BAB 4. MEDIUM ACCESS SUBLAYER Jaringan dibagi dalam 2 kategori : Hubungan point to point Hubungan broadcast Broadcast channel sering disebut : Multi access Random Access Channels

4.1. Lokal dan Metropolitan Area Network MAC : sangat penting bagi LAN LAN : basis komunikasi LAN umumnya multi access channel WAN : point to point Karakteristik LAN : 1. Garis tengah tidak lebih dari beberapa km 2. Total data rate beberapa Mb/sekon 3. Dipunyai oleh suatu organisasi

WAN : Terbentang diseluruh daerah/negara Data rate < 1 Mb/s Dipunyai oleh beberapa organisasi Umumnya pakai existing public telephone network

(Metropolitan Area Network) MAN : antara WAN dan MAN (Metropolitan Area Network) Meliputi seluruh daerah/kota Menggunakan teknologi LAN Menggunakan kabel TV (CATV) sebagai medium LAN menarik karena : Menghubungkan beberapa komputer lokal Dapat dikembangkan secara incremental

Harga dan performance memadai Reliable (error rate 1000 X lebih rendah dari WAN) Protokol lebih sederhana dan efisien Yang terpenting Berbagi pakai

4.1.1. Alokasi kanal statis pada LAN dan MAN FDM : Frequency Division Multiplexing Bandwidth dibagi menjadi N bagian yang sama dimana tiap pemakai memiliki frekwensi band sendiri, tanpa ada interferensi FDM : sederhana dan efisien untuk pemakai yang terbatas, tetapi masing-masing mempunyai trafik tinggi FDM : - Utilisasi kanal rendah

Pemanfaatan kanal pada tiap saat : << N tidak efisien - Terutama untuk jumlah pemakai yang besar dan trafiknya “ bursty” sistem komputer umumnya data bursty (Peak traffic : mean traffic = 1000 : 1) Pemanfaatan kanal pada tiap saat : << N tidak efisien

Bila kanal dibagi N sub kanal : Mean time delay T : C : kapasitas kanal (bps)  : laju kedatangan frame/sekon 1/µ : frame length (mean) bits Bila kanal dibagi N sub kanal : kapasitas per sub kanal : C/N bps mean input rate : /N frame/sekon

Berarti : Mean time delay = N x lebih jelek dari T

4.1.2. Alokasi Saluran Dinamik pada LAN dan MAN Asumsi yang dibuat : 1. Model stasiun : N buah stasiun yang independent, mempunyai program atau user yang menghasilkan frame bila sebuah frame dihasilkan stasiun akan diblokir sampai frame tersebut ditransmisikan probilitas frame dihasilkan selama t =  . t ( konstanta laju kedatangan dari frame baru)

4.a. Waktu kontinu 2. Asumsi saluran tunggal hanya 1 kanal tersedia untuk komunikasi semua stasiun berprioritas sama, kecuali bila diatur lain. 3. Asumsi tabrakan (Collision) semua stasiun dapat mendeteksi tabrakan frame ditransmisi ulang 4.a. Waktu kontinu transimisi frame dapat dilakukan setiap saat tidak terdapat master clock

4.b. Waktu slot (Slotted time) waktu dibagi menjadi interval-interval diskrit (slot) transmisi frame selalu dimulai pada awal sebuah slot 5.a. Carrier Sense Stasiun dapat mengetahui suatu saluran sedang dipakai sebelum mencoba menggunakannya.

5.b. No Carrier Sense Stasiun tidak mendeteksi keadaan saluran Setelah beberapa saat baru diketahui transmisi berhasil / gagal

4.2. Multiple Access Protocols Protokol yang pertama ada : Protokol ALOHA Murni (pure) Berslot (slotted) Univesity of Hawaii tahun 1970-an Norman Abramson Jaringan paket radio

ALOHA murni Ide dasar : membiarkan pengguna untuk melakukan transmisi kapan saja bila memiliki data pengirim akan mengetahui frame yang dikirimkan rusak atau tidak setelah 270 mdetik No Sense system Menggunakan sistem contention (persaingan)

S = G e-2G Rata-rata frame terkirim per satuan waktu: dimana : S : mean new frame sent per frame time, menurut poisson G : mean old (retrans) and new frames combined per frame time (poisson)

‘frame time’ : Bila S > 1 : Jumlah waktu yang diperlukan untuk mentransmisikan frame standard denganpanjang yang tetap = Yaitu panjang frame dibagi bit rate Bila S > 1 : Pengguna menghasilkan frame pada kecepatan yang lebih tinggi dari yang dapat ditangani saluran

hampir seluruh frame mengalami tabrakan Akibatnya : hampir seluruh frame mengalami tabrakan Besar throughput yang layak :O < S < 1 G pada umumnya  S Pada beban rendah : no collision = G  S Pada beban tinggi = G > S ALOHA Berslot (Slotted Aloha) S = G.e –G

Karena ada time slot sender dilarang mengirim bila ada (CR) menunggu slot baru Vulnerable period menjadi 1/2

t = waktu yang dibutuhkan untuk mengirim sebuah frame Tabrakan dengan awal frame yang diarsir Tabrakan dengan akhir frame yang diarsir t t0 + t vulnerable t0 + 2 t t0 + 3 t waktu t = waktu yang dibutuhkan untuk mengirim sebuah frame

