Jaringan Komputer Materi 4 Lapis Datalink

Contoh Block Parity 3 1 √ 

Terminologi Fisik Jaringan Node Link Terminal Jaringan

Link Jalur yang menghubungkan antar 2 elemen jaringan (node-node atau terminal-node) Kumpulan link (+ node-node) = jaringan Fungsi link sangat vital, maka OSI menetapkan protokol lapis 2 (datalink) Datalink = mengatur agar komunikasi di link tersebut berjalan benar dan lancar Tidak ada keharusan jenis link dalam jaringan sama = boleh memilih teknologi link (fisik maupun protokol) untuk setiap link Terdapat 2 macam link : link fisik dan link logik (contoh: virtual path yang terdiri atas virtual channel)

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

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

Error Control Error Detection + ARQ (Backward Error Control) Error detection = mengetahui adanya kesalahan ARQ = teknik kirim ulang untuk memperbaiki kesalahan Error Correction (Forward Error Control) Penerima membenarkan sendiri kesalahan yang terjadi

Metoda Deteksi Kesalahan Agar bisa melakukan kendali kesalahan, syarat mutlak yang harus ada adalah adanya mekanisme deteksi kesalahan Beberapa metoda yang umum digunakan: Pariti  paling sederhana CRC  lebih sulit, meminta kemampuan komputasi Checksum  operasi word

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

Cyclic Redudancy Check: Sisi Penggirim Merupakan hasil operasi pembagian biner dengan suatu pembagi tertentu (generator polinomial) Pembagi : Dn Dn-1 …D1 Deretan bit : b1 b2 b3 …. bm Operasi : (b1 b2 b3…bm)n-1 / Dn…D1  sisa (Rn-1…R1) Dikirim b1 b2 b3…bm Rn-1…R1

Cyclic Redudancy Check: Sisi Penerima Oleh penerima dilakukan operasi yang sama b1 b2 b3…bm Rn-1…R1 / Dn…D1  sisa (rn-1…r1) Data benar jika rn-1…r1 = 0 Data salah jika rn-1…r1 ≠ 0 Pembagi standar internasional CRC-16  11000000000000101 CRC-ITU  10001000000100001 CRC-32  100000100100000010001110110110111 Jika diperlukan pembagi boleh tidak menggunakan standar ini asal memenuhi: Diawali dan diakhiri dengan bit 1 ( 1xxxxxx1) Jumlah minimum bit “1” : 3 bit Agar bisa mendeteksi jumlah bit kesalahan ganjil :harus habis dibagi oleh (11 = X + 1)

Contoh Perhitungan CRC Penerima Pengirim

Penggunaan : Pada Paket LAN (MAC) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Destination MAC Address Source MAC Address Protocol/Length Data (46 – 1500 B) CRC-32

Checksum CRC memerlukan perhitungan xor sebanyak jumlah bit data  memerlukan kemampuan komputasi yang cukup besar Diciptakan metoda checksum (untuk mengurangi perhitungan) pada beberapa jenis transmisi tidak perlu kecanggihan CRC atau sudah melakukan CRC di lapis lain Cara perhitungan checksum: Data dibagi menjadi kelompok-kelompok 16 bit (word) Word pertama di xor dengan word kedua Hasil di xor dengan word ketiga, keempat, …sampai word terakhir (jika bit-bit terakhir tidak cukup untuk menjadi word, ditambahkan padding bit ‘0’ sampai membentuk word) Hasil akhir (16 bit) = checksum

Contoh perhitungan 1 DATA Padding Checksum

Pengguna Checksum: IP Header checksum Data  64 kB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Priority (0-7) low high  “1” Version Header length (dword) Precedence D T R unused Total length Identification M Fragment offset Time to live (seconds) Protocol Header checksum Source IP address Destination IP address Option (0 word atau lebih) Data  64 kB

Pengguna Checksum: TCP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Source port Destination port Sequence number Acknowledge number Header length Reserved URG ACK PSH RST SEQ FIN Windows Checksum Urgent pointer Options Padding User data

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

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

ARQ : Idle RQ 1 √ ACK 2 X NAK 2 t

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

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

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

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

ARQ : Selective Repeat Hanya mengirim ulang untuk paket yang salah Paket diterima tidak berurutan Efisiensi saluran tinggi (dibandingkan idle RQ) 1 2 √ X X √ 3 1 4 ACK1 NAK2 5 NAK3 2 4 ACK4 3 5 6 2 3 6

