Physically Connecting Hosts Direct...

34
1 Semester 2003/2004 Versi: 1.1 Jaringan Komputer (IKI-20240) Johny Moningka ([email protected]) Fakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia Physically Connecting Hosts Direct Networks (Lecture 3)

Transcript of Physically Connecting Hosts Direct...

Page 1: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

1

Semester 2003/2004Versi: 1.1

Jaringan Komputer(IKI-20240)

Johny Moningka([email protected])

Fakultas Ilmu KomputerUniversitas Indonesia

Physically Connecting Hosts

Direct Networks(Lecture 3)

Page 2: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

2

2 Fasilkom UI v-1.2

Big Picture: where are we?

Direct Link Network

PENGANTAR:Jaringan yang paling sederhana adalah jaringan dimana semua host terhubung

langsung dengan media fisik (wire/fiber atau wireless). Area cakupannya dapat dalam area terbatas atau jarak jauh (point-to-point). Koneksi dua atau lebih host dengan media yang cocok, adalah langkat awal (physical) yang harus dilakukan. Walaupun dalam penerapannya terdapat masalah (5) yang harus ditangani sebelum host-host dapat saling mempertukarkan data.

Masalah-masalah tersebut menjadi topik pembahasan pada slides selanjutnya.

Page 3: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

3

3 Fasilkom UI v-1.2

Agenda

Masalah: Bagaimana melakukan koneksi fisik Host => Bagaimana mengirimkan bits melalui koneksi fisik !!Bab 2: Jaringan Komputer Hubungan Langsung (Direct Link Networks)

H/W Building BlocksEncodingFramingError DetectionReliable TransmissionProtokol Medium Access Control (MAC)

Pelajari Reference: Bab 2 (Hal. 64 s/d 110)

WAWASAN:1. Masalah yang harus dipecahkan dalam suatu jaringan dimana “host terhubung

langsung” dapat dipilah sebagai berikut.2. Realisasi konektifitas secara fisik => hardware, yang membangun jaringan. Kita

mengenal “link” dan node” sebagai building block utama. Dalam perspektif ini dibahas teknologi, jenis link dan struktur node dalam berhubungan dengan “link”.

3. Pertama bit dapat dikirimkan harus dilakukan “encoding” ke dalam sinyal yang cocok untuk media (link) yang digunakan.

4. Kedua perlu membatasi dan membedakan data bits yang dikirimkan dan diterima oleh host. Pembentukan blok data bits dikenal dengan nama framing.

5. Ketiga, sebab frame sering rusak saat transmisi, diperlukan deteksi error bit dalam frame.

6. Keempat, meningkatkan kehandalan transmisi frame, walaupun transmisi bit terdapat error.

7. Teakhir, dalam kasus link digunakan bersama oleh lebih dari satu host (vs. point to point), maka perlu kontrol host yang mana yang berhak mengakses link.

8. Sebagai catatan kelima issue dan pemecahannya umumnya diterapkan pada s/w dan h/w dari network adaptor (NIC, network interface card), sebagai bagian dari I/O devices.

Page 4: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

4

4 Fasilkom UI v-1.2

Physically Connected Hosts

Jaringan terbentuk hubungan langsung antar hosts/nodes

Secara fisik kedua node tersebut dihubungkan oleh links => media (kabel, fiber dll).

Bagaimana informasi (message) disampaikan secara fisik => transfer bits!

Informasi host dalam bentuk bits (data).Struktur host => transmisi bits (komponen I/O devices).Pemilihan jenis media => kecepatan dan koneksi I/O

PENGANTAR:1. Jaringan paling sederhana terbentuk dari host-host komputer yang terhubung

langsung melalui links, yakni media yang menyediakan “konektifitas” dari host komputer.

2. Dalam perspektif ini maka “building block” hardware yang utama adalah “node” dan links, hal ini tidak berlaku saja pada jaringan yang sederhana (direct link networks) tapi juga internet.

3. Dengan adanya hardware building block, maka issue pertama adalah bagaimana bits dapat dikirimkan ke link dari nodes/hosts.

