Download Jarkom2011-Network Layer

NETWORK LAYER
Jaringan Komputer : layer 3 OSI
By : Eko Prasetyo
Teknik Informatika
Univ. Muhammadiyah Gresik
2011
Network layer
• Membawa paket dari pengirim
ke penerima
• Disisi pengirim, membungkus
paket kedalam datagram
• Disisi penerima, menerima
paket dan menyampaikan ke
transport layer
• Protokol network layer dalam
setiap host, router
• Router memeriksa field header
semua datagram IP yang
melewatinya.
application
transport
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
application
transport
network
data link
physical
Key Network-Layer Functions
• forwarding:
memindahkan paket
dari input router ke
output router yang
tepat
• routing: menentukan
rute yang harus diambil
paket dari sumber ke
tujuan
– Routing algorithms
analogi:
r routing: proses
perencanaan perjalanan
dari sumber ke tujuan
r forwarding: proses untuk
mendapatkan
pembelokan tunggal
yang tepat
Interplay between routing and forwarding
routing algorithm
local forwarding table
header value output link
0100
0101
0111
1001
3
2
2
1
value in arriving
packet’s header
0111
1
3 2
Network Layer Design Isues
•
•
•
•
Store-and-Forward Packet Switching
Services Provided to the Transport Layer
Implementation of Connectionless Service
Implementation of Connection-Oriented
Service
• Comparison of Virtual-Circuit and Datagram
Subnets
Store-and-Forward Packet Switching
fig 5-1
Lingkungan protokol network layer
Implementation of Connectionless Service
Routing dalam diagram subnet.
Implementation of Connection-Oriented Service
Routing dalam virtual-circuit subnet.
Comparison of Virtual-Circuit and
Datagram Subnets
5-4
ForwardingVCtable
number
22
12
1
3
interface
number
Forwarding table in
northwest router:
Incoming interface Incoming VC #
1
2
3
1
…
2
12
63
7
97
…
Outgoing interface Outgoing VC #
2
1
2
3
…
22
18
17
87
…
Routers maintain connection state information!
32
Virtual circuits: signaling protocols
• used to setup, maintain teardown VC
• used in ATM, frame-relay, X.25
• not used in today’s Internet
application
5. Data flow begins
transport
network 4. Call connected
1. Initiate call
data link
physical
application
transport
3. Accept call
network
2. incoming call
data link
physical
6. Receive data
Datagram networks
• no call setup at network layer
• routers: no state about end-to-end connections
– no network-level concept of “connection”
• packets forwarded using destination host address
– packets between same source-dest pair may take different paths
application
transport
network
data link
physical
1. Send data
application
transport
network
2. Receive data
data link
physical
791, 1858, 950, 4632
SILAHKAN
Alamat Network
Agar paket dapat mencapai tujuannya, maka dibutuhkan pengalamatan, sama
seperti surat biasa.
Untuk IP, pengalamatan menggunakan 4 suku byte:
A.B.C.D
Yang masing-masing suku diwakili oleh satu byte.
Jl. Veteran 24
207.23.175.2
11001111.00010111.10101111.00000010
Internet Protocol (IP)
• IP address memiliki 32 bit angka biner yang merupakan logical address.
Terbagi menjadi 4 segmen, masing-masing segmen 8 bit. Masing-masing
segmen dipisah dengan tanda titik.
• IP address bersifat unique, artinya tidak ada device, station, host atau
router yang memiliki IP address yang sama.
• Setiap alamat IP memiliki makna netID dan hostID. Netid adalah pada bitbit terkiri dan hostid adalah bit-bit selain netid (terkanan).
Aturan Pemberian IP
•
Semua komputer yang berada dalam satu segmen TCP/IP harus memiliki
NetID yang sama.
•
Tidak ada dua komputer yang memiliki satu HostID yang sama.
•
Semua komputer pada jaringan yang sama, harus memiliki subnet mask
yang sama.
Deskripsi IP
IP Addressing: introduction
• IP address: 32-bit
identifier for host, router
interface
• interface: connection
between host/router and
physical link
– router’s typically have
multiple interfaces
– host may have multiple
interfaces
– IP addresses associated
with each interface
223.1.1.1
223.1.2.1
223.1.1.2
223.1.1.4
223.1.1.3
223.1.2.9
223.1.3.27
223.1.2.2
223.1.3.2
223.1.3.1
223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001
223
1
1
1
IP Address
Jumlah Kelas Alamat Internet
Penentuan kelas
• Bit pertama akan menentukan nilai 8 bit pertama dari masing – masing
kelas.
• Jumlah bit yang menjadi Network ID akan menentukan jumlah jaringan
yang dihasilkan dari masing – masing kelas.
