Pengantar Protokol dan Arsitektur Protokol
Pendahuluan
Bila diinginkan mengirim sebuah file yang ada dalam sebuah komputer ke komputer yang lain, harus ada suatu jalur (data path) antara dua komputer tersebut, baik secara langsung atau melalui suatu jaringan komunikasi. Selain itu harus ada petunjuk tahapan-tahapan komunikasi, yaitu:
1. Selain mengaktifkan jalur komunikasi data, sistem sumber juga harus mampu menginformasikan identitas sistem tujuan kepada jaringan komunikasi.
2. Sistem sumber harus dapat memastikan bahwa sistem tujuan benar-benar dipersiapkan untuk menerima data.
3. Aplikasi tranfer file pada sistem sumber harus dapat memastikan bahwa program manajemen file pada sistem tujuan benar-benar dipersiapkan untuk menerima dan menyimpan file untuk beberapa user tertentu.
4. Bila format file yang digunakan dalam kedua sistem tersebut tidak kompatibel, maka salah satu sistem harus mampu melakukan fungsi penerjemah format.
Proses pertukaran informasi antara dua komputer menunjukkan komunikasi komputer. Saat dua atau lebih komputer saling dihubungkan melalui sebuah jaringan komunikasi, stasiun komputernya disebut computer network. Pembahasan komunikasi komputer membahas dua konsep penting:
- Protokol dan
- Arsitektur komunikasi komputer, atau arsitektur protokol.
Protokol
Sebuah protokol digunakan untuk proses komunikasi di antara dua entiti pada sistem yang berbeda. Contoh entiti adalah program-program aplikasi user (user application programs), program transfer file (file transfer package), sistem manajemen database (database management system), fasilitas electronic mail, dan terminal. Contoh sistem adalah komputer, terminal, dan sensor remote (remote sensors). Umumnya suatu entiti mampu mengirim dan menerima informasi dan suatu sistem secara fisik merupakan obyek yang berbeda yang mungkin terdiri dari satu atau lebih entiti.
Agar dua entiti dapat berkomunikasi secara lancar, keduanya harus menggunakan bahasa yang sama. Selain itu, bagaimana komunikasinya dan kapan komunikasinya harus sesuai dengan aturan yang ditetapkan sebelum komunikasi terjadi. Kesepakatan ini dikenal sebagai protokol. Elemen kunci sebuah protokol adalah:
- Syntax: Segala sesuatu yang berkaitan dengan format data dan level-level sinyal.
- Semantics: Informasi kontrol untuk koordinasi dan pengendalian kesalahan.
- Timing: Kesesuaian urutan dan kecepatan.
Arsitektur Protokol
Proses komunikasi memerlukan tingkat kerjasama yang tinggi. Pada Gambar 1 disajikan cara yang dianjurkan untuk mewujudkan pengiriman file.
Gambar 1. Arsitektur sederhana untuk transfer file
Arsitektur tersebut menggunakan tiga modul, yaitu modul transfer file, modul layanan komunikasi, modul akses jaringan. Dalam kedua komputer mempergunakan modul-modul tersebut untuk berkomunikasi. Modul transfer file mewujudkan tugas sinkronisasi dan manajemen pertukaran (lihat tugas 3 dan 4 dalam tabel daftar tugas sistem komunikasi). Modul ini saling mempertukarkan file dan perintah antara dua komputer. Tetapi dalam menghadapi detil komunikasi, modul ini memanfaatkan modul layanan komunikasi yang mewujudkan tugas 2 sistem komunikasi, yaitu pembangkit sinyal. Modul layanan komunikasi bertanggungjawab untuk memastikan bahwa file transfer command dan data cukup handal pertukarannya. Untuk menghadapi detil interface ke jaringan, modul layanan komunikasi menggunakan modul akses jaringan yang mewujudkan tugas 1 sistem komunikasi, yaitu interfacing. Dengan demikian modul
pengiriman file di komputer X bisa berinteraksi dengan dengan aplikasi yang sama yang ada di komputer Y melewati (dengan memanfaatkan) jaringan komunikasi.
Dengan menggunakan arsitektur moduler seperti diatas bila jaringan yang dipergunakan berubah, maka hanya modul akses jaringan yang terpengaruh. Ini menunjukkan bahwa daripada menggunakan modul tunggal lebih menguntungkan bila ada modul-modul mandiri yang dapat dihubungkan seperti diatas. Modul paling bawah disebut sebagai lapisan bawah (bottom layer), modul paling atas disebut lapisan atas (top layer). Struktur modul ini dikenal dengan arsitektur protokol.
