CCNA 1 Chapter 4 | Network Access
Bab ini dimulai dengan fungsi umum dari lapisan fisik dan standar serta protokol yang mengatur transmisi data melalui media lokal. Ini juga memperkenalkan fungsi lapisan data link dan protokol yang terkait dengannya.
...
Physical Layer Protocols
Koneksi Physical Layer
1. Jenis Koneksi
Koneksi fisik ke jaringan lokal harus dibuat. Koneksi fisik dapat berupa koneksi kabel menggunakan kabel atau koneksi nirkabel menggunakan gelombang radio. Jenis koneksi fisik yang digunakan tergantung pada pengaturan jaringan. Misalnya, di banyak kantor perusahaan, karyawan memiliki komputer desktop atau laptop yang secara fisik terhubung, melalui kabel, ke sakelar bersama. Jenis penyiapan ini adalah jaringan kabel. Data dikirim melalui kabel fisik. Selain koneksi kabel, banyak bisnis juga menawarkan koneksi nirkabel untuk laptop, tablet, dan smartphone. Dengan perangkat nirkabel, data dikirim menggunakan gelombang radio.
2. Network Interface Cards
Network Interface Cards (NICs) menghubungkan perangkat ke jaringan. Ethernet NIC digunakan untuk koneksi kabel, sedangkan NIC WLAN (Wireless Local Area Network) digunakan untuk nirkabel.
...
Tujuan dari Physical Layer
1. Physical Layer
OSI layer physical menyediakan sarana untuk mengangkut bit yang membentuk bingkai lapisan data link melalui media jaringan. Lapisan ini menerima bingkai lengkap dari lapisan data link dan mengkodekannya sebagai rangkaian sinyal yang dikirimkan ke media lokal. Bit yang dikodekan yang terdiri dari bingkai diterima oleh perangkat akhir atau perangkat perantara.
2. Media Physical Layer
Ada tiga bentuk dasar media jaringan. physical layer menghasilkan representasi dan pengelompokan bit untuk setiap jenis media sebagai :
- Kabel tembaga: Sinyal adalah pola pulsa listrik.
- Kabel serat optik: Sinyal adalah pola cahaya.
- Nirkabel: Sinyal adalah pola transmisi gelombang mikro.
- Gambar tersebut menampilkan contoh pensinyalan untuk tembaga, serat optik, dan nirkabel.
Untuk mengaktifkan interoperabilitas lapisan fisik, semua aspek dari fungsi ini diatur oleh organisasi standar.
3. Standar Physical Layer
Protokol dan operasi lapisan OSI atas dilakukan dalam perangkat lunak yang dirancang oleh insinyur perangkat lunak dan ilmuwan komputer. Layanan dan protokol dalam rangkaian TCP / IP ditentukan oleh Internet Engineering Task Force (IETF).
Physical layerterdiri dari sirkuit elektronik, media, dan konektor yang dikembangkan oleh para insinyur. Oleh karena itu, adalah tepat bahwa standar yang mengatur perangkat keras ini ditentukan oleh organisasi teknik kelistrikan dan komunikasi yang relevan.
Karakter Physical Layer
1. Fungsi
Standar lapisan fisik membahas tiga bidang fungsional :
- Komponen Fisik : perangkat keras elektronik, media, dan konektor lain yang mengirimkan dan membawa sinyal untuk mewakili bit.
- Pengkodean : Encoding atau line encoding adalah metode untuk mengubah aliran bit data menjadi "kode" yang telah ditentukan. Misalnya, pengkodean Manchester merepresentasikan 0 bit oleh transisi tegangan tinggi ke rendah, dan 1 bit direpresentasikan sebagai transisi tegangan rendah ke tinggi.
- Pensinyalan : Physical layer harus menghasilkan sinyal listrik, optik, atau nirkabel yang mewakili angka "1" dan "0" di media. Metode yang merepresentasikan bit disebut metode pensinyalan. Ada banyak cara untuk mengirimkan sinyal. Metode umum untuk mengirim data menggunakan teknik modulasi. Modulasi adalah proses di mana karakteristik satu gelombang (sinyal) memodifikasi gelombang lain (pembawa).
