Troubleshooting data link layer LAN

Troubleshooting data link layer LAN

    Data link layer merupakan salah satu bagian layer atau lapisan yang terdapat pada sebuah sistem OSI Reference Model. Sistem OSI reference model ini mengacu pada suatu sistem atau model yang digunakan dalam implementasi sebuah jaringan. Dalam pengaplikasiannya, OSI Reference model ini terdiri dari 7 buah layer atau lapisan. Salah satu lapisan yang masuk ke dalam model OSI layer ini adalah lapisan data link layer.

  

ada beberapa fungsi dan juga tugas lainnya dari data link layer. Berikut ini adalah fungsi dan tugas lainnya dari data link layer :

1. Melakukan proses grouping secara logic

Fungsi pertama dari data link layer adalah melakukan proses grouping pada paket data yang ditransmisikan melalui jaringan. Proses grouping, sesuai namanya, merupakan proses pengelompokkan kembali. Yang dikelompokkan kembali adalah data yang sebelumnya dipecah dan terbagi pada saat proses transmisi data berlangsung. Proses ini kemudian membuat pecahan dan bagian data tersebut menjadi satu kesatuan data utuh, yang siap ditransmisikan menuju layer berikut. Perlu diketahui, proses penyatuan atau grouping data ini dilakukan secara logic, dan tidak menggunakan alat fisik.

2. Menyediakan akses ke dalam media menggunakan MAC Address

MAC address merupakan sebuah alamat atau kode alamat yang trcetak secara fisik. MAC address ini memiliki fungsi untuk membantu proses pengeiriman dan juga menerimaan data yang terhubung ke dalam jaringan. Untuk dapat menggunakan fungsi dari MAC address ini, maka data link layer menunjukkan perannya.
Data link layer merupakan lapisan pada OSI layer yang menyediakan akses dari suatu jaringan komputer ke dalam media tertentu denan menggunakan sistem pengalamatan menggunakan MAC address. Dengan begitu, setiap proses transmisi yang berlansung di dalam suatu jaringan memiliki akses tersendiri terhadap pengalamatan menggunakan MAC address.

3. Mendeteksi kesalahan pengiriman dan penerimaan paket data dan melakukan proses pengkoreksian

Fungsi berikutnya dari data link layer adalah untuk melakukan proses pendeteksian kesalahan pengiriman dan juga penerimaan paket data yang terjadi selama proses transmisi data berlangsung. Kesalahan pengiriman ini bisa saja terjadi, terutama ketika jaringan mengalami masalah pada alamat yang akan dituju. Sudah merupakan fungsi dasar dari data link layer ini untuk mendeteksi masalah yang muncul tersebut.

Contoh-contoh protokol data link:

• HDLC (High Level Data Link Control) Digunakan dalam jaringan X.25

Dengan bit pariti dikenal 3 deteksi kesalahan, yaitu :

a. Vertical Redundancy Check / VRC

Setiap karakter yang dikirimkan (7 bit) diberi 1 bit pariti. Bit pariti ini diperiksa oleh penerima untuk mengetahui apakah karakter yang dikirim benar atau salah. Cara ini hanya dapat melacak 1 bit dan berguna melacak kesalahan yang terjadi pada pengiriman berkecepatan menengah, karena kecepatan tinggi lebih besar kemungkinan terjadi kesalahan banyak bit.

Kekurangan : bila ada 2 bit yang terganggu ia tidak dapat melacaknya karena paritinya akan benar.

Contoh :

ASCII huruf "A" adalah 41h

100 0001 ASCII 7 bit

1100 0001 ASCII dengan pariti ganjil

0100 0001 ASCII dengan pariti genap

b. Longitudinal Redundancy Check / LRC

LRC untuk data dikirim secara blok. Cara ini seperti VRC hanya saja penambahan bit pariti tidak saja pada akhir karakter tetapi juga pada akhir setiap blok karakter yang dikirimkan. Untuk setiap bit dari seluruh blok karakter ditambahkan 1 bit pariti termasuk juga bit pariti dari masing-masing karakter.

