BAB 5 NETWORK LAYER
5.1 Pengertian Network Layer
Network Layer adalah salah satu dari 7 lapisan OSI (Open System Interconnection), tepatnya berada lapisan ke-3 yang termasuk pada kategori Media Layers.
Network layer juga bertanggung jawab menentukan alamat jaringan, menentukan rute yang harus diambil
selama perjalanan, dan menjaga antrian trafk di jaringan. Data pada layer ini berbentuk paket.
Lapisan ini bertanggung jawab untuk melakukan beberapa fungsi berikut :
1. Pengalamatan logis dan melakukan pemetaan ( routing) terhadap paket-paket melalui jaringan. 2. Membuat dan menghapus koneksi dan jalur koneksi
antara dua node di dalam sebuah jaringan.
3. Mentransfer data, membuat dan mengkonfrmasi penerimaan, dan mengeset ulang koneksi.
Lapisan ini bertanggung jawab pada sebuah internetwork dan pengalamatan. Pengalamatan yang dilakukan yaitu pengalamatan logis (logical address) yaitu IP Address dan Device utama pada layer ini adalah Router. Pada sebuah router, ketika sebuah paket diterima di sebuah interface router, alamat IP tujuan akan diperiksa. Jika paket tersebut tidak ditujukan untuk router, maka router akan mencari alamat tujuan jaringan pada tabel routing. Setelah sebuah interface untuk keluar dipilih, paket akan dikirim ke interface tersebut untuk diframe dan dikirim pada jaringan. Jika entri untuk jaringan tujuan tidak ditemukan pada tabel routing, router akan memusnahkan paket tersebut. Jaringan menjelaskan beberapa kumpulan dari piranti terhubung bersama-sama untuk berbagi informasi dan resources dan juga saling berkomunikasi. Secara fsik,jaringan-jaringan di identifkasikan oleh segmen-segmen media transmisi dan juga oleh address-address jaringan.
Berikut adalah beberapa address-address yang adalah dalam jaringan:
1. Subnetting Jaringan
Suatu jaringan yang didefnisikan oleh address jaringannya. Address jaringan dapat mempunyai arti dalam bentuk internal maupun external. Dilihat dari luar jaringan, sebuah address jaringan dapat mengidentifkasikan dalam suatu jaringan dalam satu administrasi. Secara internal, jaringan itu sendiri dapat dibagi kedalam beberapa jaringan, dimana masing-masing mempunyai address jaringannya sendiri-sendiri, hal ini disebut dengan “subnetting”. 2. Subnetting Layer Network
Dari luar jaringan ini terdapat sebagai address jaringan yang di manage oleh satu organisasi. Akan tetapi secara internal, jaringan ini mempunyai banyak subnet-subnet. Setiap subnet tidak dapat berkomunikasi satu sama lain, akan tetapi dengan router-router semua komputer dapat melakukan komunikasi satu sama lain antar jaringan. Router- router yang menghubungkan jaringan- jaringan dan segmen jaringan dengan address-address yang berbeda.
3. Address Layer Network
Pada Layer Data Link, address-address mengidentifkasikan masing-masing piranti fsik. Kemampuan untuk melakukan routing antar jaringan tergantung identifkasi jaringan-jaringan. Hal ini bisa dilakukan dengan addressing jaringan, disebut juga Logical Addresses untuk membedakan dari address fsik yang dipakai pada :ayer Data Link. Logical Addresses meng- identifkasikan kedua segmen
address jaringan, dan address piranti itu sendiri, walaupun piranti mempunyai address fsik yang sama. Network Layer juga menyediakan layanan connectionless dan connection-oriented terhadap lapisan trans port yang berada di atasny a. Network Layer juga melakukan fungsinya secara erat dengan Physical Layer (lapisan pertama) dan data-link Layer (lapisan kedua) dalam banyak implementasi protokol dunia nyata.
Pada network layer terdapat dua jenis packet , yakni : Packet data , digunakan untuk membawa data milik
user dikirimkan melalui jaringan dan protocol yang digunakan untuk mengelola packet data disebut Routed Protocol. Contoh protocol yang tergolong kedalam routed protocol antara lain IP dan IPX. Routed Update Packet, digunakan untuk meng-
update informasi yang terdapat dalam routing table milik router yang terhubung dengan router lainya. Protocol yang mengelola routing table disebut dengan Routing Protocol. contoh protocol yang tergolong dalam routing protocol antara lain RIP, IGRP, OSPF, dan sebagainya.
