4 5 .Data Link Layer Minggu 4 & 5
DATA LINK LAYER
Lapisan data-link (data link layer) adalah lapisan kedua dari bawah dalam
model OSI, yang dapat melakukan konversi frame-frame jaringan yang berisi data yang dikirimkan menjadi bit-bit mentah agar dapat diproses oleh lapisan fisik. Lapisan ini merupakan lapisan yang akan melakukan transmisi data antara perangkat-perangkat jaringan yang saling berdekatan di dalam sebuah wide area network (WAN), atau antara node di dalam sebuah segmen local area network (LAN) yang sama. Lapisan ini bertanggungjawab dalam membuat frame, flow control, koreksi kesalahan dan pentransmisian ulang terhadap frame yang dianggap gagal. MAC address juga diimplementasikan di dalam lapisan ini. Selain itu, beberapa perangkat seperti Network
Interface Card (NIC), switch layer 2 serta bridge jaringan juga beroperasi di sini.
Gambar 1. Data Link Menyiapkan Data Jaringan untuk Physical Layer Lapisan data-link menawarkan layanan pentransferan data melalui saluran fisik.
Pentransferan data tersebut mungkin dapat diandalkan atau tidak: beberapa protokol lapisan data-link tidak mengimplementasikan fungsi Acknowledgment untuk sebuah
frame yang sukses diterima, dan beberapa protokol bahkan tidak memiliki fitur kasus tersebut, fitur-fitur acknowledgment dan pendeteksian kesalahan harus diimplementasikan pada lapisan yang lebih tinggi, seperti halnya ).
Data Link Layer menyediakan sarana untuk bertukar data melalui sebuah media lokal. Data Link Layer melakukan dua layanan dasar :
- Memungkinkan lapisan atas untuk mengakses media dengan menggunakan teknik seperti framing.
- Mengendalikan bagaimana data ditempatkan pada media dan diterima dari media menggunakan teknik seperti media access control dan error detection.
Ada istilah khusus untuk layer ini, seperti :
- Frame - Data Link layer PDU (Protocol Data Unit = Output dari protokol yang berbeda di setiap layer)
- Node - Layer 2 notasi untuk perangkat jaringan yang terhubung ke media umum
- Media / medium (physical) * - Physical berarti untuk transfer informasi antara dua node
- Jaringan (physical) ** - Dua atau lebih node yang terhubung ke media umum
Data Link Layer bertanggung jawab untuk pertukaran frame antara node atas media jaringan fisik.
Gambar 2. Data Link Layer Terms Protokol Layer 2 menentukan enkapsulasi dari paket ke dalam frame dan cara untuk mendapatkan paket enkapsulasi dan menonaktifkan setiap media. Teknik yang digunakan untuk mendapatkan frame dan menonaktifkan media disebut metode media akses kontrol.
.
Gambar 3. Data Link Layer Sevices
Flow Control
Adalah suatu teknik untuk memastikan / meyakinkan bahwa suatu stasiun transmisi tidak menumpuk data pada suatu stasiun penerima.
Tanpa flow control, buffer dari receiver akan penuh sementara sedang memproses data lama. Karena ketika data diterima, harus dilaksanakan sejumlah proses sebelum buffer dapat dikosongkan dan siap menerima banyak data.
Bentuk sederhana dari flow control, yaitu stop-and-wait flow control. Cara kerjanya : suatu entity sumber mentransmisi suatu frame. Setelah diterima, entity tujuan memberi isyarat untuk menerima frame lainnya dengan mengirim acknowledgment ke frame yang baru diterima. Sumber harus menunggu sampai menerima acknowledgment sebelum mengirim frame berikutnya. Entity tujuan kemudian dapat menghentikan aliran data dengan tidak memberi acknowledgment.
Untuk blok-blok data yang besar, sumber akan memecah menjadi blok-blok yang lebih kecil dan mentransmisi data dalam beberapa frame. Hal ini dilakukan dengan alasan :
9 Transmisi yang jauh, dimana bila terjadi error maka hanya sedikit data yang akan ditransmisi ulang.
9 Pada suatu multipoint line.
9 Ukuran buffer dari receiver akan terbatas.
Efek dari pertambahan delay dan kecepatan transmisi
Misal message panjang yang dikirim sebagai suatu rangkaian frame-frame f
1 ,f 2 ,…,f n ,
Untuk suatu prosedur polling, kejadian yang terjadi : Stasiun S
1 mengirim suatu poll dari stasiun S 2 .