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

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

Error Control 1 (Backward Error Control) Error control = error detection + ARQ Kelemahan : waktu yang diperlukan untuk mengirim dengan benar adalah minimal 2 x waktu propagasi

E S M S-E 150jt km = 8 menit

Forward Error Control Backward EC menyebabkan delay pengiriman paket yang cukup besar tergantung dari berapa kali paket tersebut harus dikirim Untuk sistem transmisi jarak jauh dimana delay propagasi sangat besar (kelas detik, menit atau jam) BEC tidak bisa menjadi pilihan Juga untuk aplikasi multimedia, dimana ketepatan waktu kedatangan lebih utama dibandingkan dengan ‘kebenaran’ data, BER menyebabkan delay yang lewat batas toleransi waktu Dipergunakan Forward Error Correction (FEC) untuk memecahkan masalah ini FEC berprinsip dasar: penerima mampu membetulkan sendiri kesalahan data yang sudah diterima, karena selain menerima data juga menerima bit-bit redundansi yang diperlukan

Jenis-Jenis FEC Sederhana, menggunakan perhitungan pariti dasar Metoda FEC yang umum dikenal : Block Parity Hamming Code Turbo Code, RS Code, BCH Code Sederhana, menggunakan perhitungan pariti dasar Menggunakan pariti baris dan kolom sebagai sarana koreksi kesalahan Hanya mampu mengkoreksi kesalahan 1 bit, mampu mendeteksi kesalahan lebih dari 1 bit Efisiensi tergantung dari ukuran baris dan kolom yang digunakan, semakin banyak baris dan kolom akan semakin banyak bit pariti

Contoh Block Parity 1 1 √ X 

Contoh Block Parity 2 1 √ X 

Hamming Code: Sisi Pengirim Menggunakan metoda matematik modulo 2 Disisipkan bit-bit pariti di posisi bit 2n : bit ke 1,2,4,8,16,32 dst Bit pariti dihitung dengan cara: P1 = d1 xor d2 xor d4 xor d5 xor d7 xor d9 dst P2 = d1 xor d3 xor d4 xor d6 xor d7 xor d10 dst P3 = d2 xor d3 xor d4 xor d8 xor d9 xor d10 dst P4 = d5 xor d6 xor d7 xor d8 xor d9 xor d10 dst P5 = d12 xor d13 xor d14 xor d15 dst Banyaknya bit pariti yang dibutuhkan tergantung jumlah bit datanya Sehingga deretan bit  P1 P2 d1 P3 d2 d3 d4 P4 d5 d6 d7 d8 d9 dst untuk ditransmisikan

P1 = d1 xor d2 xor d4 xor d5 xor d7 dst 1 P1 P2 D1 P3 D2 D3 D4 P4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 Machine Way P1 = d1 xor d2 xor d4 xor d5 xor d7 dst P2 = d1 xor d3 xor d4 xor d6 xor d7 dst P3 = ……. P4 = …….

Human Way P1 P2 1 P3 1 0 1 P4 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 3 5 7 9 11 13 14 15 P4 P3 P2 P1

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

Human Way 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 Karena H4H3H2H1 = 0000  diterima benar 1 2 3 4 5 7 8 9 11 13 14 15 H4 H3 H2 H1

Human Way 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 13 14 15 H4 H3 H2 H1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 Karena H4H3H2H1 = 0110 (6)  yang salah bit ke 6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1  111110111010111

Human Way 1 2 3 4 7 8 9 11 13 14 15 H4 H3 H2 H1 1 1 1 1 00 1 1 1 0 1 0 1 1 1 Karena H4H3H2H1 = 0101 (5)  yang salah bit ke 5

Human Way 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 Karena H4H3H2H1 = 0010  bit 2 salah Katanya yang benar adalah 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 Hanya mampu mengkoreksi 1 bit error 1 2 3 4 8 9 11 13 14 15 H4 H3 H2 H1

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

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

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

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

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

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

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

Sliding window Window = angka jumlah pengiriman paket saat ini Window = 3  satu kali kirim maksimum 3 paket Cara kerja: Penerima akan menetapkan jumlah window terimanya berdasarkan tingkat keberhasilan penerimaan paket, kebijakan yang ditetapkan oleh lapis aplikasi, dll Pengirim kemudian akan mengirim paket sesuai dengan jumlah window yang ditetapkan penerima Pada TCP besarnya windows di’ikutkan’ ke paket arah pengirim dari pihak penerima  tidak perlu paket khusus, meningkatkan efesiensi transmisi