• Jumlah bit yang menjadi Host ID akan menentukan jumlah Host yang bisa
dialokasikan pada suatu jaringan yang menggunakan kelas tertentu.
• Bit – bit yang menjadi Network ID dan Host ID akan menentukan NetMask
yang digunakan.
Ciri – ciri IP kelas A
•
•
•
•
•
Jika bit pertama dari IP Address adalah 0.
Bit ini dan 7 bit berikutnya (8 bit pertama) merupakan bit network.
24 bit terakhir merupakan bit host.
Dengan demikian jumlah jaringan ada 128, yakni dari nomor 0.xxx.xxx.xxx sampai
127.xxx.xxx.xxx, tapi dalam praktiknya hanya ada 126 karena jaringan nomor
0.xxx.xxx.xxx dan 127.xxx.xxx.xxx masuk dalam kategori IP khusus yang tidak boleh
digunakan.
Satu network dapat menampung 16.777.216 host ( 256 x 256 x 256 ) (xxx adalah
variabel, nilainya dari 0 s/d 255), tapi dalam prakteknya tiap jaringan dapat
menampung 16.777.214 host karena ada 2 alamat IP khusus pada tiap jaringan
yang tidak boleh digunakan sebagai alamat IP yaitu 0-127.0.0.0 ( IP terendah
disebut juga Network Address ) dan 0-127.255.255.255 ( IP tertinggi dan
Broadcast Address ).
Ciri – ciri IP kelas B
•
•
•
•
•
2 bit pertama dari IP Address adalah 10.
Dua bit ini dan 14 bit berikutnya (16 bit pertama) merupakan bit network.
16 bit terakhir merupakan bit host.
Dengan demikian terdapat 16.384 jaringan kelas B (64 x 256), yakni dari network
128.0.xxx.xxx - 191.255.xxx.xxx.
Setiap jaringan kelas B mampu menampung 65.536 host ( 256 x 256 x 256 ), tapi
dalam prakteknya tiap jaringan dapat menampung 65.534 host karena ada 2
alamat IP khusus pada tiap jaringan yang tidak boleh digunakan sebagai alamat IP
yaitu 128-191.0-255.0.0 ( IP terendah disebut juga Network Address ) dan 128191.0-255.255.255 ( IP tertinggi dan Broadcast Address ).
Ciri - ciri IP kelas C
•
•
•
•
•
3 bit pertama dari IP Address adalah 110.
Tiga bit ini dan 21 bit berikutnya (24 bit pertama) merupakan bit network.
8 bit terakhir merupakan bit host.
Dengan demikian terdapat 2.097.152 jaringan (32 x 256 x 256), yakni dari nomor
192.0.0.xxx sampai 223.255.255.xxx.
Setiap network kelas C hanya mampu menampung sekitar 256 host, tapi dalam
prakteknya tiap jaringan dapat menampung 256 host karena ada 2 alamat IP
khusus pada tiap jaringan yang tidak boleh digunakan sebagai alamat IP yaitu 192223.0-255.0-255.0 ( IP terendah disebut juga Network Address ) dan 192-223.0255.0-255.255 ( IP tertinggi dan Broadcast Address ). Ilustrasinya dapat dilihat
pada gambar 4.
IP Address
Gambar. Kelas-Kelas dalam notasi desimal
Syarat IP address yang di gunakan
• Semua bit dari Network ID tidak boleh semuanya 0
– Hal ini terjadi pada IP kelas A karena 8 bit pertama IP kelas A terendah adalah
0
• 8 bit pertama dari IP tidak boleh menggunakan angka 127
– Hal ini terjadi pada IP kelas A dimana 8 bit pertama tertinggi adalah 127. IP
dengan 8 bit pertama 127 secara otomatis akan digunakan sebagai loopback
(memanggil dirinya sendiri ).
• Tidak boleh menggunakan address khusus
– Network Address (semua bit host 0)
– Broadcast Address (semua bit host 1)
– Tidak boleh menggunakan alamat 0.0.0.0 (alamat dirinya sendiri)
• IP persediaan yang disediakan secara internasinal :
– A : 10.0.0.0 – 10.255.255.255/8 (16,777,216 hosts)
– B : 172.16.0.0 – 172.31.255.255/12 (1,048,576 hosts)
– C : 192.168.0.0 – 192.168.255.255/16 (65,536 hosts)
NetMask
• Mengidentifikasi Network ID dan Host ID
• Mengecek suatu IP apakah termasuk dalam
jaringan atau tidak
A set of IP address assignments
NetMask
•
Tabel routing diupdate dengan 3 entry. Setiap entry berisi base address dan subnet mask
–
–
–
–
–
–
•
•
•
•
Address C :
Mask C :
Address E :
Mask D :
Address O :
Mask O :
11000010 00011000 00000000 00000000
11111111 11111111 11111000 00000000
11000010 00011000 00001000 00000000
11111111 11111111 11111100 00000000
11000010 00011000 00010000 00000000
11111111 11111111 11110000 00000000
Apa yang terjadi ketika ada paket yang datang pada router dengan alamat 194.24.17.4 yang
jika direpresentasikan dalam 32 bit string biner : 11000010 00011000 00010001 00000100 ?