S
2 merespon dengan f 1 .
S mengirim suatu acknowledgment.
1 S mengirim f .
2
2 S 1 meng-acknowledgment.
. . S 2 mengirim f n . S 1 meng-acknowledgment.
Protocol Sliding Window
Sliding-window flow control dapat digambarkan dalam operasi sebagai berikut :
Dua stasiun A dan B, terhubung melalui suatu link full-duplex. B dapat menerima n buah frame karena menyediakan tempat buffer untuk n buah frame. Dan A memperbolehkan pengiriman n buah frame tanpa menunggu suatu acknowledgement. Tiap frame diberi label nomor tertentu. B mengakui suatu frame dengan mengirim suatu acknowledgement yang mengandung serangkaian nomor dari frame berikut yang diharapkan dan B siap untuk menerima n frame berikutnya yang dimulai dari nomor tertentu. Skema ini dapat juga dipakai untuk multiple frame acknowledge.
Jika 2 stasiun menukar data, masing-masing membutuhkan 2 window : satu untuk transmisi data dan yang lain untuk menerima. Teknik ini dikenal sebagai piggy backing. Untuk multipoint link, primary membutuhkan masing-masing secondary untuk transmisi dan menerima.
Error Control
Berfungsi untuk mendeteksi dan memperbaiki error-error yang terjadi dalam transmisi frame-frame. Ada 2 tipe error yang mungkin :
9 Frame hilang : suatu frame gagal mencapai sisi yang lain 9 Frame rusak : suatu frame tiba tetapi beberapa bit-bit-nya error.
Teknik-teknik umum untuk error control, sebagai berikut : 9 Deteksi error, dipakai CRC.
9 Positive acknowledgment : tujuan mengembali-kan suatu positif acknowledgment untuk penerimaan yang sukses, frame bebas error.
9 Transmisi ulang setelah waktu habis : sumber mentransmisi ulang suatu frame yang belum diakui setelah suatu waktu yang tidak ditentukan.
9 Negative acknowledgment dan transmisi ulang : tujuan mengembalikan negative acknowledgment dari frame-frame dimana suatu error dideteksi. Sumber
Mekanisme ini dinyatakan sebagai Automatic repeat Request (ARQ) yang terdiri dari 3 versi :
9 Stop and wait ARQ.
9 Go-back-N ARQ.
9 Selective-reject ARQ.
Stop and wait ARQ
Stasiun sumber mentransmisi suatu frame tunggal dan kemudian harus menunggu suatu acknowledgment (ACK) dalam periode tertentu. Tidak ada data lain dapat dikirim sampai balasan dari stasiun tujuan tiba pada stasiun sumber. Bila tidak ada balasan maka frame ditransmisi ulang. Bila error dideteksi oleh tujuan, maka frame tersebut dibuang dan mengirim suatu Negative Acknowledgment (NAK), yang menyebabkan sumber mentransmisi ulang frame yang rusak tersebut.
Bila sinyal acknowledgment rusak pada waktu transmisi, kemudian sumber akan habis waktu dan mentransmisi ulang frame tersebut. Untuk mencegah hal ini, maka frame diberi label 0 atau 1 dan positive acknowledgment dengan bentuk ACK0 atau ACK1 : ACK0 mengakui menerima frame 1 dan mengindikasi bahwa receiver siap untuk frame
0. Sedangkan ACK1 mengakui menerima frame 0 dan mengindikasi bahwa receiver siap untuk frame 1.
Go-back-N ARQ
Termasuk continuous ARQ, suatu stasiun boleh mengirim frame seri yang ditentukan oleh ukuran window, memakai teknik flow control sliding window. Sementara tidak terjadi error, tujuan akan meng-acknowledge (ACK) frame yang masuk seperti biasanya.
Teknik Go-back-N ARQ yang terjadi dalam beberapa kejadian :
9 Frame yang rusak. Ada 3 kasus :
A mentransmisi frame i. B mendeteksi suatu error dan telah menerima frame (i-1) secara sukses. B mengirim A NAKi, mengindikasi bahwa frame i ditolak. Ketika A menerima NAK ini, maka harus mentransmisi ulang frame i dan semua frame berikutnya yang sudah ditransmisi. Frame i hilang dalam transmisi. A kemudian mengirim frame (i+1). B menerima frame (i+1) diluar permintaan, dan mengirim suatu NAKi. Frame i hilang dalam transmisi dan A tidak segera mengirim frame-frame tambahan. B tidak menerima apapun dan mengembalikan baik ACK atau NAK. A akan kehabisan waktu dan mentransmisi ulang frame i.