Model Tiga Lapisan (Thee Layer Model)
Secara umum komunikasi meliputi tiga hal: aplikasi, komputer, dan jaringan. Contoh aplikasi adalah operasi transfer file yang dijalankan komputer. Komputer dihubungkan ke jaringan, dan data dapat dipindahkan dari satu komputer ke komputer lain. Dengan konsep seperti ini, tugas komunikasi dapat dibagi menjadi tiga lapisan:
1. Network access layer 2. Transport layer 3. Application layer
Network access layer berkaitan dengan perpindahan data atara komputer dengan jaringan. Komputer yang melakukan proses pengiriman harus melengkapi informasi dengan alamat komputer yang dituju agar jaringan dapat mengarahkan data menuju entiti yang dimaksud. Komputer itu juga dapat menuntut beberapa layanan tertentu, misalnya prioritas, yang mungkin juga disediakan oleh jaringan. Software yang digunakan pada lapisan ini bergantung pada tipe jaringan yang dipergunakan. Dengan adanya lapisan ini, software komunikasi sisanya tidak perlu terfokus pada jaringan yang digunakan.
Tanpa memperhatikan aplikasi yang akan melakukan perpindahan data, ada persyaratan-persyaratan umum untuk memindahkan data dengan baik, yaitu kita harus memastikan bahwa seluruh data benar-benar tiba pada aplikasi tujuan dan data tiba sesuai dengan yang diperintahkan. Mekanisme akan reliabilitas ini benar-benar berbeda dengan sifat aplikasi. Mekanisme-mekanisme ini dikumpulkan dalam lapisan transport (transport layer) dan dapat digunakan oleh semua lapisan aplikasi.
Terakhir lapisan aplikasi, berisikan logik yang diperlukan untuk mendukung berbagai jenis kebutuhan user. Untuk masing-masing tipe aplikasi yang berbeda, diperlukan satu modul khusus, misalnya transfer file.
Gambar 2 menyajikan arsitektur tiga lapis dan Gambar 3 menunjukkan tiga komputer yang terhubung ke suatu jaringan. Agar proses komunikasi berhasil, setiap entiti harus memiliki alamat yang unik. Sebenarnya diperlukan dua tingkat pengalamatan. Pertama untuk komputer, agar komputer mampu mengirim data ke tujuan dengan tepat. Kedua untuk aplikasi, agar lapisan transport mampu mendukung aplikasi ganda (multiple application). Alamat terakhir ini dikenal sebagai Service Access Points (SAPs), dan menunjukkan fakta bahwa masing-masing aplikasi secara terpisah mengakses ke layanan dari lapisan transport.
Gambar 2. Protokol dalam arsitektur sederhana
Misalnya ada aplikasi yang berhubungan dengan SAP1 pada komputer X ingin mengirim pesan ke aplikasi lain yang berhubungan dengan SAP2 pada komputer Y. Aplikasi yang ada di komputer X melewatkan pesan ke lapisan transport dengan instruksi:
“kirimkan pesan ke SAP2 di komputer Y”
Lapisan transport menambahkan kode (header) berupa SAP tujuan pada pesan itu sesuai dengan perintah yang diberikan kemudian melewatkan pesan itu ke lapisan network access dan memberi peritah:
“kirimkan pesan ke komputer Y”
Lapisan network access menambah kode komputer tujuan ke dalam pesan dan memberi perintah ke jaringan untuk mengirim ke komputer tujuan. Jaringan tidak tahu identitas SAP tujuan, ia hanya tahu kemana data harus diantar.
Untuk mengontrol operasi ini, control information harus dikirimkan, seperti kode tambahan (header) yang disebut diatas. Kombinasi antara pesan dengan control information disebut Protocol
Data Unit (PDU). Ilustrasi penambahan kode tambahan ditunjukkan dalam Gambar 4.
Data Aplikasi
Blok data Blok data
Transport PDU Transport PDU
Transport header Network
header
PDU network access PDU network access
Bagian protokol data transport Bagian data protokol
jaringan (packets)
Gambar 4. Paket data yang dikirim komputer X
Pada lapisan transport, header berisi control protocol dan gabungan antara pesan dan
control protocol disebut transport PDU. Contoh item-item yang ditambahkan antara lain:
- Destination SAP. Ini adalah SAP tujuan. Saat lapisan transport dalam komputer tujuan menerima
transport PDU, harus diketahui kepada siapa data tersebut dikirim, Destination SAP menunjukkannya.
