Rangkuman-Cisco-Ccna1-Chapter6

 

PURPOSE OF DATA LINK LAYER

1.    The Data Link Layer

Lapisan data link model OSI (Layer 2), seperti yang ditunjukkan pada gambar, menyiapkan data jaringan untuk jaringan fisik. Lapisan tautan data bertanggung jawab untuk kartu antarmuka jaringan (NIC) ke komunikasi kartu antarmuka jaringan. Lapisan tautan data melakukan hal berikut:

·         Memungkinkan lapisan atas untuk mengakses media. Protokol lapisan atas sama sekali tidak mengetahui jenis media yang digunakan untuk meneruskan data.

·         Menerima data, biasanya paket Layer 3 (yaitu, IPv4 atau IPv6), dan merangkumnya ke dalam frame Layer 2.

·         Mengontrol bagaimana data ditempatkan dan diterima di media.

·         Pertukaran frame antara titik akhir melalui media jaringan.

·         Menerima data yang dienkapsulasi, biasanya paket Layer 3, dan mengarahkannya ke protokol lapisan atas yang tepat.

·         Melakukan deteksi kesalahan dan menolak setiap bingkai yang rusak.

Dalam jaringan komputer, node adalah perangkat yang dapat menerima, membuat, menyimpan, atau meneruskan data di sepanjang jalur komunikasi. Sebuah node dapat berupa perangkat akhir seperti laptop atau ponsel, atau perangkat perantara seperti switch Ethernet.

Tanpa lapisan data link, protokol lapisan jaringan seperti IP, harus membuat ketentuan untuk menghubungkan ke setiap jenis media yang bisa ada di sepanjang jalur pengiriman. Selain itu, setiap kali teknologi atau media jaringan baru dikembangkan IP, harus beradaptasi.

2.    Ieee 802 Lan/Man Data Link Sublayers

Standar IEEE 802 LAN/MAN khusus untuk LAN Ethernet, LAN nirkabel (WLAN), jaringan area pribadi nirkabel (WPAN) dan jenis jaringan area lokal dan metropolitan lainnya. Lapisan data link IEEE 802 LAN/MAN terdiri dari dua sublapisan berikut:

·         Logical Link Control (LLC) - Sublapisan IEEE 802.2 ini berkomunikasi antara perangkat lunak jaringan di lapisan atas dan perangkat keras perangkat di lapisan bawah. Ini menempatkan informasi dalam bingkai yang mengidentifikasi protokol lapisan jaringan mana yang digunakan untuk bingkai. Informasi ini memungkinkan beberapa protokol Layer 3, seperti IPv4 dan IPv6, untuk menggunakan antarmuka jaringan dan media yang sama.

·         Media Access Control (MAC) – Mengimplementasikan sublayer ini (IEEE 802.3, 802.11, atau 802.15) di perangkat keras. Ini bertanggung jawab untuk enkapsulasi data dan kontrol akses media. Ini menyediakan pengalamatan lapisan data link dan terintegrasi dengan berbagai teknologi lapisan fisik.

Sublayer LLC mengambil data protokol jaringan, yang biasanya merupakan paket IPv4 atau IPv6, dan menambahkan informasi kontrol Layer 2 untuk membantu mengirimkan paket ke node tujuan.

Sublapisan MAC mengontrol NIC dan perangkat keras lain yang bertanggung jawab untuk mengirim dan menerima data pada media LAN/MAN berkabel atau nirkabel.

 

Sublayer MAC menyediakan enkapsulasi data:

·         Frame delimiting - Proses pembingkaian menyediakan pembatas penting untuk mengidentifikasi bidang dalam bingkai. Bit pembatas ini menyediakan sinkronisasi antara node pengirim dan penerima.

·         Addressing - Menyediakan pengalamatan sumber dan tujuan untuk mengangkut bingkai Layer 2 antar perangkat pada media bersama yang sama.

