Implementasi Data link layer dalam Jaringan Komputer Teknik Informatika Universitas Dian Nuswantoro November @2015

Pendahuluan Merupakan Layer 2 pada Model OSI Bertujuan menyediakan koneksi antara dua komputer/host dengan menggunakan pengalamatan secara fisik/Hardware Addressing Komunikasi hanya bisa terjadi jika kedua host/komputer yang berkomunikasi tahu alamat fisik masing-masing Pengalamatan secara fisik biasa disebut MAC Address MAC Address Diambilkan dari ID NIC masing-masing komputer

Medium Access Control Address MAC Address terdiri dari 48 bit tetapi biasanya ditulis dalam 12 bit Heksadesimal dengan ketentuan 6 bit sebagai kode pabrik yang ditentukan oleh IEEE dan 6 bit berikunya adalah nomor serial peralatan yang dikeluarkan oleh pabrik

DATA LINK LAYER data-link layer berfungsi mentransfer data dari satu simpul (node) ke simpul yang berdekatan melalui saluran (link) “link” Terminologi: host and router adalah simpul Kanal komunikasi yang menghubungkan simpul yang berdekatan adalah link wired link wireless link LAN Data di encapsulate menjadi frame

DATA LINK LAYER Services Provided to the Network Layer Framing Error Control Flow Control

Layanan yang disediakan Data Link Layer bagi Network Layer Data link layer dapat dirancang untuk memberikan salah satu dari jenis layanan (service) berikut: Unacknowledged connectionless service. Sesuai pada kondisi dengan error rate yang sangat rendah, juga pada aplikasi real time seperti voice. Acknowledged connectionless service. Sesuai pada kondisi channel yang kurang handal seperti wireless. Acknowledged connection-oriented service. Menjamin pengiriman data secara handal

Services Provided to Network Layer (a) Virtual communication. (b) Actual communication.

Prinsip dasar (1) Masalah utama dalam komunikasi data di jaringan adlh realibility atau keandalan. Sinyal yang dikirim melalui medium tertentu dapat mengalami pelemahan, distorsi, keterbatasan bandwidth Data yang dikirim dapat menjadi rusak, hilang, berubah Tugas data link layer adalah menangani kerusakan dan hilangnya data antar 2 titik komunikasi yang terhubung oleh satu medium transmisi fisik

Prinsip dasar (2) A mengirim data ke B. Jalur antara A dan B tidak reliable, sehingga mungkin ada data yang rusak/hilang. Bagaimana menjamin transmisi data A ke B tetap reliable?

Prinsip dasar (3) A tidak mengirim data yang panjang ke B. Data dibagi menjadi frame, sehingga kerusakan sebuah frame tidak merusak keseluruhan data. Bagaimana B dapat mendeteksi bahwa frame yang dikirim A mengalami kerusakan? A menambahkan error check bits ke frame, sehingga B dapat memeriksa frame dan menentukan apakah telah terjadi perubahan

Prinsip dasar (4) Bagaimana A mengetahui data yang dikirimnya telah diterima B? B dapat mengirimkan ack/pemberitahuan jika data diterima dengan benar, dan nak/pemberitahuan data salah jika data rusak A dapat mengirimkan ulang frame yang rusak

Prinsip dasar (5) Mengapa frame dapat hilang? Bagian alamat/id/header mengalami kerusakan, sehingga frame tidak dikenali Temporer disconnection Apa yg terjadi jika frame dapat hilang? B tidak mengetahui ada pengiriman dari A, sehingga tentunya juga tidak mengirimkan ack ke A. B mengirimkan ack namun hilang di jalan.

Prinsip dasar (6) A harus memiliki timer, yang akan mengirim ulang jika tidak menerima kabar dari B Jangka waktu timeout harus diatur. Jika timeout terlalu cepat, A akan mengirimkan ulang sebelum ack dari B tiba. Jika timeout terlalu lama, A akan menunggu terlalu lama jika ada frame yang hilang

Prinsip dasar (7) A mengirim frame 1 A mengalami timeout, dan mengirimkan ulang frame 1 A menerima ack, melanjutkan mengirim frame 2 A menerima ack kedua untuk frame 1, namun dianggap sebagai ack untuk frame 2 (error) Untuk mencegah hal tersebut maka A harus memberikan frame number, sehingga B dapat memberikan ack spesifik untuk frame number tertentu

Peran data link layer Physical layer: mengkodekan data menjadi sinyal yang dikirim melalui medium transmisi Data Link layer berfungsi menangani kesalahan transmisi, serta memberikan layanan ke network layer. Untuk itu beberapa hal yang dilakukan oleh Data Link Layer adalah: Framing Flow control Error control, error detection, error correction

Framing Data Link melakukan framing untuk: Mengurangi kemungkinan error Menyesuaikan dengan kapasitas buffer penerima yang terbatas

Hubungan antara packets and frames. Framing Hubungan antara packets and frames.