9 ACK rusak. Ada 2 kasus :
B menerima frame i & mengirim ACK (i+1), yang hilang dalam transmisi. Karena ACK dikomulatif, hal ini mungkin karena A akan menerima sebuah ACK yang berikutnya untuk sebuah frame berikutnya yang akan melaksanakan tugas dari ACK yang hilang sebelum waktunya habis. Jika waktu A habis, A mentransmisi ulang frame i dan semua frame-frame berikutnya.
9 NAK rusak. Jika sebuah NAK hilang, A akan kehabisan waktu (time out) pada serangkaian frame dan mentransmisi ulang frame tersebut berikut frame-frame selanjutnya.
Selective-reject ARQ Hanya mentransmisi ulang frame-frame bila menerima NAK atau waktu habis.
Skenario dari teknik ini untuk 3 bit penomoran yang mengizinkan ukuran window sebesar 7 :
1. Stasiun A mengirim frame 0 sampai 6 ke stasiun B.
2. Stasiun B menerima dan mengakui ketujuh frame-frame.
3. Karena noise, ketujuh acknowledgment hilang.
4. Stasiun A kehabisan waktu dan mentransmisi ulang frame 0.
5. Stasiun B sudah memajukan window penerimanya untuk menerima frame 7,0,1,2,3,4 dan 5. Dengan demikian dianggap bahwa frame 7 telah hilang dan bahwa frame nol yang baru, diterima.
Problem dari skenario ini yaitu antara window pengiriman dan penerimaan. Yang diatasi dengan memakai ukuran window max tidak lebih dari setengah range penomoran.
Protokol-Protokol Data Link Control
Untuk memenuhi variasi yang luas dari kebutuhan data link, termasuk : ♦ Point to point dan multipoint links. ♦ Operasi Half-duplex dan full-duplex. ♦ Interaksi primary-secondary (misal : host-terminal) dan peer (misal : komputer- komputer). ♦ Link-link dengan nilai a yang besar (misal : satelit) dan kecil (misal : koneksi langsung jarak pendek).
Sejumlah protokol-protokol data link control telah dipakai secara luas dimana-mana : ♦ High-level Data Link Control (HDLC). ♦ Advanced Data Communication Control Procedures. ♦ Link Access Procedure, Balanced (LAP-B). ♦ Synchronous Data Link Control (SDLC).
Sub Layer Data Link
9 Media Access Control (MAC)
Media Access Control (MAC) adalah identifikasi untuk ditugaskan untuk antarmuka jaringan komunikasi pada segmen jaringan fisik. Secara logis, alamat MAC yang digunakan dalam Media Access Control protokol sub-layer dari model referensi OSI.
Alamat MAC yang paling sering diberikan oleh produsen kartu interface jaringan (NIC) dan disimpan dalam perangkat keras, memori kartu read-only, atau beberapa mekanisme firmware lain. Jika ditugaskan oleh produsen, alamat MAC biasanya encode nomor identifikasi terdaftar pabrikan. Ini mungkin juga dikenal sebagai alamat hardware Ethernet (EHA), alamat hardware, alamat adaptor, ataualamat fisik.
Alamat MAC yang dibentuk sesuai dengan aturan salah satu dari tiga ruang nama penomoran dikelola oleh Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE): MAC-48, EUI-48, dan EUI-64. IEEE mengklaim merek dagang pada nama EUI-48 dan EUI-64, dimana EUI merupakan singkatan dari Extended Unique Identifier.
Meskipun dimaksudkan sebagai identifikasi unik dan global permanen, adalah mungkin untuk mengubah alamat MAC pada sebagian besar hardware hari ini, tindakan sering disebut sebagai spoofing MAC. Tidak seperti spoofing alamat IP, di mana pengirim spoofing alamat mereka dalam permintaan langsung penerima ke pengirim respon di tempat lain, di alamat MAC spoofing respon diterima oleh pihak spoofing. Namun, MAC address spoofing terbatas pada lokal domain broadcast .
