Understanding
Topologies
By; Candra Setiawan
Fakultas Ilmu Komputer Universitas Sriwijaya
Topologi
adalah suatu aturan/rules bagaimana cara menghubungkan
komputer satu sama lain secara fisik dan pola hubungan antara komponen-komponen yang berkomunikasi melalui media/peralatan jaringan yang meliputi server,
workstation, hub/switch dan pengkabelannnya. Sedangkan peralatan yang dipakai untuk menghubungkan komputer-komputer ke jaringan disebut peralatan jaringan/network device. Ketika kita memutuskan untuk memilih suatu
topologi dalam menghubungkan sistem kita, kita perlu mengikuti beberapa spesifikasi yang akan memberi tahu bagaimana sistem kita dihubungkan bersama, apa tipe connector yang digunakan, dan bagaimana sistem
Topologi dibagi dua kategori:
Physical Topology
Physical Topology
Adalah suatu bentuk bagaimana media
transmisi dihubungkan secara
bersama-sama.
Ada 4 tipe dari Physical Topology:
Bus
Star
Ring
Bus Topology
Bus Topology menggunakan sebuah
kabel tunggal jenis coaxial Thin Ethernet
(Thinnet) atau Thick Ethernet
(Thicknet) atau kabel pusat di mana
seluruh workstation dan server
dihubungkan melalui T Connector. Pada
ujung-ujung kabel harus ditutup dengan
tahanan/terminator (Termination Resistor)
untuk menghindari pantulan sinyal yang
dapat menimbulkan gangguan yang
menyebabkan kemacetan jaringan.
Keunggulan topologi Bus adalah
pengembangan jaringan atau
penambahan workstation baru dapat
dilakukan dengan mudah tanpa
mengganggu workstation lain.
Kelemahan dari topologi ini adalah
bila terdapat gangguan di sepanjang
kabel pusat maka keseluruhan
Thin Ethernet (Thinnet)
Thin Ethernet atauThinnet memiliki
keunggulan dalam hal biaya yang relatif lebih murah dibandingkan
dengan tipe pengkabelan lain, serta pemasangan komponennya lebih
mudah. Panjang kabel
thin coaxial/RG-58 antara 0.5 – 185 m dan
maksimum 30 komputer terhubung.
Thick Ethernet (Thicknet)
Dengan thick Ethernet atau thicknet, jumlah komputer yang dapat
dihubungkan dalam jaringan akan lebih banyak dan jarak antara komputer
dapat diperbesar, tetapi biaya
pengadaan pengkabelan ini lebih mahal serta pemasangannya relatif lebih sulit dibandingkan dengan Thinnet. Pada Thicknet digunakan transceiver untuk menghubungkan setiap komputer
dengan sistem jaringan dan konektor yang digunakan adalah konektor tipe DIX. Panjang kabel transceiver
maksimum 50 m, panjang kabel Thick Ethernet maksimum 500 m dengan maksimum 100 transceiver terhubung.
Topologi Star
Pada topologi Star, masing-masing
workstation dihubungkan secara langsung
ke server atau hub/switch. Dengan
menggunakan kable Twisted Pair.
Keunggulan dari topologi tipe Star ini
adalah bahwa dengan adanya kabel
tersendiri untuk setiap workstation ke
server, maka bandwidth atau lebar jalur
komunikasi dalam kabel akan semakin
lebar sehingga akan meningkatkan unjuk
kerja jaringan secara keseluruhan.
Dan juga bila terdapat gangguan di suatu
jalur kabel maka gangguan hanya akan
terjadi dalam komunikasi antara
workstation yang bersangkutan dengan
server, jaringan secara keseluruhan tidak
mengalami gangguan. Kelemahan dari
topologi Star adalah kebutuhan kabel
yang lebih besar dibandingkan dengan
topologi lainnya.
Twisted Pair Ethernet
Kabel Twisted Pair ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu shielded dan
unshielded. Shielded adalah jenis
kabel yang memiliki selubung
pembungkus sedangkan unshielded
tidak mempunyai selubung
pembungkus. Untuk koneksinya
kabel jenis ini menggunakan
Pada twisted pair (10 BaseT) network,
komputer disusun membentuk suatu pola
star. Setiap PC memiliki satu kabel twisted
pair yang tersentral pada HUB. Twisted
pair umumnya lebih handal (reliable)
dibandingkan dengan thin coax
karenaHUB mempunyai kemampuan data
error correction dan meningkatkan
kecepatan transmisi. Saat ini ada
beberapa grade, atau kategori dari kabel
twisted pair.