Arsitektur Link Layer Sisi pengirim : Sisi penerima sending node frame rcving datagram adapter link layer protocol Sisi pengirim : Mengencapsulasi datagram dalam frame Menambah error checking bits, rdt, flow control, dsb. Sisi penerima Memeriksa error, rdt, flow control, dsb. Mengekstrak datagram, mengirimkan ke node penerima

Framing Teknik framing: Character count Flag byte – byte stuffing Flag bits – bit stuffing

Framing – character count A character stream. (a) Without errors. (b) With one error. Setiap frame diawali dengan field yang menyatakan panjang frame Jika field ini rusak, maka frame tidak dapat dikenali lagi

Framing : flag byte Awal dan akhir frame ditandai dengan byte(s) khusus Byte penanda dapat merupakan simbol yang sama atau berbeda Masalah: kode byte(s) yang digunakan dapat muncul di dalam data yang terkirim, sehingga dapat mengakibatkan kesalahan penentuan frame Solusi: byte stuffing, mengganti byte serupa pada data dengan simbol lain

Framing : flag byte (a) A frame delimited by flag bytes. (b) Four examples of byte sequences before and after stuffing.

Framing : flag bits Serupa dengan flag bytes, namun menggunakan bit Lebih cocok untuk data biner Misalnya ditentukan flag adalah: 01111110 Pada pengirim: setiap muncul 5 bit 1 berurutan, tambahkan bit 0 Pada penerima: jika menerima 5 bit 1 berurutan, maka: Jika bit berikutnya 0: hapus Jika bit berikutnya: 10: end-of-frame Jika bit berikutnya: 11: error

Framing : flag bits Bit stuffing (a) The original data. (b) The data as they appear on the line. (c) The data as they are stored in receiver’s memory after destuffing.

Error Control Menangani error jaringan yang disebabkan masalah transmisi Network errors mis, perubahan nilai suatu bit saat transmisi Dikendalikan oleh network hardware dan software Human errors: mis., kesalahan dlm pengetikan angka Dikendalikan oleh program aplikasi Kategori dari error jaringan Data terkorupsi (perubahan data) Data hilang

Error Control (Cont.) Laju Error (Error Rate) Burst error Bit error rate (BER) menunjukan probabilitas bit terkena error. Harga tipikal BER = 10-9 untuk link electrik, dan 10-12 untuk link optik 1 bit error dalam n bit yang ditransmisikan. mis., 1 dalam 100,000  Bit Error rate (BER) = 10-5 Burst error Banyak bit yang terkorupsi pada saat bersamaan Error-error tidak terdistribusi secara uniform Fungsi-fungsi utama Mencegah error Mendeteksi error Mengkoreksi errors

BER vs PER D ACK H Contoh: Asumsi BER dan error independen, Packet Error Rate = PER = 1 – (1 – BER)N PER ~= N (BER) if N (BER) << 1 mis. N = 104, BER = 10-7 => PER = 10-3

Sumber-Sumber Error Noise saluran dan distorsi – penyebab utama Lebih mungkin pd media elektrik Sinyal elektrik yang tidak diinginkan Disebabkan gangguan peralatan dan alam Menurunkan performansi suatu circuit Tanda-tanda Bit-bit extra Bit-bit berubah (“flipped” bits) Bit-bit hilang

Sumber Error dan Pencegahan Source of Error What causes it How to prevent it Line Outages   Faulty equipment, Storms, Accidents (circuit fails) White Noise (Gaussian Noise) Movement of electrons (thermal energy) Increase signal strength (increase SNR) Impulse Noise (Spikes) Sudden increases in electricity (e.g., lightning, power surges) Shield or move the wires Cross-talk Multiplexer guard bands are too small or wires too close together Increase the guard bands, or move or shield the wires Echo Poor connections (causing signal to be reflected back to the source) Fix the connections, or tune equipment Attenuation Gradual decrease in signal over distance (weakening of a signal) Use repeaters or amplifiers Intermodulation Noise Signals from several circuits combine Move or shield the wires Jitter Analog signals change (small changes in amp., freq., and phase) Tune equipment Harmonic Distortion Amplifier changes phase (does not correctly amplify its input signal) mostly on analog More important  

Deteksi Error Mathematical calculations Mathematical calculations ? = Pengirim mengkalkulasi Error Detection Value (EDV) dan mentransmisikan bersama data Penerima kalkulasi ulang EDV dan bandingkan dengan EDV yang diterima Mathematical calculations Mathematical calculations ? = Data yg akan ditransmisikan EDV Jika sama  tidak ada error saat transmisi Jika berbeda  Terjadi error saat transmisi Makin besar ukuran, makin baik deteksi error (tetapi efisiensi lebih rendah)

Error Detection and Correction Umumnya penanganan error transmisi dilakukan pada data link layer. Error control dapat pula dilakukan pada layer lain (biasanya higher layer) Error dapat dideteksi dan dikoreksi dengan menggunakan data tambahan / redundant pada setiap pengiriman data

Teknik Deteksi dan Koreksi Error Parity checks Longitudinal Redundancy Checking (LRC) Hamming Code Polynomial checking Checksum Cyclic Redundancy Check (CRC)

Error Detection and Correction Jenis error: Single bit error: hanya sebuah bit yang berubah. Disebabkan oleh white noise Burst error: sederetan bit-bit mengalami error. Disebabkan oleh impulse noise Makin tinggi data rate, makin besar efeknya

Error Detection and Correction Ada 2 teknik yang digunakan: Error - Detecting Codes Error - Correcting Codes Error correcting codes memerlukan data redundant lebih besar dibandingkan dengan error detecting codes

Koreksi Error Begitu terdeteksi, error harus dikoreksi Teknik Koreksi Error Retransmisi (Backward error correction) Sederhana, efektif, murah, umum digunakan Dikoreksi dengan retransmisi data Penerima, jika mendeteksi error, meminta pengirim untuk retransmit message Sering disebut Automatic Repeat Request (ARQ) Forward Error Correction Peralatan penerima dapat mengkoreksi sendiri messages yang datang