DATA FLOW

longitudinal check

V C 1 0 1 0 0 1 1 0 1 LRC

E H 1 0 0 1 0 1 0 0 0 Horizontal

R E 0 1 1 0 0 0 0 0 1 Parity

T C 0 0 0 1 1 1 0 1 1 Bits

I K 1 0 0 0 1 0 0 1 0

C 0 0 0 1 1 0 1 0 0

A 1 1 1 0 0 1 1 0 0

L

1 1 0 0 0 1 0 1 0

Gambar Longitudinal Redundancy Check

Tiap blok mempunyai satu karakter khusus yang disebut Block Check Character (BCC) yang dibentuk dari bit uji. dan dibangkitkan dengan cara sebagai berikut : " Tiap bit BCC merupakan pariti dari semua bit dari blok yang mempunyai nomor bit yang sama. Jadi bit 1 dari BCC merupakan pariti genap dari semua bit 1 karakter yang ada pada blok tersebut, dan seterusnya".

Contoh :

Bit 0 : 1 1 1 1 0

Bit 1 : 1 0 0 0 1 B

Bit 2 : 0 0 0 0 0 C

Bit 3 : 0 0 0 0 0 C

Bit 4 : 0 0 0 0 0

Bit 5 : 0 0 0 0 0

Bit 6 : 1 1 1 1 0

Parity : 0 1 1 1 0

Kerugian : terjadi overhead akibat penambahan bit pariti per 7 bit untuk karakter.

Cyclic Redundancy Check / CRC

Digunakan pengiriman berkecepatan tinggi, sehingga perlu rangkaian elektronik yang sukar. CRC dapat dijelaskan dengan memberikan sebuah blok k bit dari sejumlah bit atau pesan yang ditransmisikan secara umum pada urutan n bit yang dikenal sebagai sebuah Frame check sequence (FCS). Jadi hasil dari frame adalah k+n bit. Pada penerima membagi frame yang masuk dengan jumlah n jika tidak ada sisa berarti tidak ada error (kesalahan).

Cara CRC mengatasi masalah overhead dan disebut pengujian berorientasi bit, karena dasar pemeriksaan kemungkinan kesalahan adalah bit atau karakter dan menggunakan rumus matematika yang khusus.

Modulo 2 Aritmetic

Modulo 2 Aritmetic menggunakan penambahan biner dengan tidak ada carrier yang hanya operasi Exlucive Or (XOR). Pengurangan biner dengan tidak ada carri juga diinterpretasikan operasi Exlucive Or (XOR).

IEEE lapisan MAC48-bit addressing

MAC Address terdiri dari 48 bit tetapi biasanya ditulis dalam 12 bit Heksadesimal dengan ketentuan 6 bit sebagai kode pabrik yang ditentukan oleh IEEE dan 6 bit berikunya adalah nomor serial peralatan yang dikeluarkan oleh pabrik.

Untuk melakukan pengiriman data diperlukan kombinasi antara pengalamatan secara fisik dan pengalamatan secara logik pengalamatan secara logik biasa disebut dengan IP Address (nomor IP), berada pada layer network nomor IP diperlukan oleh perangkat lunak untuk mengidentifikasi komputer pada jaringan namun nomor identitas yang sebenarnya diatur oleh NIC (Network Interface Card) atau kartu Jaringan yang juga mempunyai nomor unik

Deteksi dan Koreksi Kesalahan Data Link Layer

Strategi pertama menggunakan kode-kode pengkoreksian error (error-correcting codes) dan strategi kedua menggunakan kode-kode pendeteksian error (error-detecting codes). Ketika penerima melihat codeword yang tidak valid, maka penerima dapat berkata bahwa telah terjadi error pada tranmisi (Codeword Hamming). Salah satu kode pendeteksian yang digunakan adalah kode polynomial/cyclic redundancy code (CRC).Probabilitas dari koreksi kesalahan (P3) adalah 0, diasumsikan bahwa probabilitas dari error bit (Pb) adalah konstan untuk setiap bit yang dapat dinyatakan dalam Gambar prinsip deteksi error (kesalahan)

1.  masalah masalah rancangan data link layer 

Data  link  layer  memiliki  beberapa  fungsi  spesifik.  Fungsi-fungsi  ini  meliputi

penyediaan  interface  layanan-layanan  baik  bagi  network  layer,  penentuan  cara

pengelompokan  bit  dari  physical  layer  ke  dalam  frame,  hal-hal  yang  berkaitan  dengan

error  transmisi,  dan  pengaturan  aliran  frame  sehingga  receiver  yang  lambat  tidak  akan

terbanjiri oleh pengirim yang cepat. 