Kategori 5 adalah yang paling
reliable dan memiliki kompabilitas
yang tinggi, dan yang paling
disarankan. Berjalan baik pada
10Mbps dan Fast Ethernet
(100Mbps). Kabel kategori 5 dapat
Kabel straight through digunakan
untuk menghubungkan komputer ke
HUB/Switch. Kabel crossed
digunakan untuk menghubungkan PC
ke PC atau HUB ke HUB atau Switch
ke Switch. Panjang kabel maksimum
kabel Twisted-Pair adalah 100 m.
Topologi Ring
Di dalam topologi Ring semua workstation
dan server dihubungkan sehingga
terbentuk suatu pola lingkaran atau cincin.
Tiap workstation ataupun server akan
menerima dan melewatkan informasi dari
satu komputer ke komputer lain, bila
alamat- alamat yang dimaksud sesuai
maka informasi diterima dan bila tidak
informasi akan dilewatkan.
Kelemahan dari topologi ini adalah
setiap node dalam jaringan akan
selalu ikut serta mengelola informasi
yang dilewatkan dalam jaringan,
sehingga bila terdapat gangguan di
suatu node maka seluruh jaringan
akan terganggu.
Keunggulan topologi Ring adalah
tidak terjadinya collision atau
tabrakan pengiriman data seperti
pada topologi Bus, karena hanya
satu node dapat mengirimkan data
pada suatu saat.
Sebuah free Token berputar didalam
ring, yaitu suatu data frame yang berguna untuk membawa
data. Untuk menggunakan
jaringan ini komputer harus meng-capture free Token dan
menempatkan data yang akan dikirim.
Komputer 1 ingin mengirim data ke
komputer 4, ia harus meng-capture
free Token. Kemudian menuliskan
datanya dan alamat penerima ke
Token (diperlihatkan oleh garis
kuning).
Paket data kemudian dikirim ke komputer 2, lalu membaca alamatnya dan memastikan data itu bukan untuknya dan meneruskannya ke
Komputer 3, Komputer 3 melakukan hal yang sama dan meneruskannya ke komputer 4.
Komputer 4 membaca alamatnya dan
memastikan data itu untuknya (diperlihatkan oleh warna kuning). Untuk membuat token
kembali dalam keadaan free, ia harus mengirim suatu acknowledment ke komputer 1 yang
menyatakan bahwa data itu sudah diterimanya (diperlihatkan oleh warna ungu).
Acknowledment itu dikirim ke
komputer 5, membaca alamatnya
dan memastikan data itu bukan
untuknya dan meneruskannya ke
Komputer 6.
Komputer 6 kemudian melakukan hal
yang sama dan meneruskannya ke
komputer 1, yang merupakan
Komputer 1 membaca acknowledgement
dari komputer 4 (diperlihatkan oleh warna
ungu) dan kemudaian me-release free
Token kembali ke ring dan siap digunakan
oleh komputer lain yang ingin mengirim
data.
Ini menunjukkan prinsip kerja dari Token
Ring dan memperlihatkan bagaimana data
dikirim, diterima dan mendapat
Point to Point
Point to point connection kebanyakan
digunakan dalam konfigurasi WAN
atau jaringan dirumah yang hanya
menggunakan dua komputer.
Dengan point to point hanya dua
system yang terhubung melalui
media fisik. point to point connection
kebanyakan menggunakan Fiber
Twisted Pair Cable bisa juga digunakan untuk menghubungkan point to point connection
dengan susunan Cross Cable. Sebuah cross cable merupakan simple twisted pair dalam mentransmit dan menerima data antar
Logical Topology
Logical topology merupakan rules communication yang dipakai station dalam berkomunikasi dalam network. Sebagai contoh, spesifikasi dari logical topology menggambarkan bagaimana tiap station menyatakan Ok dalam mengirim data dan
apakah yang akan dilakukan oleh suatu station jika ada station lain yang mengirim data pada waktu yang bersamaan. Logical topology
memastikan apakah informasi bisa ditransfer secara cepat dan mendeteksi kemungkinan-kemungkinan terjadinya error.