2. Bandwidth
Physical layer yang berbeda mendukung transfer bit dengan kecepatan berbeda. Transfer data biasanya dibahas dalam hal bandwidth dan throughput. Bandwidth adalah kapasitas suatu media untuk membawa data. Bandwidth digital mengukur jumlah data yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat lain dalam jumlah waktu tertentu.
3. Throughput
Throughput adalah ukuran transfer bit melintasi media selama periode waktu tertentu. Karena sejumlah faktor, throughput biasanya tidak cocok dengan bandwidth yang ditentukan dalam implementasi lapisan fisik. Banyak faktor yang mempengaruhi throughput, termasuk :
- Jumlah lalu lintas
- Jenis lalu lintas
- Latensi yang dibuat oleh jumlah perangkat jaringan yang ditemukan antara sumber dan tujuan. Latensi mengacu pada jumlah waktu, untuk menyertakan penundaan, untuk data untuk berpindah dari satu titik ke titik lainnya.
4. Jenis Media Physical
Spesifikasi menjamin bahwa kabel dan konektor akan berfungsi seperti yang diantisipasi dengan implementasi lapisan data link yang berbeda.
Sebagai contoh, standar untuk media tembaga ditetapkan untuk :
- Jenis kabel tembaga yang digunakan
- Bandwidth komunikasi
- Jenis konektor yang digunakan
- Pinout dan kode warna koneksi ke media
- Jarak maksimum media
Media Jaringan
Kabel Tembaga
1. Karakteristik Kabel Tembaga
Jaringan menggunakan media tembaga karena murah, mudah dipasang, dan resistansinya rendah terhadap arus listrik. Namun, media tembaga dibatasi oleh jarak dan gangguan sinyal.
2. Media Tembaga
Ada tiga jenis utama media tembaga yang digunakan dalam jaringan :
- Unshielded Twisted-Pair (UTP)
- Shielded Twisted-Pair (STP)
- Coaxial
Kabel ini digunakan untuk menghubungkan node pada LAN dan perangkat infrastruktur seperti sakelar, router, dan titik akses nirkabel. Setiap jenis sambungan dan perangkat yang menyertainya memiliki persyaratan kabel yang ditetapkan oleh standar lapisan fisik.
3. Unshielded Twisted-Pair (UTP)
Unshielded twisted-pair (UTP) adalah media jaringan yang paling umum. Kabel UTP, diakhiri dengan konektor RJ-45, digunakan untuk menghubungkan host jaringan dengan perangkat jaringan perantara, seperti sakelar dan router. Dalam LAN, kabel UTP terdiri dari empat pasang kabel berkode warna yang telah dipilin menjadi satu dan kemudian dibungkus dalam selubung plastik fleksibel yang melindungi dari kerusakan fisik ringan. Pemutaran kabel membantu melindungi dari gangguan sinyal dari kabel lain.
4. Shielded Twisted-Pair (STP)
Shielded twisted-pair (STP) memberikan perlindungan kebisingan yang lebih baik daripada kabel UTP. Namun, dibandingkan dengan kabel UTP, kabel STP jauh lebih mahal dan sulit untuk dipasang. Seperti kabel UTP, STP menggunakan konektor RJ-45. Untuk mendapatkan manfaat penuh dari pelindung, kabel STP diakhiri dengan konektor data STP berpelindung khusus.
Coaxial cable atau singkatnya coax, mendapatkan namanya dari fakta bahwa ada dua konduktor yang berbagi sumbu yang sama. Meskipun kabel UTP pada dasarnya telah menggantikan kabel koaksial dalam instalasi Ethernet modern, desain kabel koaksial digunakan dalam :
- Instalasi nirkabel : Kabel koaksial memasang antena ke perangkat nirkabel. Kabel koaksial membawa energi frekuensi radio (RF) antara antena dan peralatan radio.
- Instalasi Internet Kabel : Penyedia layanan kabel menyediakan konektivitas Internet kepada pelanggan mereka dengan mengganti bagian kabel koaksial dan elemen amplifikasi pendukung dengan kabel serat optik. Namun, kabel di dalam tempat pelanggan masih berupa kabel coax.