Besarnya window ARQ Window Kirim Terima Idle RQ 1 Selective Repeat N Untuk setiap algoritma ARQ yang telah dipelajari, ukuran window yang sesuai adalah: ARQ Window Kirim Terima Idle RQ 1 Selective Repeat N Go Back N

Implementasi Windows di TCP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Source port Destination port Sequence number Acknowledge number Header length Reserved URG ACK PSH RST SEQ FIN Windows Checksum CRC-16 Urgent pointer Options Padding

Implementasi Windows di TCP Disediakan 16 bit untuk windows (dari 0 sd 64k). Untuk TCP awal, windows dimulai dari 1, kemudian naik dua kalinya untuk setiap tahap pengiriman sampai maksimum yang ditetapkan penerima, jika terjadi kegagalan penerimaan sebelum mencapai maksimal tersebut, windows akan si set kembali menjadi 1. Disebut mekanisme Slow-Start TCP yang tentu saja untuk kondisi jaringan saat ini dianggap terlampau berhati-hati, sehingga dikembangkan berbagai mekanisme TCP lain untuk memperbaikinya: TCP-Reno, TCP-Vegas, dll

Pengaruh Ukuran Windows Terhadap Proses Pengiriman Paket

Perhitungan Waktu Transmisi Paket Suatu transmisi data di link memerlukan waktu. Penggunaan ARQ menyebabkan waktu transmisi adalah sama dengan waktu dari mulai paket dikirim sampai dengan waktu diterimanya ACK oleh pengirim Komponen waktu transmisi bisa dihitung dengan penyerhanaan sebagai berikut:

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

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

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

Contoh kasus: Interface E : 10 Mbps, Paket 1512B, 100m, Ack 16B ttotal ??? Tx Rx a = 2.75e-4 U = 0.98898 tpro 3.33333E-07 s 0.000333 ms 0.333333333 us 333.3333 ns tpak 0.0012096 1.2096 1209.6 1209600 tack 0.0000128 0.0128 12.8 12800 tdet 0.00000001 0.00001 0.01 10 ttotal = 0.001223077 1.223077 1223.076667 1223077

Contoh kasus lain: Satelit : Geosat : 36000km E1 : 2Mbps Paket : 1000b, Ack : 40b T total ??? U = 0.00207 a = 240 tpro 0.12 s tpak 0.0005 tdet 0.00000002 tack 0.00002 ttotal 0.24052002

Rumus Hasil Penyederhanaan Didapatkan dari kedua contoh kasus, waktu total transmisi paket didominasi oleh waktu paket atau waktu propagasi tergantung dari jarak transmisi, sedangkan waktu deteksi sangat bergantung pada kecepatan perhitungan penerima yang cenderung semakin kesini semakin cepat, waktu ack relatif dapat diabaikan karena panjang paket ack jauh lebih kecil dari panjang paket data. Sehingga : ttotal ≈ 2 tpropagasi + tpaket

Variabel a Untuk memudahkan penulisan rumus dan memperlihatkan suatu variabel penentu hasil perhitungan utilitas link, maka dibuatlah variabel a Dengan: a = tpro/tpak

Kasus a = 1 a = 1, menyatakan gejala fisik saluran akan penuh oleh paket, dalam arti bit pertama mulai diterima saat bit terakhir dikirim Terjadi jika waktu untuk mengasilkan paket sama persis dengan waktu propagasi Tx Rx t tpro = tpak

Kasus a > 1 a > 1, menyatakan gejala fisik saluran akan sebagian kosong, dalam arti paket telah selesai dihasilkan saat bit pertama diterima Terjadi jika waktu untuk mengasilkan paket lebih kecil dari waktu propagasi Tx Rx t tpro > tpak

Kasus a < 1 a <1, menyatakan gejala fisik saluran akan penuh oleh paket lebih lama dari waktu propagasinya Terjadi jika waktu untuk mengasilkan paket lebih lama dari waktu propagasi Tx Rx t tpro < tpak