Contoh: pada suatu kelompok
diskusi, Moderator memastikan tiap
person dalam kelompok bisa
berbicara. Moderator juga
memastikan jika ada dua person
ingin berbicara pada saat yang
sama. Maka satu mendapat prioritas
dan yang lain menunggu sampai
Dan bagaimana hubungan antara Physical
Topology dan Logical Topology? Logical Topology hanya akan beroperasi pada physical topology tertentu. Sebagai contoh, ethernet hanya akan beroperasi pada Bus, Star dan Point to point dari Physical Topology. Tapi tidak akan bekerja pada ring. FDDI akan berfungsi pada ring atau star topology tapi tidak akan beroperasi pada Bus atau point to point. Setelah anda bisa
menentukan logical topology yang digunakan, anda akan bisa memilih physical topology.
Logical Topology didefinisikan oleh Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). IEEE merupakan organisasi non profit yang merupakan gabungan dari perusahaan-perusahaan dan
pribadi individual yang berkecimpung dalam industri Networking. Anggota dari IEEE
bekerjasama dalam mendefinisikan suatu teknologi, sehingga guna mencegah satu
industri/perusahaan mengklaim kepemilikan
suatu teknologi dan juga membantu memastikan produk dari berbagai vendor/produsen yang
berbeda dapat saling ber-interoperate didalam sebuah Network
Common IEEE Network
Specifications
Specification Defines
IEEE 802.1 VLANS dan Bridging
IEEE 802.2 Logical Link Control (LLC)
IEEE 802.3 10 Mb
IEEE 802.3u 100 Mb
IEEE 802.3x Full-duplex Ethernet
IEEE 802.3z 1 Gb Ethernet
IEEE 802.5 Token Ring
IEEE 802.7 Broadband
IEEE 802.11 Wireless LANs
IEEE 802.12 Demand Priority
IEEE 802.14 Cable Modem
Connection Tipe
Setiap logical topologi menggunakan
satu dari ketiga metode untuk
membuat hubungan antara stations
Circuit Switching
Message Switching
Circuit Switching
Pada Circuit switching ketika data ingin ditranfer dari satu node menuju node lain, sebuah
dedicated connection harus dibangun antara dua system. Bandwidth ter-dedicated pada session
communication ini dan dipakai selama connection itu digunakan, mirip dengan penggunaan telepon, ketika kita menelepon, connection dibangun
antara telepon kita dengan telepon yang kita panggil, connection tetap terjalin sampai kita
menyelesaikan pembicaraan kita dan meng-hang up telepon kita.
Gambar dibawah menunjukkan
sebuah jaringan circuit switching.
Route terbaik akan dipilih, bandwidth
di-dedicated-kan sepanjang circuit
untuk session komunikasi ini, sampai
akhirnya circuit itu tidak
dipergunakan lagi. Seluruh data
yang dikirim akan melewati
Jaringan Circuit Switching digunakan untuk
mengirimkan informasi yang harus diterima pada saat data itu dikirim (real-time). Sebagai contoh, aplikasi seperti real-time audio dan video tidak bisa mentoleransi delay agar penggabungan datanya benar. Karena circuit switching
memastikan bahwa data dikirim secepat mungkin dan sesegera mungkin melalui dedicating
connection, circuit switching juga lebih boros jika dibandingkan dengan tipe lain, karena circuit
switching tetap aktif walaupun tidak ada lagi pengiriman data
Contoh dari Jaringan Circuit Switching
Asynchronous Transfer Mode
(ATM)
Analog Dial-Up Line (public
telephone network)
ISDN
Leased Lines
Message Switching
Message Switching merupakan tipe store and forward
connection yang diset-up antara devices yang berhubungan sepanjang jalur pengiriman data. Device pertama membuat suatu connection ke devices berikutnya dan mengirim data. Setelah transmission ini complete, connection akan kembali torn down, dan devices kedua akan mengulangi proses
tersebut. Pengiriman email merupakan contoh yang baik dari message switching, ketika kita menekan button send, sistem kita akam mengirim data tersebut ke mail server local kita. Mail server akan mengurut kembali data kita, kemudian mail server kita akan menghubungi mail server tempat alamat yang akan kita kirimi email tadi. Sampai akhirnya mail server tersebut akan mengirim message tersebut ke penerima dengan proses yang sama.