Kabel UTP
1. Properti Kabel UTP
2. Standar Kabel UTP
- Jenis kabel
- Panjang kabel
- Konektor
- Pemutusan kabel
- Metode pengujian kabel
3. Konektor UTP
Kabel UTP biasanya diakhiri dengan konektor RJ-45. Konektor ini digunakan untuk berbagai spesifikasi lapisan fisik, salah satunya adalah Ethernet. Standar TIA / EIA-568 menjelaskan kode warna ke penetapan pin (pinouts) untuk kabel Ethernet.
4. Jenis Kabel UTP
Jenis kabel utama yang diperoleh dengan menggunakan konvensi perkabelan tertentu :
- Ethernet Straight-through : Jenis kabel jaringan yang paling umum. Ini biasanya digunakan untuk menghubungkan host ke sakelar dan sakelar ke router.
- Ethernet Crossover : Kabel yang digunakan untuk menghubungkan perangkat serupa. Misalnya untuk menghubungkan switch ke switch, host ke host, atau router ke router.
- Rollover : Kabel milik Cisco yang digunakan untuk menghubungkan workstation ke router atau port konsol switch.
Kabel Fiber Optik
1. Properti Kabel Fiber-Optic
Kabel serat optik mentransmisikan data dalam jarak yang lebih jauh dan pada bandwidth yang lebih tinggi daripada media jaringan lainnya. Tidak seperti kabel tembaga, kabel serat optik dapat mengirimkan sinyal dengan atenuasi yang lebih sedikit dan sepenuhnya kebal terhadap EMI dan RFI. Serat optik biasanya digunakan untuk menghubungkan perangkat jaringan.
Serat optik adalah untaian kaca yang sangat murni, sangat tipis dan fleksibel, tidak lebih besar dari sehelai rambut manusia. Bit dikodekan pada serat sebagai impuls cahaya. Kabel serat optik bertindak sebagai pemandu gelombang, atau "pipa ringan", untuk mengirimkan cahaya di antara kedua ujungnya dengan kehilangan sinyal yang minimal.
Pengkabelan serat optik sekarang digunakan di empat jenis industri :
- Jaringan Perusahaan.
- Fiber-to-the-Home (FTTH).
- Jaringan Kabel Bawah Laut.
2. Desain Kabel Media Fiber
Serat optik terdiri dari dua jenis kaca (inti dan kelongsong) dan pelindung luar pelindung (jaket). Meskipun serat optik sangat tipis dan rentan terhadap tikungan tajam, sifat inti dan kelongsong membuatnya sangat kuat. Serat optik tahan lama dan digunakan dalam kondisi lingkungan yang keras di jaringan di seluruh dunia.
3. Jenis Media Fiber
Light pulses yang mewakili data yang ditransmisikan sebagai bit pada media dihasilkan oleh :
- Laser.
- Light emitting diodes (LEDs).
- Single-mode fiber (SMF)
- Multimode fiber (MMF)
Salah satu perbedaan yang disorot antara serat multimode dan mode tunggal adalah jumlah dispersi. Dispersi mengacu pada penyebaran pulsa cahaya dari waktu ke waktu. Semakin banyak dispersi, semakin besar hilangnya kekuatan sinyal.
4. Konektor Fiber-Optik
Konektor serat optik mengakhiri ujung serat optik. Berbagai konektor serat optik tersedia. Perbedaan utama di antara jenis konektor adalah dimensi dan metode kopling. Bisnis memutuskan jenis konektor yang akan digunakan, berdasarkan peralatan mereka.
Jenis konektor serat optik :
Kabel patch serat diperlukan untuk menghubungkan perangkat infrastruktur. berbagai kabel patch yang umum.
Penggunaan warna membedakan kabel patch mode tunggal dan multimode. Jaket kuning untuk kabel serat mode tunggal dan oranye (atau aqua) untuk kabel serat multimode. Kabel serat harus dilindungi dengan tutup plastik kecil saat tidak digunakan.
...
Media Wireless
1. Properti Media Nirkabel
Media nirkabel membawa sinyal elektromagnetik yang mewakili digit biner komunikasi data menggunakan frekuensi radio atau gelombang mikro. Media nirkabel menyediakan opsi mobilitas terbesar dari semua media, dan jumlah perangkat yang mendukung nirkabel terus meningkat. Ketika opsi bandwidth jaringan meningkat, nirkabel dengan cepat mendapatkan popularitas di jaringan perusahaan.