0.4 Slotted aloha : S = Ge. -G (36%) 0.3 0.2 0.1 0.5 1 1.5 2 S (trough put per frame time) 0.2 Pure aloha : S = G.e -2G best s = 1/2 e (18%) 0.1 0.5 1 1.5 2 Throughput Versus offered traffic

PROTOKOL LAN 4.2.1. Presistent dan Non presistent CSMA Pada LAN, stasiun melakukan deteksi terhadap Carrier ( transmisi) disebut carrier sense protocol 4.2.1. Presistent dan Non presistent CSMA 1. Presistent CSMA : Bila stasiun mempunyai data untuk dikirim akan dilakukan pendeteksian saluran

Bila saluran sibuk stasiun menunggu Bila saluran kosong mengirim frame Bila terjadi tabrakan stasiun menunggu beberapa waktu untuk berusaha mengirim kembali Disebut 1 presistent karena probability of transmit = 1, yaitu bila saluran kosong Presistent : selalu mendeteksi adanya saluran sampai saluran benar-benar kosong

Kemungkinan terjadinya tabrakan Stasiun mendeteksi saluran ‘ kosong ‘ padahal mungkin paket yang baru dikirim stasiun lain belum sampai. Hal ini terjadi karena delay propagasi Dua stasiun bersama-sama menunggu saluran yang baru dipakai stasiun lain, begitu selesai kedua-duanya serentak mengirim paket maka akan terjadi TABRAKAN !!!

Waktu tunda dari paket : Waktu saat paket dikirim dari stasiun pengirim sampai seluruh paket diterima oleh stasiun penerima - sangat penting !!!

2. Non Presistent CSMA Stasiun tidak selalu mendeteksi saluran secara terus menerus Suatu saat stasiun mendeteksi saluran : Bila dipakai maka batal dan menunggu Setelah beberapa saat (cukup lama), maka akan mendeteksi kembali Waktu tundanya menjadi lebih lama

P-Presistent CSMA Diterapkan pada slotted ALOHA Stasiun siap mengirim - setelah dideteksi saluran kosong maka : Stasiun mengirim dengan probabilitas: p Stasiun menunggu slot berikutnya bila kosong akan dikirim dengan prob. q = 1- p Proses berulang sampai seluruh frame selesai

4.2.2. CSMA / CD CD : Collision Detection setelah mengetahui adanya tabrakan segera membatalkan / menghentikan transmisi, tanpa menunggu selesainya paket yang dikirim menghemat waktu dan bandwidth MODUL yang digunakan pada CSMA / CD mempunyai 3 periode : transmit contention idle

  Waktu tunggu untuk mendapatkan saluran : 2  -  frame frame frame idle transmisi t0 t1 Contention interval Contention slot  t0  = waktu yang dibutuhkan frame berjalan sepanjang bus Waktu tunggu untuk mendapatkan saluran : 2  - 

4.2.3. Collision Free Protocol Pada CSMA / CD masih mungkin terjadi tabrakan yaitu pada interval “contention” Bila  (panjang saluran) besar dan frame pendek - masa kritis (contention) menjadi lebih panjang diatasi dengan Protokol Bit map

Pada Collision Free Protocol : Akses ke kanal (oleh stasiun) diurutkan berdasarkan bit - map Setiap stasiun mempunyai jatah waktu akses tertentu (unik) dan tidak dapat dipakai oleh stasiun lain Bila stasiun baru siap setelah gilirannya berlalu stasiun tersebut harus menunggu giliran pada periode berikutnya

contoh : ada 8 stasiun, 8 contention slot Interval terbagi 2 : contention dan frame 8 slot contention frame 8 slot contention d 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 1 1 1 1 3 7 1 1 1 5 1 1 0 1 2 3 4...

Analisa : Bila jumlah stasiun : N Waktu tunggu rata-rata untuk transmit : N (satuan waktu) No stasiun kecil waktu tunggu 1,5N No stasiun besar waktu tunggu 0,5N Rata-rata N Overhead per frame : N bit Jumlah data : d bit Efisiensi : d / (N + d)

Untuk beban tinggi semua stasiun mengirim overhead = 1 bit per frame Efisiensi : d / d + 1

Binary Count Down contoh : 0010,0100,1001,1010 Pada protokol diatas, overhead = 1 bit per stasiun, diperbaiki dengan memberikan panjang alamat sama dan dibroadcast-kan. Bit-bit pada setiap posisi dari stasiun yang berbeda di OR-kan disebut Binary Count Down, caranya dengan membandingkan. contoh : 0010,0100,1001,1010 pemenangnya 1010 I II

4.3. STANDARD IEEE 802 UNTUK LAN & MAN 802.1 802.2 802.7 802.3 802.4 802.5 802.6 802.9 802.8

802.1 : Arsitektur definisi primitif interface 802.2 : LLC (Logical Link Control) 802.3 : CSMA 802.4 : Token Bus LAN 802.5 : Token Ring 802.6 : MAN DQDB 802.7 : Broad band 802.8 : Fiber Optik 802.9 : Integrated Data & Voice Net

4.3.1. 802.3 CSMA/CD dan Ethernet 802.3 - CSMA / CD - Metode aksesnya Ethernet - Nama protokolnya Nama produk yang mengimplementasikan CSMA / CD PENGKABELAN NO 1 2 3 4 NAMA 10Base5 10Base2 10BaseT 10BaseF SEG. MAKS 500m 200m 100m 2000m SIMPUL / SEG 10Base5 10Base2 10BaseT 10BaseF KEUNTUNGAN baik untuk backbone termurah mudah pemeliharaan baik untuk antar gedung