4. Pertama: peninjauan struktur node/host => struktur h/w dalam hubungannya dengan I/O.

5. Kedua: pilihan media yang ada.

Page 5: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

5

5 Fasilkom UI v-1.2

Hardware Building Blocks

Jaringan “sederhana” dibangun oleh dua komponen utama yakni: node dan linkNode => host/komputer (umum); Link => media (kabel, fiber dll)Kemampuan hardware Node:

Memori => kapasitas penampungan (buffer), kecepatan akses/transfer memori.Network Adapter:

• Interface antara memori dan network link, device driver mengontrol network adapter.

• Mengatur pengiriman/penerimaan bit ke link, secara fisik.

WAWASAN:1. Dua komponen utama h/w building block adalah node dan link.2. Node dapat diartikan sebagai “general purpose” komputer, walaupun dalam

realisasi dapat saja “embedded systems”, device kecil lainnya, atau “node” dengan fungsi khusus untuk mendukung operasi jaringan seperti switch yang berada dalam jaringan untuk melakukan forwarding paket saja.

3. Secara teknologi “node” mempunyai memori dengan kapasitas terbatas. Memori mempunyai peran yang penting karena menampung (buffer) sebelum paket dapat diproses oleh prosesor, atau menunggu untuk dikirimkan ke link.

4. Setiap “node” terhubung dengan jaringan melalui “network adaptor”. Adaptor/controller terhubung dengan I/O bus, dan melalui bus ini terjadi transfer bits antara memori dan “link”. Adaptor harus dikontrol dan dimanage oleh OS melalui “device driver”, dalam memberikan perintah ke adaptor.

5. Issue prosesor tidak sekritis memory, karena perkembangan performance prosesor jauh melebihi memori. Sehingga dalam penerapan network yang menjadi “bottleneck” adalah memori dan link.

Page 6: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

6

6 Fasilkom UI v-1.2

Network Adapter: Host Computer

mainmemory

I/O bridgebus interface

ALU

register file

CPU chip

disk controller

graphicsadapter

USBcontroller

mousekeyboard monitordisk

I/O bus

NetworkAdapter

PEMAHAMAN: Overview, struktur PC dalam konteks hubungan antara network adaptor dan main

memory (DMA, lihat kuliah POK).Dari sisi host, jaringan hanyalah salah satu device I/O sebagai “sumber” dan

“tujuan” data. Adapter ditambahkan pada expansion slot dari bus I/O sbg.interface fisik dengan jaringan (link). Data yang diterima oleh adapter di copy ke memory melalui bus I/O (tipikal DMA transfer). Hal yang sama juga berlaku untuk data dari memory ke adapter.

Page 7: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

7

7 Fasilkom UI v-1.2

Example: Network Media

Copper, 1mm think, twisted to avoid antenna effect

Twisted Pair:

Used by cable companies: high BW, good noise immunity

Coaxial Cable:

Copper coreInsulator

Braided outer conductorPlastic Covering

Light: fiber, light source, light detector

Fiber OpticsTransmitter

– L.E.D– Laser Diode Receiver

– Photodiodelightsource Silica

Total internalreflectionAir

CONTOH:1. Links dapat direalisasikan dalam berbagai media, termasuk kabel tembaga:

• Twisted pair: sama seperti kabel telepon, 2 atau lebih kabel ditwist.• Coaxial cable: mirip dengan cable TV.• Optical fibre: digunakan oleh sentral telepon, untuk media fisik jarak jauh

dan bandwidth besar.• Udara: gelombang radio, microwave dan infrared.

2. Fungsi “pysical media” adalah melakukan propagasi signal. Signal (elektronis) adalah gelombang elektromagnetis yang merambat dengan kecepatan cahaya. (Ingat: kecepatan gelombang EM tergantung media).

