Internet dan Jaringan Komputer
Internet dan Jaringan Komputer
Pendahuluan
Singgih jatmiko
Outline
•
•
•
•
Apa itu Internet?
Mengapa/bagaimana jaringan berubah?
Struktur jaringan
Tepi jaringan: Hosts (servers & clients)
– Akses jaringan
– Inti (core) Jaringan
• Kinerja: loss, delay, throughput
• Lapisan (layer) Protokol
Apa itu jaringan?
• Konfigurasi komponen sistem yang memiliki
interkoneksi
• Sistem sesuatu atau orang yang terkoneksi
– Contoh: jaringan mata-mata atau gosip
Apa itu jaringan?
Secara fisik:
Infrastruktur fisik yang menginterkoneksikan end-devices
• End-devices
– PC, workstations, PDA, TV, telefon selular…
– Termasuk Network Interface Cards (NIC) dan OS
• Infrastruktur
– Communication links (mis. fiber cable, radio)
– Packet switches (mis. routers, link layer switches)
Secara logika:
• Fasilitas yang menyediakan pertukaran informasi
antara aplikasi yang tidak berbagi memori
Apa itu Internet?
Secara fisik:
• Jaringan publik dengan menggunakan
protokol untuk mengirim/menerima
pesan
– Jutaan end-devices, jaringan…
Secara logika:
• Infratruktur jaringan yang menyediakan
pelayanan untuk aplikasi terdistribusi
– mis. e-mail, world-wide web (www),
Instant Messaging (IM), game online,
VoIP, TV dsb.
• Sebuah sarana untuk pengiriman data
dari divais sumber ke devais tujuan
Outline
•
•
•
•
Apa itu Internet?
Mengapa/bagaimana jaringan berubah?
Struktur jaringan
Tepi jaringan: Hosts (servers & clients)
– Akses jaringan
– Inti (core) Jaringan
• Kinerja: loss, delay, throughput
• Lapisan (layer) Protokol
Pengembangan Jaringan: Dorongan
• Mengapa jaringan komputer populer dan
terus berubah?
– Dorongan Industri
– Dorongan industri
– Ekonomi
– Dorongan sosial
Keunggulan Teknologi: Jaringan Komunikasi
• Pertumbuhan kecepatan transfer data
http://www.siemon.com/us/white_papers/images/04-03-01_cabling-life2.gif
Peningkatan Proses
• Jumlah transistor yang terintegrasi didalam 1 proses
meningkat 2 kali tiap dua tahun.
Dari http://www.intel.com
Ekonomi
• E-commerce
– Electronic banking (mis. rabobank.nl)
– Electronic ticket reservation (mis. klm.com)
– Electronic shopping (mis. amazon.co.uk)
• E-commerce Belanda: 12 milyar $ industri
ditahun 2011
Aspek Sosial
•
•
•
•
•
•
•
Social networks
Entertainment
Komunikasi lebih baik/murah (IM, whatsapp, dll)
E-learning
Bekerja dari rumah
Kehidupan kedua
…
Evolusi: Bagaimana?
• Jadi… motivasi sudah jelas dari berbagai
perspektif
• Pertanyaannya adalah:
– Bagaimana jaringan komunikasi berubah?
– Apa faktor kuncinya?
Faktor Kunci dalam evolusi jaringan
komunikasi
Peran Teknologi dan Pasar
• Teknologi
– Tidak hanya tersedia, tetapi juga efektif dari segi
biaya
• Pasar
– Trend dan publikasi
– Memaksimalkan teknologi memiliki konsekuensi!
Lihat WAP, MMS, dsb.
Peran dari Standard
• Interoperabilitas peralatan antara berbagai
vendor yang berbeda
– Nilai jaringan tergantung pada ukuran komunitas yang
dapat mencapainya (hukum Metcalfe!)
• Semakin banyak suplier -> semakain tinggi
kompetisi -> semain rendah harga
• Badan standarisasi:
– International Telecommunication Union (ITU)
– Internet Engineering Task Force (IETF)
– Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
Peran Regulasi
• Regulasi pemerintah untuk memproteksi industri
– Contoh: isu hak cipta
• Pensensoran
– Contoh: dibeberapa negara
• Kompetisi pasar tebuka
– Tidak ada monopoli
• Regulasi lokal (contoh. Regulasi
institusi/perusahaan)
– Contoh: beberapa organisasi memblokir akse ke
jaringan sosial, penggunaan BitTorrent,
download/upload yang berlebihan
Outline
• Apa itu Internet?