Lakukan operasi AND dengan Mask C, didapat : 11000010 00011000 00010000 00000000, ini
tidak cocok dengan base address Cambridge
Lakukan operasi AND dengan Mask E, didapat : 11000010 00011000 00010000 00000000, ini
tidak cocok dengan base address Edinburgh
Lakukan operasi AND dengan Mask O, didapat : 11000010 00011000 00010000 00000000,
cocok dengan base address Oxford, maka paket akan dikirim ke alamat dalam jaringan
tersebut.
NetMask
• Jika user didaerah Omaha, Nebraska ingin mengirimkan paket ke 3
kampus diatas sekaligus, bagaimana caranya ?
• Tiga alamat kampus diatas dilakukan aggregasi (penggabungan base
address dengan operator AND).
– Aggregasi tiga base address : 11000010 0000000 00000000 00000000
– Netmask yang digunakan : 11111111 11111111 11100000 00000000
– Dinotasikan single aggregation : 194.24.0.0/19
• Dengan aggregasi, tabel routing di Omaha dan Nebraska
mengurangi menjadi 1 entry (yang semula 3 entry)
4 billion
possible entries
Forwarding table
Destination Address Range
Link Interface
11001000 00010111 00010000 00000000
through
11001000 00010111 00010111 11111111
0
11001000 00010111 00011000 00000000
through
11001000 00010111 00011000 11111111
1
11001000 00010111 00011001 00000000
through
11001000 00010111 00011111 11111111
2
otherwise
3
Longest prefix matching
Prefix Match
Link Interface
11001000 00010111 00010
11001000 00010111 00011000
11001000 00010111 00011
otherwise
0
1
2
3
Examples
DA: 11001000 00010111 00010110 10100001
Which interface?
DA: 11001000 00010111 00011000 10101010
Which interface?
Router Architecture Overview
Two key router functions:
•
•
run routing algorithms/protocol (RIP, OSPF, BGP)
forwarding datagrams from incoming to outgoing link
Input Port Functions
Physical layer:
bit-level reception
Data link layer:
e.g., Ethernet
see chapter 5
Decentralized switching:
• given datagram dest., lookup output port using
forwarding table in input port memory
• goal: complete input port processing at ‘line
speed’
• queuing: if datagrams arrive faster than
forwarding rate into switch fabric
Three types of switching fabrics
Switching Via Memory
Ruter generasi pertama
• komputer lama dengan switching dalam arahan CPU
• Paket disalin ke memori sistem
• Kecepatan dibatasi oleh bandwidth memori (2 bus crossings per
datagram)
Input
Port
Memory
Output
Port
System Bus
Switching Via a Bus
• Datagram dari port memori input ke
port memori output lewat shared bus
• bus contention: switching speed
limited oleh bus bandwidth
• 1 Gbps bus, Cisco 1900: cocok untuk
router akses dan perusahaan (bukan
regional atau backbone)
Switching Via An Interconnection Network
• Menyelesaikan pembatasan bandwidth bus
• Banyan networks, interkoneksi jarinan lain diawali
pengembangan untuk menghubungan processor dalam
multiprocessor
• Kelebihan desain : pemfragmentasion datagram dalam
panjang cell yang tetap, switch cell melewati fabric
• Cisco 12000 : switch Gbps melalui interkoneksi jaringan
Output Ports
•
•
Buffering dibutukan ketika datagram tiba dari fabric lebih cepat daripada laju
pentransmisian
Scheduling discipline memilih diantara antrian datagram untuk pentransmisian
The Internet Network layer
Host, router network layer functions:
Transport layer: TCP, UDP
Network
layer
IP protocol
•addressing conventions
•datagram format
•packet handling conventions
Routing protocols
•path selection
•RIP, OSPF, BGP
forwarding
table
ICMP protocol
•error reporting
•router “signaling”
Link layer
physical layer
IP datagram format
Nomor versi protokol IP
header length
(bytes)
“type” of data
Jumlah maksimal
hop yang tersisa
(menurun pada
setiap router)
upper layer protocol
to deliver payload to
how much overhead
with TCP?
r 20 bytes of TCP
r 20 bytes of IP
r = 40 bytes + app
layer overhead
32 bits
head. type of
length
len service
fragment
16-bit identifier flgs
offset
upper
time to
Internet
layer
live
checksum
ver
total panjang datagram
(bytes)
for
fragmentation/
reassembly
32 bit source IP address
32 bit destination IP address
Options (if any)
data
(variable length,
typically a TCP
or UDP segment)
E.g. timestamp,
record route
taken, specify
list of routers
to visit.