Forward Error Correction (FEC) Peralatan penerima dapat mengkoreksi sendiri message yang datang (tanpa retransmisi) Perlu informasi ekstra untuk koreksi Kirim bersama dengan data Memungkinkan data untuk di-check dan dikoreksi oleh penerima Jumlah informasi extra : biasanya 50-100% dari data Berguna untuk transmisi satelit Transmisi satu arah (retransmisi tidak dimungkinkan) Waktu transmisi sangat panjang (retransmisi akan memakan waktu lama) Biaya FEC tdk signifikan (dibandingkan biaya total peralatan)

Contoh Penggunaan Parity Bit Untuk dikirimkan: huruf V pd 7-bit ASCII: 0110101 sender receiver 01101010 EVEN parity parity Operator : XOR sender receiver 01101011 ODD parity parity Operator : ~XOR

Parity Checking Satu yang paling tua dan paling sederhana Satu bit ditambahkan pada tiap karakter Even parity: penambahan 1 bit parity  jumlah bit 1 genap (even) Odd parity : penambahan 1 bit parity  jumlah bit 1 ganjil (odd) Sisi penerima kalkulasi ulang parity bit Jika satu bit mengalami error transmisi jumlah bit 1 tdk sesuai dengan parity yang digunakan (genap identik dengan 0 dan ganjil identik dengan 1) Sederhana, tetapi tidak dapat mendeteksi semua error Jika dua (atau sejumlah genap) bit mengalami error, parity check tampak benar Mendeteksi sekitar 50% dari error Jika terjadi kesalahan maka data harus dikirim ulang Keuntungannya, hanya menggunakan satu bit tunggal untuk check bit dan membutuhkan hanya satu gate XOR untuk mengenerate

KODE DENGAN PENDETEKSI KESALAHAN Desimal BCD Dengan paritas genap Dengan paritas gasal 0000 0000 0 0000 1 1 0001 0001 1 0001 0 2 0010 0010 1 0010 0 3 0011 0011 0 0011 1 4 0100 0100 1 0100 0 5 0101 0101 0 0101 1 6 0110 0110 0 0110 1 7 0111 0111 1 0111 0 8 1000 1000 1 1000 0 9 1001 1001 0 1001 1

Error detection: parity bit Contoh : mengirimkan nilai 4-bit yaitu 1001 dengan bit paritas disisi kanan, tanda ^ menyatakan gate XOR Transmisi pengiriman menggunakan paritas genap : A wants to transmit: 1001 A computes parity bit value: 1^0^0^1 = 0 A adds parity bit and sends: 10010 B receives: 10010 B computes parity: 1^0^0^1^0 = 0 B reports correct transmission after observing expected even result.

Error detection: parity bit Transmisi pengiriman menggunakan paritas ganjil : A wants to transmit: 1001 A computes parity bit value: ~(1^0^0^1) = 1 A adds parity bit and sends: 10011 B receives: 10011 B computes overall parity: 1^0^0^1^1 = 1 B reports correct transmission after observing expected odd result. Transmisi pengiriman menggunakan paritas genap : A computes parity bit value: 1^0^0^1 = 0 A adds parity bit and sends: 10010 *** TRANSMISSION ERROR *** B receives: 11010 B computes overall parity: 1^1^0^1^0 = 1 B reports incorrect transmission after observing unexpected odd result.

Error detection: parity bit B menghitung paritas ganjil yang mengindikasikan error, disini yang terjadi error pada bit paritasnya : A wants to transmit: 1001 A computes even parity value: 1^0^0^1 = 0 A sends: 10010 *** TRANSMISSION ERROR *** B receives: 10011 B computes overall parity: 1^0^0^1^1 = 1 B reports incorrect transmission after observing unexpected odd result. Bit paritas hanya menjamin deteksi jumlah ganjil pada bit error. Jika jumlah genap mempunyai error, bit paritas mencatat hasil yang benar padahal datanya corrupt. B receives: 11011 B computes overall parity: 1^1^0^1^1 = 0 B reports correct transmission though actually incorrect.

LRC - Longitudinal Redundancy Checking Tambahkan karakter tambahan (bukan satu bit) Block Check Character (BCC) pada tiap blok data Ditentukan seperti parity, tetapi menghitung secara longitudinal pada pesan (dan juga secara vertikal) Kalkulasi berdasarkan pd bit ke-1, ke-2 dst (dari semua karakter) pd blok Bit ke-1 dari BCC  jumlah 1 pada bit ke-1 dari karakter Bit ke-2 dari BCC  jumlah 1 pada bit ke-2 dari karakter Perbaikan signifikan dibandingkan parity checking 98% laju deteksi error utk burst errors ( > 10 bit) Mampu mengoreksi error sebuah bit Mampu mengoreksi error sebuah drive yang rusak (dalam RAID)

Parity Checking Two Dimensional Bit Parity: Single Bit Parity: Detect single bit errors Two Dimensional Bit Parity: Detect and correct single bit errors Contoh : Menggunakan paritas genap

Penggunaan LRC Utk Deteksi Error Letter D A T Cat. parity bit BCC juga ditentukan dg parity BCC 1 1 0 1 1 1 1 1 Parity bit 1 Contoh: kirim pesan “DATA” dg ODD parity dan LRC ASCII 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 Arah pentransmisian bit