• Mengapa/bagaimana jaringan berubah?
• Struktur jaringan
– Tepi jaringan: Hosts (servers & clients)
– Akses jaringan
– Inti (core) Jaringan
• Kinerja: loss, delay, throughput
• Lapisan (layer) Protokol
Struktur Jaringan
• Tepi jaringan:
– Aplikasi dan host
• Jaringan akses,
media fisik:
– wired, wireless
communication links
• Core jaringan:
– Router yang
terinterkoneksi
Tepi Jaringan
• Sistem akhir (hosts):
– Menjalankan aplikasi pada
“tepi jaringan”
– Contoh: Web, email
• Model client/server
– Host client
memnintad/menerima service
dari server yang selalu on,
contoh: Web browser/server;
e-mail client/server
• Model peer-to-peer:
– (Tanpa atau) minimal
penggunaan server
terdedikasi, seperti, Skype,
BitTorrent
Jaringan Akses
Mengkoneksikan tepi
sistem ke router tepi
• Jaringan akses
residensial
• Akses institusional
(Universitas,
perusahaan)
• Jaringan akses
bergerak
Core Jaringan
• Router-router yang
terintekoneksi
• Pertanyaan mendasar:
Bagaimana ditransfer
dari tepi ke tepi
lainnya?
– circuit switching
– packet-switching
data di kirim dengan
“potongan-potongan”
diskrit
Circuit switching
Menyediakan:
• Sirkuit terdedikasi per call/session
• Sumberdaya terdedikasi untuk call yang
dilakukan (tidak berbagi)
•
•
– mis. link bandwidth, switch capacity
– Kinerja mirip sirkuit (terjamin)
Dibutuhkan call setup
Sumberdaya yang tidak digunakan oleh call
idle (menganggur)
Bagaimana untuk membuat sirkuit tersebut?
• Bandwidth jaringan dibagi menjadi
beberap bagian
– Pembagian frekuensi
– Pembagian waktu
Circuit switching: FDM dan TDM
Packet switching
Setiap end-to-end data stream dibagi kedalam paketpaket
• Paket-paket berbagi sumberdaya jaringan bersama
• Setiap paket menggunakan penuh link bandwidth
• Sumberdaya digunakan jika dibutuhkan (tanpa
reservasi)
• Mencegah waktu idle
Permasalahan sumberdaya:
• Permintaan bandwith dapat melampaui jumlah yang
tersedia (tumbukan): terlalu banyak paket
• store and forward: paket-paket bergerak satu hop
setiap kali
– Node menerima paket lengkap sebelum meneruskannya
Packet switching: Statistical
multiplexing
Packet switching: Store-and-forward
• Membutuhkan L/R detik untuk mentransmit
(push out) paket L bits pada link dengan R bps
• store and forward: diterima seluruhnya
sebelum dapat ditransmit pada link berikutnya
• delay = 3L/R (dengan asumsi zero propagation
delay)
Packet switching vs. circuit switching
• Contoh: 1 Mb/s link
• Setiap user:
– 100 kb/s ketika aktif
– Aktif 10% dari waktu
– circuit-switching:
Berapa banyak user?
– packet switching:
Berapa banyak user?
Packet switching vs. circuit switching
• Contoh: 1 Mb/s link
• Setiap user:
– 100 kb/s ketika aktif
– Aktif 10% dari waktu
– circuit-switching:
10 user
– packet switching:
Dengan 35 user,
probabilitas > 10 aktif
dalam waktu yang
bersamaan lebih kecil dari
.0004
Packet switching vs. circuit switching
Apakah packet switching “pemenangnya?”
• Cocok untuk bursty data
– resource sharing
– no call setup
• Tumbukan tinggi: packet delay dan hilang
– Protokol diperlukan untuk transfer data yang dapat
diandalkan dan kontrol tumbukan
• Q: Bagaimana menyediakan sumberdaya yang terjamin
(perilaku mirip-sirkuit)?
– Jaminan bandwidth dibutuhkan untuk aplikasi audio/video
– Problem yang masih belum terpecahkan
Struktur jaringan: Jaringan dari jaringan
• Secara umum hirarki
• Ditengah: ISP “tier-1” (mis., Verizon, Sprint, AT&T)
• Cakupan nasional/internasional
– Memperlakukan lainnya setara
Struktur jaringan: Jaringan dari jaringan
• ISP “Tier-2”: ISP lebih kecil (terkadang regional)
– Terkoneksi ke satu atau lebih ISP tier-1, mungkin juga
dengan ISP tier-2 lainnya
Struktur jaringan: Jaringan dari jaringan
• ISP “Tier-3”dan ISP lokal
• – hop terakhir jaringan (“akses”), terdekat
dengan sistem tepi
Struktur jaringan: Jaringan dari jaringan
• Paket melintas banyak jaringan!