Lapisan Jaringan mempunyai fungsi sebagai berikut: 1. Menerjemahkan alamat / address logikal di
jaringan beserta nama ke bentuk address fsik, yaitu menerjemahkan nama komputer menjadi MAC address.
2. Bertanggung jawab untuk addressing, menetapkan rute pengiriman, penanganan
permasalahan jaringan seperti: packet switching, data congestion, dan routing
3. Jika router tidak dapat mengirimkan frame data dalam ukuran yang dikirim kode sumber, network layer menanganinya dengan memecah data ke dalam unit yang lebih kecil.
4. Pada mesin penerima, network layer akan memadukan ulang data yang dipecah sebelumnya. Berikut adalah beberapa komponen dari lapisan jaringan, yaitu:
a. NIC (Network Interface Card)
NIC (Network Interface Card) adalah peralatan yang langsung berhubungan dengan komputer dan didesain agar komputer dapat saling berkomunikasi. NIC juga menyediakan akses ke media fsik jaringan, dimana setiap bit bit data seperti tegangan listrik, arus, gelombang elektromagnetik, besaran fsik lainnya di bentuk dan selanjutnya akan di tentukan oleh NIC. NIC adalah contoh perangkat yang bekerja pada layer pertama atau layer physical.
b. Repeater
Repeater merupakan salah satu contoh aktif hub, repeater merupakan alat yang dapat menerima sinyal sinyal kemudian memperkuat dan mengirimkannya kembali sinyal tersebut ke tempat lain sehingga dapat menjangkau area yang lebih luas. Repeater termasuk peralatan yang bekerja pada layer physical.
c. Hub
Hub merupakan peralatan yang dapat menggandakan frame data yang berasal dari salah satu komputer ke semua port yang ada pada hub tersebut. Hub dipakai pada jaringan topologi star dan bekerja pada layer data link.
d. Bridge
Bridge merupakan peralatan yang dapat menggabungkan beberapa segmen dalam sebuah jaringan. Beda halnya dengan hub, bridge dapat mempelajari MAC Address tujuan. Sehingga apabila data dikirim melalui bridge maka data tersebut akan dikirim ke komputer yang menjadi tujuannya saja. Bridge bekerja pada layer data link.
e. Switch
Switch memiliki beberapa kelebihan yaitu dalam hal forwarding method paket yang akan dilewatkan.
5.2 Addressing
Pada lapisan ini mekanisme mengacu pada logical Address dan datanya bernama Package. Lapisan ini akan menterjemahkan alamat logika sebuah host menjadi sebuah alamat fsik. Lapisan ini juga bertanggung jawab untuk mengatur rute yang akan dilalui sebuah paket yang dikirim agar dapat sampai pada tujuan. Jika dibutuhkan penentuan jalur yang akan dilalui sebuah paket, maka sebuah router akan menentukan jalur ‘terbaik’ yang akan
dilalui paket tersebut. Pemilihan jalur atau rute ini dapat ditentukan secara statik maupun secara dinamis.
Pengalamatan pada Network Layer
Pegalamatan jaringan membantu router untuk mengidentifkasi jalur-jalur pada network cloud (kumpulan dari jaringan-jaringan dan router yang rumit). Router menggunakan alamat jaringan untuk mengidentifkasi jaringan tujuan yang ingin dicapai oleh sebuah paket data. Pengalamat jaringan dibagi menjadi 2 yaitu alamat network dan alamat host. Alamat network digunakan oleh router untuk menentukan lokasi jaringan tertentu. Alamat Host digunakan untuk menentukan port atau komputer tertentu pada lokasi tersebut. Jadi saat sebuah paket data sampai pada router, router menggunakan alamat network untuk menentukan sebuah lokasi atau jaringan tujuan dari paket data tersebut. Pada saat sampai pada jaringan tujuan, barulah digunakan almat host untuk sampai pada komputer tujuan.
Pengalamatan ini serupa dengan penomoran nomor telpon yang terdiri dari kode area (alamat network) dan nomor telepon (alamat host). Tanpa pengalamatan ini proses routing tidak akan pernah terjadi.
5.2.1 Logical addressing & Physical addressing
Bila pada lapisan data link diimplementasikan physical addressing untuk penangan pengalamatan atau addressing secara lokal, maka pada lapisan network
problematika addressing untuk lapisan network bisa mencakup lokal dan antar jaringan atau network. Pada lapisan network ini logical address ditambahkan pada paket yang datang dari lapisan data link.