Ad.1 : Koneksi ke kabel - menggunakan Vampire tap Beroperasi pada 10Mbps Sinyal : base band - 500 m Ad.2 : Koneksi ke kabel - BNC Per segmen hanya mampu menangani 30 mesin Transmisi sinyal - Manchester encoding

Koneksi bus ke komputer - via transceiver cable (max : 50 m) Panjang kawat maksimal 802.3 : 500 m Bila > 500 m - perlu repeater (passive device) Menggunakan - Manchester encoding

core cable transceiver Interface board Transceiver cable computer (a) (a) position of the transceiver and interface

To computer Repeater transceiver (b) (b) Connecting two cable segments with a repeater

Start of frame delimiter Byte 7 1 2 or 6 2 or 6 2 0-1500 0-46 4 Preamble Destination address Source address Data Pad Checksum Start of frame delimiter Length of data field Frame format 802.3

Protocol MAC Sublayer 802.3 Frame didahului dengan : preamble 10101011 = untuk sinkronisasi Pengalamatan = 2 atau 6 bytes untuk kec.10 Mbps dipakai 6 bytes Bit tertinggi (ke-47) = 0  address biasa = 1  group address Bila semua bit DA = 1  broad cast Bit ke-46  untuk membedakan alamat lokal dan global

harus ditambahkan pad sehingga frame minimum tercapai (64 bytes) Panjang data maksimum : 1500 bytes Panjang frame minimum : 64 bytes Bila frame tidak mengandung informasi, panjang data = 0 harus ditambahkan pad sehingga frame minimum tercapai (64 bytes) Mengapa ? Untuk menjaga agar frame pendek ini diselesaikan lebih dulu sebelum bit pertama mencapai B (sisi terjauh) gambar 4.22   B A

Slot time = 2  ( worst case ) Setelah collision, waktu dibagi menjadi beberapa “slot” Slot time = 2  ( worst case ) diambil dari max. allowable cable length 2,5 km dengan 5 repeaters Slot time  512 bit time  51.2 sec after 1 st collision a station waits for 0 or 1 slot-time 2 nd collision waits 0,1,2 or 3 slot-time

After 3 rd collision waits 0,1,2,…,7 slot-time  BINARY EXPONENTIAL BACK OFF After the n th collision wait time : 0 - (2 n -1) slots Untuk Max. 16 collisions - reports a failure

Perbandingan 802 Protocol Layer dengan Model Referensi OSI Application Presentation Session Transport Network Logical link control LLC, 802.2 - MAC Data link Med. access control Physical Physical Perbandingan 802 Protocol Layer dengan Model Referensi OSI

Ethernet 802.3 Menggunakan teknik CSMA / CD Bit rate 10 Mbps - Manchester encoded

Transceiver and connection to coax cable - 100 max per segment Coax Cable segment ( 500 m max ) Coax cable Transceiver cable 50 m max Transceiver and connection to coax cable - 100 max per segment stasiun Batasan-batasan single Ethernet cable segment

Konfigurasi Ethernet - Yang “besar” stasiun Seg 2 Seg 1 repeater Seg 3 Kabel koox Remote repeater Seg 4 Seg 5 Point to point link

Collision Window - minimum packet size Periode waktu dari mulainya transmisi, selama stasiun pada “vulnareble to collision”. Contoh dalam kondisi terjelek sebagai berikut : Bila waktu propagasi sinyal dari ujung ke ujung jaringan adalah : 22,5 sec yaitu = 225 bit times pada 10 Mbps

Sesaat sebelum paket A sampai, B mengirim paket  tabrakan t + st Sesaat sebelum paket A sampai, B mengirim paket  tabrakan A mendengar ada tabrakan setelah : (t+22,5)+22,5 sec atau : 45 sec = 450 bit time sesudah A mulai mengirim Collision Window : 450 bit time B Pada saat ‘ t’ mulai transmisi t + 22.5 paket dari A hampir sampai di B

Minimum paket size : 64 oktets 64 oktet = 64 x 8 x 0,1 = 51,2 sec atau = 512 bit times Minimum paket harus > dari collision window Bagaimana kalau < ?? Pada Ethernet : tidak menjamin pesan akan sampai ditujuan pada waktu yang pasti  non deterministik

dijaringan - prioritas urutan, dilayani 4.3.2. IEEE 802.4 TOKEN BUS Memperbaiki kekurangan CSMA/CD Tidak menggunakan metode persaingan dapat menerapkan sistem prioritas dijaringan - prioritas urutan, dilayani distasiun - preoritas mendapatkan besar alokasi waktu pengaksesan Topologi yang digunakan bus bukan topologi ring Broadband 75 ohm cable Kabel single dan dual Tidak kompatibel dengan 802.3

Protokol Token Bus Inisialisasi : Stasiun mempunyai alamat dengan urutan dilakukan dari alamat tertinggi ke rendah Metode akses yang dipakai : Token Passing Stasiun hanya bisa mengirim frame / mengakses jaringan bila stasiun tersebut memiliki Token Token Bus 802.4 Membutuhkan media untuk transmisi data (physical Layer)

- Broadband - 10 Mbps - Carrier Band - 5 Mbps Membutuhkan aturan untuk akses ke jaringan (Medium Access Control) -Token Passing Menggunakan topologi bus dan membentuk logical ring Cara kerja jaringan : Token berputar sepanjang logical ring urut dari alamat tertinggi Hanya stasiun yang memegang token dapat mengirim data

Waktu akses pada jaringan merupakan fungsi dari sejumlah stasiun yang aktif pada ring dan lama waktu pegang token pada masing2 stasiun tersebut disebut: Token Rotation Time TRT = nTh + nTp n : Jumlah Stasiun Th : Token Holding Time Tp : Token Passing Time Stasiun pemegang token adalah juga sebagai stasiun pengontrol jaringan saat itu.