IP Fragmentation & Reassembly
•
•
network links mempunyai MTU
(max.transfer unit) – kapasitas
datagram maksimal frame
– Beada tipe link, beda MTUs
Data IP besar dipecah
(“fragmented”) dalam jaringan
jaringan
– Satu datagram menjadi
beberapa datagram
– “reassembled” hanya ditujuan
akhir
– Bit IP header digunakan untuk
mengidentifikasi urutan
fragmen yang berhubungan
fragmentation:
in: one large datagram
out: 3 smaller datagrams
reassembly
IP Fragmentation and Reassembly
Example
r 4000 byte datagram
(3980 byte data, 20
byte header IP)
r MTU = 1500 bytes
1480 bytes in
data field, 20 bytes in header IP
offset =
0+1480
length ID
=4000 =x
fragflag
=0
offset
=0
Satu datagram besar menjadi beberapa datagram
yang lebih kecil
length ID
=1500 =x
fragflag
=1
offset
=0
length ID
=1500 =x
fragflag
=1
offset
=1480
length ID
=1040 =x
fragflag
=0
offset
=2960
IP addressing: CIDR
CIDR: Classless InterDomain Routing
– Pembagian subnet alamat dengan panjang yang
diinginkan
– Format alamat : a.b.c.d/x ,dimana x adalah
jumlah bit bagian subnet alamat
subnet
part
host
part
11001000 00010111 00010000 00000000
200.23.16.0/23
Subnets
• Alasan subnetting :
– Teknologi berbeda
– Terbatasnya teknologi
– Unjuk kerja jaringan
• What’s a subnet ?
– Teknik pemecahan
jaringan menjadi
subjaringan
– Alokasi host dalam
jaringan menjadi
berkurang
– Jumlah jaringan yang
dikelola semakin banyak
(sesuai jumlah sub)
223.1.1.1
223.1.2.1
223.1.1.2
223.1.1.4
223.1.1.3
223.1.2.9
223.1.2.2
223.1.3.27
LAN
223.1.3.1
223.1.3.2
network consisting of 3 subnets
Subnets
223.1.1.0/24
223.1.2.0/24
Recipe
• Untuk menentukan
subnet, lepaskan setiap
interface dari router yang
diikuti, buat pula untuk
jaringan yang diisolasi.
Setiap jaringan yang
diisolasi disebut subnet.
223.1.3.0/24
Subnet mask: /24
Subnets
How many?
•
•
223.1.1.1
Dasar yang perlu diketahui :
Alamat 223.1.1.0/24
–
–
–
–
223.1.1.2
223.1.1.4
223.1.1.3
223.1.1.0 – Network Address
223.1.1.255 – Broadcast Address
255.255.255.0 - Netmask
223.1.1.4 – Salah satu IP
223.1.9.2
223.1.7.2
Langkah-langkah :
– H adalah jumlah bit host dalam
jaringan awal
– x : bit yang di-mask
– Jumlah subnet : 2x-2
– Jumlah maks host per subnet :
2H-x -2
223.1.9.1
– Blok subnet :kelipatan 2H-x
223.1.2.1
223.1.7.1
223.1.8.1
223.1.8.2
223.1.2.6
223.1.3.27
223.1.2.2
223.1.3.1
223.1.3.2
Subnets : jumlah
sujaringan
Alamat awal : 223.1.1.0/24
• Jumlah bit host H=8
• Tambahkan 2 pada jumlah subjaringan :
3+2 = 5
• Bentuk binernya : 101  ada 3 bit yang
harus dimask (x=3)
• Mask belum di sub :
11111111.11111111.11111111.00000000
• Mask sudah di sub :
11111111.11111111.11111111.11100000
• Jumlah subnet : 23-2 = 6
• Jumlah maksimal host per subnet : 28-3-2
= 32-2 = 30
• Blok subnet : 28-3 = 32
223.1.1.0/24
Akan dibagi menjadi 3 subjaringan
Subnet : Jumlah subjaringan
Pembagian blok :
• Blok 1 : 11011111.00000001.00000001.00000000  tidak boleh digunakan
• Blok 2 : 11011111.00000001.00000001.00100000  valid
172.16.0.0/16 berkapasitas 65534 host.
• Blok 3 : 11011111.00000001.00000001.01000000  valid
Jika ingin jumlah maksimal host per sub
• Blok 4 : 11011111.00000001.00000001.01100000  valid
jaringan 1000 host saja. Bagaimana
• Blok 5 : 11011111.00000001.00000001.10000000  valid
alamat jaringan yang digunakan ?
