Review: Direct Link Networks. Jaringan dengan host terhubung langsung. Switching & Extended LANs Devices (Lecture 6) Keterbatasan: Tantangan:

Semester 2003/2004 Versi: 1.01 Teknologi Jaringan

Komputer

(Johny Moningka MSc.) Magister Teknologi Informasi

Fakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia

Switching &

Extended LANs Devices

(Lecture 6)

2 Versi: 1.1

Review: Direct Link Networks

Jaringan dengan host terhubung langsung

Ekstensi: model koneksi direct point-to-point

Keterbatasan:

Jumlah host (mis. Ethernet 10BaseT, max. 1024) Jangkauan (geografis), skala jaringan

Tantangan:

Bagaimana menghubungkan host yang sangat banyak dan cakupan luas?

Komunikasi antar host “TANPA” harus terhubung langsung.

3 Versi: 1.1

Standard Gigabit Ethernet - Physical

Gigabit Ethernet

Kecepatan 1 Gigabits: hanya untuk campus networks.

Media: optikal fiber dan kabel UTP

•1000Base-T: 4 pairs, cat 5 UTP, <= 100m.

•1000Base-SX: fiber, untuk jarak pendek dan medium

•Short wavelength, multimode fiber

10 Gigabits Ethernet (2002: IEEE 802.3ae)

“Bleeding edge” technology => 7 proposal implementasi dengan 7 model media/encoding

4 Versi: 1.1

Overview

Komponen jaringan: hosts & links

Jaringan pada media fisik tunggal:

point-to-point shared medium tantangan dan solusi contoh

Why switching?

Analogi Jaringan Telekomunikasi:

Jaringan telepon: jangkauan luas dan jumlah telepon tidak terbatas.

Dukungan peralatan perantara: switch => koneksi dari satu link dengan link yang lain oleh switch perantara yang berada di sentral telepon. Fungsi switch => membangun path link nomor yang dituju (dial) sampai di pesawat telepon tujuan.

Switch: Star topology

switch switch

Host

Stara topology (vs. bus): jaringan besar dapat dibuat dengan menghubungkan sejumlah switches.

Jangkauan switches lebih besar: hubungan “point-to-point” dengan host

Ekspansi: penambahan host atau switch tidak mempengaruhi host yang lain.

7 Versi: 1.1

Switch: Basics

Switch

forwards packets from input port to output port port selected based on address in packet header

Keuntungan

mencakup jangkauan area yang luas: host tidak perlu terhubung langsung (switch sebagai “distribution point”). jumlah host besar => perbanyak jumlah switch (tidak terdapat kendala fisik dan kontrol media).

Input Ports I1 I2 In O1 O2 On Switch Output Ports 8 Versi: 1.1

Example: Crossbar switch

Input

Output

h/w: switching fabric

9 Versi: 1.1

Packet Switching

Solusi: packet switching

basis pengiriman data dalam bentuk unit “paket” switch: mengontrol “flows” dari “paket”

Tugas utama switch:

Forwarding (transfer) paket dari “input” ke “output” tujuan

10 Versi: 1.1

Forwarding (1)

Challenges for packet switching?

Fokus pada transmisi paket => paket diproses oleh switch => forwarding dengan memilih salah satu dari output (multiple links) Paket X

Paket Y

1. Challenge: forwarding!!!

Which way should packet Y go? Which way should

packet X go?

11 Versi: 1.1

Forwarding (2)

Forwarding membutuhkan informasi tujuan paket

bentuk dan informasi jaringan (path mencapai tujuan) pemilihan rute terbaik

yahoo.com books.com host

Dimana informasi

forwarding disimpan? 2. Challenge: routing!!!

12 Versi: 1.1

Forwarding (3)

Tambahan “complexity”?

dua (atau lebih) input paket dengan forwarding output link yang sama

Paket mana yang lebih dulu, dan mana yang akan ditampung di buffer (memori)

Paket X

Paket Y

3. Challenge: contention (buffer)!!! Which goes first?

13 Versi: 1.1

Agenda

Membangun jaringan besar: Tidak semua

host terhubung langsung

Building Extended LANs Bridges & LAN Switches

Referensi: Peterson & Davie – Bab 3.2 Baca Rujukan, Read the Reference !!!

14 Versi: 1.1

Interconnecting LANs

Building bigger LANs

Why?

Limited # of stations Limited physical size Large collision domain

Techniques

Hubs & Repeaters: physical-level interconnection Bridges & Switches: link-level interconnection

15 Versi: 1.1

Review: OSI Model

16 Versi: 1.1

Building Extended LAN’s

Traditional LAN

Shared medium (e.g., Ethernet)

Murah dan mudah instalasi / pengawasan (plug & play) Supports broadcast traffic

Problem

Scale LAN concept

• Larger geographic area (> O(1 km))

• More hosts (> O(100)) But retain LAN-like functionality

• Mudah instalasi / administer

• Transparan dari host (konfigurasi, set-up, software)

Extended LANs: Hubs

Hubs (a.k.a Repeater/Concentrator):

Physical layer devices (Layer 1): mengirimkan kembali bit dari satu interface ke interface lain.

Hub sebagai pusat transmisi data semua host terhubung dengan hubs (star topologi): menerima dari satu port dan broadcast ke port yang lain.

• Collision (Ethernet): hubs memberikan jam signal ke semua port. Hubs dapat dihubungkan dengan hubs yang lain (bertindak sebagai repeater sinyal): ekstensi jumlah nodes atau jarak.