Utilitas Link Penggunaan ARQ menyebabkan tidak mungkinnya saluran fisik tergunakan 100% (utilitas link = 1) untuk mengirim paket data, terdapat waktu yang terbuang (tidak dipakai mengirim data) untuk pengiriman ARQ dan karena variabel a pada link tersebut Definisi: utilitas link = waktu efektif (yang betul- betul digunakan) paket dari waktu total pengiriman paket Atau : rasio perbandingan waktu paket dengan waktu total pengiriman paket U = tpak / ttotal IdleRQ(tanpa error)  U = 1 / (2a+1)  Umaks = 1 , jika a <<

Pengiriman Ulang Paket Kapankah pengiriman paket harus diulang? Jika tidak sampai (1) Jika ada error bit (2) Kasus (1) susah dianalisis, kasus ke (2) lebih mudah  ada ilmu statistik utk analisis Pengiriman ulang utamanya disebabkan oleh parameter Bit Error Rate (BER) pada saluran tersebut. BER adalah besaran statistik yang menyatakan peluang error bit di suatu saluran transmisi, disebabkan oleh banyak faktor, baik faktor alam maupun faktor perangkat yang berpengaruh pada kondisi saluran

Parameter BER BER = 1e-3 berarti terjadi rata-rata 1 bit error untuk setiap 1000 bit 1 bit atau >1bit error akan menyebabkan paket tersebut dinyatakan error Yang menyebabkan paket error bisa 1,2,3,atau lebih Pe(paket) = Pe(1) + Pe(2) + Pe(3) + … Pe(n) = 1 – Pe(0)

Binomial n k pk (1-p)n-k n k P(k) = dengan Perhitungan peluang error paket Pe(k) (peluang error k bit dari paket n bit, jika diketahui peluang error bit p) menggunakan binomial n k pk (1-p)n-k P(k) = n k = n! / k!(n-k)! dengan

Contoh Perhitungan BER Berapakah peluang error paket 1000 bit jika diketahui BER = 10-5 ?? Bisa dihitung sebagai Pe(paket) = 1 – Pe(0) = 1 – 1.1.(1-BER)1000 = 1 – 0.99004978 = 0.00995 ≈ 0.01 (Setiap 100 paket rata-rata 1 paket error) Setara : Pe(paket) = BER * panjang paket  syarat abs(pangkat BER) >> panjang paket

Contoh Lain Perhitungan BER Berapakah peluang error paket 1000 bit jika diketahui : BER = 10-5 dan error yang terjadi untuk setiap paket maksimum 3 bit?? Bisa dihitung sebagai Pe(paket) = Pe(1) + Pe(2) + Pe(3) = 9.9e-3 + 4.94e-5 + 1.64e-7 = 9.95e-3

Hubungan Pe(paket) Dengan ARQ Pe(paket) menentukan berapa kali pengiriman ulang !! Pe(paket) = 1/2  N (rata-rata banyaknya pengiriman suatu paket agar diterima dengan benar) = 2 Pe(paket) = 1/3  N = 3/2 Pe(paket) = 1/4  N = 4/3 N = 1 / (1 – Pe)

ARQ : Idle RQ 1 X NAK 1 √ ACK

Pengaruh Ke Parameter U Dikarenakan ada pengiriman ulang sebanyak N kali, maka rumus perhitungan parameter U mengalami revisi menjadi: U = 1 / (N(1+2a)) atau U= (1-Pe) / (1+2a)

Contoh Perhitungan U Satelit : Geosat : 36000km E1 : 2Mbps Paket : 1000b, Ack : 40b BER = 10e-5 a = 240 U(tanpa error) = 0.00207 tpro 0.12 s tpak 0.0005 tdet 20 ns tack 0.00002 ttotal 0.24052002 U = (1-Pe) / (1+2a) = (1-10e-5*1000)/(1+480) = 0,99/481 = 0.00205821

SR: Analisis Perhitungan: Tanpa Error Satelit : Geosat : 36000km E1 : 2Mbps Paket : 1000b, Ack : 40b U ?? t5 sd t6 = tpak t total’ = t total + t pak t pak’ = 2 * t pak U = t pak’ / t total’ = 2 t pak / (2 t pro + 2 t pak) = 2 /(2+2a) Tetapi dalam perhitungan umum rumus tersebut diubah menjadi: U = 2 / (1+2a)  U = K / (1+2a) ; K = jumlah paket Dipaksakan karena tpro >> tpak; bukti : a = 240 Didapat peningkatan U = 0.00416 dibandingkan 1 paket U = 0.00207 Paket Paket t1 t2 t3 ACK t4 ACK t5 t6