• Blok 6 : 11011111.00000001.00000001.10100000  valid
• Blok 7 : 11011111.00000001.00000001.11000000  valid
• Blok 8 : 11011111.00000001.00000001.11100000  tidak boleh digunakan
• Netmask yang digunakan : 11111111.11111111.11111111.11100000 = 255.255.255.224 (/27)
SUB
KE
1
2
3
4
5
6
7
8
NETWORK
ADDRESS
223.1.1.0
223.1.1.32
223.1.1.64
223.1.1.96
223.1.1.128
223.1.1.160
223.1.1.192
223.1.1.224
ALAMAT
PERTAMA
223.1.1.1
223.1.1.33
223.1.1.65
223.1.1.97
223.1.1.129
223.1.1.161
223.1.1.193
223.1.1.223
ALAMAT
TERAKHIR
223.1.1.30
223.1.1.62
223.1.1.94
223.1.1.126
223.1.1.158
223.1.1.190
223.1.1.222
223.1.1.254
BROADCAST
ADDRESS
223.1.1.31
223.1.1.63
223.1.1.95
223.1.1.127
223.1.1.159
223.1.1.191
223.1.1.223
223.1.1.255
KETERANGAN
Invalid
Valid
Valid
Valid
Valid
Valid
Valid
Invalid
2131, 2663, 792
SILAHKAN
IP addresses: how to get one?
Q: How does host get IP address?
•
hard-coded by system admin in a file
– Wintel: control-panel->network->configuration->tcp/ip>properties
– UNIX: /etc/rc.config
•
DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol: dynamically get address from
as server
– “plug-and-play”
(more in next chapter)
IP addresses: how to get one?
Q: Bagaimana jaringan mendapatkan bagian
subnet alamat IP ?
A: Ambil bagian alokasi dari provider ISP yang
mengatur alokasi alamat
ISP's block
11001000 00010111 00010000 00000000
200.23.16.0/20
Organization 0
Organization 1
Organization 2
...
11001000 00010111 00010000 00000000
11001000 00010111 00010010 00000000
11001000 00010111 00010100 00000000
…..
….
200.23.16.0/23
200.23.18.0/23
200.23.20.0/23
….
Organization 7
11001000 00010111 00011110 00000000
200.23.30.0/23
IP addressing: the last word...
Q: Bagimana ISP mendapatkan block alamat ?
A: ICANN: Internet Corporation for Assigned
Names and Numbers
– Mengalokasikan lamat
– Mengelola DNS
– Memberikan mana domain, menyelesaikan
perselisihan domain
NAT: Network Address Translation
rest of
Internet
local network
(e.g., home network)
10.0.0/24
10.0.0.4
10.0.0.1
10.0.0.2
138.76.29.7
10.0.0.3
Semua datagrams meninggalkan jaringan Datagram dengan sumber atau tujuan
lokal mempunyai alamat IP NAT tunggal Dalam jaringan ini mempunyai alamat
10.0.0/24 untuk
yang sama : 138.76.29.7,
sumber, tujuan (biasanya)
Yang berbeda nomor port sumber
NAT: Network Address Translation
• Motivation: jaringan lokal hanya menggunakan sati alamat IP
yang leboh cepat untuk berhubungan dengan dunia luar
(internet) :
– Tidak membutuhkan alokasi range alamat dari ISP-hanya satu alamat IP
digunakan untuk banyak perangkat
– Dapat mengubah alamat perangkat dalam jaringan lokasl tanpa
memberitahu dunia luar
– Bisa mengganti ISP tanpa mengubah alamat perangkat dalam jaringan
lokal
– Perangkat dalam jaringan lokal tidak dialamati secara eksplisit,
ditampakkan oleh dunia luar (security plus)
NAT: Network Address Translation
Implementation: NAT router must:
– outgoing datagrams: mengganti (source IP address, port
#) setiap datagram yang keluar (NAT IP address, new port
#)
. . . Server/klien remote (yang dituju) akan menjawab
menggunakan (NAT IP address, new port #) sebagai alamat
tujuan
– remember (in NAT translation table) setiap pasangan
translasi (source IP address, port #) ke (NAT IP address,
new port #)
– incoming datagrams: mengganti (NAT IP address, new
port #) dalam field tujuan setiap datagram yang masuk
dengan (source IP address, port #) terkait yang
tersimpan dalam tabel NAT
NAT: Network Address Translation
NAT translation table
WAN side addr
LAN side addr
2: NAT router
changes datagram
source addr from
10.0.0.1, 3345 to
138.76.29.7, 5001,
updates table
1: host 10.0.0.1
sends datagram to
128.119.40, 80
138.76.29.7, 5001 10.0.0.1, 3345
……
……
S: 10.0.0.1, 3345
D: 128.119.40.186, 80
10.0.0.1
1
2
S: 138.76.29.7, 5001
D: 128.119.40.186, 80
138.76.29.7
S: 128.119.40.186, 80
D: 138.76.29.7, 5001
3: Reply arrives
dest. address:
138.76.29.7, 5001
3
10.0.0.4
S: 128.119.40.186, 80
D: 10.0.0.1, 3345
10.0.0.2
4
10.0.0.3
4: NAT router
changes datagram
dest addr from
138.76.29.7, 5001 to 10.0.0.1, 3345
NAT: Network Address Translation
• Jumlah field port :
– 60,000 koneksi simultan dengan sisi alamat LAN tunggal !