1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 1024 byte frames 512 byte frames 256 byte frames 128 byte frames Channel efficiency 64 byte frames 1 2 4 8 16 32 64 128 256 Number of stations trying to send

TOKEN BUS Direction of token motion 14 17 20 Broadband coaxial cable Logical ring 13 19 7 11 This station not currently in the logical ring Direction of token motion TOKEN BUS

Frame format 802.4 1 1 1 2 or 6 2 or 6 0-8182 4 1 Destination address Source address Data Checksum Byte Frame control Start delimiter Preamble End delimiter Frame format 802.4

The token bus control frames control field Name Meaning 00000000 Claim - token Claim token during ring initialization 00000001 Solicit-successor-1 Allow station to enter the ring 00000010 Solicit-successor-2 Allow station to enter the ring 00000011 Who - follows Recover from lost token 00000100 Resolve - contention Used when multiple stations want to enter 00001000 Token Claim token during ring initialization 00001100 Set-successor Claim token during ring initialization The token bus control frames

Disebut Deterministik karena pesan dapat dijamin sampai ketempat tujuan pada waktu yang pasti (dapat diperkirakan) Stasiun dapat keluar dari ring (bila tidak ingin mengirim pesan) dan masuk kedalam ring bila akan mengirim pesan masuk : solicit successor keluar : set successor walau diluar ring tetap pada mode “pendengar”

Mempunyai option pilihan preoritas untuk pengiriman datanya Preoritas tertinggi (6) 4 THT Preoritas terendah (0) TRT

TOKEN RING 802.5 Dikembangkan oleh IBM (Zurich) Menggunakan Token passing sebagai metode akses Menggunakan twisted-pair kabel Menggunakan topologi ring yang membentuk “physical ring” Beroperasi pada 4 Mbps - 6 Mbps Merupakan hubungan point to point

B station Unidirectional ring Ring interface A

(a) Ring interface (a) : listen mode (b) : transmit mode 1 bit delay Ke stasiun Dari stasiun (a) Ring interface (a) : listen mode (b) : transmit mode Di ring interface : bit akan dicopy ke 1 bit buffer / 1 bit delay setiap interface Ke stasiun Dari stasiun (b)

Cara Kerja Jaringan : Token berputar sepanjang ring  stasiun yang memegang token berhak mengirim pesan Pesan di “gabung” dengan token sibuk ke tujuan Stasiun tujuan akan mengcopy pesan Pesan akan dihapus oleh pengirim pada saat token sibuk kembali ke pengirim Stasiun akan mengubah status token sibuk menjadi token bebas dan mengirimnya kestasiun berikutnya

Stasiun juga berfungsi sebagai repeater yang memperbaiki data setiap saat Dalam kondisi beban penuh digunakan cara round robbin Tidak ada address field pada token ring Gambarkan skenario-nya!!! Ada 2 komponen delay pada token ring 1 bit delay pada masing-masing stasiun Sinyal propagasi - delay

stasiun D C B A A (a) a ring network, Ring interface Unidirectional ring B A A (a) a ring network,

(b) listen mode ( c) transmit mode 1 bit delay Ring interface To station From station To station From station (c) (b) (b) listen mode ( c) transmit mode

1 1 1 2/6 byte 1 1 1 2/6 4 1 1 ~ Data frame format P : harga preoritas SD AC ED 1 1 1 a) TOKEN FORMAT 2/6 byte 1 1 1 2/6 4 1 1 ~ SD AC FC DA SA DATA CHECK.S ED FS Data frame format P : harga preoritas T : token bit, 0 = bebas M : monitor bit R : harga reservasi P P P T M R R R 1 2 3 4 5 6 7 8 No bit

Dua operasi dari ring interface : Listen mode : hanya mengcopy Transmit mode : terjadi setelah pengambilan token dan memasukan data yang ada ke ring Ada Ack pada token ring, dibutuhkan 1 bit untuk itu. Initial : 0 pada diterima : 1 FSC

THT( token holding time) pada token ring umumnya : 10 msec, kecuali ditentukan lain Frame status terdiri dari A dan C bit dengan 3 kemungkinan kombinasi: A = 0 C = 0 : tidak sampai ketujuan A = 1 C = 0 : sampai ketujuan tetapi data tidak diterima A = 1 C = 1 : sampai ketujuan dan data dicopy

Frame transmission stasiun yang siap kirim menunggu token dengan preoritas  preoritas yang ada padanya untuk meyakinkan stasiun mengirim pada urutan preoritas dipakai cara stasiun membaca harga reservation bit (AC field) Bila > dari waiting frame stasiun mengulang bit tetap Bila < stasiun mengganti dengan priority dari waiting frame