Alamat logika digunakan untuk menentukan sebuah lokasi jaringan, sedangkan alamat fsik digunakan untuk menentukan device tujuan. Dalam proses routing alamat logika akan selalu tetap tetapi alamat fsik akan berubah sesuai dengan kebutuhan. Alamat fsik bisa dianalogikan sebagai nama anda, sedangkan alamat logika sebagai alamat kotak pos anda. Jika anda pindah rumah maka nama anda tidak akan pernah berubah tetapi alamat kotak pos anda akan berubah. Jadi jika anda memindahkan komputer dari sebuah jaringan ke jaringan lain maka alamat fsik tidak akan pernah berubah, sedangkan anda harus mengganti alamat logika sesuai dengan jaringan yang baru. Alamat fsik adalah alamat MAC (alamat yang sudah terdapat di NIC yang tidak dapat dirubah), sedangkan alamat logika adalah alamat IP.
Internetworking Protokol 1. IP
Pada layer transport kita mengenal dua jenis protokol TCP dan UDP sebagai protokol komunikasi, pada layer Netwrok, IP adalah satu-satunya protokol layer 3 yang digunakan untuk membawa data user berlalu-lalang melintasi network TCP/IP.
Alamat Internet adalah 32 bits panjangnya: ini memberikan kita ada sebanyak 232 alamat internet.
Alamat-alamat ini disebut alamat IPv4 (IP version 4), atau seringkali hanya disebut IP saja. IPv4 adalah versi IP yang paling banyak digunakan saat ini. IPv6 masih dalam tahap pengembangan dan belum banyak dipakai. Beberapa karakteristik IP antara lain:
- Connectionless – tidak perlu menjalin koneksi
sebelum pengiriman data.
- Best Efoot (Unreliable) – tidak ada ftur-ftur untuk
menjamin data sampai ke tujuan.
- Media Independent – bisa beroperasi pada media apapun yang digunakan pada layer fsik, ethernet, fber optik, maupun wireless.IP mengenkapsulasi segmen/datagram dari layer transport dengan IP Header agar data dapat dikirimkan ke mesin tujuan. Router membaca informasi pada IP Header ini untuk melihat alamat network yang dituju oleh paket tersebut kemudian akan melakukan proses routing berdasarkan alamat network tersebut.
Berikut adalah IP Header yang digunakan dalam proses enkapsulasi layer network.
Ada beberapa felds utama yang perlu kita perhatikan pada IP Header:
- IP Souoce addoess, IP address mesin komputer yang
- IP Destination addoess, IP address mesin komputer pengirim.
- Time-to-Live(TTL),
- Bilangan biner yang menunjukkan ‘sisa hidup’ sebuah paket. Nilai ini akan selalu dikurangi 1 satuan setiap kali paket melewati sebuah router (hop).
- Ketika nilai TTL mencapai angka = 0, maka paket akan di drop oleh router.
- Mekanisme ini untuk mencegah terjadinya routing loop, sebuah problem routing yang menyebabkan paket terus-menerus berputar dalam network tanpa henti.
- Type-of-Seovice (ToS), Digunakan sebagai mekanisme
Quality-of-Service (QoS) untuk menentukan prioritas setiap paket.
- Pootocol, Menunjukkan tipe protokol apa yang ada pada segmen yang akan dienkapsulasi.
- Foagment Ofset, jika terjadi proses fragmentation pada layer network, maka feld berisi 13 bit ini digunakan untuk mengidentifkasi susunan fragment- fragment paket untuk proses rekonstruksi ulang paket.
Beberapa feld yang lain memiliki peran sebagai berikut:
- Flag, Field 3 bit digunakan untuk mengontrol ada tidaknya proses fragmentation.
- Veosion, Versi IP yang digunakan, IPv4 atau IPv6.
- Inteonet Headeo Length, Menunukkan ukuran
header paket.
- Packet Length, Menunjukkan ukuran paket
- Headeo checksum, Mengecek error pada header paket. Paket akan di drop jika terdeteksi error pada header.
Protokol semacam IPv4 mempunyai yang namanya Address space. Address space adalah total jumlah alamat yang digunakan protocol. Jika protocol memiliki N bits, untuk mendefnisikan sebuah alamat, maka address space- nya adalah 2N karena setiap bit seperti yang kita ketahui
hanya memiliki 2 nilai yaitu 1 atau 0.