• NAT is controversial:
– Router seharusnya hanya memproses sampai dengan layer
3
– Melanggar argumen end-to-end
• NAT memungkinkan untuk diambil sebagai account oleh desainer
aplikasi, misalnya aplikasi P2P
– Pemendekan alamat harus diselesaikan dengan IPv6
ICMP: Internet Control Message Protocol
•
•
•
Digunakan oleh host dan router
untuk menginformasikan komunikasi
pada level network
– Pelaporan error: unreachable
host, network, port, protocol
– echo request/reply (digunakan
oleh ping)
network-layer “above” IP:
– Pesan ICMP dibawa dalam IP
datagrams
ICMP message: type, code ditambah
8 bytes pertama IP datagram yang
menyebabkan error
Type
0
3
3
3
3
3
3
4
Code
0
0
1
2
3
6
7
0
8
9
10
11
12
0
0
0
0
0
description
echo reply (ping)
dest. network unreachable
dest host unreachable
dest protocol unreachable
dest port unreachable
dest network unknown
dest host unknown
source quench (congestion
control - not used)
echo request (ping)
route advertisement
router discovery
TTL expired
bad IP header
Traceroute dan ICMP
• Sumber mengirim serangkaian
segment UDP pada tujuan
– Pertama mempunyai TTL=1
– Kedua mempunyai TTL=2, dsb.
– Tidak seperti nomor port
• Ketika datagram tiba di router ken
• When nth datagram arrives to nth
router:
– Router membuang datagram
– Dan mengirim pesan ICMP ke
sumber (type 11, code 0)
– Pesan termasuk nama router dan
alamat IP
• Ketika pesan ICMP tiba, sumber
menghitung RTT
• Traceroute melakukan hal ini tiga
kali
Stopping criterion
• Segmen UDP kadang tiba di host
tujuan
• Tujuan mengembalikan paket
ICMP “host unreachable” (type 3,
code 3)
• Ketika sumber mendapati ICMP
ini, berhenti
2460, 4213, 1918
SILAHKAN
IPv6
• Initial motivation: Space alamat 32-bit akan
habis teralokasikan.
• Alasan tambahan:
– Format header membantu mempercepat
processing/forwarding
– Header berubah untuk menfasilitasi QoS
IPv6 datagram format:
– Panjang header tetap 40 byte
– Tidak diperbolehkan fragmentasi
IPv6 Header (Cont)
Priority: identifikasi prioritas diantara datagram dalam flow
Flow Label: identifikasi datagrams dalam “flow.” yang sama
(concept “flow” tidak terdefinisi dengan baik).