Penggunaan LRC Utk Deteksi Error Letter D C T A Paritas error BCC 1 1 0 1 1 1 1 1 Parity bit 1 Contoh: kirim pesan “DATA” dg ODD parity dan LRC Yang diterima seperti pada gambar ASCII 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 Bagaimana jika ada 2 bit yang error pada data 2 ? Paritas error Koreksi dilakukan dengan menginversi bit 0 menjadi 1 atau 1 menjadi 0 pada posisi bit yang baris dan kolomnya dinyatakan error

Penggunaan LRC Utk Deteksi Error RAID Paritas juga digunakan dalam beberapa level RAID untuk mendapatkan redundansi. Jika dalam salah satu drive array rusak, data tersebut masih dapat dikembalikan dengan mengombinasikan data paritas (dengan operator logika XOR) untuk mengembalikan data yang rusak. Drive 1 2 3 4 BCC ASCII 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 Drive 1 3 4 BCC 2 ASCII 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Rusak !!! Koreksi dilakukan dengan megoperasi drive yang lain dengan BCC sehingga drive 2 (rusak) bisa dikembalikan data aslinya)

Hamming Code Hamming code dapat digunakan untuk melakukan error correction. Codeword (berukuran n-bit) merupakan gabungan data berukuran m-bit dan redundant check bits berukuran r-bit, (n=m+r). Hamming distance:Jumlah bit yang berbeda antara dua buah codeword (gunakan XOR): 1110 dan 1111 memiliki 1 bit yang berbeda: d=1 1010 dan 1100 memiliki 2 bit yang berbeda: d=2

Hamming distance

KODE HAMMING (deteksi dan koreksi kesalahan) Data: 0 1 1 0 (6) d3d2d1d0 Posisi : 1 2 3 4 5 6 7 p1 p2 d3 p4 d2 d1 d0 p1 p2 0 p4 1 1 0 p1 bertanggung jawab pada posisi: 1,3,5,7 p2 bertanggung jawab pada posisi: 2,3,6,7 p4 bertanggung jawab pada posisi: 4,5,6,7 Menggunakan paritas genap : saat pendeteksian, hasil operasi XOR harus 0 (genap) p1 : p1  0  1  0 = genap  p1 = 1 p2 : p2  0  1  0 = genap  p2 = 1 p4 : p4  1  1  0 = genap  p4 = 0 Kode Hamming: 1 1 0 0 1 1 0

MISAL KODE HAMMING PARITAS GENAP DARI BCD ADALAH 1 1 1 0 1 1 0 , BERAPA NILAI BCD TSB? Posisi : 1 2 3 4 5 6 7 p1 p2 d3 p4 d2 d1 d0 1 1 1 0 1 1 0 Yang benar: 1 1 0 0 1 1 0 Data : 0110 (6) p1 : 1 + 1 + 1 + 0 = ganjil  salah p2 : 1 + 1 + 1 + 0 = ganjil  salah p4 : 0 + 1 + 1 + 0 = genap  benar Bit yang salah adalah posisi: 3 ????

Hamming Code – Contoh FEC Kalkulasi tiga parity bit EVEN dari data Jika satu bit (parity atau data) berubah  perubahan pd bit data dp dideteksi & dikoreksi Only works for one bit errors Hanya bekerja utk satu bit error

Use of a Hamming code to correct burst errors.

Polynomial Checking Tambahkan 1 atau lebih karakter pd akhir pesan (berdasarkan algoritma matematik) Dua tipe: Checksum dan CRC Checksum Kalkulasi dengan menambahkan nilai desimal dari tiap karakter pd pesan Bagi total dengan 255 dan Simpan sisanya (nilai 1 byte) dan gunakan ini sbg checksum 95% efektif Cyclic Redundancy Check (CRC) Dihitung dg kalkukasi sisa ke problem pembagian

Error detection: CRC Cyclic redundancy check (CRC) adalah method yang umum digunakan untuk mendeteksi error CRC beroperasi pada sebuah frame/block. Setiap block data (berukuran m bit  m=M(x)+R(x)) yang akan dikirim akan terlebih dahulu dihitung CRC checksumnya (berukuran R bit dari standart). M(x) = pesan yang dikirim. G(x) = generator polynomial. R=jumlah bit CRC yang digunakan (mengikuti standart) Kalikan D dengan 2R Lakukan pembagian modulo 2 dengan G(x) untuk mendapatkan sisa R(x) Kemudian M(x)+R(x) sumnya akan dikirim sebagai frame (dengan ukuran m bit). Pada sisi penerima, CRC checksum akan dihitung kembali berdasarkan pada frame yang diterima, dan dibandingkan dengan checksum yang dikirimkan. Jika hasil baginya tidak 0, berarti frame telah rusak. CRC menggunakan prinsip modulo bilangan 2.