Page 8: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

8

8 Fasilkom UI v-1.2

Network Basics: Links

Link made of some physical mediawire, fiber, air

with a transmitter (tx) on one endkonversi simbol dijital (binary) ke sinyal analog/dijital dan kirim sinyal melalui link.

and a receiver (rx) on the other“capture” sinyal analog/dijital dan konversikan kembalikan ke bentuk simbol dijital (binary)

tx+rx called a transceiver

01100110

links

signalbits

WAWASAN:1. Dasar network dimana node (mesin) mengartikan informasi dalam bentuk bits,

sedangkan links menyampaikan informasi dalam bentuk signal yang melalui physical media.

2. Sender: konversi

Page 9: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

9

9 Fasilkom UI v-1.2

Example: Dial-up Links

The dial-up modem allows connections through the phone network

Page 10: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

10

10 Fasilkom UI v-1.2

Links & Signal

SinyalSinyal => gelombang elektromagnetis (EM) yang merambat pada berbagai media fisik.Property gel. EM adalah frekwensi (Hz, setara dengan periode gel. atau panjang gel. atau wavelength)Ingat (Fisika): Panjang Gelombang = Kecepatan / Frekwensi

• Kecepatan konstan gelombang EM utk suatu media, mis di uadara 3.0 x 10^8 m/det.

Radio Infrared UVMicrowave Gamma ray

f (Hz)

FM

Coax

Satellite

TV

AM Terrestrial microwave

Fiber optics

X ray

100

104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016

102 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024104

WAWASAN:1. Secara teoritis sinyal dapat dikategorikan dua yakni sinyal analog dan sinyal dijital.

Pengertian sinyal sebagai gelombang pembawa data yang dapat merambant pada jarak yang jauh (tujuan) merupakan kunci teknologi telekomunikasi.

2. Sebagai analogi suara manusia dalam bentuk gelombang analog dapat merambat media pada jarak yang terbatas ( < 10 m). Untuk mencapai jarak yang jauh harus ditumpangkan (modulasi) pada sinyal dengan frekwensi yg lebih tinggi, misalkan gelombang radio. Sebagai contoh suara penyiar radio FM 90.6, akan menggunakan sinyal pembawa (carrier, 90.6 MHz) ditransmisikan melalui stasion radio dan dapat ditangkap pada radio dalam jarak yg jauh.

3. Dengan contoh di atas, maka sinyal adalah gelombang radio, sedangkan media pembawa adalah udara (open space).

4. Pada gambar di atas maka terlihat frekwensi dari sinyal analog yang sering digunakan sebagai carrier, yakni satelit, FM, TV, microwave dan fiber optics (cahaya).

5. Makin tinggi frekwensi makin pendek panjang gelombang, karena kecepatan relatif konstan.

Page 11: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

11

11 Fasilkom UI v-1.2

Media: Cable Local Links

Contoh: kabel tembaga (copper) dan fiber yang digunakan untuk koneksi lokal (LANs)

Jenis Bandwidth JarakCat 5 Twisted Pair 10 – 100 Mbps 100 mThin Net Coax 10 – 100 Mbps 200 mThick Net Coax 10 –100 Mbps 500 mMultimode fiber 100 Mbps 2 kmSingle-mode fibel 100 – 2400 Mbps 40 km

CONTOH:1. Jika anda akan membangun jaringan komputer dalam satu ruangan/gedung/site

(kampus), maka dapat menggunakan/membeli kabel dan menghubungkan secara langsung dengan node (network adapator) secara fisik.

2. Pilihan kabel yang digunakan tergantung kapasitas (bandwidth), jarak dan jenis teknologi yang mampu menggunakan jenis link tersebut.

3. Saat ini media kabel yang paling banyak digunakan dalam ruangan/gedung adalah Category 5 TP. Instalasi kabel jaringan sering menimbulkan masalah jika ingin diganti (upgrade), sehingga terdapat cara dimana teknologi jaringan yang baru “compatible” dengan instalasi kabel yang ada.