Sebuah host tidak dapat menentukan dari alamat MAC dari host lain apakah host yang ada di link yang sama ( segmen jaringan ) sebagai tuan rumah pengiriman, atau pada segmen jaringan bridge ke segmen jaringan.
Dalam TCP/IP jaringan, alamat MAC dari interface dapat di-query mengetahui alamat IP menggunakan Address Resolution Protocol (ARP) untuk Internet Protocol Version 4 (Ipv4) atau (NDP) untuk IPv6 . Pada jaringan siaran, seperti Ethernet, MAC address unik mengidentifikasi setiap node pada segmen tersebut dan memungkinkan frame yang akan ditandai untuk host tertentu
9 Logical Link Control (LLC)
Logical Link Control (LLC) adalah salah satu dari dua buah sub-layer dalam lapisan data link, selain lapisan Media Access Control (MAC), yang digunakan dalam Jaringan Local Area Network (LAN). LLC merupakan bagian dari spesifikasi IEEE 802, dan protokolnya dibuat berdasarkan protocol High-Level Data Link Control (HDLC). Kadang-kadang, LLC juga merujuk kepada protocol IEEE 802.2, yang merupakan protokol LAN yang paling umum diimplementasikan pada Lapisan LLC.
Fungsi lapisan MAC adalah mengkoordinasikan akses langsung terhadap lapisan fisik
dengan tergantung metode media access controlnya, seperti Carrier Sense Multiple
Access with Collision Detection (CSMA/CD), Token Passing, Carrier Sense Multiple
Access with Collision Detection (CSMA/CA). LLC kemudian menggunakan layanan
yang disediakan MAC ini untuk menyediakan dua jenis operasi yang berjalan di atas
lapisan data-link ke lapisan jaringan yang berada di atasnya, yakni LLC1 (atau disebut
juga LLC Type 1) yang digunakan untuk komunikasi secara conection loss dan LLC2
(atau disebut juga LLC Type 2) yang digunakan untuk komunikasi secara connection
oriented.
DAFTAR ISTILAH
9 ARP = Address Resolution Protocol disingkat ARP adalah sebuah protokol dalam TCP/IP Protocol Suite yang bertanggungjawab dalam melakukan resolusi alamat IP ke dalam alamat Media Access Control (MAC Address).
9 CSMA/CD = Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection atau sering disingkat menjadi CSMA/CD adalah sebuah metode media access control (MAC) yang digunakan oleh teknologi jaringan Ethernet. Dengan metode ini, sebuah
node jaringan yang akan mengirim data ke node tujuan pertama-tama akan
memastikan bahwa jaringan sedang tidak dipakai untuk transfer dari dan oleh
node lainnya. Jika pada tahap pengecekan ditemukan transmisi data lain dan
terjadi tabrakan (collision), maka node tersebut diharuskan mengulang permohonan (request) pengiriman pada selang waktu berikutnya yang dilakukan secara acak (random). Dengan demikian maka jaringan efektif bisa digunakan secara bergantian.
9 CSMA/CA = Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance, protokol contention pada jaringan yang bisa melakukan analisa kondisi jaringan untuk menghindari collisions, tidak seperti CSMA/CD yang memakai pengaturan transmisi jaringan ketika terjadi collisions. CSMA/CA mengkonsumsi traffic karena sebelum ada data ditransmisikan ia akan mengirim sinyal broadcast pada jaringan untuk mendeteksi skenario atau kemungkinan terjadinya collision dan memerintahkan semua perangkat untuk tidak broadcast.
9 Ethernet = Ethernet adalah sistem jaringan yang dibuat dan dipatenkan perusahaan Xerox. Ethernet adalah implementasi metoda CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) yang dikembangkan tahun 1960 pada proyek wireless ALOHA di Hawaii University diatas kabel coaxial. Standarisasi sistem ethernet dilakukan sejak tahun 1978 oleh IEEE. (lihat Tabel 2.) Kecepatan transmisi data di ethernet sampai saat ini adalah 10 sampai 100 Mbps. Saat in yang umum ada dipasaran adalah ethernet berkecepatan 10 Mbps diantaranya adalah : 10Base5, 10Base2, 10BaseT, dan 10BaseF yang akan diterangkan lebih lanjut kemudian.
9 Sumber :
- Modul CISCO CCNA Exploration 1 v.4 Chapter 7 – Data Link Layer •