KOMENTAR IEEE 802.3/4/5 CSMA / CD paling sederhana dan sangat praktis, tanpa menunggu token. Mempunyai delay yang kecil untuk beban LAN kecil Akses ke jaringan pada CSMA / CD adalah probabilistik, mekanisme preoritas tidak ada. Tidak dapat dijamin pesan sampai ke tujuan pada waktu yang pasti Token passing mempunyai delay sedang, tetapi deterministik terutama untuk beban tinggi diadopsi MAP

CSMA/CD menggunakan passive transmissi medium (tiap stasiun tidak membutuhkan generator) lebih reliable Ring interface adalah aktif Melokalisasi kesalahan pada ring lebih mudah daripada bus Token management, khususnya penambahan stasiun baru cukup complex, terutama pada token ring CSMA / CD kurang praktis untuk data rate yang sangat tinggi

Collision window berkaitan dengan propagasi dan data rate  10 Mbps Bila min frame menjadi besar  tidak efesien PR : Bab 4 no. 21, 25, 32 dari buku

4.4. BRIDGE Untuk menghubungkan LAN dan LAN Pada lapisan jalur data Umumnya merupakan penghubung antar 802-LAN Hanya dibahas Bridge - 802 Alasan mengapa suatu organisasi menggunakan beberapa LAN : 1. Kebutuhan yang berbeda dari beberapa Universitas / Departemen  beberapa LAN perlu bridge

2. Letak geografis yang berbeda - dibeberapa bangunan yang terpisah 3. Beban yang terlalu banyak - ribuan workstation perlu dipecah menjadi beberapa LAN Perlu Bridge 4. Jarak yang terlalu jauh antar mesin (mis. 802.3 > 2,5 km) dengan kabel tunggal - round trip delay besar perlu dipecah beberapa LAN perlu bridge

6. Bridge dapat memberikan keamanan bagi organisasi 5. Bridge dapat menyeleksi yang harus diteruskan atau tidak  dengan diprogram  tidak hanya mengcopy  Repeater 6. Bridge dapat memberikan keamanan bagi organisasi

Bridge Backbone LAN B B B B File server WS LAN Gb. 4.34

Host A Host B LLC Bridge MAC Phy TOKEN BUS LAN CSMA / CD LAN Network P 802.3 P 802.4 P Phy 802.3 P 802.4 P 802.3 P 802.3 P 802.4 P 802.4 P 802.3 P 802.4 P TOKEN BUS LAN CSMA / CD LAN

Operation of a LAN bridge from 802.11 to 802.3. Bridges from 802.x to 802.y Operation of a LAN bridge from 802.11 to 802.3.

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

3. Adanya perbedaan max. frame length 802.3 : 1518 bytes 802.5 : tak terbatas, tergantung THT defaultTHT 10 msec  5000 bytes P SD AC FC DA/SA L D PAD CS ED FS 3 4 5 IEEE 802 Frame-format

Local Internetworking A configuration with four LANs and two bridges.

Two parallel transparent bridges. Spanning Tree Bridges Two parallel transparent bridges.

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

Remote bridges can be used to interconnect distant LANs.

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

Repeaters, Hubs, Bridges, Switches, Routers and Gateways (2) (a) A hub. (b) A bridge. (c) a switch.

Repeater hanya tahu : volt tidak faham akan frame , paket ataupun header. Hub mempunyai sejumlah input line secara elektrikalmembentuki single collision domain. Bridge menghubungkan 2 atau lebih LAN dengan melaakukan konversi. Switch hampir sama dengan bridge hanya biasanya menghubungkan antar PC

4.4.1. MASALAH BRIDGE PADA 802.X DAN 802.Y 1. Masing-masing menggunakan frame format yang berbeda. 802.3 : Xerox 802.4 : General motor, Boing, Motorola tidak mau mengubah , tidak kompatibel 802.5 : IBM 2. 802.3 mengijinkan 1 - 20 Mbps (10 Mbps) 802.4 mengijinkan 1 - 10 (10 Mbps) 802.5 mengijinkan 1 - 4 Mbps (4 Mbps)

Dari 802.3 / 802.4 ke 802.5 diperlukan buffer Dari 802.4 ke 802.3 perlu perluasan band width karena adanya collision pada 802.3’S

802.4 mempunyai preoritas, 802.3 tidak biasanya preoritas dihilangkan Masalah-masalah lain : 802.3 ke 802.3 : tidak ada masalah 802.4 ke 802.3 : ada 2 masalah yaitu : 802.4 mempunyai preoritas, 802.3 tidak biasanya preoritas dihilangkan 802.4 mempunyai bit 1 pada header sebagai pengirim token ack dari destination . Bridge menjadi ? 802.5 ke 802.3 mempunyai masalah mirip diatas

802.5 mempunyai A dan C bit pada frame station untuk mengcopy/ melewatkan bridge ? 802.3 ke 802.4 : harus meletakkan bit preoritas 802.4 ke 802.4 : tidak ada masalah 802.5 ke 802.4 : A dan C bit 802.3 ke 802.5 : bit preoritas 802.4 ke 802.5 : frame 802.4 terlalu panjang Untuk hubungan lebih dari 1 bridge IEEE mempunyai 2 desain pendekatan

4.4.2.TRANSPARENT BRIDGE CSMA / CD - Token Bus Segala sesuatunya benar-benar transparan tinggal memasang plug antar jaringan tanpa perubahan apa-apa  sistem jalan bekerja secara, ‘promises mode’, menerima setiap frame untuk dikirim kesegala macam LAN yang dikehendaki Bridge bekerja berdasarkan tabel alamat yang ada padanya untuk menentukan frame dibuang atau dilewatkan