Next header: identifikasi protokol upper layer untuk data
Perubahan lain dari IPv4
• Checksum: Dihilangkan untuk mengurangi
waktu pemrosesan pada tiap hop
• Options: diperbolehkan, tapi diluar header,
diindikasikan oleh field “Next Header”
• ICMPv6: versi baru ICMP
– Ada tipe pesan tambahan,mis “Packet Too Big”
– Fungsi manajemen multicast group
Transition From IPv4 To IPv6
• Tidak semua router dapat diupgrade simultan
– Tidak ada “flag days”
– Bagaimana akan mengoperasikan dalam jaringan
yang menggunakan router IPv4 dan IPv6 saja
• Tunneling: IPv6 membawa payload seperti
pada IPv4 datagram diantara router IPv4
Routing Algorithm
Routing algorithm: menentukan rute dan mengelola
tabel routing
Properti yang dibutuhkan bagi algoritma
routing:
1. correctness
2. simplicity
3. robustness with respect to failures and changing
conditions
4. stability of the routing decisions
5. fairness of the resource allocation
6. optimality of the packet travel times
Sumber informasi tabel Routing
• Manual
– Tabel dibuat oleh admin
– Berguna dalam jaringan kecil
– Berguna jika rute tidak pernah berubah
• Automatic routing
– Software membuat/mengganti tabel
– Diperlukan dalam jaringan besar
– Ada perubahan rute ketika kegagalan terjadi
Sumber informasi tabel Routing
Static (nonadaptive) Routing
Tabel routing tidak berubah menurut kondisi jaringan
Adaptive Routing
• centralized routing : satu node mengkalkulasi tabel routng
• isolated routing
: tidak menukar informasi dengan node yang
lain
• distributed routing : node menukar informasi dan membuat
keputusan routing sendiri
Shortest Path Routing
dijkstra’s Algorithm
Notation:
• N : himpunan node yang rute terpendeknya belum
diketahui
• D(x,y,v) : jarak terpendek ke node x melewati y sebesar
v
• N’ : himpunan node yang sudah dipermanenkan karena
sudah diketahui rute terpendek dari node asal
• E : himpunan link antara dua node
• E’ : himpunan link permanen
Graph abstraction
5
v
w
2
u
2
1
Graph: G = (N,E)
3
x
3
1
5
z
1
y
2
N = set of routers = { u, v, w, x, y, z }
E = set of links ={ (u,v), (u,x), (v,x), (v,w), (x,w), (x,y), (w,y), (w,z), (y,z) }
Remark: Graph abstraction is useful in other network contexts
Example: P2P, where N is set of peers and E is set of TCP connections
Network Layer
4-67
Graph abstraction: costs
5
v
3
w
2
u
2
1
x
3
1
5
z
1
y
• D(x,y,v) = jarak/biaya link (x,y) sebesar 5
• Jika biaya yang dihitung adalah bandwidth
maka perlu diinvers, jika congestion
maka tidak perlu diinvers dahulu
2
Question: What’s the least-cost path between u and z ?
Algoritma routing: algoritma yang mencari lintasan dengan biaya terkecil
Network Layer
4-68
Algoritma dijkstra
• Tetapkan node asal
• N’={node asal}; E’={}
• Hitung jarak terpendek dari node
dalam N’ ke node dalam N-N’ :
– Masukkan node dengan jarak
terpendek ke N’,
– Masukkan jarak tersebut ke E’
– Keluarkan node tersebut dari N
– Permanenkan node dan lintasan
baru tersebut
• Ulangi langkah 3 sampai tidak
lintasan ke node dalam N-N’
5
v
3
w
2
u
2
1
x
3
1
5
z
1
y
2
Algoritma dijkstra
5
N={u,v,w,x,y,z}; N’={u}; E’={}
Iterasi 1
•
•
•
•
•
D = min{(v,u,2),(w,u,5),(w,x,4),(y,x,2),
(v,x,3)} = (v,u,2)
N’={u,x}+{v}={u,x,v}
E’={(x,u,1),(v,u,2)}
Iterasi 3
•
•
•
D = min{(w,u,5),(w,x,4),(y,x,2),(w,v,5)} =
(y,x,2)
N’={u,x,v}+{y}={u,x,v,y}
E’={(x,u,1),(v,u,2),(y,x,2)}
2
1
x
Iterasi 4
•
•
•
3
w
2
u
D = min{(v,u,2),(x,u,1),(w,u,5)} = (x,u,1)
N’={u}+{x}={u,x}
E’={(x,u,1)}
Iterasi 2
•
v
3
1
5
z
1
y
2
D = min{(w,u,5),(w,x,4),(w,v,5),(w,y,3),
(z,y,4)} = (w,y,3)
N’={u,x,v,y}+{w}={u,x,v,y,w}
E’={(x,u,1),(v,u,2),(y,x,2),(w,y,3)}
Iterasi 5
•
•
•
D = min{(z,w,8),(z,y,4)} = (z,y,4)
N’={u,x,v,y,w}+{z}={u,x,v,y,w,z}
E’={(x,u,1),(v,u,2),(y,x,2),(w,y,3),(z,y,4)}
N-N’={}; D=min{}
Distance Vector Routing
• Setiap router mengelola tabelnya
dengan menerima jarak terbaik
dari setiap router tetangganya ke
semua node yang tergabung
dalam jaringan.
• Update dilakukan dengan
pertukaran informasi dengan
tetangga.
• Disebut juga distributed
Bellman-Ford routing dan FordFulkerson algorithm.
• Masih digunakan dalam jaringan
internet dalam aturan RIP.
(a) A subnet. (b) Input from A, I, H, K,
and the new routing table for J.
Hierarchical
Routing
Hierarchical addressing: route aggregation
Hierarchical addressing allows efficient advertisement of routing
information:
“Send me anything
with addresses
beginning
200.23.0.0/18”
Organization 0
200.23.17.0/23
Organization 1
200.23.18.0/23
Organization 2
200.23.20.0/23
Organization 7
.
.
.
.
.
.