- Sequence number. Ini adalah nomor antrian. Informasi tidak dikirim secara utuh, ia dicacah
menjadi blok data yang lebih kecil sesuai dengan lebar memori penampung yang disediakan lapisan transport. Protokol transport memasukkannya ke dalam antrian secara berurutan dan
mengirimkan rentetan PDU, sehingga saat tiba di tujuan PDU yang tercecer dapat disusun kembali.
- Error Detection Code. Ini adalah kode untuk mendeteksi kesalahan. Entiti transport yang dikirim
termasuk suatu kode yang merupakan hasil operasi fungsi tertentu. Protokol transport sisi penerima melakukan kalkulasi yang sama dan membandingkan dengan kode yang datang. Bila tidak sesuai berarti ada error pada transmisinya. Penerima membuang PDU dan perlu melakukan tindakan perbaikan.
Lapisan transport menangani PDU dengan instruksi-instruksi agar dapat dikirimkan ke komputer tujuan. Untuk memenuhi permintaan ini, protocol network access harus memberikan data ke network. Operasi ini membutuhkan control information, dalam hal ini menambahkan header
network access ke data yang diterima dari lapisan transport dan membuat PDU network access.
Contoh item-item yang ditambahkan adalah:
- Destination computer address. Ini adalah alamat komputer tujuan. Jaringan harus tahu kepada
siapa (komputer yang ada dijaringan tersebut) data harus dikirim.
- Facilities request. Ini adalah kode permintaan fasilitas. Protokol network access dapat saja
meminta jaringan untuk memberi fasilitas tertentu, misalnya prioritas.
Gambar 5 menyajikan semua konsep ini dan menunjukkan adanya interaksi antar modul untuk mentransfer satu blok data. Modul aplikasi tranfer file di komputer X mengirim satu file record pada setiap saat ke komputer Y. Setiap record ditangani melalui lapisan transport. Tindakan ini seperti bentuk perintah atau pemanggilan procedure. Parameter dari pemanggilan procedur ini terdiri atas alamat komputer tujuan, SAP tujuan, dan record.
Lapisan transport menambah SAP tujuan dan control information yang lain ke record. Untuk membuat transport PDU dan kemudian melewatkannya ke lapisan network access dengan pemanggilan procedure. Dalam hal ini parameter yang dimasukkan adalah alamat komputer tujuan dan transport PDU. Lapisan Network Access menggunakan informasi ini untuk menyusun Network PDU.
Transport PDU adalah bagian Network PDU, dan header network PDU meliputi informasi yang berkaitan dengan alamat komputer sumber dan alamat komputer tujuan. Header transport tidak kelihatan pada lapisan Network Access dan lapisan Network Access juga tidak berkaitan dengan isi atau muatan transport PDU.
Jaringan menerima Network PDU dari X dan mengirimkannya ke Y. Modul Network Access di Y menerima PDU, membuang header, dan meneruskan ke transport PDU yang termuat ke modul
lapisan transport Y. Lapisan transport menentukan header transport PDU dan berdasarkan atas field SAP pada header, mengirimkan record yang termuat ke aplikasi yang tepat, dalam hal ini yang dimaksud adalah modul file transfer di Y.
Gambar 5. Operasi sebuah Arsitektur Protokol
Protokol Baku
Model acuan untuk mengembangkan protokol adalah OSI (Open System Interconnection). Sedangkan protokol yang sering digunakan adalah TCP/IP (Transport Control Protokol/Internet Protokol). TCP/IP merupakan hasil pengembangan dan riset protokol yang dilakukan atas jaringan packet-switched eksperimental (experimental packect-switched network), yaitu ARPANET, yang didanai oleh DARPA (Defense Advantages Research Project Agency).
Industri telekomunikasi sudah lama mengakui bahwa diperlukan standar-standar untuk menentukan karakteristik prosedural, elektris, dan fisik dari suatu perangkat telekomunikasi. Ada beberapa keuntungan dan kerugian yang penting dalam proses pembuatan standar komunikasi. Keuntungan
Sebuah standar memastikan bahwa akan ada pasar dalam jumlah besar untuk suatu perangkat atau software tertentu.Hal ini mendorong dilakukannya produksi masal yang menghasilkan perangkat harga murah.
Sebuah standar memungkinkan produk-produk dari berbagai pembuat dapat berkomunikasi, sehingga pembeli dapat memilih dan menggunkan perangkat secara fleksibel.
Kerugian
Standar cenderung membekukan teknologi. Saat sebuah standar dikembangkan, berarah, dikaji, disepakati, dan disosialisasikan, ada kemungkinan ditemukan lagi teknik-teknik baru yang lebih efisien.
Terdapat banyak standar untuk satu hal yang sama. Karena sebenarnya standar dibuat oleh organisasi tertentu, bisa jadi mereka memiliki perbedaan yang tidak dapat disatukan.