Routing procedure tergantung pengirim dan penerima frame a) Bila penerima dan pengirim berasal dari LAN yang sama  frame dibuang b) Bila penerima dan pengirim dari LAN yang berbeda  dilewatkan c) Bila penerima tidak jelas / tidak diketahui  digunakan flooding Flooding : sering menimbulkan masalah karena setiap frame yang datang harus dicopy Diatasi dengan  Spanning Tree Bridge TUGAS BACA !!!

masing-masing LAN mempunyai 12 bit number 4.4.3. SOURCE ROUTING BRIDGE TOKEN RING Diasumsikan pengirim frame mengetahui ada / tidaknya alamat yang ditujukan di LAN Bila tujuan bukan pada LAN tersebut address tujuan diset dengan bit-1 Konstruksi path pada header frame masing-masing LAN mempunyai 12 bit number masing-masing Bridge mempunyai 4 bit number Urutannya no. Bridge - LAN - Bridge…. (lihat gb.4.38 dari A ke D  L1,B1,L2,B2 &L3) Menggunakan algoritma ‘backward learning’

bila ada tujuan  bit di set 1 diproses Tiga kemungkinan implementasi : 1. Software : bekerja pada ‘promiscous mode’ mengcopy semua frame dimemori bila ada tujuan  bit di set 1 diproses bila tidak ada  tidak diproses 2. Hybrid : antar muka Bridge LAN mengecek high order destination bit. Bila ada  frame diberikan

3. Hardware: antar muka Bridge LAN mengecek high order destination bit menelusuri rute ke bridge mana frame harus diteruskan hanya frame yang harus dilewatkan saja yang ke bridge

4.4.4. Perbandingan Bridge Transparan & S. Routing Bridge Item Bridge Transparant S. Routing Bridge Orientasi Connectionless connection - oriented Transparansi sepenuhnya transparan tidak transparan Konfigurasi automatis manual routing suboptimal optimal pencarian backward learning discovery frame kegagalan ditangani oleh bridge ditangani oleh host kompleksitas pada bridge pada host

4.5. LAN BERKECEPATAN TINGGI 1. FDDI 2. Fast Ethernet 4.5.1. FDDI Fiber Distributed Data Interface menyerupai token passing ring media, serat optik singel mode double mode

kecepatan transmisi data : 100 Mb /dt kendali media akses menggunakan prinsip kerja protokol token berbasis waktu mengalokasikan jumlah lebar pita max pada setiap stasiun untuk transmisi sinkron lebar pita yang tidak teralokasi dimanfaatkan oleh transmisi asinkron asinkron dikeluarkan oleh ANSI

Token pas Bridge FDDI - RING Ethernet Computer Token ring Ethernet

cost umumnya langsung dihubungkan ke user work station FDDI - Dipakai sebagai back bone untuk menghubungkan LAN dan komputer FDDI : Lebih sering menggunakan multimode fiber sebab kecepatan hanya 100Mb/s lebih sering menggunakan LED dari pada Laser karena : cost umumnya langsung dihubungkan ke user work station cukup untuk menstranfer data pada 100 Mbps

1 errorpada setiap 2,5 x 1010 bit Terdiri dari 2 fiber ring, 1 transmisi searah dengan jarum jam dan 1 transmisi berlawanan dengan arah jarum jam (a)

8 : tidak dipakai (persediaan untuk pengembangan versi berikutnya). Physical layer tidak menggunakan Manchester Encoding menggunakan 4 out of 5 encoding masing-masing group dari 4 MAC diencoded dalam 5 bit dimedium 16 dari 32 kombinasi untuk data 3 : untuk delimiter 2 : untuk kontrol 3 : hardware signalling 8 : tidak dipakai (persediaan untuk pengembangan versi berikutnya).

MAC menggunakan 3 timer a) Token holding timer berapa lama stasium dapat mentransmit untuk 1x memegang token b) Token Rotation Timer lama perputaran token c) Valid Transmission Timer waktu time out dan perbaikan dari kerusakan ring Mempunyai algoritma “prioritas” seperti pada 802.4

Tiga aplikasi utama FDDI 1. Jaringan Back - End LINGKUP APLIKASI FDDI Tiga aplikasi utama FDDI 1. Jaringan Back - End 2. Jaringan Back - Bone 3. Jaringan Front - End Contoh aplikasi pada lingkup Multi Campus di Technical University of Aachen (Csab 90) :

1. Data Centre Environment sebagai Back - End 2. Office and Building Environment sebagai Front - End 3.Campus Environment sebagai Back - Bone

Multi Campus Campus Office building Data center 20 km, 50sta 2km segment Campus 60km segment

ARSITEKTUR PROTOKOL FDDI & KOMPONEN FDDI - RING Data link layer MEDIA ACCES CONTROL (MAC ) STATION MANAGEMENT PHYSICAL LAYER Physical layer PHYSICAL MEDIA DEPENDENT (PMD)

Pada standar FDDI secara umum terdapat 4 protokol yang terlibat, yaitu : 1. Kendali media akses (media access control / MAC ) 2. Protokol lapisan fisik (physical layer protokol / PHY) 3. Physical media dependent (PMD) 4. Station management (SMT)

WIRING CONCENTRATOR DUAL FIBER CABLES CLASS A STATION CLASS A STATION SECOND RING CLASS A STATION PRIMARY RING CLASS B STATION CLASS B STATION CLASS B STATION

Pada FDDI terdapat tiga jenis stasiun yang terdiri atas : 1. Statiun hubungan - ganda ( dual attachment station / DAS ) disebut juga stasiun kelas A. 2.Stasiun hubungan tunggal (single attachment station / SAS) disebut juga stasiun kelas B. 3. Konsentrator.