Outline
• Apa itu Internet?
• Mengapa/bagaimana jaringan berubah?
• Struktur jaringan
– Tepi jaringan: Hosts (servers & clients)
– Akses jaringan
– Inti (core) Jaringan
• Kinerja: loss, delay, throughput
• Lapisan (layer) Protokol
Bagaimana loss dan delay terjadi?
Antrian paket dalam buffer router
• Laju kedatangan paket ke link melebihi kapasitas
output link
• Antrian paket, tunggu giliran
Empat sumber delay paket
1. Pemrosesan nodal:
• Error bit-bit check
• Menentukan link
output
2. Pengantrian
• Menunggu waktu transmisi pada
link output
• Tergantung pada tumbukan
Empat sumber delay paket (2)
3.
•
•
•
Delay transmisi:
R=bandwith link (bps)
L=panjang paket (bits)
Waktu pengiriman bits ke
link = L/R
4. Delay propagasi
• d = panjang link fisik
• s = kecepatan propagasi di
media (~2x108 m/sec)
• Delay propagasi = d/s
Cat: s dan R merupakan kuantitas
yang sangat berbeda!
Analogi Karavan
• Kendaraan “propagasi” pada 100
km/jam
• Toll booth membutuhkan 12 detik
untuk melayani kendaraan (waktu
transmisi)
• Kendaraan ~ bit; caravan ~ paket
• ?: Berapa lama waktu yang
dibutuhkan untuk karavan
mengantri pada toll booth yang
kedua?
• Waktu untuk “mendorong”
seluruh karavan melewati
toll booth yang pertama =
12*10 = 120 detik
• Waktu propagasi kendaraan
terakhir dari toll booth
pertama ke kedua:
100km/(100km/jam)= 1 jam
• A: 62 menit
Analogi Karavan(more)
• “Propagasi” kendaraan
• Ya! Setelah 7 mnt, kendaraan
sekarang 1000 km/jam
pertama tiba di booth kedua dan
• Toll booth membutuhkan 1
3 kendaraan masih di booth
mnt untuk melayani
pertama.
kendaraan
• Kesimpulan! Bit pertama paket
• ?: Apakah kendaraan tiba di
dapat tiba pada router kedua
booth kedua sebelum semua
sebelum paket ditransmit pada
kendaraan dilayani pada
router pertama
booth pertama?
Delay nodal
𝑑𝑛𝑜𝑑𝑎𝑙 = 𝑑𝑝𝑟𝑜𝑠 + 𝑑𝑎𝑛𝑡𝑟𝑖𝑎𝑛 + 𝑑𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 + 𝑑𝑝𝑟𝑜𝑝
• dpros = delay pemrosesan
– Biasanya beberapa microsecs atau kurang
• dantrian = delay antrian
– Tergantung pada tumbukan
• dtrans = delay transmisi
– = L/R, signifikan untuk link berkecepatan rendah
• dprop = delay propagasi
– Beberapa microsecs sampai ratusan msecs
Delay Antrian (revisited)
• R=bandwith link (bps)
• L=panjang paket (bits)
• a=laju kedatangan paket
intensitas traffic = La/R
• La/R ~ 0: delay rata-rata antrian kecil
• La/R -> 1: delay membesar
• La/R > 1: jumlah kedatangan “pekerjaan” lebih banyak
ketimbang yang bisa dilayani, delay rata-rata tak
terhingga!
Delay dan Rute Internet “Nyata”
• Program Traceroute: memberikan pengukuran delay
dari sumber ke router sepanjang jalur internet end-toend menuju tujuan. Untuk semua i:
– Kirim tiga paket yang akan mencapai router i pada jalur
mengarah ke tujuan
– router i akan mengembalikan paket ke pengirim
– Pengirim menghitung interval antara transmisi dan reply.