·         Error detection - Termasuk trailer yang digunakan untuk mendeteksi kesalahan transmisi.

Sublayer MAC juga menyediakan kontrol akses media, memungkinkan beberapa perangkat untuk berkomunikasi melalui media bersama (setengah dupleks). Komunikasi full-duplex tidak memerlukan kontrol akses.

3.    Providing Access To Media

LAN Ethernet biasanya terdiri dari banyak host yang bersaing untuk mengakses media jaringan. Sublayer MAC menyelesaikan ini. Dengan tautan serial, metode akses hanya dapat terdiri dari koneksi langsung antara hanya dua perangkat, biasanya dua router. Oleh karena itu, mereka tidak memerlukan teknik yang digunakan oleh sublayer MAC IEEE 802.

 

Antarmuka router merangkum paket ke dalam bingkai yang sesuai. Metode kontrol akses media yang sesuai digunakan untuk mengakses setiap tautan. Dalam setiap pertukaran paket lapisan jaringan, mungkin ada banyak lapisan data link dan transisi media.

 

Pada setiap hop di sepanjang jalur, router melakukan fungsi Layer 2 berikut:

·         Menerima bingkai dari media

·         De-enkapsulasi bingkai

·         Mengenkapsulasi ulang paket menjadi bingkai baru

·         Meneruskan bingkai baru yang sesuai dengan media segmen jaringan fisik itu

4.    Data Link Layer Standards

Protokol lapisan tautan data umumnya tidak ditentukan oleh Request for Comments (RFC), tidak seperti protokol lapisan atas suite TCP/IP. Internet Engineering Task Force (IETF) memelihara protokol dan layanan fungsional untuk rangkaian protokol TCP/IP di lapisan atas, tetapi mereka tidak mendefinisikan fungsi dan operasi lapisan akses jaringan TCP/IP.

 

Organisasi rekayasa yang mendefinisikan standar terbuka dan protokol yang berlaku untuk lapisan akses jaringan (yaitu, lapisan fisik dan tautan data OSI) meliputi:

·         Institut Insinyur Listrik dan Elektronik (IEEE)

·         Persatuan Telekomunikasi Internasional (ITU)

·         Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO)

·         Institut Standar Nasional Amerika (ANSI)

TOPOLOGIES

1.       Physical And Logical Topologies

Topologi jaringan adalah pengaturan, atau hubungan, perangkat jaringan dan interkoneksi di antara mereka. Ada dua jenis topologi yang digunakan saat mendeskripsikan jaringan LAN dan WAN:

·         Physical Teknologi  – Mengidentifikasi koneksi fisik dan bagaimana perangkat akhir dan perangkat perantara (yaitu, router, sakelar, dan titik akses nirkabel) saling berhubungan. Topologi juga dapat mencakup lokasi perangkat tertentu seperti nomor kamar dan lokasi di rak peralatan. Topologi fisik biasanya point-to-point atau star.

·         Logical Teknologi - Mengacu pada cara jaringan mentransfer frame dari satu node ke node berikutnya. Topologi ini mengidentifikasi koneksi virtual menggunakan antarmuka perangkat dan skema pengalamatan IP Layer 3.

Lapisan data link "melihat" topologi logis jaringan saat mengontrol akses data ke media. Ini adalah topologi logis yang mempengaruhi jenis pembingkaian jaringan dan kontrol akses media yang digunakan.

2.       WAN Topologies

WAN memiliki tiga topologi fisik umum, yaitu:

·         Point-to-Point   : Ini adalah topologi WAN yang paling sederhana dan paling umum. Ini terdiri dari tautan permanen antara dua titik akhir.

·         Hub and Space : Ini adalah versi WAN dari topologi bintang di mana situs pusat menghubungkan situs cabang melalui penggunaan link point-to-point. Situs cabang tidak dapat bertukar data dengan situs cabang lain tanpa melalui situs pusat.      