Keuntungan: murah, sederhana, cepat.

Ethernet: Hubs

Hubs dapat diatur dalam bentuk hirarkis (multi-tierd design) dengan backbone hubs paling atas) semua port akan mendengar frame: potensi collision

segment segment segment

19 Versi: 1.1

Hubs and Collisions

Setiap “connected LAN” sering disebut

“LAN segement”

Hubs (repeater) tidak mengurangi collisions domain, tapi memperbesar dengan

menghubungkan berbagai segment LAN => satu domain

Keterbatasan throughput => jumlah node

dengan potensi collision (CSMA/CD)

makin besar

20 Versi: 1.1

Bridges

Problem

LANs mempunyai batasan jangkauan (panjang kabel)

• Mis. Ethernet 10 Base 5 < 500 m. Solution

Hubungkan kedua segment LANs dengan peralatan network (BRIDGE) untuk forwarding frame data

• Menerima dari satu segment forward ke segment lain

• Layer 2: hanya informasi header frame (mis. Ethernet)

• A collection of LANs connected by bridges is called an extended LAN

21 Versi: 1.1

Property: Transparent

What does bridge do?

Paket antar segment LAN harus dilakukan forwarding (broadcast ke segment lain) Paket antar LAN seharusnya dilakukan filtering (membatasi traffic yang tidak perlu).

Transparent

Penempatan bridges tidak mempengaruhi host (adaptor, konfigurasi, addressing dll)

Observasi traffic dan melakukan aksi berdasarkan informasi pada header frame standard Layer 2.

22 Versi: 1.1

Learning Bridges: reduced load traffic

Teknik broadcast

Forward semua frame ke semua segment LANs Potensi “heavy traffic” dan load ke semua segment jaringan (collision?)

Optimasi bridge: periksa alamat pada

header frame

Pelajari host berada di segment yang mana? Hanya forward ke suatu segement jika alamat tujuan frame ke host pada segment tsb Diperlukan informasi: forwarding table

23 Versi: 1.1

Learning Bridges: forwarding table

Bridges membuat “entries” tabel berdasarkan alamat pengirim (source address)

Jika menerima frame dari A pada port 1, tambahkan A ke dalam daftar hosts dari port 1

“time-out” (aging) entri: entri harus di update, supaya host yang berpindah dapat melakukan update bridge

Jika host belum ada dalam entry => broadcast frame ke semua port Port 1 Port 2 Bridge A B C X Y Z 2 Z 2 Y 2 X 1 C 1 B 1 A Port Host 24 Versi: 1.1

Learning Bridges: examples

Contoh

Frame forA received on port 1: do nothing Frame forC received on port 2: forward to port 1 Frame forS received on port 2: forward to port 1

Port 1 Port 2 Bridge

A B C

25 Versi: 1.1

Hubs vs Bridges

Hubs: repeater, physical layer (Layer 1) Bridges

Connect shared media: semua port “bidirectional” (menerima dan mengirim).

Layer 2 (Data Link Layer): functional network devices

• Umumya: mengulang pengiriman/filter data traffic, berdasarkan “alamat” pada link layer (mis. Ethernet) => lebih “intelligent” dari hubs

Khusus Ethernet: memisahkan “collision domains” antar segment

• Bridge melakukan buffering frame, dan CSMA/CD pada port (segment) yang akan dikirim (output)

26 Versi: 1.1

Problem: Loops in Broadcast frames

LAN skala besar: terdapat banyak bridges (atau switches) => potensi konfigurasi membentuk “loops” (path yang membentuk loop). Problem: sirkulasi frame yang terus menerus. B3 B5 B7 B2 B1 B6 B4 27 Versi: 1.1

Spanning Tree: loop avoidance

IDEA: organize bridges in a spanning tree by disabling subset of interfaces

B3 B5 B7 B2 B1 B6 _B4 Root B2 B4 B5 B7 B1 Spanning Tree: 28 Versi: 1.1

Extended LAN Devices (2003)

Contoh Ethernet

Hubs/Repeater: paling cepat, traffic kecil, terbatas Bridges: filtering/forwarding, maintainance mudah Switched: Bridges “minus” broadcasts ke setiap port, forwarding ke address atau port langsung

•Perlu h/w switching (switching fabrics) untuk switch secara serentak “input” ke “output” port.

Produk populer:

•90-an: hubs & bridgest

•Saat ini: Ethernet Switch

Switch: Ethernet

Switch Ethernet

switch menggantikan media bus => topologi star (sama seperti Hubs, mendukung standard 10BaseT, 100BaseTX)

fungsi switch: forwarding frame Ethernet => minimal collision antar frame pada dua nodes/host saja. “dedicated” koneksi antar 2 port (host, pada segment berbeda) sesuai dengan MAC address dari frame Ethernet.

A switch can transmit multiple packets at the same time

Multiple input dan multiple output

Lebih dari satu host dapat mengirimkan frame bersamaan tanpa terjadi collision.

⇒

Switch Categories

Closet switches

Terdiri dari 12 – 24 port 10BaseT / 100 BaseT;

Building switches

Support > 1024 MAC address table per switch Media Koneksi Fiber (100BaseFx) 802.1d Spanning Tree.

Campus switches (backbone)

Gigabit Ethernet

31 Versi: 1.1

Corporate Ethernet Configuration