4. Fiber banyak digunakan untuk jarak jauh, misalkan menghubungkan gedung dalam suatu site.

Page 12: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

12

12 Fasilkom UI v-1.2

Example: Telco. carriers

Sirkit Sewa (Leased Lines)

24 x E0

DS3 44.736 Mbps 28 x DS1STS1 51,840 Mbps

E0, sering setara dengan 1 kanal digital voice channel,STS1, basis dasar jaringan telekomunikasi (antarsentral) => OC-N (Optical Carrier)STS3 = 3 x STS1,

CONTOH:1. Jika anda akan menghubungkan dua nodes yang berjarak sanga jauh (antar kota,

negara dll), maka tentunya tidak praktis memasang sendiri kabel. Dalam hal ini harus menyewa dari perusahan telekomunikasi, yang disebut sirkit swea (leased lines).

2. Perusahan telco, menyediakan berbagai range services, terutama berbeda dalam hal bandwidth. Sebenarnya basis dari “kanal” yang dapat disewa adalah kelipatan dari bandwidth satu “voice channel”, yang secara tradisionil dialokasikan sebesar 64 Kbits.

3. Misalkan kita dapat menyewa DS1, yang setara dengan 24 kanal voice atau 1,544 Mbps.

Page 13: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

13

13 Fasilkom UI v-1.2

Example: Common Carrier Links

Link yang menggunakan network bersama (service provider)

Service BandwidthPOTS (telepon) 28,8 Kbps – 56 KbpsISDN 64 – 128 KbpsADSL 16 Kbps – 9 MbpsCATV 20 – 40 Mbps

ADSL, menggunakan kabel telepon (Telkom)ISDN, hanya ditawarkan pada “bussiness district”CATV, bagian dari jaringan cable TV (Indovision)

Umumnya perlu peralatan: Modem

CONTOH:1. Link “leased line” sering disebut “dedicated lines”, karena sirkit link tersebut telah

dialokasikan secara tetap, dan biaya per-bulan tetap dan mahal (sewa bulanan). Terdapat pilihan lain dimana menggunakan service bersama yang ditawarkan oleh perusahaan penyedia jasa telco. Dengan menggunakan bersama oleh pemakai lain link yang ada, maka “cost” dapat lebih ekonomis untuk pemakaian dengan load kecil (mis. home users).

2. Pilihan pertama menggunakan modem untuk saluran telepon, dengan kecepatan 56 Kbps. Saat ini teknologi menggunakan voice channel (POTS) telah mendekati “bandwidth” limit sehingga sulit dipercepat lagi.

3. Pilihan lain: Integrated Services Digital Networks (ISDN), dapat mencapai 128 Kbps. Saat ini ISDN mendapat tantangan dari ADSL (Asymmetrci Digital Subscriber Line), yang menghubungkan home/office ke kantor sentral telepon (up-stream) dan dari sentral telepon ke user (down-stream). Kecepatan ADSL untuk down-stream 1.544 Mbps.

4. Pilihan lain: Cable modem, menggunakan jaringan cable TV, kecepatan dapat mencapai 40 Mbps (upstream), sedangkan down-stream 20 Mbps.

Page 14: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

14

14 Fasilkom UI v-1.2

Example: Wireless Links

Perkembangan pesat => teknologi dan skala ekonomiTransmisi nirkabel:

Satelit, low orbit (Teledesic: 288 satelit melingkupi seluruh bumi)Standar radio (IEEE 802.11, WiFi): 2.4 GHz radio, 11 Mbps, 7Km Infrared (IR) link, 1 Mbps, 10 mBluetooth: 2.45 GHz, 1 Mbps, 10 m

Masalah (tanpa media guide): atenuasi besar, noise, security (open space), interferensi.

Page 15: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

15

15 Fasilkom UI v-1.2

Encoding (1/3)

Adaptor men-drive sinyal pada link.Problem: Bagaimana menumpangkan bit 0 dan 1, supaya dapat dideteksi pada sisi receiver.

Encoding: konversi bit data ke dalam sinyal supaya dapat dikirimkan

KONSEP:1. Untuk memanfaatkan “konektivitas” fisik (h/w buliding blocks) maka diperlukan

mekansime untuk mengirimkan bits dari satu node ke node yang lain. Seperti diketahui adaptor dapat mengirim sinyal ke adapator di node yang lain melalui media fisik tsb. Tugas pertama yang harus dilakukan adalah sender melakukan “encoding” (pengkodean) bits ke sinyal yang dapat merambat pada links tersebut, selanjutnya receiver akan melakukan “decoding” sinyal yang diterima ke bits.