Modulo arithmetic Operasi penambahan dan pengurangan = XOR

Standart CRC Internasional Name Polynomial Representations: normal / reversed / reverse of reciprocal CRC-1 x + 1 (most hardware; also known as parity bit) 0x1 / 0x1 / 0x1 CRC-4-ITU x4 + x + 1 (ITU-T G.704, p. 12) 0x3 / 0xC / 0x9 CRC-5-EPC x5 + x3 + 1 (Gen 2 RFID) 0x09 / 0x12 / 0x14 CRC-5-ITU x5 + x4 + x2 + 1 (ITU-T G.704, p. 9) 0x15 / 0x15 / 0x1A CRC-5-USB x5 + x2 + 1 (USB token packets) 0x05 / 0x14 / 0x12 CRC-6-ITU x6 + x + 1 (ITU-T G.704, p. 3) 0x03 / 0x30 / 0x21 CRC-7 x7 + x3 + 1 (telecom systems, ITU-T G.707, ITU-T G.832, MMC, SD) 0x09 / 0x48 / 0x44 CRC-8-CCITT x8 + x2 + x + 1 (ATM HEC), ISDN Header Error Control and Cell Delineation ITU-T I.432.1 (02/99) 0x07 / 0xE0 / 0x83 CRC-8-Dallas/Maxim x8 + x5 + x4 + 1 (1-Wire bus) 0x31 / 0x8C / 0x98 CRC-8 x8 + x7 + x6 + x4 + x2 + 1 0xD5 / 0xAB / 0xEA CRC-8-SAE J1850 x8 + x4 + x3 + x2 + 1 0x1D / 0xB8 / 0x8E CRC-8-WCDMA x8 + x7 + x4 + x3 + x + 1 0x9B / 0xD9 / 0xCD CRC-10 x10 + x9 + x5 + x4 + x + 1 (ATM; ITU-T I.610) 0x233 / 0x331 / 0x319 CRC-11 x11 + x9 + x8 + x7 + x2 + 1 (FlexRay) 0x385 / 0x50E / 0x5C2 CRC-12 x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1 (telecom systems) 0x80F / 0xF01 / 0xC07 CRC-15-CAN x15 + x14 + x10 + x8 + x7 + x4 + x3 + 1 0x4599 / 0x4CD1 / 0x62CC

Standart CRC Internasional Name Polynomial Representations: normal / reversed / reverse of reciprocal CRC-16-IBM x16 + x15 + x2 + 1 (Bisync, Modbus, USB, ANSI X3.28, many others; also known as CRC-16 and CRC-16-ANSI) 0x8005 / 0xA001 / 0xC002 CRC-16-CCITT x16 + x12 + x5 + 1 (X.25, V.41, HDLC, XMODEM, Bluetooth, SD, many others; known as CRC-CCITT) 0x1021 / 0x8408 / 0x8810[8] CRC-16-T10-DIF x16 + x15 + x11 + x9 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1 (SCSI DIF) 0x8BB7[20] / 0xEDD1 / 0xC5DB CRC-16-DNP x16 + x13 + x12 + x11 + x10 + x8 + x6 + x5 + x2 + 1 (DNP, IEC 870, M-Bus) 0x3D65 / 0xA6BC / 0x9EB2 CRC-16-DECT x16 + x10 + x8 + x7 + x3 + 1 (cordless telephones) 0x0589 / 0x91A0 / 0x82C4 CRC-16-Fletcher Not a CRC; see Fletcher's checksum Used in Adler-32 A & B CRCs CRC-24 x24 + x22 + x20 + x19 + x18 + x16 + x14 + x13 + x11 + x10 + x8 + x7 + x6 + x3 + x + 1 (FlexRay) 0x5D6DCB / 0xD3B6BA / 0xAEB6E5 CRC-24-Radix-64 x24 + x23 + x18 + x17 + x14 + x11 + x10 + x7 + x6 + x5 + x4 + x3 + x + 1 (OpenPGP) 0x864CFB / 0xDF3261 / 0xC3267D CRC-30 x30 + x29 + x21 + x20 + x15 + x13 + x12 + x11 + x8 + x7 + x6 + x2 + x + 1 (CDMA) 0x2030B9C7 / 0x38E74301 / 0x30185CE3 CRC-32-Adler Not a CRC; see Adler-32 See Adler-32 CRC-32-IEEE 802.3 x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1 (V.42, Ethernet, SATA, MPEG-2, PNG,[22] POSIX cksum) 0x04C11DB7 / 0xEDB88320 / 0x82608EDB CRC-32C (Castagnoli) x32 + x28 + x27 + x26 + x25 + x23 + x22 + x20 + x19 + x18 + x14 + x13 + x11 + x10 + x9 + x8 + x6 + 1 (iSCSI & SCTP, G.hn payload, SSE4.2) 0x1EDC6F41 / 0x82F63B78 / 0x8F6E37A0 CRC-32K (Koopman) x32 + x30 + x29 + x28 + x26 + x20 + x19 + x17 + x16 + x15 + x11 + x10 + x7 + x6 + x4 + x2 + x + 1 0x741B8CD7 / 0xEB31D82E / 0xBA0DC66B[11] CRC-32Q x32 + x31 + x24 + x22 + x16 + x14 + x8 + x7 + x5 + x3 + x + 1 (aviation; AIXM) 0x814141AB / 0xD5828281 / 0xC0A0A0D5 CRC-40-GSM x40 + x26 + x23 + x17 + x3 + 1 (GSM control channel) 0x0004820009 / 0x9000412000 / 0x8002410004 CRC-64-ISO x64 + x4 + x3 + x + 1 (HDLC — ISO 3309, Swiss-Prot/TrEMBL; considered weak for hashing) 0x000000000000001B / 0xD800000000000000 / 0x800000000000000D CRC-64-ECMA-182 x64 + x62 + x57 + x55 + x54 + x53 + x52 + x47 + x46 + x45 + x40 + x39 + x38 + x37 + x35 + x33 + x32 + x31 + x29 + x27 + x24 + x23 + x22 + x21 + x19 + x17 + x13 + x12 + x10 + x9 + x7 + x4 + x + 1 (as described in ECMA-182 p. 51) 0x42F0E1EBA9EA3693 / 0xC96C5795D7870F42 / 0xA17870F5D4F51B49