Panjang totalnya adalah 32-bit, dan secara teoritis dapat mengalamati hingga 4 miliar host komputer atau lebih tepatnya 4.294.967.296 host di seluruh dunia, jumlah host tersebut didapatkan dari 256 (didapatkan dari 8 bit) dipangkat 4(karena terdapat 4 oktet) sehingga nilai maksimal dari alamt IP versi 4 tersebut adalah 255.255.255.255 dimana nilai dihitung dari nol sehingga nilai nilai host yang dapat ditampung adalah 256x256x256x256=4.294.967.296 host, bila host yang ada di seluruh dunia melebihi kuota tersebut maka dibuatlah IP versi 6 atau IPv6. Contoh alamat IP versi 4 adalah 192.168.0.3.
Ada 2 notasi umum untuk menunjukan IPv4 address: yaitu Notasi Binary dan Notasi Dotted Desimal. Notasi Binary adalah contoh: 10000011 01101100 01111010 11001100, dan Notasi Dotted Desimal adalah contoh: 131.108.122.204. untuk lebih mudah dibaca maka Pengalamatan Internet dalam IPv4 bentuk binary dikonversi menjadi notasi dotted decimal. Cara pengkonversiannya adalah sebagai berikut:
32 bit dibagi menjadi 4 bagian setiap bagian terdiri dari 8 bit.
Untuk kemudahan dikonversi menjadi desimal.
Alamat IP versi 4 umumnya diekspresikan dalam notasi desimal bertitik (dotted-decimal notation), yang dibagi ke dalam empat buah oktet berukuran 8-bit. Dalam beberapa buku referensi, format bentuknya adalah w.x.y.z. Karena setiap oktet berukuran 8-bit, maka nilainya berkisar antara 0 hingga 255 (meskipun begitu, terdapat beberapa pengecualian nilai).
Alamat IP yang dimiliki oleh sebuah host dapat dibagi dengan menggunakan subnet mask jaringan ke dalam dua buah bagian, yakni:
- Netwook Identifeo/NetID atau Netwook Addoess
(alamat jaringan) yang digunakan khusus untuk mengidentifkasikan alamat jaringan di mana host berada.
Alamat network identifier tidak boleh bernilai 0 atau 255.
- Host Identifeo/HostID atau Host addoess (alamat
host) yang digunakan khusus untuk
mengidentifkasikan alamat host (dapat berupa workstation, server atau sistem lainnya yang berbasis teknologi TCP/IP) di dalam jaringan. Nilai host identifier tidak boleh bernilai 0 atau 255 dan harus bersifat unik di dalam network identifier/segmen jaringan di mana ia berada.
Jenis-jenis alamat: Alamat IPv4 terbagi menjadi beberapa jenis, yakni sebagai berikut:
- Alamat Uniiast, merupakan alamat IPv4 yang ditentukan untuk sebuah antarmuka jaringan yang dihubungkan ke sebuah Internetwork IP. Alamat unicast digunakan dalam komunikasi point-to-point atau one-to-one.
- Alamat Broadiast, merupakan alamat IPv4 yang didesain agar diproses oleh setiap node IP dalam segmen jaringan yang sama. Alamat broadcast digunakan dalam komunikasi one-to-everyone.
- Alamat Multiiast, merupakan alamat IPv4 yang didesain agar diproses oleh satu atau beberapa node dalam segmen jaringan yang sama atau berbeda. Alamat multicast digunakan dalam komunikasi one-to- many.
Kelas-kelas alamat : Alamat IP versi 4 dibagi ke dalam beberapa kelas, dilihat dari oktet pertamanya, seperti terlihat pada tabel. Sebenarnya yang menjadi pembeda kelas IP versi 4 adalah pola biner yang terdapat
dalam oktet pertama (utamanya adalah bit-bit awal/high- order bit), tapi untuk lebih mudah mengingatnya, akan lebih cepat diingat dengan menggunakan representasi desimal. Kelas Alamat IP Oktet pertama (desima l) Oktet pertam a (biner) Digunakan oleh
Kelas A 1–126 0xxxxxxx Alamat unicast untuk jaringan skala besar
Kelas B 128–191 10xxxxxx Alamat menengah hingga skala besarunicast untuk jaringan skala
Kelas C 192–223 110xxxxx Alamat unicast untuk jaringan skala kecil Kelas D 224–239 1110xxxx Alamat multicast (bukan alamat unicast)
Kelas E 240– \ 255
1111 xxxx
Direservasikan;umumnya
digunakan sebagai alamat percobaan (eksperimen); (bukan alamat unicast)
a. Kelas A
Alamat-alamat kelas A diberikan untuk jaringan skala besar. Nomor urut bit tertinggi di dalam alamat IP kelas A selalu diset dengan nilai 0 (nol). Tujuh bit berikutnya—untuk melengkapi oktet pertama—akan membuat sebuah network identifier. 24 bit sisanya (atau tiga oktet terakhir) merepresentasikan host identifier. Ini mengizinkan kelas A memiliki hingga 126 jaringan, dan 16,777,214 host tiap jaringannya. Alamat dengan oktet awal 127 tidak diizinkan, karena digunakan untuk mekanisme Interprocess Communication (IPC) di dalam mesin yang bersangkutan.