Selective Repeat Tanpa Error Dengan analisis yang sama, didapatkan untuk mekanisme ARQ selective repeat utilitas jaringan menjadi:

Selective Repeat dengan Error Dengan analisis yang sama, didapatkan untuk mekanisme ARQ selective repeat utilitas jaringan menjadi:

Go Back N Sedangkan untuk Go Back N analisisnya jauh lebih rumit dikarenakan adanya pengiriman ulang paket dalam jumlah besar. Didapatkan utilitas link memenuhi rumus: Catatan : Pe = 1 – (1-BER)^(n-k)

Soal Latihan Paket-paket 1000bit dikirim melalui datalink 100km dengan lajudata 20Mbps. Jika kecepatan propagasi link 2*108 m/detik dan BER 4*10-5. Hitung utilisasi link, jika: Idle RQ Selective Repeat dengan K=10 Go Back N dengan K=10 IRQ = 0.046 SR=0.46 GBN=0.336 Contoh 4.3 Halsall hal 40

Solusi tpro= L/V = 100 km /(2*105 kmps) = 500 us tpaket = P/Bitrate = 1000 bit / 20 Mbps = 50 us a = tpro/tpaket = 500 us / 50 us = 10 Pe = 1 – Pe(0) ≈ L.BER=(1000*4*10-5) ≈ 0,04 IdleRQ : U = 1 / N(1+2a) = (1 – Pe)/(1+2a) = 0,96 / 21 = 0,0457 SR : U = K/N(1+2a) = K (1 – Pe)/(1+2a) = 10(0,96) / 21 = 0,4571 GBN : U = K (1 – Pe)/ (1+2a)+(1+2a)Pe(K-1) = 10 (0,96)/(21+21(0,04(10-1))) = 9,6 / (21 + 7,56) =0,3382

Kesimpulan ARQ Yang paling efisien (Utilitas link lebih tinggi) = Selective Repeat Yang paling tidak efisien = Idle RQ Utilitas link = f(metoda,BER,panjang paket, jumlah paket sekali pengiriman)

HDLC High-level Data Link Control Protokol datalink standar ISO untuk hubungan P2P dan M2P Hampir semua protokol datalink merupakan ‘turunan’ dari protokol ini Mendukung komunikasi full-dupleks dan dapat dengan mudah dikembangkan untuk hubungan multipoint dan jaringan komputer Istilah lain (custom) : IBM-SDLC,ANSI-ADCCP Turunan = modifikasi, subset, superset Synchronous DataLink Control Advances Data Communications Control Procedure

Proses Komunikasi HDLC - HDLC : proses komunikasi, format

`

Format Frame HDLC

Jenis Jaringan Data

LAN Local Area Network Area jaringan sekitar 100 m atau lingkup ruangan Satu kabel/media transmisi Satu kanal/frekuensi/panjang gelombang Bagaimana mengatur akses media?

Topologi LAN

Protokol LAN

Metoda Transmisi Unicast Paket dikirim dari source ke satu tujuan Multicast Paket dikirim ke banyak tujuan tertentu Broadcast Paket dikirim ke semua tujuan

Mengatur akses Pilihan 1: TDM Pilihan 2: FDM Pilihan 3: PDM Berapa lebar slot? Berapa slot yang harus disediakan? Sifat trafik data bursty  waktu giliran? Pilihan 2: FDM Tidak bisa, alat terlampau sederhana Pilihan 3: PDM Pilihan 4: CDM Saat itu teknologi komputasi untuk CDMA belum ada

Jawaban Digunakan TDM(?) yang dimodifikasi Sistem akses seperti TDM tetapi tidak tergantung lebar slot dan banyak slot Mekanisme : dibiarkan rebutan, yang lebih dahulu  menguasai media Biar semua kebagian : Diatur panjang paket maksimum 1500 byte (setara dengan 12000b /10Mbps = 1,2 ms) Ada waktu random dari ‘melihat’ media kosong sampai keputusan mengirim paket Disebut mekanisme CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA Pihak yang akan mengirim paket wajib mensense (mendeteksi) apakah di saluran (media) ada sinyal (sedang ada paket)  Carrier Sense Jika kosong, harus menunggu selama waktu random yang ditentukan baru boleh mengirim paket Lamanya waktu pendudukan dibatasi