2. Jenis Media Nirkabel
IEEE dan standar industri telekomunikasi untuk komunikasi data nirkabel mencakup tautan data dan lapisan fisik. Dalam masing-masing standar ini, spesifikasi lapisan fisik diterapkan pada area yang meliputi :
- Data ke pengkodean sinyal radio.
- Frekuensi dan daya transmisi.
- Penerimaan sinyal dan persyaratan decoding.
- Desain dan konstruksi antena.
3. LAN nirkabel
Implementasi data nirkabel yang umum memungkinkan perangkat untuk terhubung secara nirkabel melalui LAN. Secara umum, LAN nirkabel membutuhkan perangkat jaringan berikut :
- Wireless Access Point (AP) : Memusatkan sinyal nirkabel dari pengguna dan menghubungkan ke infrastruktur jaringan berbasis tembaga yang ada, seperti Ethernet. Router nirkabel rumah dan bisnis kecil mengintegrasikan fungsi router, sakelar, dan titik akses ke dalam satu perangkat seperti yang ditunjukkan pada gambar.
- Wireless NIC adapters : Menyediakan kemampuan komunikasi nirkabel ke setiap host jaringan.
...
Data Link Layer Protocols
Tujuan Lapisan Data Link
1. Lapisan Data Link
Lapisan data link dari model OSI (Layer 2) bertanggung jawab untuk :
- Mengizinkan lapisan atas mengakses media.
- Menerima paket Layer 3 dan mengemasnya ke dalam bingkai.
- Mempersiapkan data jaringan untuk jaringan fisik.
- Mengontrol bagaimana data ditempatkan dan diterima di media.
- Bertukar frame antar node melalui media jaringan fisik, seperti UTP atau fiber-optic.
- Menerima dan mengarahkan paket ke protokol lapisan atas.
- Melakukan deteksi kesalahan.
2. Sublayer Data Link
Lapisan data link dibagi menjadi dua sub-lapisan :
- Logical Link Control (LLC) : Sublapisan atas ini berkomunikasi dengan lapisan jaringan. Ini menempatkan informasi dalam bingkai yang mengidentifikasi protokol lapisan jaringan mana yang digunakan untuk bingkai. Informasi ini memungkinkan beberapa protokol Layer 3, seperti IPv4 dan IPv6, untuk menggunakan antarmuka dan media jaringan yang sama.
- Media Access Control (MAC) : Sublapisan bawah ini mendefinisikan proses akses media yang dilakukan oleh perangkat keras. Ini menyediakan pengalamatan lapisan data link dan akses ke berbagai teknologi jaringan.
3. Media Access Control
Layer 2 protocols menentukan enkapsulasi paket ke dalam bingkai dan teknik untuk mengaktifkan dan menonaktifkan paket yang dienkapsulasi setiap media. Teknik yang digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan bingkai disebut metode kontrol akses media.
Paris yang terhubung ke laptop di Jepang. Meskipun dua host berkomunikasi menggunakan IP secara eksklusif, ada kemungkinan bahwa banyak protokol lapisan data link digunakan untuk mengangkut paket IP melalui berbagai jenis LAN dan WAN. Setiap transisi di router mungkin memerlukan protokol lapisan data link yang berbeda untuk transportasi di media baru.
4. Menyediakan Akses ke Media
Metode kontrol akses media yang berbeda mungkin diperlukan selama satu komunikasi. Setiap lingkungan jaringan yang ditemui paket saat mereka melakukan perjalanan dari host lokal ke host jarak jauh dapat memiliki karakteristik yang berbeda. Di setiap lompatan di sepanjang jalur, sebuah router :
- Menerima bingkai dari media.
- De-enkapsulasi bingkai.
- Paket akan diringkas ulang menjadi bingkai baru.
- Meneruskan bingkai baru yang sesuai dengan media segmen jaringan fisik tersebut.
5. Standar Lapisan Data Link
Tidak seperti protokol lapisan atas rangkaian TCP / IP, protokol lapisan data link umumnya tidak ditentukan oleh Request for Comments (RFC). Meskipun Internet Engineering Task Force (IETF) mempertahankan protokol dan layanan fungsional untuk rangkaian protokol TCP / IP di lapisan atas, IETF tidak menentukan fungsi dan operasi network access layer model tersebut.