FAULT - TOLERANCE Rekonstruksi jaringan FDDI setelah terjadi kerusakan kabel antara dua stasiun hubungan - ganda [Kesl 91] 6 1 4 2 5 3 Primary ring secondary ring Cable break

Rekonfigurasi jaringan FDDI setelah terjadinya kerusakan kabel antara konsentrator dengan stasiun hubungan tunggal [kesl-91] 6 1 4 2 5 3 Cable break Primary ring secondary ring

ILUSTRASI OPERASI FDDI-RING A D B C A D B C 1. A seizes token and begins transmitting frame F1 to C B C A D 2. A appends token to end of transmission B C

A D B C A D B C 3. B seize token transmits F2 to D 4. B emits token D copies F2 A absorbs F1 B C

A D B C A D B C 5. A lets F2 and token pass B absorbs F2 6. B lets token pass B C

KESIMPULAN FDDI merupakan jaringan kerja yang memiliki banyak kelebihan dibandingkan jaringan kerja sebelumnya FDDI beroperasi pada kecepatan transmisi data 100 Mbps Mampu mempertahankan kecepatan transfer data efektif sebesar 80 Mbps, FDDI mampu dihubungkan antara 500 sampai dengan 1000 stasiun, dengan jarak keseluruhan antara 100 sampai 200 km.

PEWAKTU PADA KENDALI MEDIA AKSES FDDI : TOKEN ROTATION TIMER ( TRT ) TOKEN HOLDING TIMER ( THT ) VALID TRANSMISSION TIMER ( TVX ) TVX > max ( D_Max ) + Token_Time + F_Max + S_Min

Algoritma operasi FDDI-RING TRT-TTRT Start TRT Late_ct-0 TRT Running no Token arrived ? no yes Late_ct-0 Send synch frames (if any) TRT = 0 ? Late_ct = 0 ? yes THT-TRT TRT-TTRT Start TRT Send synch frames (I f any) start THT Late_ct ++ TRT-TTRT Start trt THT Running yes THT = 0 or no more asynch, frames ? T*pr < THT ? yes no Send asynch frame

Jumlah dari seluruh alokasi stasiun asinkron tidak akan melampaui nilai maksimum dari lebar pita asinkron yang digunakan pada jaringan, yaitu : TTRT - ( D_Max + F_Max + Token - time )

Token rotation and token holding timers (ms) TRT THT 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 EVENT A B C D E F Late counter 1

jumlah_stasiun x ( lebar pita_sinkron + waktu _tunda_stasiun ) Lebar pita maksimum yang digunakan oleh seluruh stasiun adalah : jumlah_stasiun x ( lebar pita_sinkron + waktu _tunda_stasiun )

A Token arrives - pass to next station B Token captured - synchronous transmission begins C Synchronous transmission complete, asynchronous transmission begins D No more time - asynchronous transmission ends, token issued E Token rotation - timer expires - late counter set F Token arrives - late counter cleared, token rotation timer accumulates lateness

CONTOH OPERASI FDDI RING Operasi empat buah stasiun kerja pada suatu jaringan Token rotation Station Number cycle Parameter 1 2 3 4 1 ARRIVAL TIME 0 1 2 3 2 ARRICAL TIME 4 121 142 163 Elapsed Time 4 120 140 160 TRT Value 96 80* 60* 40* Synchronous 20 20 20 20 Asynchronous 96 0 0 0 3 ARRIVAL TIME 184 205 242 263 Elapsed Time 180 84 100 100 TRT Value 20* 20 20 20 Asynchronous 0 0 16 0

* = Late _ct set to 1 ( otherwise late _ct set to 0 ; all times inms 4 ARRIVAL TIME 284 305 326 363 Elapsed Time 100 100 84 100 TRT Value 0 0 16 0 Synchronous 20 20 20 20 Asynchronous 0 0 16 0 5 ARRIVAL TIME 384 405 426 447 Elapsed Time 100 100 100 84 TRT Value 0 0 0 16 Asynchronous 0 0 0 16 * = Late _ct set to 1 ( otherwise late _ct set to 0 ; all times inms default values : TTRT = 100 ms, interstation delay = 1 ms, synchronous bandwidth = 20 ms

KARAKTERISTIK FDDI Beberapa karakteriktik dari FDDI, diantaranya adalah : Kendali media akses (Medium Access Control)-nya menggunakan token passing yang bersandar pada prinsip kerja token ring dari standar IEEE 802.5 Memiliki kompabilitas dengan keluarga dari jaringan kerja lokal IEEE 802 dengan memanfaatkan 802 LLC (Logical Link Control)

Memiliki kemampuan untuk menggunakan serat optik modus-ganda (multi-mode) ataupun serat optik modus-tunggal (single-mode) Memiliki topologi ring-ganda (dual-ring) yang dapat menjamin operasi berlanjut tanpa kegagalan (fault tolerance) Beroperasi pada kecepatan transmisi data 100 Mbps dan kemampuan untuk mempertahankan kecepatan transfer data efektif pada 80 Mbps