2. Detil menumpangkan bits ke sinyal, adalah mengubah besaran property suatu sinyal seperti amplitudo (voltage), frekwensi, phase atau power (mis. fiber optik). Dengan perubahan ini dapat dikodekan binary bit (0 atau 1).

3. Selanjutnya kita akan melihat teknik yang umum dalam melakukan pengkodean bits ke sinyal.

Page 16: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

16

16 Fasilkom UI v-1.2

Encoding: Non-Return to Zero (NRZ) (2/3)

0 low signal; 1 high signalDeteksi sinyal (bit) jika terdapat string bit 1 (atau 0) yang panjang => Receiver sulit mendeteksi (sampling tegangan).

CONTOH:1. Cara yang sederhana adalah melakukan map data bit 1 ke sinyal “high” dan bit 0 ke

sinyal “low”. Mekanisme pengkodean ini disebut NRZ, diagram di atas memperlihatkan sederatan bits ke dalam pulsa gelombang sinyal.

2. Masalah dengan NRZ, adalah urutan 1 yang terus menerus menyebabkan sinyal akan “high” terus, atau urutan 0 terus akan menyebabkan sinyal “low” terus.

3. Umumnya receiver menggunakan transisi (perubahan sinyal) untuk menyesuaikan “clock” dengan sender. Jadi receiver mendapatkan acuan clock dari transisi sinyal tsb (clock recovery). Jadi jika tidak ada transisi (misalkan dalam kasus data 1 terus menerus) receiver sulit melakukan sinkronisasi dengan sender dan sampling sinyal untuk mendapatkan bit dapat terjadi kesalahan.

4. Jadi sinyal yang baik harus memberikan informasi “clock” (self clocking) dari sender, tidak bergantung pada data (bits) yang dikirimkan.

Page 17: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

17

17 Fasilkom UI v-1.2

Example: Manchester Encoding (3/3)

Each bit contains a transition0 low-to-high transition1 high-to-low transition

Setiap bit: terdapah perubahan tegangan (transisi) => tanda (clock)Digunakan: 10 Mbps Ethernet

Bits

NRZ

Clock

Manchester

NRZI

0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0

CONTOH:

Page 18: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

18

18 Fasilkom UI v-1.2

Framing (1/5)

Encoding: menerjemahkan bit data ke dalam sinyal supaya dapat dikirimkanFraming: membuat batas pada urutan bit(strings) dalam satu kesatuan unit (blok, paket)

Terbentuk kelompok bit dalam unit frameTanda awal dan akhir sebuah frame.

Kegunaan frame:Sinkronisasi (awal, akhir transmisi 1 blok data).Kontrol (recovery): deteksi kesalahan danretransmisi pada satu frame (blok data)

Page 19: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

19

19 Fasilkom UI v-1.2

Framing (2/5)

Blok data (kumpulan bits) dipertukarkan dalam satu unit => framesProblem: Bagaimana mengetahui akhir dan awal dari frame?

Page 20: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

20

20 Fasilkom UI v-1.2

Framing: Bit Oriented (3/5)

Setiap frame mulai dengan pola (sequence) bit yang unik sebagai tanda (flag):

Misalkan: 01111110 = 0160

Problem: Bagaimana jika data berisi “pola” bit flag tsb?

Page 21: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

21

21 Fasilkom UI v-1.2

HDLC: Bit Stuffing (4/5)

Contoh Protokol Data Link: High Level Data Link Control (standard OS)Bermula dari standard IBM: SDLC (Synchronous DL Control).