Organisasi teknik yang menetapkan standar terbuka dan protokol yang berlaku untuk lapisan akses jaringan meliputi :
- Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).
- International Telecommunication Union (ITU).
- International Organization for Standardization (ISO).
- American National Standards Institute (ANSI).
Media Access Control
Topologi
1. Mengontrol Akses ke Media
Mengatur penempatan bingkai data ke media dikendalikan oleh sublapisan kontrol akses media. Kontrol akses media setara dengan peraturan lalu lintas yang mengatur masuknya kendaraan bermotor ke jalan raya. Tidak adanya kontrol akses media akan sama dengan kendaraan yang mengabaikan semua lalu lintas lain dan memasuki jalan tanpa memperhatikan kendaraan lain.
Metode kontrol akses media sebenarnya yang digunakan bergantung pada :
- Topologi - Bagaimana koneksi antara node muncul ke lapisan data link.
- Berbagi media - Bagaimana node berbagi media. Berbagi media bisa point-to-point, seperti dalam koneksi WAN, atau berbagi seperti di jaringan LAN.
2. Topologi Fisik dan Logika
Topologi jaringan adalah pengaturan atau hubungan perangkat jaringan dan interkoneksi di antara keduanya. Topologi LAN dan WAN dapat dilihat dengan dua cara :
- Topologi fisik : Mengacu pada koneksi fisik dan mengidentifikasi bagaimana perangkat akhir dan perangkat infrastruktur seperti router, sakelar, dan titik akses nirkabel saling berhubungan. Topologi fisik biasanya point-to-point atau star.
- Topologi logis - Mengacu pada cara jaringan mentransfer frame dari satu node ke node berikutnya. Pengaturan ini terdiri dari koneksi virtual antar node jaringan. Jalur sinyal logis ini ditentukan oleh protokol lapisan data link. Topologi logis dari tautan titik-ke-titik relatif sederhana sementara media bersama menawarkan metode kontrol akses yang berbeda.
Topologi WAN
1. Topologi WAN Fisik Umum
- Point-to-Point : Ini adalah topologi paling sederhana yang terdiri dari tautan permanen antara dua titik akhir.
- Hub and Spoke : Versi WAN dari topologi star di mana situs pusat menghubungkan situs cabang menggunakan tautan titik-ke-titik.
- Mesh : Topologi ini menyediakan ketersediaan tinggi, tetapi mengharuskan setiap sistem akhir saling terhubung ke setiap sistem lain.
- Hibrid : variasi atau kombinasi dari salah satu topologi di atas.
2. Topologi Physical Point-to-Point
Topologi point-to-point fisik secara langsung menghubungkan dua node seperti yang ditunjukkan pada gambar.
3. Topologi Logical Point-to-Point
Node akhir yang berkomunikasi dalam jaringan point-to-point dapat dihubungkan secara fisik melalui sejumlah perangkat perantara. Namun, penggunaan perangkat fisik dalam jaringan tidak mempengaruhi topologi logis.
Metode akses media yang digunakan oleh protokol data link ditentukan oleh topologi point-to-point yang logis, bukan topologi fisik. Ini berarti bahwa koneksi point-to-point yang logis antara dua node mungkin tidak harus antara dua node fisik di setiap ujung link fisik tunggal.
Topologi LAN
1. Topologi Physical LAN
Topologi fisik menentukan bagaimana sistem akhir saling berhubungan secara fisik. Di LAN media bersama, perangkat akhir dapat dihubungkan menggunakan topologi fisik berikut :
- Star
- Extended Star
- Bus
- Ring
2. Half and Full Duplex
Komunikasi dupleks mengacu pada arah transmisi data antara dua perangkat. Komunikasi half-duplex membatasi pertukaran data ke satu arah pada satu waktu sementara full-duplex memungkinkan pengiriman dan penerimaan data terjadi secara bersamaan.
- Komunikasi half-duplex : Kedua perangkat dapat mengirim dan menerima pada media tetapi tidak dapat melakukannya secara bersamaan.
- Komunikasi dupleks penuh : Kedua perangkat dapat mengirim dan menerima pada media secara bersamaan.