CRC Contoh: Akan mengirim karakter “W” Dalam desimal 8710 Biner : M(x) = x6 + x4 + x2 + x + 1 = 1010111 Generator menggunakan standart CRC-8-ATM (HEC) polynomial x8 + x2 + x + 1 Maka G(x) = 9-bit string "100000111". R=8 (CRC 8bit) Kalikan M(x) dengan 2R M(x) * 28 = 101011100000000 Menentukan checksum: Bagi M(x) dengan generator G(x) Sisanya adalah checksum (10100010) Tambahkan checksum ke data asal: 10100010 ke M(x) Menjadi : 101011110100010

CRC Data dan checksum dikirimkan. Pada sisi penerima, data dan checksum yang diterima dibagi dengan generator. Jika sisanya 0, berarti tidak terjadi kesalahan Jika sisanya bukan 0, berarti terjadi kesalahan Misalnya M(x) yang diterima : 101001110100010 Sisa yang dihasilkan : 00011100 Pesan yang terima terjadi error.

CRC M(x) yang diterima : 101011110100010 Sisa yang dihasilkan : 00000000 Pesan yang diterima benar Paling powerful dan paling umum Deteksi 100% error, jika jum error ≤ ukuran R Kalau tdk : CRC-16 (99.998%) dan CRC-32 (99.9999%)

Flow control Mengendalikan aliran transmisi data, sehingga pengirim tidak membanjiri penerima Proses utk meminta data transmisi dikirim ulang (Automatic Repeat Request / ARQ) Dapat dilakukan pada layer data link maupun layer di atasnya Stop and wait protocol (Stop and wait ARQ) Sender mengirimkan sebuah message dan menunggu acknowledgment, lalu kjrim message berikutnya Receiver menerima message dan mengirimkan acknowledgement, dan menunggu message berikutnya sliding window (Continuous ARQ) Sender secara kontinyu mengirimkan paket tanpa menunggu acknowledge dari penerima Receiver secara kontinyu menerima messages tanpa harus memberikan acknowledment dg segera

Stop and Wait ARQ Sender Receiver Kirim paket, lalu tunggu kabar dari receiver Kirim acknowledgement Kirim ulang paket Kirim paket berikutnya Sender Receiver Kirim negative acknowledgement

Stop and Wait Protocol Dengan stop and wait protocol utilisasi kanal akan rendah. bit rate: jumlah bit yang dikirim setiap satuan waktu transmission time: waktu yang diperlukan untuk mengirim sebuah frame. Untuk frame dengan ukuran L, maka transmission time (ttrans) = L / bit rate transmission delay/latency/propagation (tprop): waktu yang diperlukan sebuah bit untuk mencapai tujuan

Stop and Wait Protocol Utilisasi kanal:

Stop and Wait Protocol Jika latency jauh lebih besar dari transmission time, maka utilisasinya akan sangat rendah. Contoh: Pada link antara stasiun bumi dan satelit dengan jarak 36000 km dengan data rate 1 Mbps. t trans untuk frame berukuran 8000 bit : 8000/106 = 8ms Tprop (latency) = 36000km/3X108=120ms U = 8 / (8 + 2*120) = 0,032

Continuous ARQ Perhatikan bahwa acknowledgments sekarang mengidentifikasi paket yang di- acknowledged pengirim dapat mengirim hingga w (ukuran window) buah frame tanpa harus menerima konfirmasi terlebih dahulu penerima harus memiliki buffer yang mampu menampung n buah frame frame memiliki nomor identitas (sequence number) ack menyatakan frame terakhir yang diterima sesuai urutan

Sliding Window Protocol utilisasi kanal: jika w x t trans > 2 x tprop, maka dapat dicapai utilisasi 100% (pengirim dapat melakukan pengiriman frame secara kontinu)

Sliding Window Protocol Window pengirim: Setiap mengirimkan frame baru, batas atas akan bergeser. Setiap menerima ack, batas bawah akan digeser. Pada unreliable link, frame-frame ini harus disimpan pada buffer pengirim Window penerima: menyatakan frame yang dapat diterima. Setiap menerima frame pada batas bawah, window akan bergeser A sliding window of size 1, with a 3-bit sequence number. (a) Initially. (b) After the first frame has been sent. (c) After the first frame has been received. (d) After the first acknowledgement has been received.

Sliding Window Protocol

Go-Back-N Allow up to N unACKed pkts in the network Sender Operation: N is the Window size Sender Operation: If window not full, transmit ACKs are cumulative On timeout, send all packets previously sent but not yet ACKed. Uses a single timer – represents the oldest transmitted, but not yet ACKed pkt

A Protocol Using Go Back N Pipelining and error recovery. Effect on an error when (a) Receiver’s window size is 1. (b) Receiver’s window size is large.