2. layanan yang disediakan bagi network layer 

Fungsi  data  link  layer  adalah  menyediakan  layanan  bagi  network  layer.  layanannya

yang  penting  adalah  pemindahan  data  dari  network  layer  di  mesin  sumber  ke  network

layer di mesin yang dituju. Tugas data link adalah mentransmisikan bit-bit ke mesin yang

dituju, sehingga bit-bit tersebut dapat diserahkan ke network layer. 

Tiga layanan dari Data Link Layer :

1. Layanan Unacknowledged Connec-tion Less

2. Layanan Acknowledged Connection-Less

3. Layanan Acknowledged Connection-Oriented 

1. Layanan Unacknowledged Connectionless

Yaitu  dimana  mesin  sumber  mengirimkan  sejumlah  frame  ke  mesin  yang  dituju

dengan  tidak  memberikan  acknowledgment  bagi  diterimanya  frame-frame  tersebut.

Tidak  ada  koneksi  yang  dibuat  baik  sebelum  atau  sesudah  dikirimkannya  frame.  Bila

sebuah  frame  hilang  sehubungan  dengan  adanya  noise,  maka  tidak  ada  usaha  untuk

memperbaiki  masalah  tersebu  di  data  link  layer.  Jenis  layanan  ini  cocok  bila  laju  error

sangat  rendah,  sehingga  recovery  bisa  dilakukan  oleh  layer  yang  lebih  tinggi.  Layanan

ini  sesuai  untuk  lalu  lintas  real  time,  seperti  percakapan,  dimana  data  yang  terlambat

dianggap  lebih  buruk  dibanding  data  yang  buruk.  Sebagian  besar  LAN  menggunakan

layanan unacknowledgment connectionless pada data link layer. 

2. Layanan Acknowledged Connectionless

Layanan  inipun  tidak  menggunakan  koneksi,  akan  tetapi  setiap  frame  dikirimkan

secara  independent  dan  secara  acknowledgment.  Dalam  hal  ini,  si  pengirim  akan

mengetahui  apakah  frame  yang  dikirimkan  ke  mesin  tujuan  telah  diterima  dengan  baik

atau  tidak.  Bila  ternyata  belum  tiba  pada  interval  waktu  yang  telah  ditentukan,  maka

frame  akan  dikirimkan  kembali,  mungkin  saja  hilangnya  acknowledgment  akan  menyebabkan sebuah frame perlu dikirimkan beberapa kali dan akan diterima beberapa kali  juga.  Layanan  ini  akan  bermanfaat  untuk  saluran  unreliablem,  seperti  sistem  tanpa kabel. 

3. Layanan Acknowledged Connection Oriented

Dengan  layanan  ini,  mesin  sumber  dan  tujuan  membuat  koneksi  sebelum

memindahkan datanya. Setiap frame yang dikirim tentu saja diterima. Selain itu, layanan

ini  menjamin  bahwa  setiap  frame  yang  diterima  benar-benar  hanya  sekali  dan  semua

frame  diterima  dalam  urutan  yang  benar.Layanan  ini  juga  menyediakan  proses-proses

network  layer  dengan  ekivalen  aliran  bit  reliabel.Pada  layanan  connection-oriented

dipakai,  pemindahan  data  mengalami  tiga  fase  (tahap).  Fase  I  koneksi  ditentukan

dengan  membuat  kedua  mesin  menginisialisasi  variabel-variabel  dan  counter  yang

diperlukan  untuk  mengawasi  frame  yang  mana  yang  telah  diterima  dan  mana  yang

belum.  Fase  II,  satu  frame  atau  lebih  mulai  ditransmisikan.  Fase  III  koneksi  dilepaskna,

pembebasan  variabel,  buffer,  dan  resource  lainnya  yang  dipakai  untuk  menjaga

berlangsungnya koneksi.