·         Mesh                : Topologi ini menyediakan ketersediaan tinggi tetapi mengharuskan setiap sistem akhir saling berhubungan ke setiap sistem lainnya. Oleh karena itu, biaya administrasi dan fisik dapat menjadi signifikan. Setiap link pada dasarnya adalah link point-to-point ke node lain.

3.       Point-To-Point WAN Topology

Topologi point-to-point fisik secara langsung menghubungkan dua node, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Dalam pengaturan ini, dua node tidak harus berbagi media dengan host lain. Selain itu, saat menggunakan protokol komunikasi serial seperti Point-to-Point Protocol (PPP), sebuah node tidak harus membuat penentuan tentang apakah frame yang masuk ditujukan untuknya atau node lain. Oleh karena itu, protokol data link logis bisa sangat sederhana, karena semua frame pada media hanya dapat melakukan perjalanan ke atau dari dua node. Node menempatkan frame pada media di satu ujung dan frame tersebut diambil dari media oleh node di ujung lain dari rangkaian point-to-point.

4.       LAN Topologies

Dalam LAN multiakses, perangkat akhir (yaitu, node) saling berhubungan menggunakan topologi star atau extended star, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Dalam jenis topologi ini, perangkat akhir terhubung ke perangkat perantara pusat, dalam hal ini, sakelar Ethernet. Bintang yang diperluas memperluas topologi ini dengan menghubungkan beberapa sakelar Ethernet. Topologi star dan extended mudah dipasang, sangat terukur (mudah untuk menambah dan menghapus perangkat akhir), dan mudah untuk memecahkan masalah. Topologi star awal menghubungkan perangkat akhir menggunakan hub Ethernet.

 

Kadang-kadang mungkin hanya ada dua perangkat yang terhubung pada LAN Ethernet. Contohnya adalah dua router yang saling berhubungan. Ini akan menjadi contoh Ethernet yang digunakan pada topologi point-to-point.

Topologi LAN Legacy

Ethernet awal dan teknologi LAN Token Ring lama mencakup dua jenis topologi lainnya:

·         Bus - Semua sistem ujung dirantai satu sama lain dan diakhiri dalam beberapa bentuk di setiap ujungnya. Perangkat infrastruktur seperti sakelar tidak diperlukan untuk menghubungkan perangkat akhir. Jaringan Ethernet lama sering kali merupakan topologi bus yang menggunakan kabel coax karena murah dan mudah diatur.

·         Ring - Sistem ujung terhubung ke tetangga masing-masing membentuk cincin. Ring tidak perlu diakhiri, tidak seperti pada topologi bus. Jaringan Legacy Fiber Distributed Data Interface (FDDI) dan Token Ring menggunakan topologi ring.

5.       Half And Full Duplex Communication

Memahami komunikasi dupleks penting ketika membahas topologi LAN karena mengacu pada arah transmisi data antara dua perangkat. Ada dua mode umum dupleks.

Komunikasi setengah dupleks

Kedua perangkat dapat mengirim dan menerima pada media tetapi tidak dapat melakukannya secara bersamaan. WLAN dan topologi bus lama dengan hub Ethernet menggunakan mode half-duplex. Half-duplex memungkinkan hanya satu perangkat untuk mengirim atau menerima pada satu waktu di media bersama. Klik putar pada gambar untuk melihat animasi yang menunjukkan komunikasi setengah dupleks.

Kedua perangkat dapat secara bersamaan mengirim dan menerima pada media bersama. Lapisan data link mengasumsikan bahwa media tersedia untuk transmisi untuk kedua node setiap saat. Sakelar Ethernet beroperasi dalam mode dupleks penuh secara default, tetapi sakelar tersebut dapat beroperasi dalam setengah dupleks jika terhubung ke perangkat seperti hub Ethernet.

