Bab 7 Konsep Network Layer Abdillah, MIT

Fungsi Jaringan Layer 3 Fungsi jaringan network layer (layer 3) adalah menyediakan navigasi data antar jaringan (internet), menyediakan skema pengalamatan (addressing scheme), menentukan rute data (routing) dan pemilihan lintasan (path selection) antara dua sistem host yang mungkin berlokasi pada jaringan yang terpisah secara geografis. Jika ingin mengingat Layer 3 dengan mudah, pikirkan tentang IP address, routing dan path selection.

IP Address IP address mengidentifikasikan sebuah host dan jaringan dimana host tsb berada. IP address terdiri atas 32 bit bilangan biner. Untuk membuatnya mudah diingat, IP address biasanya diekspresikan dalam notasi 4 bilangan desimal terpisah oleh titik. Nilai maksimum dari setiap bilangan desimal adalah 255. Contoh: 01111100 11111111 01011100 00001111 diekspresikan dengan 124.255.92.15

Konversi Desimal ke Biner Contoh: Konversi bilangan desimal 192 192/2 = 96 dengan sisa 0 96/2 = 48 dengan sisa 0 48/2 = 24 dengan sisa 0 24/2 = 12 dengan sisa 0 12/2 = 6 dengan sisa 0 6/2 = 3 dengan sisa 0 3/2 = 1 dengan sisa 1 1/2 = 0 dengan sisa 1 Tulis seluruh sisa secara terbalik: 11000000.

Konversi Biner ke Desimal Bilangan biner adalah sistem bilangan basis 2 yang digunakan komputer untuk mengenali dan memproses data. Contoh: 10110 = (1 x 24 = 16) + (0 x 23 = 0) + (1 x 22 = 4) + (1 x 21 = 2) + (0 x 20 = 0) = 16 + 0 + 4 + 2 + 0 = 22

Format IP address IP address memiliki skema pengalamatan berhirarki yang memungkinkan data bergerak dan menemukan tujuannya secara efisien di internet. IP address terdiri atas 2 bagian, Network Id dan Host Id. Network Id dan Host memiliki panjang maksimum 24 bit dari 32 bit IP address. IP address terdiri atas 3 kelas yang diperoleh dari Internet Network Information Center (InterNIC), yakni Kelas A, Kelas B dan Kelas C.

Diagram Kelas IP Address

Pola Bit IP Address

IP Address Kelas A Bit pertama kelas A adalah 0, misal: 01111100 10111111 0101100 00001111 Oktet pertama kelas A memiliki nilai desimal antara 0-126, misal: 124.95.44.15 Seluruh IP address kelas A terdiri atas 8 bit Network Id dan 24 bit Host Id Setiap jaringan yang menggunakan IP address kelas A dapat memiliki IP address sebanyak 224 - 2, atau 16.777.214

IP Address Kelas B Dua bit pertama kelas B adalah 10, misal: 10010111 00001010 00001101 00011100 Oktet pertama kelas B memiliki nilai desimal antara 128-191, misal: 151.10.13.28 Seluruh IP address kelas B terdiri atas 16 bit Network Id dan 16 bit Host Id Setiap jaringan yang menggunakan IP address kelas B dapat memiliki IP address sebanyak 216 - 2, atau 65.534

IP Address Kelas C Tiga bit pertama kelas C adalah 110, misal: 11001001 011011 0101110 00011100 Oktet pertama kelas C memiliki nilai desimal antara 192-223, misal: 201.110.213.28 Seluruh IP address kelas C terdiri atas 24 bit Network Id dan 8 bit Host Id Setiap jaringan yang menggunakan IP address kelas C dapat memiliki IP address sebanyak 28 - 2, atau 254

Packet atau Datagram Pada layer 3 data dienkapsulasi dalam sebuah packet atau datagram yang terdiri atas data dari layer di atasnya ditambah sebuah IP header. Internet Protocol (IP) tidak melakukan perubahan pada data dari layer di atasnya tetapi menentukan format dari IP header yang terdiri atas 15 field: version, IP header length, type-of-service, total length, identification, flags, fragment offset, time-to-live, protocol, header checksum, source address, destination address, options, data dan padding.