SWITCH SEBAGAI MULTI-PORT BRIGDE

Pengalih jaringan (atau switch) adalah sebuah alat jaringan yang melakukan penjembatan taktampak (penghubung penyekatan (segmentation) banyak jaringan dengan pengalihan berdasarkan alama

Switch jaringan dapat digunakan sebagai penghubung komputer atau penghala pada satu area yang terbatas, pengalih juga bekerja pada lapisan taut data (data link), cara kerja pengalih hampir sama seperti jembatan (bridge), tetapi switch memiliki sejumlah porta sehingga sering dinamakan jembatan pancaporta (multi-port bridge).

Switch jaringan  (atau  switch  untuk singkatnya) adalah sebuah alat jaringan yang melakukan  bridging  transparan (penghubung segementasi banyak jaringan dengan forwarding berdasarkan alamat MAC). Switch  mengacu pada multi-port jembatan jaringan yang proses dan rute data pada data link layer (lapisan 2) dari model OSI . Switch mengolah data tambahan pada lapisan jaringan (lapisan 3) .

Switch dikatakan sebagai  multi-port  bridge  karena mempunyai  collision domain  dan  broadcast domain  tersendiri, dapat mengatur lalu lintas paket yang melalui switch jaringan. Cara menghubungkan komputer ke switch sangat mirip dengan cara menghubungkan  komputer  atau  router  ke  hub. Switch dapat digunakan langsung untuk menggantikan hub yang sudah terpasang pada jaringan.

Switch jaringan dapat digunakan sebagai penghubung komputer atau router pada satu area yang terbatas, switch juga bekerja pada  lapisan  data link, cara kerja switch  hampir sama seperti bridge, tetapi switch memiliki sejumlah port sehingga sering dinamakan multi-port bridge.

MAC address

 

• Pengertian

MAC Address (Media Access Control  Address) adalah., sebuah alamat jaringan yang diimplementasikan pada lapisan data-link dalam tujuh lapisan model OSI yang merepresentasikan sebuah node tertentu dalam jaringan. Dalam sebuah jaringan berbasis Ethernet, MAC address merupakan alamat yang unik yang memiliki panjang 48-bit (6 byte) yang mengidentifikasikan sebuah komputer, interface dalam sebuah router, atau node lainnya dalam jaringan. MAC Address juga sering disebut sebagai Ethernet address, physical address, atau hardware address.

• Cara Kerja

MAC Address mengizinkan perangkat-perangkat dalam jaringan agar dapat berkomunikasi antara satu dengan yang lainnya. Sebagai contoh, dalam sebuah jaringan berbasis teknologi Ethernet, setiap header dalam frame Ethernet mengandung informasi mengenai MAC address dari komputer sumber (source) dan MAC address dari komputer tujuan (destination). Beberapa perangkat, seperti halnya bridge dan switch layer 2 akan melihat pada informasi MAC address dari komputer sumber dari setiap frame yang ia terima dan menggunakan informasi MAC address ini untuk membuat "tabel routing" internal secara dinamis. Perangkat-perangkat tersebut pun kemudian menggunakan tabel yang baru dibuat itu untuk meneruskan frame yang ia terima ke sebuah port atau segmen jaringan tertentu di mana komputer atau node yang memiliki MAC address tujuan berada.

• Pengalamatan

Dalam sebuah komputer, MAC address ditetapkan ke sebuah NIC yang digunakan untuk menghubungkan komputer yang bersangkutan ke jaringan. MAC Address umumnya tidak dapat diubah karena telah dimasukkan ke dalam ROM. Beberapa kartu jaringan menyediakan utilitas yang mengizinkan pengguna untuk mengubah MAC address, meski hal ini kurang disarankan. Jika dalam sebuah jaringan terdapat dua kartu jaringan yang memiliki MAC address yang sama, maka akan terjadi konflik alamat dan komputer pun tidak dapat saling berkomunikasi antara satu dengan lainnya. Beberapa kartu jaringan, seperti halnya kartu Token Ring mengharuskan pengguna untuk mengatur MAC address (tidak dimasukkan ke dalam ROM), sebelum dapat digunakan.

 24 bit pertama dari MAC address merepresentasikan siapa pembuat kartu tersebut, dan 24 bit sisanya merepresentasikan nomor kartu tersebut. Setiap kelompok 24 bit tersebut dapat direpresentasikan dengan menggunakan enam digit bilangan heksadesimal sehingga menjadikan total 12 digit bilangan heksadesimal yang merepresentasikan keseluruhan MAC address. Berikut merupakan tabel beberapa pembuat kartu jaringan populer dan nomor identifikasi dalam MAC Address.