Rute dan Delay Internet “Nyata”
traceroute: gaia.cs.umass.edu to www.eurecom.fr
Tiga delay terukur dari
gaia.cs.umass.edu ke cs-gw.cs.umass.edu
1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms
2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms
3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms
4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms
5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms
6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms
7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms
8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms
trans-oceanic link
9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms
10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms
11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms
12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms
13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms
14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms
15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms
16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms
17 * * *
* Artinya tidak ada respons (probe lost, router not replying)
18 * * *
19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms
Loss Paket
• Antrian (buffer) pada link sebelumnya memiliki kapasitas yang
terbatas
• Paket yang datang ke antrian penuh akan di dropped (hilang)
• Kemudian bagaimana?
– Paket yang hilang mungkin diretransmit oleh node sebelumnya,
– Paket hilang dapat diretransmisi oleh sistem akhir sumber,
– Paket yang hilang mungkin tidak diretransmisi sama sekali
Throughput
• Throughput: laju (bits/unit waktu) di mana bit
yang ditransfer antara pengirim/penerima
– instantaneous: laju pada waktu tertentu
– average: laju dengan periode waktu yang lebih
panjang
Throughput (masih)
• Rs < Rc Berapa throughput end-to-end rata-rata?
Rs > Rc Berapa throughput end-to-end rata-rata?
Bottleneck link:
link pada jalur end-to-end yang membatasi throughput
maksimum
Throughput: Skenario Internet
Asumsikan 10 koneksi
(berbagi) share backbone
bottleneck link R bits/detik
• Throughput end-to-end
per-koneksi:
– min(Rc,Rs,R/10)
• Rc atau Rs seringnya
merupakan bottleneck
Outline
• Apa itu Internet?
• Mengapa/bagaimana jaringan berubah?
• Struktur jaringan
– Tepi jaringan: Hosts (servers & clients)
– Akses jaringan
– Inti (core) Jaringan
• Kinerja: loss, delay, throughput
• Lapisan (layer) Protokol
Apa itu protokol?
• Definisi (Kurose & Ross)
– Sebuah protokol mendefinisikan format dan urutan pesan yang
dipertukarkan antara dua atau lebih entitas berkomunikasi, serta
tindakan yang diambil pada transmisi dan / atau penerimaan pesan
atau kejadian lainnya..
• Analogi manusia
Seluruh
komunikasi
Internet diatur
oleh protokol!
Banyak protokol pada tingkat yang berbeda
Jaringan kompleks!
• Banyak “potongan”:
– hosts
– routers
– berbagai media link
– aplikasi
– protokol
Pertanyaan:
Bagaimana
mengorganisasikan
struktur jaringan?
Organisasi Perjalanan Udara
• deretan langkah
Lapisan Fungsionalitas Penerbangan
• Lapisan: setiap lapisan mengimplementasikan pelayanan
– Melalui tindakan layer-internalnya sendiri
– Mengandalkan pelayanan yang diberikan oleh lapisan yang ada
dibawahnya
Mengapa layering?
• Divide and conquer!
– Membagi sistem kompleks ke potongan yang lebih
sederhana dengaqn struktur yang eksplisit
• Layering membuat lebih mudah dirawat dan
diperbaharui
– Perubahan pada pelayanan layer tertentu
transparan terhadap bagian sistem lainnya
• Contoh: perubahan pada prosedur gerbang tidak
mempengaruhi bagian sistem yang lainnya
Stack Protokol Interne
• aplikasi: mendukung aplikasi
network
– Contoh: FTP, SMTP, HTTP
• transport: transfer data dari proses
ke proses
– TCP, UDP
• network: routing data sumber dan
tujuan
– IP, protokol routing
• link: transfer data antara elemen
jaringan tetangga
– PPP, Ethernet
• Fisik: bits “pada kabel”
Enkapsulasi
Exercises
1.
2.
In some networks, the data link layer handles transmission errors by
requesting damaged frames to be retransmitted. If the probability of a
frame being damaged is p, what is the mean number of transmissions
required to send a frame? Assume that acknowledgements are never
lost.
The performance of a client-server system is influenced by two network
factors:
a. the bandwidth of the network(how many bits/sec it can transport)
b. the latency (how many seconds it takes for the first bit to get from the client
to the server).
Give an example of a network that exhibits high bandwidth and high latency.
Then give an example of one with low bandwidth and low latency.
3.
Imagine that you have trained your St. Bernard, Bernie, to carry a box of
three 8mm tapes instead of a flask of brandy.
(When your disk fills up, you consider that an emergency).
These tapes each contain 7 gigabytes. The dog can travel to your side,
wherever you may be, at 18 km/hour. For what range of distances does
Bernie have a higher data rate than a transmission line whose data rate
(excluding overhead) is 150 Mbps?