Organisasi Standar Internasional
Organisasi-organisasi penting yang terlibat dalam pengembangan dan promosi standar antara lain:
- Internet Society - ISO
- ITU-T (International Telecomunication Union) - ATM Forum (Forum Asyncronous Transfer Mode)
Internet Society berperan dalam standarisasi TCP/IP protocol suite. Organisasi ini mengkoordinir komite perancangan, manajeman, dan mengatur Internet. Jangkauannya meliputi operasi Internet itu sendiri serta standarisasi protokol yang dipergunakan oleh ujung sistem dalam Internet. Tiga organisasi yang bertanggung jawab atas pengembangan dan publikasi standar-standar adalah: - Internet Architecture Board (IAB). Organisasi ini menentukan keseluruhan arsitektur Internet,
memberikan petunjuk dan bimbingan umum kepada IETF.
- Internet Engineering Task Force (IETF). Melakukan rekayasa pengembangan perlengkapan Internet.
- Internet Engineering Steering Group (IESG). Bertanggung jawab atas manajemen teknik kegiatan-kegiatan IETF dan proses standar Internet.
Proses Standarisasi berawal dari pengembangan spesifikasi yang dibuat oleh kelompok kerja yang dikontrak oleh IETF. Keanggotaan kelompok ini bersifat sukarela dan semua pihak yang tertarik boleh ikut berpartisipasi. Dukumen awal dibuat, dikenal sebagai Internet Draft, ditempatkan dalam direktori online Internet Draft’s milik IETF. Dokumen itu disebut sebagi Internet Draft lebih dari enam bulan dan siapa saja yang tertarik boleh menilai dan memberi komentar. Pada akhir masa itu IESG mungkin menyetujui publikasi draft sebagai RFC (Request
For Comment), bila tidak disetujui maka draft dihapus dari direktori. RFC merupakan catatan kerja dari komunitas riset dan pengembangan Internet, isinya adalah apa saja yang berhubungan dengan komunikasi komputer dan apa saja dari hasil penemuan samapi ke spesifikasi sebuah standar. Syarat sebuah RFC menjadi standar adalah:
- Stabil dan mudah dimengerti - Kompeten dari segi teknis
- Dapat diwujudkan dengan leluasa, multiple, dan interoperable dengan pengalaman operasional yang substansial
- Mendapat dukungan publik secara signifikan
- Benar-benar dianggap berguna untuk seluruh atau sebagian Internet.
ISO bukanlah sebuah singkatan. Istilah ini diambil dari kata yunani yang bermakna sama. Ini adalah nama sebuah lembaga internasional yang mengembangkan standar berbagai subyek. Organisasi ini bersifat sukarela, dan bukan lembaga pemerintah meskipun 70 % anggotanya dari lembaga-lembaga pemerintah atau yang terkait dengan hukum publik. ISO didirikan pada tahun 1946 dan telah mebuat standar untuk berbagai bidang. Salah satunya adalah arsitektur komunikasi OSI (Open System Interconnection) dan standar-standar yang ada dalam setiap lapisan OSI.
Sebenarnya ISO bekerja sama dengan IEC (International Electronical Commision) dalam merancang ISO. IEC berkonsentrasi pada bidang engineering elektris dan elektronis (hardware, sedangkan ISO pada software. Pada tahun 1987 dua kelompok ini membentuk JTC-1 (Joint Technical Committee. Komite ini mengembangkan dokumen-dokumen yang secara pokok menjadi standar ISO.
Standarisasi telekomunikasi ITU-T merupakan sebuah bagian tetap dari International Telecommunication Union (ITU), yang merupakan bagian dari agen spesialisasi dari Amerika Serikat. Jadi anggota ITU-T adalah pemerintah. Tujuan utamanya adalah membuat standarisasi, menentukan apa yang diperlukan, acuan teknis, dan operasi dalam telekomunikasi agar mencapai kompatibilitas pada tingkat akhir dari koneksi telekomunikasi internasional, tanpa memperhatikan pada negara asal atau tujuan. Organisasi ini berdiri pada tanggal 1 Maret 1993 menggantikan International Telegraph and Telephone Consultative Committee (CCITT) yang memiliki tujuan yang sama dengan ITU-T.
ITU-T bertanggung jawab terhadap pengembangan standar-standar untuk Broadband ISDN (B-ISDN) yang didasarkan atas teknologi ATM. Forum ATM sangat berperan dalam pengembangan standar-standar ATM.
Karakteristik Protokol Fungsi-Fungsi Lapisan