Bit Stuffing: flag: 01111110Sender:Sisipkan bit 0, pada setiap lima bit 1 yang berurut.Receiver: Jika melihat lima bit 1 berurut, lakukan “decision” berdasarkan dua bit sesudahnya:

Jika bit berikutnya 0 (pasti stuffed bit), remove bit 0 tsb.Jika bit berikutnya 1, lihat lagi bit sesudahnya

• Jika 0 berarti akhir dari frame (flag: 01111110)• Jika 1 berarti error, buang frame tsb (receiver meneriman invalid

bit: 01111111)

Page 22: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

22

22 Fasilkom UI v-1.2

Bit Stuffing Example (5/5)

Data:

Sender:

Receiver:

flag

flag

Page 23: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

23

23 Fasilkom UI v-1.2

Error Detection: Focus

Encoding data bit ke sinyalFraming bit data dalam bentuk unit blok data transferError Detection

Bit yang telah di-encode dalam bentuk sinyal dan dikirimkan dalam blok/frameKemungkinan terdapat kesalahan dalam transmisi (hardware): network interface, noise, koneksi, dllBagaimana menjamin frame yang diterima receiver tidak terdapat error?

• Mampu mendeteksi adanya kesalahan• Mekanisme memperbaiki kesalahan

Page 24: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

24

24 Fasilkom UI v-1.2

Error Detection (1/5)

Mekanisme umum => sulit memperbaiki bit yang error

Lebih mudah mendeteksi adanya kesalahan dalam satu frame (blok bit pada frame tsb)

Problem: Bagaimana receiver mengetahui terdapat bit yang salah dalam frame?

Contoh: Kirim dua frame yang sama => receiver membandingkan (XOR)?

• Jika sama tidak ada kesalahan• Redundant bits sebanyak besar frame tsb.• Overhead? 100% • Reliability?

Page 25: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

25

25 Fasilkom UI v-1.2

Redundant Bits (2/5)

Ide Dasar: Sender tambahkan redundant bits, berdasarkan data dalam frame.Receiver: analisa/bandingkan redundant bits dan data frame => deteksi kesalahan.Usahakan:

• Jumlah redundant atau extra bits sangat minimal (overhead untuk transmisi satu frame) tapi kemampuan deteksi sangat besar (mis. 99.9 % jenis error dapat dideteksi)

• Proses deteksi kesalah frame harus sederhana; supaya cepat => implementasi pada tingkat hardware

Algoritma (proses): parity, checksum (addition), CRC (Cyclic Redundancy Check) dll.

Page 26: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

26

26 Fasilkom UI v-1.2

Example: Single Parity Check (3/5)

Pengirim:Data: 1 1 0 0 0 0 1

b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7Menggunakan “even parity”:

• Data: terdapat 3 bit 1 (ganjil) => tambahkan bit 1, jumlah bit 1menjadi genap.

• Kirim: Data & Parity = 11000011

Penerima:Proses (algoritma) even parity:

• Hitung jumlah bit 1 => x• Jika x = genap disimpulkan tidak ada error• Jika x = ganjil, terjadi error• Terima: Data & Parity = 11100011

• Error?

Single parity: mampu mendeteksi satu bit error

Page 27: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

27

27 Fasilkom UI v-1.2

Two-dimensional parity: Frame (4/5)

Teknik untuk deteksi kesalahan dalam satu frame.Frame:

Blok karakter (bytes)single bit paritas untuk setiap byte (karakter)paritas byte: paritas vertikal untuk seluruh byte dalam frame.Kemampuan deteksi: 1, 2, 3, bit errors.

1011110 1

1101001 0

0101001 1

1011111 0

0110100 1

0001110 1

1111011 0

Paritybits

Paritybyte

Data

Contoh: paritas genap (even parity)

Page 28: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

28

28 Fasilkom UI v-1.2

Coverager Error Detection (5/5)

Two errors

1 0 0 1 0 0

0 0 0 0 0 1

1 0 0 1 0 0

1 1 0 1 1 0

1 0 0 1 1 1

One error

Three errors

1 0 0 1 0 0

0 0 0 1 0 1

1 0 0 1 0 0

1 0 0 0 1 0

1 0 0 1 1 1 Four errors

Tanda panah menunjukkan bit paritas,mampu mendeteksi bit yang error

1 0 0 1 0 0

0 0 0 0 0 1

1 0 0 1 0 0

1 0 0 1 1 0

1 0 0 1 1 1

1 0 0 1 0 0

0 0 0 1 0 1

1 0 0 1 0 0

1 0 0 1 1 0

1 0 0 1 1 1

Page 29: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

29

29 Fasilkom UI v-1.2

Cyclic Redundancy Check (CRC)