Pendahuluan
Singgih jatmiko
Outline
•
•
•
•
Apa itu Internet?
Mengapa/bagaimana jaringan berubah?
Struktur jaringan
Tepi jaringan: Hosts (servers & clients)
– Akses jaringan
– Inti (core) Jaringan
• Kinerja: loss, delay, throughput
• Lapisan (layer) Protokol
Apa itu jaringan?
• Konfigurasi komponen sistem yang memiliki
interkoneksi
• Sistem sesuatu atau orang yang terkoneksi
– Contoh: jaringan mata-mata atau gosip
Apa itu jaringan?
Secara fisik:
Infrastruktur fisik yang menginterkoneksikan end-devices
• End-devices
– PC, workstations, PDA, TV, telefon selular…
– Termasuk Network Interface Cards (NIC) dan OS
• Infrastruktur
– Communication links (mis. fiber cable, radio)
– Packet switches (mis. routers, link layer switches)
Secara logika:
• Fasilitas yang menyediakan pertukaran informasi
antara aplikasi yang tidak berbagi memori
Apa itu Internet?
Secara fisik:
• Jaringan publik dengan menggunakan
protokol untuk mengirim/menerima
pesan
– Jutaan end-devices, jaringan…
Secara logika:
• Infratruktur jaringan yang menyediakan
pelayanan untuk aplikasi terdistribusi
– mis. e-mail, world-wide web (www),
Instant Messaging (IM), game online,
VoIP, TV dsb.
• Sebuah sarana untuk pengiriman data
dari divais sumber ke devais tujuan
Outline
•
•
•
•
Apa itu Internet?
Mengapa/bagaimana jaringan berubah?
Struktur jaringan
Tepi jaringan: Hosts (servers & clients)
– Akses jaringan
– Inti (core) Jaringan
• Kinerja: loss, delay, throughput
• Lapisan (layer) Protokol
Pengembangan Jaringan: Dorongan
• Mengapa jaringan komputer populer dan
terus berubah?
– Dorongan Industri
– Dorongan industri
– Ekonomi
– Dorongan sosial
Keunggulan Teknologi: Jaringan Komunikasi
• Pertumbuhan kecepatan transfer data
http://www.siemon.com/us/white_papers/images/04-03-01_cabling-life2.gif
Peningkatan Proses
• Jumlah transistor yang terintegrasi didalam 1 proses
meningkat 2 kali tiap dua tahun.
Dari http://www.intel.com
Ekonomi
• E-commerce
– Electronic banking (mis. rabobank.nl)
– Electronic ticket reservation (mis. klm.com)
– Electronic shopping (mis. amazon.co.uk)
• E-commerce Belanda: 12 milyar $ industri
ditahun 2011
Aspek Sosial
•
•
•
•
•
•
•
Social networks
Entertainment
Komunikasi lebih baik/murah (IM, whatsapp, dll)
E-learning
Bekerja dari rumah
Kehidupan kedua
…
Evolusi: Bagaimana?
• Jadi… motivasi sudah jelas dari berbagai
perspektif
• Pertanyaannya adalah:
– Bagaimana jaringan komunikasi berubah?
– Apa faktor kuncinya?
Faktor Kunci dalam evolusi jaringan
komunikasi
Peran Teknologi dan Pasar
• Teknologi
– Tidak hanya tersedia, tetapi juga efektif dari segi
biaya
• Pasar
– Trend dan publikasi
– Memaksimalkan teknologi memiliki konsekuensi!
Lihat WAP, MMS, dsb.
Peran dari Standard
• Interoperabilitas peralatan antara berbagai
vendor yang berbeda
– Nilai jaringan tergantung pada ukuran komunitas yang
dapat mencapainya (hukum Metcalfe!)
• Semakin banyak suplier -> semakain tinggi
kompetisi -> semain rendah harga
• Badan standarisasi:
– International Telecommunication Union (ITU)
– Internet Engineering Task Force (IETF)
– Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
Peran Regulasi
• Regulasi pemerintah untuk memproteksi industri
– Contoh: isu hak cipta
• Pensensoran
– Contoh: dibeberapa negara
• Kompetisi pasar tebuka
– Tidak ada monopoli
• Regulasi lokal (contoh. Regulasi
institusi/perusahaan)
– Contoh: beberapa organisasi memblokir akse ke
jaringan sosial, penggunaan BitTorrent,
download/upload yang berlebihan
Outline
• Apa itu Internet?