CSMA modifikasi Masalah :CSMA masih menyisakan kemungkinan tabrakan (ada 2 atau lebih yang menggunakan waktu random yang sama) Solusi : 1. Biarkan tabrakan, tapi di tindak lanjuti (Collision Detection) 2. Jangan biarkan tabrakan (Collision Avoidance)

Solusi 1 : CSMA/CD CD = Collision Detection Pihak pengirim paket wajib memonitor paket, jika terjadi tabrakan  pengirim wajib mengirim sinyal perusak agar semua pihak dijaringan tahu terjadi tabrakan Pengirim melakukan kembali CSMA

Algoritma CSMA/CD

Solusi 2 : CSMA/CA CA = Collision Avoidance

Algoritma CSMA - CA

Masalah Kedua : Pengalamatan Solusi : manusia  nama , mesin  alamat Alamat yang bagaimana? Idealnya : alamat harus beda Sebeda apa? Paling tidak berbeda pada satu kelompok Jurus yang dipilih untuk LAN : benar-benar beda (unik)  MAC address Bagaimana caranya biar unik? Dibuat dua bagian alamat : Bagian pertama (XX-XX-XX) ditentukan oleh suatu badan Bagian kedua (YY-YY-YY) ditentukan oleh pabrik pembuatnya 48 bit = XX-XX-XX-YY-YY-YY

Syarat bisa berkomunikasi di LAN Tahu MAC Address tujuan Kirim frame pertanyaan ke MAC broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF) Siapa yang beralamat 10.14.xx.yy Balasan 10.14.xx.yy = xx-xx-xx-yy-yy-yy Protokol ARP (address resolution protocol)

MAC (medium access control) Digunakan pada LAN dan turunannya (IEEE 802.xx) Contoh untuk IEEE 802.3 (ethernet) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Destination MAC Address (6 bytes) Source MAC Address (6 bytes) Option/Protocol (2 bytes) Data (up to 1500 bytes) CRC-32 (4 bytes)

Standar Protokol LAN IEEE802

Standar IEEE 802 802.1 Bridging & Management 802.2 Logical Link Control 802.3 CSMA/CD 802.4 Token Passing 802.5 Token Ring 802.6 DQDB 802.7 Broadband LAN 802.10 Security 802.11 Wireless LAN 802.12 Demand Priority Access 802.15 Wireless PAN 802.16 Broadband Wireless MAN

Perangkat LAN Repeater Hub Switch Bridge Router

Collision & Broadcast Domain Collision Domain adalah daerah /range dimana frame mungkin bertabrakan Collision domain dibatasi oleh perangkat bridge dan router Broadcast domain adalah daerah dimana frame broadcast bisa diterima Broadcast domain dibatasi oleh router

Bridge

Switch

Routing

IEEE 802.3

Karakteristik Media 100BaseT

Gigabit Ethernet

High Speed Serial Interface

Konsep Dasar Dirancang untuk menggantikan kabel di LAN Sesedikit mungkin perbedaannya dengan LAN dan harus transparan untuk pengguna Area sangat terbatas (dibatasi daya transmit) Menggunakan teknik radio canggih (spread spectrum) Distandarisasi oleh IEEE sebagai seri 802.11x

Spektrum Radio WLAN ISM 2450 ± 50 MHz

TDMA, FDMA, CDMA

CDMA DATA-1 11010011 xor 11110000 code-1 = 00100011 DATA-2 10001111 xor 10101010 code-2 = 00100101 RX 00100011 xor 10101010 = 10001001 X 00100011 xor 11110000 = 11010011 v

802.11 Standar dan Spektrum Standard Max Rate Spectrum Radio Year 2 Mbps 2.4 GHz CSMA/CA,FHSS/DSSS PSK 1997 802.11a 54 Mbps 5 GHz CSMA/CA, OFDM, 16QAM 1999 802.11b 11 Mbps CSMA/CA, DSSS, CKK 802.11g CSMA/CA, DSSS, OFDM 2003 2.4 – 2.5 GHz C-band ISM (Industrial, Scientific and Medical) 802.11a Unlicensed National Information Infrastructure 5.15 – 5.25 GHz, 5.25 – 5.35 GHz, 5.725 – 5.825 GHz