Singkatnya, komunikasi half-duplex membatasi pertukaran data ke satu arah pada satu waktu. Full-duplex memungkinkan pengiriman dan penerimaan data terjadi secara bersamaan.

Adalah penting bahwa dua antarmuka yang saling berhubungan, seperti NIC host dan antarmuka pada sakelar Ethernet, beroperasi menggunakan mode dupleks yang sama. Jika tidak, akan ada ketidakcocokan dupleks yang menciptakan inefisiensi dan latensi pada tautan.

6.       Access Control Methods

Ethernet LAN dan WLAN adalah contoh jaringan multiakses. Jaringan multiakses adalah jaringan yang dapat memiliki dua atau lebih perangkat akhir yang mencoba mengakses jaringan secara bersamaan.

 

Beberapa jaringan multiakses memerlukan aturan untuk mengatur bagaimana perangkat berbagi media fisik. Ada dua metode kontrol akses dasar untuk media bersama:

·         Contention-based access

·         Controlled access

·         Contention-based access

Dalam jaringan multiakses berbasis contention, semua node beroperasi dalam half-duplex, bersaing untuk penggunaan medium. Namun, hanya satu perangkat yang dapat mengirim pada satu waktu. Oleh karena itu, ada proses jika lebih dari satu perangkat mentransmisikan secara bersamaan. Contoh metode akses berbasis pertentangan meliputi:

·         Carrier sense multiple access dengan collision detection (CSMA/CD) yang digunakan pada LAN Ethernet topologi bus lama

·         Carrier sense multiple access dengan penghindaran tabrakan (CSMA/CA) yang digunakan pada LAN Nirkabel

Controlled Access

Dalam jaringan multiakses berbasis terkontrol, setiap node memiliki waktu sendiri untuk menggunakan media. Jenis jaringan warisan deterministik ini tidak efisien karena perangkat harus menunggu gilirannya untuk mengakses media. Contoh jaringan multiakses yang menggunakan akses terkontrol adalah sebagai berikut:

·         Legacy Token Ring

·         Legacy ARCNET

7.       Contention-Based Access-CSMA/CD

Contoh jaringan akses berbasis pertentangan meliputi:

·         LAN Nirkabel (menggunakan CSMA/CA)

·         LAN Ethernet topologi bus lawas (menggunakan CSMA/CD)

·         LAN Ethernet lama menggunakan hub (menggunakan CSMA/CD)

Jaringan ini beroperasi dalam mode setengah dupleks, artinya hanya satu perangkat yang dapat mengirim atau menerima pada satu waktu. Ini memerlukan proses untuk mengatur kapan perangkat dapat mengirim dan apa yang terjadi ketika beberapa perangkat mengirim pada waktu yang sama.

Jika dua perangkat mengirimkan pada saat yang sama, tabrakan akan terjadi. Untuk LAN Ethernet lama, kedua perangkat akan mendeteksi tabrakan di jaringan. Ini adalah bagian deteksi tabrakan (CD) dari CSMA/CD. NIC membandingkan data yang dikirimkan dengan data yang diterima, atau dengan mengenali bahwa amplitudo sinyal lebih tinggi dari biasanya pada media. Data yang dikirim oleh kedua perangkat akan rusak dan perlu dikirim ulang.

8.       Contentation-Based Acess – CSMA/CA

Bentuk lain dari CSMA yang digunakan oleh IEEE 802.11 WLAN adalah carrier sense multiple access/collision avoidance (CSMA/CA).

CMSA/CA menggunakan metode yang mirip dengan CSMA/CD untuk mendeteksi apakah media bersih. CMSA/CA menggunakan teknik tambahan. Dalam lingkungan nirkabel, perangkat mungkin tidak dapat mendeteksi tabrakan. CMSA/CA tidak mendeteksi tabrakan tetapi mencoba menghindarinya dengan menunggu sebelum transmisi. Setiap perangkat yang mentransmisikan mencakup durasi waktu yang diperlukan untuk transmisi. Semua perangkat nirkabel lainnya menerima informasi ini dan mengetahui berapa lama media tidak akan tersedia.