• Mengapa/bagaimana jaringan berubah?
• Struktur jaringan
– Tepi jaringan: Hosts (servers & clients)
– Akses jaringan
– Inti (core) Jaringan
• Kinerja: loss, delay, throughput
• Lapisan (layer) Protokol
Struktur Jaringan
• Tepi jaringan:
– Aplikasi dan host
• Jaringan akses,
media fisik:
– wired, wireless
communication links
• Core jaringan:
– Router yang
terinterkoneksi
Tepi Jaringan
• Sistem akhir (hosts):
– Menjalankan aplikasi pada
“tepi jaringan”
– Contoh: Web, email
• Model client/server
– Host client
memnintad/menerima service
dari server yang selalu on,
contoh: Web browser/server;
e-mail client/server
• Model peer-to-peer:
– (Tanpa atau) minimal
penggunaan server
terdedikasi, seperti, Skype,
BitTorrent
Jaringan Akses
Mengkoneksikan tepi
sistem ke router tepi
• Jaringan akses
residensial
• Akses institusional
(Universitas,
perusahaan)
• Jaringan akses
bergerak
Core Jaringan
• Router-router yang
terintekoneksi
• Pertanyaan mendasar:
Bagaimana ditransfer
dari tepi ke tepi
lainnya?
– circuit switching
– packet-switching
data di kirim dengan
“potongan-potongan”
diskrit
Circuit switching
Menyediakan:
• Sirkuit terdedikasi per call/session
• Sumberdaya terdedikasi untuk call yang
dilakukan (tidak berbagi)
•
•
– mis. link bandwidth, switch capacity
– Kinerja mirip sirkuit (terjamin)
Dibutuhkan call setup
Sumberdaya yang tidak digunakan oleh call
idle (menganggur)
Bagaimana untuk membuat sirkuit tersebut?
• Bandwidth jaringan dibagi menjadi
beberap bagian
– Pembagian frekuensi
– Pembagian waktu
Circuit switching: FDM dan TDM
Packet switching
Setiap end-to-end data stream dibagi kedalam paketpaket
• Paket-paket berbagi sumberdaya jaringan bersama
• Setiap paket menggunakan penuh link bandwidth
• Sumberdaya digunakan jika dibutuhkan (tanpa
reservasi)
• Mencegah waktu idle
Permasalahan sumberdaya:
• Permintaan bandwith dapat melampaui jumlah yang
tersedia (tumbukan): terlalu banyak paket
• store and forward: paket-paket bergerak satu hop
setiap kali
– Node menerima paket lengkap sebelum meneruskannya
Packet switching: Statistical
multiplexing
Packet switching: Store-and-forward
• Membutuhkan L/R detik untuk mentransmit
(push out) paket L bits pada link dengan R bps
• store and forward: diterima seluruhnya
sebelum dapat ditransmit pada link berikutnya
• delay = 3L/R (dengan asumsi zero propagation
delay)
Packet switching vs. circuit switching
• Contoh: 1 Mb/s link
• Setiap user:
– 100 kb/s ketika aktif
– Aktif 10% dari waktu
– circuit-switching:
Berapa banyak user?
– packet switching:
Berapa banyak user?
Packet switching vs. circuit switching
• Contoh: 1 Mb/s link
• Setiap user:
– 100 kb/s ketika aktif
– Aktif 10% dari waktu
– circuit-switching:
10 user
– packet switching:
Dengan 35 user,
probabilitas > 10 aktif
dalam waktu yang
bersamaan lebih kecil dari
.0004
Packet switching vs. circuit switching
Apakah packet switching “pemenangnya?”
• Cocok untuk bursty data
– resource sharing
– no call setup
• Tumbukan tinggi: packet delay dan hilang
– Protokol diperlukan untuk transfer data yang dapat
diandalkan dan kontrol tumbukan
• Q: Bagaimana menyediakan sumberdaya yang terjamin
(perilaku mirip-sirkuit)?
– Jaminan bandwidth dibutuhkan untuk aplikasi audio/video
– Problem yang masih belum terpecahkan
Struktur jaringan: Jaringan dari jaringan
• Secara umum hirarki
• Ditengah: ISP “tier-1” (mis., Verizon, Sprint, AT&T)
• Cakupan nasional/internasional
– Memperlakukan lainnya setara
Struktur jaringan: Jaringan dari jaringan
• ISP “Tier-2”: ISP lebih kecil (terkadang regional)
– Terkoneksi ke satu atau lebih ISP tier-1, mungkin juga
dengan ISP tier-2 lainnya
Struktur jaringan: Jaringan dari jaringan
• ISP “Tier-3”dan ISP lokal
• – hop terakhir jaringan (“akses”), terdekat
dengan sistem tepi
Struktur jaringan: Jaringan dari jaringan
• Paket melintas banyak jaringan!