Gambar dibawah menunjukkan
jaringan message switching, dimana
seluruh data melewati jalur yang
sama, sehingga hanya satu jalur saja
yang dipakai dalam mengirim data
Logical topology menggunakan
message switching ini tidak akan
dibahas detil dalam materi kita, dari
sisi lain message switching boros
dalam penggunaan memory dan
membutuhkan lebih banyak proses
dalam menyimpan message sebelum
dikirimkan.
Packet Switching
Metode terakhir yang digunakan untukmenghubungkan antara station adalah packet
switching. Didalam jaringan packet switching tiap frame bisa menempuh path/jalur yang berbeda untuk mencapai destination/tujuan. Karena frame melewati path yang berbeda maka frame
mungkin tidak diterima dalam waktu yang
bersamaan dan tidak berurutan seperti pada saat dikirimkan. Untuk mengatasi masalah ini station penerima menggunakan sequence number untuk mengurutkan kembali data sesuai dengan urutan pada saat dikirimkan.
Perhatikan kata-kata “bisa melewati jalur
yang berbeda untuk mencapai destination
(tujuan)”. Faktor lain yang membuat
message tersebut bisa melewati jalur yang
berbeda untuk mencapai destination
(tujuan) adalah karena peran routing
protocol memegang peranan penting
dalam menentukan jalur pengiriman.
Sehingga seluruh data bisa melewati jalur
yang berbeda untuk mencapai destination
(tujuan)
Packet switching biasanya digunakan dalam pengiriman
jaringan data regular. Ini termasuk menyimpan files, printing, menjelajah web. Dengan menggunakan packet switching Seluruh aktifitas tersebut akan berjalan normal, tetapi packet switching merupakan pilihan yang kurang
cocok jika digunakan dalam pengiriman data yang real time seperti live audio dan video. Packet switching sangat efisien jika digunakan dalam pengiriman informasi yang tidak
sensitif terhadap waktu, karena packet switching tidak memerlukan dedidacting bandwidth dalam mengirim informasi. Nodes-nodes lain mempunyai kemampuan berbagi bandwidth jika dibutuhkan
Contoh dari jaringan Packet
switching
Seluruh teknologi Ethernet
FDDI
Data Packaging
Di materi terdahulu kita sudah membicarkan tentang sinyal
analog dan digital, kita juga sudah berbicara tentang Physical dan Logical topology dan bagaimana mereka bekerja sama dalam network. Dan sekarang kita akan
meng-combine signaling dan topology untuk mengirim data antara dua system.
Ketika data dikirim melalui sebuah jaringan, paket data
disimpan dalam suatu selubung yang dinamakan frame. Frame mengikuti topology yang spesifik. Ethernet frame yang digunakan dalam menyampaikan informasi berbeda dengan Token Ring frame dan ATM frame. Ethernet
Ethernet Frame
Ethernet Frame adalah rangkaian pulsa
digital yang dikirim ke media transmisi
dalam upaya menyampaikan informasi.
Ukuran Ethernet frame berkisar anatara
64-1.518 bytes (1 byte = 8 bit) dan diatur
dalam bagian 4 bagian:
preamble
Header
Data
Protocol Structure - Ethernet: IEEE 802.3 Local Area Network protocolsThe basic IEEE 802.3 Ethernet MAC Data Frame for 10/100Mbps Ethernet:
Preamble Header Data FCS
8 6 6 2 46-1500bytes 4
Preamble
Digunakan dalam synchronize
communication antar berbagai
system didalam logical network yang
sama. Didalam lingkungan Ethernet.
Preamble membuat system penerima
transmission untuk mendapatkan
actual flow data. Ethernet preamble
besarnya 8 bytes
Header
Header berisi informasi siapa yang mengirim frame dan
kemana frame itu akan dikirim, juga berisi informasi lain, seperti berapa besar ukuran frame tersebut, ini disebut length field dan digunakan sebagai error correction. Jika station penerima mengukur bahwa frame tersebut berbeda ukurannya dengan length field, maka ia akan meminta
station pengirim utnuk mengirim ulang frame yang baru. Jika length field tidak digunakan maka header akan berisi sebuah type field yang memberi tahu apa tipe dari Ethernet frame tersrebut
Destination address (DA)- 6 bytes. Alamat penerima
frame.