Nama vendor	Alamat MAC
Cisco Systems	00 00 0C
Cabletron Systems	00 00 1D
International Business Machine Corporation	00 04 AC
3Com Corporation	00 20 AF
GVC Corporation	00 C0 A8
Apple Computer	08 00 07
Hewlett-Packard Company	08 00 09

Agar antara komputer dapat saling berkomunikasi satu dengan lainnya, frame-frame jaringan harus diberi alamat dengan menggunakan alamat Layer-2 atau MAC address. Tetapi, untuk menyederhanakan komunikasi jaringan, digunakanlah alamat Layer-3 yang merupakan alamat IP yang digunakan oleh jaringan TCP/IP . Protokol dalam TCP/IP yang disebut sebagai Address Resolution Protocol (ARP) dapat menerjemahkan alamat Layer-3 menjadi alamat Layer-2, sehingga komputer pun dapat saling berkomunikasi.

Port uplink

Port uplink adalah sebuah port dalam sebuah hub atau [[switch jaringan]|switch]] yang dapat digunakan untuk menghubungkan hub/switch tersebut dengan hub lainnya di dalam sebuah jaringan berbasis teknologi Ethernet. Dengan menggunakan uplink port, hub-hub pun dapat disusun secara bertumpuk untuk membentuk jaringan yang lebih besar dengan menggunakan kabel Unshielded Twisted Pair yang murah. Jika memang hub yang digunakan tidak memiliki port uplink, maka kita dapat menggunakan kabel UTP yang disusun secara crossover.

3. pemecahan masalah lapisan transportasi jaringan LAN

a. UDP ( User Datagram Protocol ) adalah transport layer yang tidak andal ( unreliable ), connectionless (tidak berbasis koneksi) data yang dikirimkan dalam bentuk packet tidak harus melakukan call setup seperti pada TCP. Selain itu, data dalam protokol UDP akan dikirimkan sebagai datagram tanpa adanya nomor identifier. Sehingga sangat besar sekali kemungkinan data sampai tidak berurutan dan sangat mungkin hilang/rusak dalam perjalananan dari host asal ke host tujuan. Tergantung pada host penerima/tujuan, apakah akan meminta kembali pakcet yang rusak atau hilang. UDP merupakan kebalikan dari transport layer TCP. Dengan menggunakan UDP, setiap aplikasi socket dapat mengirimkan paket – paket yang berupa datagram. Istilah datagram diperuntukkan terhadap paket dengan koneksi yang tidak andal ( unreliable service ). Koneksi yang andal selalu memberikan keterangan apabila pengiriman data gagal, sedangkan koneksi yang tidak andal tidak akan mengirimkan keterangan meski pengiriman data gagal. UDP tidak menjamin kevalidan data saat data sampai ke si penerima.

b. TCP ( Transmission Control Protocol ) merupakan protocol transport yang andal ( reliable ), dikarenakan protokol TCP mempunyai mekanisme yang memastikan packet dapat diterima oleh client. Pada saat TCP mengirimkan data ke penerima, TCP akan memberikan state acknowledgement. Apabila state acknowledgement tidak diterima, maka TCP akan secara otomatis mengirim ulang data dan menunggu dengan selang waktu tertentu namun apabila dalam selang waktu tertentu TCP gagal mengirimkan data, maka koneksi akan dihentikan. TCP memiliki algoritma yang digunakan untuk memperkirakan round-trip time ( RTT ) yaitu waktu yang dibutuhkan pada saat pengiriman data antara client dan server. TCP mempunyai karakteristik sebagai protokol yang berorientasi koneksi (Connection oriented). Sebelum terjadi proses tranfer data, maka yang pertama dilakukan adalah kedua belah pihak melakukan caal request dan call accept. Protokol TCP menggunakan jalur data full duplex yang berarti antara kedua host terdapat dua buah jalur, jalur masuk dan jalur keluar sehingga data dapat dikirimkan secara simultan.

c. Header TCP

Ukuran dari header TCP adalah bervariasi, yang terdiri atas beberapa field yang ditunjukkan dalam gambar dan tabel berikut. Ukuran TCP header paling kecil (ketika tidak ada tambahan opsi TCP) adalah 20 byte.