Teori: finite field arithmetic (binary valued arit.)String bit direpesentasikan dalam persamaan tingkat tinggi (polynomial) => M(x)0110 = x^3 + x^2 + x^1 + x^0

0 1 1 0M(x) = x^2 + x^1Terdapat: string generator polynomial yang unik dan standard (G(x)), sama utk. sender/receiverCRC: G(x) = X^2 + x^0 = 101

Hitung CRC code dari sisa hasil bagi:M(x) / G(x) => P(x): x^1 + x^0 = 2 bitsisa hasil bagi (CRC code)101 / 0110

Kirimkan sebagai message: T(x) = M(x) << 2 bit + P(x)0110 00 + xx = 0110 xx => T(x)

Page 30: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

30

30 Fasilkom UI v-1.2

Reliable Transmission (1/3)

Problem: Bagaimana menjamin frame diterima, walaupun terdapat kemungkinan error atau hilang saat transmisi di jaringan?

Saat ini kita telah mempelajari:Receiver mampu mendeteksi kesalahan dari frame yang diterima.

Pilihan untuk receiver:Memperbaiki kesalahan pada frame => sulit dan “overhead” h/w & s/w besarMembuang (discard) frame tersebut dan request sender untuk mengirimkan kembali frame tsb.

Page 31: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

31

31 Fasilkom UI v-1.2

Reliable Transmission (2/3)

Sender: menjamin diterima dengan baikKemungkinan frame “dibuang” oleh receiverTerdapat mekanisme untuk memberikan informasi ke sender => frame OK atau ErrorJika OK, kirim frame berikutnyaJika Error, retransmisi frame yang error tsb.

Mekanisme Dasar:Receiver wajib mengirim “control” frame OK, sebagai tanda ke sender.

• Sender menerima frame: ACK (Acknowledgements), berarti receiver telah menerima frame dengan baik (no error).

Page 32: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

32

32 Fasilkom UI v-1.2

Reliable Transmission (3/3)

Bagaimana jika sender tidak menerima frame control ACK?

Sender harus mempunyai timer (timeout) selama menunggu ACKJika timer expired => retransmisi frame

Catatan: jadi setiap timer expired, sender otomatis melakukan retransmisi frame => jenis protokol ARQ (Automatic Repeat Request)

Menggunakan tanda ACK (receiver)Menggunakan timer untuk “automatic retransmission” (sender).

Page 33: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

33

33 Fasilkom UI v-1.2

Protocol Stop & Wait (1/3)

Simplest reliable protocol: Stop and WaitSender:

Kirim SEBUAH frameStart timer, Stop and Wait pengiriman frame, sampai frame ACK diterima dari ReceiverRetransmit frame yang sama, jika terjadi time-out atau menerima Not-ACK dari Receiver.Kontinyu transmisi frame berikutnya, jika menerima ACK.

Receiver:Menerima frameDeteksi kesalahan pada frame tsb.Kirim ACK atau Not-ACK berdasarkan hasil algoritma deteksi kesalahan

Page 34: Physically Connecting Hosts Direct Networksstaff.ui.ac.id/system/files/users/moningka/material/k3a-dc-notes... · 4 4 Fasilkom UI v-1.2 Physically Connected Hosts Jaringan terbentuk

34

34 Fasilkom UI v-1.2

Protocol Stop & Wait (2/3)

Bagaimana Receiver mengetahui terjadi duplikasi frame (mis. retransmisi jika ACK hilang)?

Solusi: Informasi untuk identifikasi nomor frameGunakan nomor urut frame yang dikirim oleh sender dan receiver menerima sesuai nomor urut frame

PerformanceLambat, tidak dapat mengirim lebih dari satu frame (No pipeline effect)Masalah: Satu frame per RTT, throughput tidak terpengaruh oleh besarnya bandwidth Utilisasi link (throughput) sangat rendah