Mampu dihubungkan dengan sejumlah stasiun (asumsi standarnya tidak melebihi 1000 hubungan fisik) Jalur serat secara keseluruhan dapat mencapai 100 hingga 200 km Memiliki kemampuan untuk mengalokasikan lebar-pita secara dinamis, sehingga baik pelayaran data sinkron maupun asinkron dapat dipenuhi secara simultan

KESIMPULAN FDDI merupakan jaringan kerja yang memiliki banyak kelebihan dibandingkan jaringan kerja yang ada saat ini, dimana FDDI beroperasi pada kecepatan transmisi data 100 Mbps dan mampu mempertahankan kecepatan transfer data efektif sebesar 80 Mbps, selain itu FDDI mampu dihubungkan antara 500 sampai dengan 1000 stasiun, dengan jarak keseluruhan antara 100 sampai 200 km.

FDDI menggunakan prinsip kerja protokol Token Berbasis waktu (Timed Token Protocol) pada Kendali Media Akses nya untuk mengalokasikan secara dinamis sejumlah lebar-pita maksimum pada tiap stasiun, sehingga baik pelayanan data - sinkron maupun asinkron dapat dipenuhi secara simultan. Kendali Media Akses pada FDDI menggunakan skema pengendali terdistribusi sehingga seluruh stasiun memiliki peranan yang sama dalam proses pengendalian dan pengoperasian jaringan.

Jaringan FDDI merupakan jaringan Fault Tolerance yang menggunakan dua ring rotasi balik (counter rotation ring) sehingga jaringan akan dipertahankan untuk tetap beroperasi pada saat terdapat media atau stasiun yang tidak berfungsi. FDDI menerapkan juga algoritma token ring, namun ada perbedaan yang mendasar dibandingkan dengan IEEE 802.5, dimana pada FDDI, token yang baru akan segera dilepaskan setelah suatu stasiun menyelesaikan seluruh transmisi dari frame datanya, tanpa harus menunggu bagian

kepala (leading -edge) dari frame datanya datang kembali, dehingga efisiensinya lebih tinggi. Selain itu pada FDDI kapasita pengalokasian lebar-pita dilakukan secara fleksibel dan dinamis karena adanya Protokol token berbasis waktu ( Timed Token Protocol). Dengan demikian, FDDI memiliki tingkat efesiensi yang lebih tinggi dibandingkan IEEE 802.5. Untuk kerja FDDI sangat dipengaruhi oleh pilihan pada operasi dari Target Token Rotation Time (TTRT ), dimana pada TTRT yang besar memungkinkan lebih banyak data yang dapat ditransmisikan tiap rotasi token

Karena FDDI menggunakan media serat optik, untuk itu diperlukan investasi yang tinggi untuk mengaplikasikannya.

UNJUK KERJA FDDI Bux dan Dykeman mengasumsikan sebagai berikut : ukuran frame : 1,6 kbyte waktu tunda propagasi : 5,085 us/km station latency : 0,6 us jumlah stasiun : 10 - 1000 stasiun panjang fiber : 1 - 200 km ring - latency : 0,011 - 1,62 ms

Maximum throughput [Mbit/s] 100 90 80 70 60 50 T_Opr=10ms Maximum throughput [Mbit/s] T_Opr=5ms 0.5 1.0 1.5 2 Ring latency [ms]

Waktu ambang dari THT pada delapan level prioritas yang berbeda sebagai berikut : Kelas 8 : 100 ms Kelas 7 : 76,5 ms Kelas 6 : 56,2 ms Kelas 5 : 39,0 ms Kelas 4 : 25,0 ms Kelas 3 : 14,0 ms Kelas 2 : 6,2 ms Kelas 1 : 1,5 ms

Arrival rate per priority level [Mbit/s] 100 80 60 40 20 throughput [Mbit/s] 25 50 75 100 Arrival rate per priority level [Mbit/s]

Arrival rate per priority level [Mbit/s] 50 40 30 20 10 1 2 3 4 5 6 7 Priority levels Average delay [ms] 8 25 50 75 100 Arrival rate per priority level [Mbit/s]

PERBANDINGAN DENGAN IEEE 802.5 TOKEN RING TABEL 4.1. [Mazz 92] Perbandingan spesifikasi ANSI FDDI dengan IEEE Token Ring FDDI TOKEN RING 100 Mbps 4 or 16 Mbps ANSI X3T9.5 Twisted pair or optical fiber 2 km segments 2 km segments 4.500 byte frame maximum 17.999 byte frame maximum 500 active station 260 active stations 4B/ 5B NRZI Menchester differential Distributed cklocking control Centralized clocking control Multiple connective frames No connective frames Timed token bandwidth priority reservation bandwidth allocation Distributed recovery centralized recovery

Format Frame MAC pada Standar LAN Tabel 4.2 [fort 89] Format Frame MAC pada Standar LAN (a) Token ring 1 1 1 2.6 2.6 >=0 4 1 1 SD AC FC DA SA DATA FSC ED FS (b) FDDI (fiber distributed data interface 1 1 1 2.6 2.6 >=0 4 1 1 Preamble AC FC DA SA DATA FSC ED FS

(b) FDDI ( Fiber Distributed Date Interface) AC : Access Control DA : Destination Address ED : Ending Delimiter FC : Frame Control FCS : Frame Check Sequence FS : Frame Status SD : Starting Delimiter SFD : Start Frame Delimiter