Diagram Field Datagram

Field-field Datagram (1) version – menunjukkan versi dari IP yang sedang digunakan (4 bit) IP header length (HLEN) - menunjukkan panjang IP header (4 bit) type-of-service (TOS) – menunjukkan level of importance yang telah ditugaskan oleh protokol layer di atasnya (8 bit) total length - menunjukkan panjang seluruh packet IP termasuk data dan header (16 bit) identification – mengandung sebuah angka yang mengidentifikasikan datagram (16 bit)

Field-field Datagram (2) flags –menunjukkan apakah packet dapat difragmentasi dan merupakan fragment terakhir dari barisan packet terfragmentasi (3 bit) fragment offset – digunakan untuk membantu menggabungkan fragment-fragmen packet (16 bit) time-to-live – menghitung mundur waktu hingga 0, ketika packet dibuang untuk looping (8 bit) protocol – menunjukkan protokol layer di-atas yang akan menerima packet yang datang (8 bit)

Field-field Datagram (3) header checksum – memastikan integritas IP header (16 bit) source address – IP address pengirim (32 bit) destination address – IP address tujuan (32 bit) options – memberikan IP mendukung beberapa pilihan (variable length) data – mengandung informasi layer di atasnya (variable length, maximum 64 Kb) padding - extra nol ditambahkan pada field ini untuk memastikan bahwa IP header selalu kelipatan dari 32 bit

Network Address Network address adalah sebuah IP address dimana seluruh bilangan biner Host Id adalah 0. Network address adalah alamat sebuah jaringan yang menjadi identitas jaringan tersebut. Ketika sebuah host mengirim sebuah paket ke internet, maka paket tersebut diteruskan ke alamat tujuan berdasar pada network address dimana host tujuan berada. Network address dapat diibaratkan sebagai kode pos ketika Anda mengirim surat.

Broadcast Address Broadcast address adalah sebuah IP address dimana seluruh bilangan biner Host Id adalah 1. Ketika sebuah host mengirim sebuah broadcast frame, maka seluruh host dalam jaringan akan menerimanya. Misalnya, pada jaringan dengan Network Address 176.10.0.0, sebuah broadcast frame yang akan mencapai seluruh host akan memiliki alamat tujuan 176.10.255.255.

Segmentasi vs Subnetting Ketika jaringan bertambah besar maka harus dibagi dalam beberapa jaringan lebih kecil. Segmentasi adalah proses pembagian sebuah jaringan menjadi beberapa segmen jaringan untuk mengurangi ukuran sebuah collision domain. Subnetting adalah proses pembagian sebuah jaringan menjadi beberapa sub jaringan (subnet) untuk mengurangi ukuran sebuah broadcast domain.

Network Id + Subnet Id + Host Id Subnet Address Dalam subnetting masing-masing subnet memerlukan alamat yang berbeda yang disebut subnet address. Untuk membuat subnet address, network administrator meminjam bit dari Host Id untuk menjadi bagian Subnet Id sehingga subnet address terdiri atas 3 bagian: Network Id + Subnet Id + Host Id Jumlah minimum yang dapat dipinjam dari Host Id adalah 2 bit, jumlah maksimum yang dapat dipinjam harus menyisakan 2 bit untuk Host Id.

Jumlah Subnet dalam Jaringan Jika Subnet Id meminjam 2 bit berarti membuat 22 atau 4 subnet yang mungkin. Jika meminjam 3 bit berarti membuat 23 atau 8 subnet yang mungkin. Jika meminjam 4 bit berarti membuat 24 atau 16 subnet yang mungkin. Setiap kali menambah 1 bit dari Host Id, jumlah subnet yang mungkin bertambah 2 kali lipat. Jumlah subnet yang dapat dipakai adalah jumlah subnet yang mungkin dikurangi dua, karena Subnet Id tidak boleh 0 semua atau 1 semua. Kedua subnet yang tidak dapat dipakai adalah network address dan broadcast address jaringan.