Selective Repeat Penerima memberitahu secara individu semua paket yang diterima dengan benar Buffer paket, dibutuhkan untuk kejadian penerimaan paket layer diatasnya Pengirim hanya mengirimkan paket yang belum ada ACK Sender window N memutus urutan #’s Batas urutan #s yang terkirim, paket yang belum ACK

Selective Repeat Example PKT0 0123 456789 PKT1 0 1234 56789 PKT2 PKT3 01 2345 6789 ACK1 ACK0 0 1234 56789 ACK2 0 1234 56789 ACK3 PKT4 01234 5678 9 Time-Out PKT1 ACK4 ACK1 01234 5678 9 Receiver Sender

Protokol Data Link Klasifikasi Berbeda oleh Asynchronous transmission Message delineation Frame length Frame field structure frame k-1 frame k frame k+1

Asynchronous Transmission Tiap karakter dikirim secara independen Kadang disebut start-stop transmission Kirim antara transmisi (deretan stop bits) Digunakan oleh receiver utk memisahkan karakter dan utk synch. Digunakan pada point-to-point full duplex circuits (digunakan oleh Telnet saat menghubungkan ke komputer Unix/Linux)

Asynchronous File Transfer Digunakan pada Point-to-point asynchronous circuits Biasanya melalui saluran telepon via modem Komputer ke komputer untuk transfer file data Karakteristik dari file transfer protocols Dirancang untuk transmit error-free data Kelompokkan data kedalam blocks untuk ditransmisikan (tidak dikirimkan character by character) File transfer Protocols yang populer Xmodem, Zmodem, dan Kermit

File Transfer Protocols SOH Packet # Packet # compl. (128 bytes) Checksum Start of Header satu dari async file transfer protocol paling tua menggunakan stop-and-wait ARQ. Xmodem-CRC: menggunakan 1 byte CRC (drpd checksum) Xmodem-1K: Xmodem-CRC + message field 1024 byte Xmodem Zmodem Kermit Menggunakan CRC-32 dg continuous ARQ Pengaturan dinamis dari ukuran paket (tergantung circuit) Sangat fleksibel, powerful dan popular Biasanya menggunakan CRC-24 dan ukuran 1K, tetapi adjustable

Synchronous Transmission Data dikirim dalam satu blok yg besar disebut frame atau paket Biasanya sekitar seribu karakter (bytes) Mencakup informasi addressing Terutama berguna dalam multipoint circuits Mencakup satu serie dari karakter-karakter synchronization (SYN) Digunakan utk membantu receiver mengenali data yg datang Kategori Synchronous transmission protocols Bit-oriented protocols: SDLC, HDLC Byte-count protocols: Ethernet Byte-oriented protocols: PPP

Byte-Oriented Protocol Text (Data) STX ETX 8 STX - start of text ETX - end of text Masalah: bagaimana jika ETX muncul pada bagian data dari frame Solusi: Gunakan karakter khusus DLE (“Data Link Escape”) sebelumnya Jika DLE muncul dalam text, gunakan DLE lainnya sebelumnya Contoh-contoh protocol: Bisync, PPP, DDCMP

Byte-Count Protocol Sender: Menyisipkan panjang data (dalam byte) pada awal frame Receiver: mengekstrak panjang ini dan menguranginya setiap satu byte dibaca, jika counter menjadi nol satu frame lengkap diproses Contoh: Ethernet

Bit-Oriented Protocol Text (Data) Start sequence 8 End Digunakan suatu flag: deretan bit tetap (pola tetap) untuk indikasi awal dan akhir suatu paket Pola start sequence dan end sequence dapat sama, mis pd HDLC” ‘01111110’ Secara prinsip, sembarang deretan dp digunakan, tetapi kemunculan flag harus dicegah di dalam data Protokol standard menggunakan deretan 8-bit 01111110 sbg satu flag INVENTED ~ 1970 oleh IBM utk SDLC (synchronous data link protocol) Data transparan Krnnya 0111111 yang tidak boleh muncul di didalam data Untuk mencegah pola start dan end sequence pada data digunakan ‘bit stuffing’

Bit Stuffing (Pengirim) Digunakan utk menghilangkan flag dari data original Satu 0 disisipkan setelah 1 berturutan pd frame original Mengapa perlu menyisipkan 0 pd 0111110? Jika tidak 0111110111  0111110111 011111111  0111110111 Bagaimana membedakannya pd penerima?

Destuffing (Penerima) Jika 11111 diikuti 0, buang 0

SDLC – Synchronous Data Link Control Address tujuan(8 atau 16 bit) Identifikasi tipe frame: - Informasi (utk transfer data user) - Supervisory (utk error dan flow control) data CRC-32 Akhir (01111110) Awal Bit-oriented protocol dikembangkan IBM Menggunakan controlled media access protocol

Masalah Transparansi pd SDLC Problem: Transparansi Data user dapat berisi pola bit seperti flags (01111110) Receiver dapat menginterpretasi sebagai akhir frame dan mengabaikan yang lainnya Solusi: Bit stuffing (zero insertion) Sender menyisipkan 0 jika mendeteksi 11111 (lima deretan 1) Jika receiver melihat lima deretan 1, check bit-bit berikutnya jika 0, hilangkan (stuffed bit) jika10, akhir dari frame marker (01111110) jika 11, error (tujuh deretan tdk mungkin dlm data) Bekerja tetapi menambah kompleksitas