b. Kelas B
Alamat-alamat kelas B dikhususkan untuk jaringan skala menengah hingga skala besar. Dua bit pertama di dalam oktet pertama alamat IP kelas B selalu diset ke bilangan biner 10. 14 bit berikutnya (untuk melengkapi dua oktet pertama), akan membuat sebuah network identifier. 16 bit sisanya (dua oktet terakhir) merepresentasikan host identifier. Kelas B dapat memiliki 16,384 network, dan 65,534 host untuk setiap network-nya.
Alamat IP kelas C digunakan untuk jaringan berskala kecil. Tiga bit pertama di dalam oktet pertama alamat kelas C selalu diset ke nilai biner 110. 21 bit selanjutnya (untuk melengkapi tiga oktet pertama) akan membentuk sebuah network identifier. 8 bit sisanya (sebagai oktet terakhir) akan merepresentasikan host identifier. Ini memungkinkan pembuatan total 2,097,152 buah network, dan 254 host untuk setiap network-nya.
d. Kelas D
Alamat IP kelas D disediakan hanya untuk alamat-alamat IP multicast, namun berbeda dengan tiga kelas di atas. Empat bit pertama di dalam IP kelas D selalu diset ke bilangan biner 1110. 28 bit sisanya digunakan sebagai alamat yang dapat digunakan untuk mengenali host. Untuk lebih jelas mengenal alamat ini, lihat pada bagian Alamat
Multicast IPv4 . e. Kelas E
Alamat IP kelas E disediakan sebagai alamat yang bersifat "eksperimental" atau percobaan dan dicadangkan untuk digunakan pada masa depan. Empat bit pertama selalu diset kepada bilangan
biner 1111. 28 bit sisanya digunakan sebagai alamat yang dapat digunakan untuk mengenali host
Kelas Alamat Nilai oktet pertama Bagian untuk Network Identifier Bagian untuk Host Identifier Jumlah jaringan maksimum
Jumlah host dalam satu jaringan maksimum
Kelas A 1–126 W X.Y.Z 126 16,777,214
Kelas B 128–191 W.X Y.Z 16,384 65,534
Kelas D 224-239 Multicast IPAddress Multicast IPAddress Multicast IPAddress MulticastAddress IP Kelas E 240-255 Dicadangkan;eksperimen Dicadangkan;eksperimen Dicadangkan;eksperimen Dicadangkan;eksperimen
IP versi 6
(IPv6) adalah protokol Internet versi baru yang didesain sebagai pengganti dari Internet protocol versi 4 (IPv4) yang didefnisikan dalam RFC 791. IPv6 yang memiliki kapasitas address raksasa (128 bit), mendukung penyusunan address secara terstruktur, yang memungkinkan Internet terus berkembang dan menyediakan kemampuan routing baru yang tidak terdapat pada IPv4. IPv6 memiliki tipe address anycast yang dapat digunakanuntuk pemilihan route secara efsien. Selain itu IPv6 juga dilengkapi oleh mekanisme penggunaan address secara local yang memungkinkan terwujudnya instalasi secara Plug&Play, serta menyediakan platform bagi cara baru pemakaian Internet, seperti dukungan terhadap aliran datasecara real-time, pemilihan provider, mobilitas host, end-to-end security, ataupun konfgurasi otomatis.
Subnetting
Salah satu peran network layer adalah menyediakan mekanisme pengalamatan (IP address) dan juga pengelompokan device ke dalam satu network spesifk. Network yang besar juga bisa kita pecah lagi menjadi beberapa kelompok sub-network/subnet yang lebih kecil, proses ini kita kenal sebagai subnetting. Pengelompokan ini dapat dilakukan berdasarkan lokasi, manfaat dan
tujuan network, kepemilikan dan kewenangan, dan lain- lain. Sedangkan manfaat pengelompokan ini antara lain : 1. Performa, semakin besar ukuran sebuah jaringan
komputer akan menghasilkan semakin banyak trafk broadcast, semakin banyak trafk broadcast semakin berkurang jumlah bandwidth yang bisa kita pakai untuk komunikasi data.
2. Keamanan, sebuah divisi kerja seharusnya berada dalam network tersendiri terpisah dari divisi kerja yang lain.