3. Metode Kontrol Akses Media
Beberapa jaringan multi-akses memerlukan aturan untuk mengatur bagaimana perangkat berbagi media fisik. Ada dua metode kontrol akses dasar untuk media bersama :
- Akses berbasis kontensi : Semua node yang beroperasi dalam half-duplex bersaing untuk menggunakan media, tetapi hanya satu perangkat yang dapat mengirim dalam satu waktu. Namun, ada proses jika lebih dari satu perangkat mentransmisikan pada waktu yang sama. LAN Ethernet yang menggunakan hub dan WLAN adalah contoh dari jenis kontrol akses ini.
- Akses terkontrol : Setiap node memiliki waktu sendiri untuk menggunakan medianya. Jenis jaringan deterministik ini tidak efisien karena perangkat harus menunggu giliran untuk mengakses medium. LAN Token Ring Legacy adalah contoh dari jenis kontrol akses ini.
4. Contention-Based Access – CSMA/CD
WLAN, LAN Ethernet dengan hub, dan jaringan bus Ethernet lama adalah contoh jaringan akses berbasis pertengkaran. Semua jaringan ini beroperasi dalam mode setengah dupleks. Ini membutuhkan proses untuk mengatur kapan perangkat dapat mengirim dan apa yang terjadi ketika beberapa perangkat mengirim pada waktu yang sama.
5. Contention-Based Access – CSMA/CA
Bentuk lain dari CSMA yang digunakan oleh IEEE 802.11 WLAN adalah Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance (CSMA / CA). CSMA / CA menggunakan metode yang mirip dengan CSMA / CD untuk mendeteksi apakah medianya bersih. CSMA / CA juga menggunakan teknik tambahan. CSMA / CA tidak mendeteksi tabrakan tetapi berusaha menghindarinya dengan menunggu sebelum transmisi. Setiap perangkat yang mentransmisikan termasuk durasi waktu yang dibutuhkan untuk transmisi. Semua perangkat nirkabel lain menerima informasi ini dan mengetahui berapa lama media tidak akan tersedia, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Setelah perangkat nirkabel mengirim bingkai 802.11, penerima mengembalikan pemberitahuan sehingga pengirim tahu bingkai itu tiba.
Data Link Frame
1. Frame
Lapisan data link menyiapkan paket untuk diangkut melintasi media lokal dengan mengenkapsulasi paket tersebut dengan header dan trailer untuk membuat bingkai. Deskripsi bingkai adalah elemen kunci dari setiap protokol lapisan data link. Meskipun ada banyak protokol lapisan data link berbeda yang menjelaskan bingkai lapisan data link, setiap jenis bingkai memiliki tiga bagian dasar :
- Header
- Data
- Cuplikan
2. Frame Fields
- Frame start and stop indicator flags : Digunakan untuk mengidentifikasi batas awal dan akhir bingkai.
- Addressing : Menunjukkan node sumber dan tujuan pada media.
- Type : Mengidentifikasi protokol Layer 3 di bidang data.
- Control : Mengidentifikasi layanan kontrol aliran khusus seperti kualitas layanan (QoS). QoS digunakan untuk memberikan prioritas penerusan ke jenis pesan tertentu. Frame data link yang membawa paket voice over IP (VoIP) biasanya mendapat prioritas karena sensitif terhadap penundaan.
- Data : Berisi muatan frame (yaitu, header paket, header segmen, dan data).
- Error Detection : Bidang bingkai ini digunakan untuk deteksi kesalahan dan disertakan setelah data untuk membentuk trailer.
3. Layer 2 Address
Lapisan tautan data menyediakan pengalamatan yang digunakan dalam mengangkut bingkai melintasi media lokal bersama. Alamat perangkat di lapisan ini disebut sebagai alamat fisik. Pengalamatan lapisan data link terdapat di dalam header frame dan menentukan node tujuan frame pada jaringan lokal. Header bingkai mungkin juga berisi alamat sumber bingkai.
Perbedaan dalam bandwidth biasanya menghasilkan penggunaan protokol yang berbeda untuk LAN dan WAN. Protokol lapisan tautan data meliputi :
- Ethernet
- 802.11 Wireless
- Point-to-Point Protocol (PPP)
- HDLC
- Frame Relay
Komentar
Posting Komentar