Setelah perangkat nirkabel mengirim bingkai 802.11, penerima mengembalikan pengakuan sehingga pengirim mengetahui bahwa bingkai telah tiba. Baik itu LAN Ethernet yang menggunakan hub, atau WLAN, sistem berbasis pertentangan tidak dapat diskalakan dengan baik di bawah penggunaan media yang berat.

DATA LINK FRAME

1.       The Frame

Lapisan data link menyiapkan data yang dienkapsulasi (biasanya paket IPv4 atau IPv6) untuk diangkut melintasi media lokal dengan mengenkapsulasinya dengan header dan trailer untuk membuat bingkai.

Protokol tautan data bertanggung jawab atas komunikasi NIC-ke-NIC dalam jaringan yang sama. Meskipun ada banyak protokol lapisan tautan data berbeda yang menggambarkan bingkai lapisan tautan data, setiap jenis bingkai memiliki tiga bagian dasar:

·         Header

·         Data

·         Trailer

Tidak seperti protokol enkapsulasi lainnya, lapisan data link menambahkan informasi dalam bentuk trailer di akhir frame.

Semua protokol lapisan tautan data merangkum data dalam bidang data bingkai. Namun, struktur bingkai dan bidang yang terdapat di header dan trailer bervariasi sesuai dengan protokol.

Tidak ada satu struktur kerangka yang memenuhi kebutuhan semua transportasi data di semua jenis media. Tergantung pada lingkungan, jumlah informasi kontrol yang diperlukan dalam bingkai bervariasi untuk menyesuaikan dengan persyaratan kontrol akses media dan topologi logis. Misalnya, bingkai WLAN harus menyertakan prosedur untuk menghindari tabrakan dan oleh karena itu memerlukan informasi kontrol tambahan jika dibandingkan dengan bingkai Ethernet.

2.       Frame Fields

Pembingkaian memecah aliran menjadi pengelompokan yang dapat diuraikan, dengan informasi kontrol yang disisipkan di header dan cuplikan sebagai nilai di bidang yang berbeda. Format ini memberikan sinyal fisik sebuah struktur yang dikenali oleh node dan diterjemahkan ke dalam paket di tempat tujuan.

·         Frame start and stop indicator flags  :

·         Addressing                                     :

·         Type                                              :          

·         Control                                          :

·         Data                                               :

·         Error Detectio                                :

Protokol lapisan tautan data menambahkan cuplikan ke akhir setiap bingkai. Dalam proses yang disebut deteksi kesalahan, trailer menentukan apakah bingkai tiba tanpa kesalahan. Ini menempatkan ringkasan logis atau matematis dari bit yang membentuk bingkai di trailer. Lapisan tautan data menambahkan deteksi kesalahan karena sinyal pada media dapat mengalami gangguan, distorsi, atau kehilangan yang secara substansial akan mengubah nilai bit yang diwakili oleh sinyal tersebut.

Sebuah node transmisi membuat ringkasan logis dari isi frame, yang dikenal sebagai nilai cyclic redundancy check (CRC). Nilai ini ditempatkan di bidang urutan pemeriksaan bingkai (FCS) untuk mewakili isi bingkai. Di trailer Ethernet, FCS menyediakan metode untuk node penerima untuk menentukan apakah frame mengalami kesalahan transmisi.

3.       Layer 2 Addresses

Lapisan data link menyediakan pengalamatan yang digunakan dalam mengangkut bingkai melintasi media lokal bersama. Alamat perangkat pada lapisan ini disebut sebagai alamat fisik. Pengalamatan lapisan data link terdapat dalam header frame dan menentukan node tujuan frame pada jaringan lokal. Biasanya di awal frame, sehingga NIC dapat dengan cepat menentukan apakah alamat Layer 2 cocok dengan alamatnya sendiri sebelum menerima sisa frame. Header bingkai juga dapat berisi alamat sumber bingkai.