HDLC – High-Level Data Link Control Standar formal dikembangkan oleh ISO Sama seperti SDLC, kecuali Address dan field control lebih panjang Ukuran sliding window lebih besar Lainnya Dasar bagi banyak Data Link Layer protocol lainnya LAP-B (Link Accedes Protocol – Balanced) Digunakan pada teknologi X.25 LAP-D (Link Accedes Protocol – Balanced) Digunakan pada teknologi ISDN LAP- F (digunakan pd teknologi Frame Relay)

Ethernet (IEEE 802.3) Protokol LAN paling luas digunakan, dikembangkan bersama oleh Digital, Intel, dan Xerox, sekarang sebagai standar IEEE formal standard: IEEE 802.3ac Menggunakan contention based media access control Byte-count data link layer protocol Tidak ada masalah transparency Menggunakan sebuah field berisi jumlah bytes (bukan flags) untuk membatasi frames Koreksi error: optional

Frame Ethernet (IEEE 802.3) (jumlah byte pada field message) Pengulangan pola dari (1010101010) Digunakan pd Virtual LANs; (jika tidak field ini diabaikan Jika digunakan, 2 byte pertama di-set ke: 24.832 (8100H) Digunakan untuk pertukaran info kontrol (mis., tipe protokol network layer yang digunakan) Digunakan untuk no urut/sequence number, ACK/NAK, dll, (1 atau 2 byte) 00 01 10 11

Point-to-Point Protocol (PPP) Byte-oriented protocol dikembangkan awal 90’an Umum digunakan pada saluran dial-up dari PC di rumah Dirancang terutama untuk saluran. telepon point-to-point (dapat digunakan juga untuk saluran multipoint) (s/d 1500 byte) Menspesifikasikan protokol network layer yang digunakan (mis. IP, IPX)

Data Link Protocol Summary   Data Link Protocol Summary Protocol Size Error Detection Retransmission Media Access Asynchronous Xmission 1 Parity Continuous ARQ Full Duplex   File Transfer Protocols XMODEM 132 8-bit Checksum Stop-and-wait ARQ Controlled Access XMODEM-CRC 8-bit CRC XMODEM-1K 1028 ZMODEM * 32-bit CRC KERMIT 24-bit CRC Synchronous Protocols SDLC 16-bit CRC HDLC Token Ring Stop-and wait ARQ Ethernet Contention SLIP None PPP * Varies depending on message length.

Efisiensi Transmisi Tujuan suatu jaringan: Memindahkan sebanyak mungkin bit dengan error minimum  efisiensi lebih tinggi biaya lebih rendah Fator yg mempengaruhi efisiensi jaringan: Karakteristik dari circuit (laju error/error rate, kecepatan/speed) Kecepatan dari peralatan, Teknik Error control Protocol yang digunakan Bit-bit informasi (memuat informasi user) Bit-bit Overhead (digunakan untuk error checking, pembatas frame, dll.) Total jumlah bit info ditransmisikan Total jumlah bit ditransmisikan =

Efisiensi Transmisi dari Protocol Async Transmission: 7-bit ASCII (info bits), 1 parity bit, 1 stop bit, 1 start bit Efisiensi transmisi = 7 / 10  70% mis., V.92 modem dg 56 Kbps  laju efektif 39.2 Kbps SDLC Transmission Asumsi 100 karakter info (800 bit), 2 flag (16 bit) Address (8 bits), Control (8 bits), CRC (32 bits) Efisiensi transmisi = 800 / 64  92.6% mis., V.92 modem with 56 Kbps  51.9 Kbps effective rate Lebih besar panjang message, efisiensi lebih baik namun, paket yang lebih besar kemungkinan mendapatkan error lebih besar (kemungkinan lebih banyak memerlukan retransmisi)  kapasitas terbuang

Throughput Definisi lebih akurat dari efisiensi Total jumlah bit informasi diterima per detik; dengan mempertimbangkan: Bit-bit overhead (seperti pada efisiensi transmisi) Keperluan retransmisi paket mengandung error Kalkulasi kompleks; tergantung pada Efisiensi transmisi Laju error Jumlah retransmisi Transmission Rate of Information Bits (TRIB) Digunakan sebagai ukuran dari throughput

Ukuran paket Optimum Trade-off antara ukuran paket dan throughput Rentang yang dapat diterima (lebih mahal dalam hal kapasitas circuit untuk retransmisi jika ada error) (kemungkinan mengandung error kecil)

TRIB = Jumlah bit info diterima / total waktu diperlukan untuk mendapatkan bit (jumlah bit info) (Prob. Dari transmisi sukses) waktu diperlukan untuk transmit bit-bit ini + delay propagasi K (M – C) (1 – P) (M / R) + T Info bits per character Average number of non-info characters per block Probability that a block will require retransmission Time between blocks (in seconds) (propagation time + turnaround time) (a.k.a., reclocking time) Packet length in characters Data xmission rate in char per second TRIB = Ex: K=7 bits/character M = 400 char/block R= 4.8 Kb/s C = 10 char/block P = 1% T = 25 ms 7(400-10)(1-0.01) (400/600)+0.025) = 3.908 Kb/s

PEKERJAAN RUMAH Baca Tanenbaum Chapter 3 dan 4. Kerjakan soal Chapter 3 No: 2, 3, 5, 10, 15, 16, dan 17. Tugas di email paling lambat …… jam 24:00 Format nama file : tugas-datalink-noreg-nama.doc Format subject email : tugas-datalink-noreg-nama