Outline
• Apa itu Internet?
• Mengapa/bagaimana jaringan berubah?
• Struktur jaringan
– Tepi jaringan: Hosts (servers & clients)
– Akses jaringan
– Inti (core) Jaringan
• Kinerja: loss, delay, throughput
• Lapisan (layer) Protokol
Bagaimana loss dan delay terjadi?
Antrian paket dalam buffer router
• Laju kedatangan paket ke link melebihi kapasitas
output link
• Antrian paket, tunggu giliran
Empat sumber delay paket
1. Pemrosesan nodal:
• Error bit-bit check
• Menentukan link
output
2. Pengantrian
• Menunggu waktu transmisi pada
link output
• Tergantung pada tumbukan
Empat sumber delay paket (2)
3.
•
•
•
Delay transmisi:
R=bandwith link (bps)
L=panjang paket (bits)
Waktu pengiriman bits ke
link = L/R
4. Delay propagasi
• d = panjang link fisik
• s = kecepatan propagasi di
media (~2x108 m/sec)
• Delay propagasi = d/s
Cat: s dan R merupakan kuantitas
yang sangat berbeda!
Analogi Karavan
• Kendaraan “propagasi” pada 100
km/jam
• Toll booth membutuhkan 12 detik
untuk melayani kendaraan (waktu
transmisi)
• Kendaraan ~ bit; caravan ~ paket
• ?: Berapa lama waktu yang
dibutuhkan untuk karavan
mengantri pada toll booth yang
kedua?
• Waktu untuk “mendorong”
seluruh karavan melewati
toll booth yang pertama =
12*10 = 120 detik
• Waktu propagasi kendaraan
terakhir dari toll booth
pertama ke kedua:
100km/(100km/jam)= 1 jam
• A: 62 menit
Analogi Karavan(more)
• “Propagasi” kendaraan
• Ya! Setelah 7 mnt, kendaraan
sekarang 1000 km/jam
pertama tiba di booth kedua dan
• Toll booth membutuhkan 1
3 kendaraan masih di booth
mnt untuk melayani
pertama.
kendaraan
• Kesimpulan! Bit pertama paket
• ?: Apakah kendaraan tiba di
dapat tiba pada router kedua
booth kedua sebelum semua
sebelum paket ditransmit pada
kendaraan dilayani pada
router pertama
booth pertama?
Delay nodal
𝑑𝑛𝑜𝑑𝑎𝑙 = 𝑑𝑝𝑟𝑜𝑠 + 𝑑𝑎𝑛𝑡𝑟𝑖𝑎𝑛 + 𝑑𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 + 𝑑𝑝𝑟𝑜𝑝
• dpros = delay pemrosesan
– Biasanya beberapa microsecs atau kurang
• dantrian = delay antrian
– Tergantung pada tumbukan
• dtrans = delay transmisi
– = L/R, signifikan untuk link berkecepatan rendah
• dprop = delay propagasi
– Beberapa microsecs sampai ratusan msecs
Delay Antrian (revisited)
• R=bandwith link (bps)
• L=panjang paket (bits)
• a=laju kedatangan paket
intensitas traffic = La/R
• La/R ~ 0: delay rata-rata antrian kecil
• La/R -> 1: delay membesar
• La/R > 1: jumlah kedatangan “pekerjaan” lebih banyak
ketimbang yang bisa dilayani, delay rata-rata tak
terhingga!
Delay dan Rute Internet “Nyata”
• Program Traceroute: memberikan pengukuran delay
dari sumber ke router sepanjang jalur internet end-toend menuju tujuan. Untuk semua i:
– Kirim tiga paket yang akan mencapai router i pada jalur
mengarah ke tujuan
– router i akan mengembalikan paket ke pengirim
– Pengirim menghitung interval antara transmisi dan reply.