Tidak seperti alamat logis Layer 3, yang bersifat hierarkis, alamat fisik tidak menunjukkan pada jaringan apa perangkat itu berada. Sebaliknya, alamat fisik unik untuk perangkat tertentu. Sebuah perangkat akan tetap berfungsi dengan alamat fisik Layer 2 yang sama meskipun perangkat tersebut berpindah ke jaringan atau subnet lain. Oleh karena itu, alamat Layer 2 hanya digunakan untuk menghubungkan perangkat dalam media bersama yang sama, pada jaringan IP yang sama.

Angka-angka tersebut menggambarkan fungsi dari alamat Layer 2 dan Layer 3. Saat paket IP bergerak dari host-to-router, router-to-router, dan akhirnya router-to-host, pada setiap titik di sepanjang jalan paket IP dienkapsulasi dalam bingkai tautan data baru. Setiap bingkai tautan data berisi alamat tautan data sumber dari NIC yang mengirim bingkai, dan alamat tautan data tujuan dari NIC yang menerima bingkai.

4.       LAN and WAN Frames

Protokol Ethernet digunakan oleh LAN kabel. Komunikasi nirkabel termasuk dalam protokol WLAN (IEEE 802.11). Protokol ini dirancang untuk jaringan multiakses.

 

WAN secara tradisional menggunakan jenis protokol lain untuk berbagai jenis topologi point-to-point, hub-spoke, dan full-mesh. Beberapa protokol WAN umum selama bertahun-tahun termasuk:

 

·         Protokol Point-to-Point (PPP)

·         High-Level Data Link Control (HDLC)

·         Frame Relai

·         Mode Transfer Asinkron (ATM)

·         X.25

Protokol Layer 2 ini sekarang sedang diganti di WAN oleh Ethernet.

Dalam jaringan TCP/IP, semua protokol OSI Layer 2 bekerja dengan IP pada OSI Layer 3. Namun, protokol Layer 2 yang digunakan tergantung pada topologi logis dan media fisik.

Setiap protokol melakukan kontrol akses media untuk topologi logis Layer 2 yang ditentukan. Ini berarti bahwa sejumlah perangkat jaringan yang berbeda dapat bertindak sebagai node yang beroperasi pada lapisan data link saat mengimplementasikan protokol ini. Perangkat ini termasuk NIC pada komputer serta antarmuka pada router dan switch Layer 2.

Protokol Layer 2 yang digunakan untuk topologi jaringan tertentu ditentukan oleh teknologi yang digunakan untuk mengimplementasikan topologi tersebut. Teknologi yang digunakan ditentukan oleh ukuran jaringan, dalam hal jumlah host dan cakupan geografis, dan layanan yang akan disediakan melalui jaringan.

LAN biasanya menggunakan teknologi bandwidth tinggi yang mampu mendukung sejumlah besar host. Area geografis LAN yang relatif kecil (satu gedung atau kampus multi-bangunan) dan kepadatan penggunanya yang tinggi membuat teknologi ini hemat biaya.

Namun, menggunakan teknologi bandwidth tinggi biasanya tidak hemat biaya untuk WAN yang mencakup wilayah geografis yang luas (kota atau beberapa kota, misalnya). Biaya hubungan fisik jarak jauh dan teknologi yang digunakan untuk membawa sinyal melalui jarak tersebut biasanya menghasilkan kapasitas bandwidth yang lebih rendah.

Perbedaan bandwidth biasanya menghasilkan penggunaan protokol yang berbeda untuk LAN dan WAN.

Protokol lapisan tautan data meliputi:

·         Ethernet

·         802.11 Nirkabel

·         Protokol Point-to-Point (PPP)

·         High-Level Data Link Control (HDLC)

·         Frame Relai