Arsitektur WLAN

Detail Protokol 802.11 PMD (Physical Medium Dependent) modulation & coding PLCP (Physical Layer Convergence Protocol) clear channel assessment signal (carrier sense) MAC (Medium Access Control) Access mechanisms fragmentation encryption PHY Management channel selection, PHY-MIB MAC Management synchronization roaming power management Management Information Base Station Management coordination of all management functions

802.11 Physical Layer FHSS DSSS spreading, despreading, signal strength, 1 Mbps Paling tidak 2.5 frequency hop/detik, mosulasi GFSK 2 level DSSS Modulasi DBPSK untuk 1 Mbps, DQPSK untuk 2 Mbps preamble dan header dari sebuah frame selalu ditransmisikan dengan 1 Mbps, transmisi lainnya 2 Mbps Urutan chipping : kode Barker (+ - + + - - + + + - - -) Daya radiasi max 100 mW (EU), min 1 mW

PHY packet format DSSS FHSS Sinkronisasi (sync, gain setting, energy detection, frequency offset compensation) SFD 111001110100000 Sinyal (datarate dari payload) 0x0A : 1 Mbps DBPSK, 0x14 : 2 Mbps DQPSK Service (belum digunakan) Length (panjang dari payload) HEC (CRC-16) FHSS Pola Sinkronisasi 010101… SFD 0000110010111101 PLW (PLCP_PDU Length Word) termasuk 32 bit CRC PSF (PLCP Signaling Field) data rate dari payload (1 or 2 Mbps) HEC (CRC-16)

Format MAC 802.11 4 alamat MAC (Receiver, Transmitter, BSS identifier, sender) Panjang Frame 34 B – 2346 B 802.3 2 alamat MAC (Destination & Source) Panjang Frame 64 B – 1518 B

Format alamat MAC 802.11 scenario to DS from DS address 1 address 2 ad-hoc network DA SA - infrastructure network, from AP 1 BSSID infrastructure network, to AP infrastructure network, within DS RA TA DS : Distribution System AP : Access Point DA : Destination Point SA : Source Address BSSID : Basic Service Set Identifier RA : Receiver Address TA : Transmitter Address

FCC Channel Frequencies ETSI Channel Frequencies Kanal DSSS Channel ID FCC Channel Frequencies ETSI Channel Frequencies Japan Frequency 1 2412 MHz N/A 2 2417 MHz 3 2422 MHz 4 5 2432 MHz 6 2437 MHz 7 2442 MHz 8 2447 MHz 9 2452 MHz 10 2457 MHz 11 2462 MHz 12 2484 MHz

WEP Wired Equivalent Privacy (bukan sistem keamanan yang serius, hanya agar setara dengan LAN) Menggunakan kode simetrik 64,128, 256 bit Sederhana tetapi saat ini masih menyebabkan performansi menurun

Fitur Non Standar Laju link double (Enhance 11b bisa sampai 22 Mbps, dan 11g sampai 108 Mbps) Jangkauan lebih jauh (200 mW daya transmitter menjangkau sampai 200 m indoor dan 1.2 km outdoor Terdapat banyak perbaikan pada sistem keamanan seperti WEP2, WPA, WPA2 dll

Kelemahan WLAN Kode Barker  tidak bisa transmisi simultan CSMA/CA  tidak bisa transmisi simultan WEP  kurang ampuh tapi mengurangi performa Bit rate yang didapat tergantung jarak dan penghalang Standar terus berubah dengan adanya teknologi baru Masalah interferensi dengan perangkat lain Tidak diregulasi, diperlukan pengetahuan teknis dan etik dalam penggunaanya

Network Management Menerima alarm dari End Station Aksi : SNMP CMIP Operator Notification Event Logging System Shutdown Automatic repair attempt SNMP CMIP

Network Management Model ISO menerapkan model management di 5 area Performance Management Mengunpulkan data performa Analisa data untuk menentukan level normal Menentukan threshold untuk variabel penting Configuration Management Memonitor jaringan Informasi configurasi sistem Accounting Management Mengukur parameter utilisasi jaringan Meminimisasi masalah jaringan Memaksimalisasi keadilan akses Fault Management Deteksi, log, pemberitahuan ke user, perbaikan otomatis Paling banyak di implementasikan Security Management Mengendalikan akses resources jaringan Monitor log user, menolak akses