Rute dan Delay Internet “Nyata”
traceroute: gaia.cs.umass.edu to www.eurecom.fr
Tiga delay terukur dari
gaia.cs.umass.edu ke cs-gw.cs.umass.edu
1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms
2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms
3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms
4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms
5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms
6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms
7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms
8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms
trans-oceanic link
9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms
10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms
11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms
12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms
13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms
14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms
15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms
16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms
17 * * *
* Artinya tidak ada respons (probe lost, router not replying)
18 * * *
19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms
Loss Paket
• Antrian (buffer) pada link sebelumnya memiliki kapasitas yang
terbatas
• Paket yang datang ke antrian penuh akan di dropped (hilang)
• Kemudian bagaimana?
– Paket yang hilang mungkin diretransmit oleh node sebelumnya,
– Paket hilang dapat diretransmisi oleh sistem akhir sumber,
– Paket yang hilang mungkin tidak diretransmisi sama sekali
Throughput
• Throughput: laju (bits/unit waktu) di mana bit
yang ditransfer antara pengirim/penerima
– instantaneous: laju pada waktu tertentu
– average: laju dengan periode waktu yang lebih
panjang
Throughput (masih)
• Rs < Rc Berapa throughput end-to-end rata-rata?
Rs > Rc Berapa throughput end-to-end rata-rata?
Bottleneck link:
link pada jalur end-to-end yang membatasi throughput
maksimum
Throughput: Skenario Internet
Asumsikan 10 koneksi
(berbagi) share backbone
bottleneck link R bits/detik
• Throughput end-to-end
per-koneksi:
– min(Rc,Rs,R/10)
• Rc atau Rs seringnya
merupakan bottleneck
Outline
• Apa itu Internet?
• Mengapa/bagaimana jaringan berubah?
• Struktur jaringan
– Tepi jaringan: Hosts (servers & clients)
– Akses jaringan
– Inti (core) Jaringan
• Kinerja: loss, delay, throughput
• Lapisan (layer) Protokol
Apa itu protokol?
• Definisi (Kurose & Ross)
– Sebuah protokol mendefinisikan format dan urutan pesan yang
dipertukarkan antara dua atau lebih entitas berkomunikasi, serta
tindakan yang diambil pada transmisi dan / atau penerimaan pesan
atau kejadian lainnya..
• Analogi manusia
Seluruh
komunikasi
Internet diatur
oleh protokol!
Banyak protokol pada tingkat yang berbeda
Jaringan kompleks!
• Banyak “potongan”:
– hosts
– routers
– berbagai media link
– aplikasi
– protokol
Pertanyaan:
Bagaimana
mengorganisasikan
struktur jaringan?
Organisasi Perjalanan Udara
• deretan langkah
Lapisan Fungsionalitas Penerbangan
• Lapisan: setiap lapisan mengimplementasikan pelayanan
– Melalui tindakan layer-internalnya sendiri
– Mengandalkan pelayanan yang diberikan oleh lapisan yang ada
dibawahnya
Mengapa layering?
• Divide and conquer!
– Membagi sistem kompleks ke potongan yang lebih
sederhana dengaqn struktur yang eksplisit
• Layering membuat lebih mudah dirawat dan
diperbaharui
– Perubahan pada pelayanan layer tertentu
transparan terhadap bagian sistem lainnya
• Contoh: perubahan pada prosedur gerbang tidak
mempengaruhi bagian sistem yang lainnya
Stack Protokol Interne
• aplikasi: mendukung aplikasi
network
– Contoh: FTP, SMTP, HTTP
• transport: transfer data dari proses
ke proses
– TCP, UDP
• network: routing data sumber dan
tujuan
– IP, protokol routing
• link: transfer data antara elemen
jaringan tetangga
– PPP, Ethernet
• Fisik: bits “pada kabel”
Enkapsulasi
Exercises
1.
2.
In some networks, the data link layer handles transmission errors by
requesting damaged frames to be retransmitted. If the probability of a
frame being damaged is p, what is the mean number of transmissions
required to send a frame? Assume that acknowledgements are never
lost.
The performance of a client-server system is influenced by two network
factors:
a. the bandwidth of the network(how many bits/sec it can transport)
b. the latency (how many seconds it takes for the first bit to get from the client
to the server).
Give an example of a network that exhibits high bandwidth and high latency.
Then give an example of one with low bandwidth and low latency.
3.
Imagine that you have trained your St. Bernard, Bernie, to carry a box of
three 8mm tapes instead of a flask of brandy.
(When your disk fills up, you consider that an emergency).
These tapes each contain 7 gigabytes. The dog can travel to your side,
wherever you may be, at 18 km/hour. For what range of distances does
Bernie have a higher data rate than a transmission line whose data rate
(excluding overhead) is 150 Mbps?