Source addresses (SA)- 6 bytes. Alamat Pengirim frame. Length/Type- 2 bytes. Menyatakan jumlah byte data
Data
Bagian data dari frame berisi actual
data yang akan dikirim juga berisi
informasi protocol lain seperti Source
dan Destination IP Address
Data- Ukuran besar data antara 46
bytes sampai 1500 bytes. Total
frame minimum adalah 64 bytes.
FCS
Frame check sequence (FCS)- 4
bytes. berisi 32-bit cyclic redundancy
check (CRC), Dibuat oleh source MAC
Address dan direkalkulasi oleh
receiving MAC Address untuk
memeriksa apakah terjadi kerusakan
frame.
The Frame Header Section
Header bertangggung jawab untuk
mengindentifikasi siapa yang mengirim
data dan kepada siapa data itu akan
dikirim, Header berisi dua bagian yaitu
source dan destination suatu
transmision. Alamat ini dikenal sebagai
Media Access Control Address (MAC
Address). Mac Address atau hardware
address merupakan alamat yang unik
MAC Address terdiri dari 6 byte atau 12 Digit Hexadecimal, yang dibagi dua bagian. 3 byte
pertama merupakan kode pabrik Tiga byte kedua merupakan nomor serial unik untuk hgost yang diberikan oleh pabrik pembuat. Satu alamat
khusus adalah FF-FF-FF-FF-FF-FF yang
merupakan alamat broadcast, Jika sebuah frame dikirim ke alamat broadcast maka seluruh sistem akan menerima packet ini dan membaca frame tersebut dan memproses data tersebut jika
3 Bytes pertama dari MAC Address Manufacturer
00000C
Cisco
0000A2
Bay Networks
0080D3
Shiva
00AA00
Intel
02608C
3Com
080009
Hewlett-Packard
080020
Sun
08005A
IBM
Tip:
Tiga byte pertama dari MAC Address sangat berguna untuk troubleshooting, jika kita
berhadapan dengan suatu masalah, dengan
mengetahui source dari MAC Address kita akan lebih mudah untukmengatsinya sebagai contoh, jika 3 byte pertama 00000C, maka kita
mengathui devices itu merupakan produk Cisco, dan kita bisa mencari literatur ataupun petinjuk troubleshooting tersebut dari website Cisco
ataupun buku-buku mengenai device buiatan Cisco
Kita telah mempelajari tentang address
information dan kemampuannya dalam
mentransfer informasi pada jaringan
ethernet kita. Alasan kita mempelajari ini
akan menjadi semakin jelas ketika kita
mempelajari tentang Address resolution
Protocol (ARP). Setiap sistem pada
segmen jaringan ethernet kita akan
melihat yang dikirim ke jaringan paket
dan mengetahui apakah paket tersebut
ditujukan ke sistem kita atau bukan.
Tiap frame berisi 14 byte header dan 4
byte FCS, besarnya ini merupakan fixed
dan tidak pernah berubah, jumlah
totalnya adalah 18 byte. Data field
ukurannya berkisar antara 46 samapai
1500 bytes. Sehingga ukuran minimum
frame adalah:
46 + 18 = 64 bytes (Minimum Frame
Sizes)
1500 + 18 = 1518 (Maximum Frame
Address Resolution Protocol
Bagaimana kita bisa mencari MAC
Address sehingga kita bisa
mengirimkan data? MAC Address
dicari dengan menggunakan frame
khusus yang dinamakan Address
Resolution Protocol Frame
Gambar dibawah adalah decode dari paket yang ingin dikirim ke sistem lain dalam network yang sama (dicapture dengan menggunakan tools
khusus seperti ethereal/sniffer). Sistem pengirim mengetahui IP Address dari destination system, tetapi tidak mengetahui MAC Address dari
destination system. Tanpa alamat ini pengiriman data tidak mungkin dilakukan. ARP digunakan
untuk mengetahui MAC Address dari destination system.
