanpa tambahan perangkat router eksternal. Dengan kata lain VLAN ini membolehkan satu port menjadi beberapa VLAN. Cara seperti ini sering disebut sebagai virtual subnet VLAN. user defined, cara ini bisa dianggap paling fleksibel, membolehkan switch membentuk VLAN atas dasar paket data, sebagai contoh VLAN disusun atas dasar MAC address.

Semoga bermanfaat


Sumber : wikipedia