Jumlah Subnet Maksimum Network Kelas A terdiri atas 8 bit Network Id dan 24 bit Host Id. Jumlah bit maksimum yang dapat dipinjam untuk Subnet Id adalah 22 bit, berarti terdapat 222 atau 4.194.304 subnet yang mungkin. Network Kelas B terdiri atas 16 bit Network Id dan 16 bit Host Id. Jumlah bit maksimum yang bisa dipinjam untuk Subnet Id adalah 14 bit berarti terdapat 214 atau 16.384 subnet yang mungkin. Cobalah menghitung jumlah subnet maksimum yang dapat dimiliki IP address Kelas C. Ingat, jumlah subnet yang dapat dipakai adalah jumlah subnet yang mungkin dikurangi dua.

Jumlah Host dalam Subnet Jika Host Id tersisa 2 bit berarti terdapat 22 atau 4 host yang mungkin. Jika tersisa 3 bit berarti terdapat 23 atau 8 host yang mungkin. Jika tersisa 4 bit berarti terdapat 24 atau 16 host yang mungkin. Setiap kali Host Id bertambah 1 bit, jumlah host yang mungkin bertambah 2 kali lipat. Adapun jumlah host yang dapat dipakai adalah jumlah host yang mungkin dikurangi dua. Kedua host yang tidak dapat dipakai adalah subnet address dan broadcast address dari subnet tersebut.

Subnet Mask Subnet mask default memisahkan Network Id dan Host Id. Subnet mask custom memisahkan Subnet Id dan Host Id. Subnet mask memiliki panjang 32 bit dan diekspresikan dalam notasi 4 bilangan desimal bertitik. Untuk menentukan subnet mask custom dari sebuah subnet address, ikuti langkah-langkah berikut: Konversi subnet address ke dalam bilangan biner 2.Ganti semua Network Id dan Subnet Id menjadi 1 3.Ganti semua Host Id menjadi 0 4.Konversi subnet mask ke dalam bilangan desimal

Hosts per Network (yang dapat dipakai) Summary Kelas Desimal Oktet Pertama Bit Oktet Pertama Subnet Mask Default Jumlah Jaringan Hosts per Network (yang dapat dipakai) A 1 – 126 255.0.0.0 126 (27 – 2) 16,777,214 (2 24 – 2) B 128 – 191 1 0  255.255.0.0 16,382 (214 - 2) 65,534 (2 16 – 2) C 192 – 223 1 1 0 255.255.255.0 2,097,150 (221 – 2) 254 (2 8 – 2) D 224 – 239 1 1 1 0 Dicadangkan untuk Multicasting E 240 – 254  1 1 1 1 0 Experimental, digunakan untuk penelitian

Private Address Terdapat beberapa alamat tertentu dalam setiap kelas IP address yang tidak dapat digunakan karena setiap paket dengan alamat tujuan ini tidak akan diteruskan di internet. Alamat ini disebut private addresses dan didefinisikan dalam RFC1918. IP address privat biasanya digunakan oleh komputer yang menggunakan Network Address Translation (NAT) untuk terhubung ke Internet, sebuah proxy server untuk terhubung ke sebuah public network atau oleh host yang sama sekali tidak terhubung ke Internet. Rentang berikut tersedia untuk private address: 10.0.0.0 – 10.255.255.25 172.16.0.0 – 172.31.255.255 192.168.0.0 – 192.168.255.255

Referensi Douglas E. Comer, Internetworking with TCP/IP, Third Edition, Prentice Hall International, Inc., 1995 Lammle,Todd., CCNA Study Guide, Third Edition, Sybex Network Press, 2002