s
μs
μs
μms05752692
No Source Destination Layer Summary Size Interpacket Absolute Time
1 Herne Broadcast arp Req by 10.1.1.132 for 10.1.1.10 64 10:17:42 AM
2 Skylar Herne arp Reply 10.1.1.10=00000CA7F49A 64 10:17:42 AM
3 Herne Skylar Icmp Type=Echo Request 78 10:17:42 AM
4 Skylar Herne icmp Type=Echo Reply 78 10:17:42 AM
Packet Number : 1 10:17:42 AM Length : 64 bytes
Ether : ---Ethernet Datalink layer---Station : Herne---Æ Broadcast
Type : 0x0806 (ARP)
Arp : ---Address Resolution Protocol---Hardware : Ethernet
Protocol : 0x0800 (IP) Operation : ARP request Hardware address length : 6 Protocol address length : 4
Sender hardware address : 00-00-E8-2F-77-2A Sender protocol address : 10.1.1.132
Target hardware address : 00-00-00-00-00-00 Target protocol address : 10.1.1.10
Note
Sebuah Frame Decode adalah proses
mengkonversi sebuah binary frame
transmision ke format yang lebih
mudah dimengerti oleh kita. Secara
tipikal ini dilakukan dengan
ARP In Action
Gambar dibawah menunjukkan. Server
ingin mengirim informasi ke destination
system (Desktop System). Server
mempunyai subnet yang berbeda dengan
desktop, server mengirim sebuah ARP
utnuk mencari MAC Address dari Port A
pada local router. Setelah Server
mengetahui MAC Address dari Port A,
server mengirim data ke router.
Router kemudian mengirim sebuah ARP
dari Port B untuk mendapatkan MAC
Address dari desktop. Setelah desktop
me-reply ARP request, router akan
mengambil frame dari server dan
membuat frame yang baru. Router akan
mengganti source MAC Address (MAC
Address server) dengan MAC address dari
port B dan akan mengganti destination
MAC Address (MAC Address Poert A)
dengan MAC Address dari desktop
The ARP cache
Seluruh system mempunyai kemampuan
untuk menyimpan informasi tentang MAC
Address yang didapat dari ARP request.
Sebagai contoh. Jika dalam beberapa
detik kemudian server ingin mengirim
data kembali ke desktop, server tidak
perlu mengirim ARP request baru untuk
mendapatkan MAC Address router, karena
MAC Address tadi disimpan dalam
memory. Memory ini dikenal dengan nama
ARP Cache
ARP disimpan selama 60 detik. Setelah lebih dari waktu ini maka data ini akan dihapus dan server harus mengirim ARP Request yang baru. ARP
request bisa juga dibuat secara static, sehingga disimpan secara permanen didalam ARP Cache Table. Dengan cara static entry ini sistem tidak perlu mengirim ARP request. Sehingga kita bisa membuat static ARP entry untuk meyimpan MAC Adress router, kelemahan cara ini adalah jika
terjadi penggantian router, kita pun harus mengubah ARP entry tersebut karena setiap router mempunyai MAC Address yang berbeda
Reference
http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.3-2002.pdf : Carrier sense
multiple access with collision detection (CSMA/CD) access method and physical layer specification.
http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/ethernet.htm : Ethernet Technologies
http://www.cisco.com/warp/public/cc/techno/media/lan/gig/tech/gigbt_tc.htm : Introduction to gigabit Ethernet
Materi Minggu Depan
Tugas
Apa perbedaan Logical Topology dan Physical Topology
Apa hubungan antara Logical Topology dan Physical Topology
Sebutkan macam-macam Physical Topology
Sebutkan macam-macam Logical Topology
Sebutkan macam-macam connection tipe dan jelaskan kelebihan dan
kekurangan antar masing-masing tipe itu
Jelaskan secara detail tentang preamble, header, Data, FCS
Jelaskan secara binary mengapa hexadecimal FF-FF-FF-FF-FF-FF
merupakan alamat broadcast
Mengapa alamat 0060B06A8F3E jumlahnya 6 byte jelaskan
Berapa ukuran minimum dan maksimum frame ethernet
Apa protocol yang digunakan dalam mencari MAC Address dan bagaimana
cara kerja protocol tersebut dalam mendapatkan MAC Address
Bagaimana pola kerja ARP jika alamat yang dituju tidak berada pada
network yang sama
Cari Literatur tentang OSI layer di Internet