“Send me anything
with addresses
beginning
Fly-By-Night-ISP 200.23.16.0/20”
Toll-ISP
Internet
200.23.30.0/23
Organization 8
200.23.33.0/23
Organization 9
200.23.62.0/23
ISPs-R-Us
“Send me anything
with addresses
beginning
200.23.32.0/19”
“Send me anything
with addresses
beginning
200.23.0.0/18”
Hierarchical addressing: more specific routes
ISPs-R-Us has a more specific route to Organization 1
Organization 0
200.23.16.0/23
Organization 2
200.23.20.0/23
.
.
.
Organization 7
.
.
.
“Send me anything
with addresses
beginning
Fly-By-Night-ISP 200.23.16.0/20”
“Send me anything
with addresses
beginning
200.23.0.0/18
or 199.31.0.0/18”
Internet
200.23.30.0/23
Organization 1
199.31.1.0/18
Organization 8
200.23.33.0/23
Organization 9
200.23.62.0/23
ISPs-R-Us
“Send me anything
with addresses
Beginning 200.23.32.0/19
or 199.31.0.0/18
”
“Send me anything
with addresses
beginning
200.23.0.0/18
or 199.31.0.0/18”
2453, 2328, 4271
SILAHKAN
Intra-AS Routing
• Also known as Interior Gateway Protocols (IGP)
• Most common Intra-AS routing protocols:
– RIP: Routing Information Protocol (Link State
Routing : dijkstra)
– OSPF: Open Shortest Path First (Distance Vector
Routing, Hierachical Routing)
– IGRP: Interior Gateway Routing Protocol (Cisco
proprietary)
Network Layer
4-76
Congestion Control
Ketika trafik yang terjadi terlalu tinggi, kontrol kesibukan dan
kinerja menurun drastis
General Principles of Congestion
Control
1.Menjaga sistem
– Mendeteksi kapan dan dimana kepadatan
terjadi
2.Melewatkan informasi yang manakah aksi yang
dilakukan
3.Menyesuaikan operasi sistem untuk
memperbaiki masalah
Kebijakan pencegahan kepadatan
Policies that affect congestion.
5-26
Congestion Control in Virtual-Circuit
Subnets
(a) A congested subnet. (b) A redrawn subnet, eliminates
congestion and a virtual circuit from A to B.
Hop-by-Hop
Choke Packets
(a) A choke packet that affects only
the source.
(b) A choke packet that affects
each hop it passes through.
Jitter Control
•
•
•
Untuk aplikasi seperti audio dan video streaming, tidak ada masalah paket datang
dengan waktu 20 msec atau 30 msec (maksimal 150 msec) untuk diterimakan,
sepanjang waktu transitnya sama.
Variasi (standart deviasi) dalam waktu penerimaan paket disebut Jitter Control.
Jitter yang tinggi, misalnya beberapa paket membutuhkan waktu 20 msec dan
yang lain membutuhkan 30 msec akan memberikan kualitas yang kurang baik pada
suara.
Sebaliknya, jika 99% paket diterima dengan range delay 24.5 msec sampai 25.5
msec akan lebih diterima.
(a) High jitter.
(b) Low jitter.
RIP ( Routing Information Protocol)
• Distance vector algorithm
• Included in BSD-UNIX Distribution in 1982
• Distance metric: # of hops (max = 15 hops)
u
A
z
destination hops
u
1
v
2
w
2
x
3
y
3
z
2
v
C
B
w
x
D
y
Network Layer
4-83
RIP advertisements
• Distance vectors: exchanged among neighbors
every 30 sec via Response Message (also
called advertisement)
• Each advertisement: list of up to 25
destination nets within AS
Network Layer
4-84
RIP: Example
z
w
x
A
y
D
B
C
Destination Network
Next Router
Num. of hops to dest.
w
y
z
x
A
B
B
--
2
2
7
1
….
….
....
Routing table in D
Network Layer
4-85
RIP: Example
Dest
w
x
z
….
Next hops
- - C 4
… ...
w
Advertisement
from A to D
z
x
A
y
D
B
C
Destination Network
Next Router
Num. of hops to dest.
w
y
z
x
A
B
BA
--
2
2
75
1
….
….
....
RoutingNetwork
tableLayer
in D
4-86
RIP: Link Failure and Recovery
If no advertisement heard after 180 sec --> neighbor/link
declared dead
– routes via neighbor invalidated
– new advertisements sent to neighbors
– neighbors in turn send out new advertisements (if
tables changed)
– link failure info quickly propagates to entire net
– poison reverse used to prevent ping-pong loops
(infinite distance = 16 hops)
Network Layer
4-87
RIP Table processing
• RIP routing tables managed by application-level process
called route-d (daemon)
• advertisements sent in UDP packets, periodically repeated
routed
routed
Transprt
(UDP)
network
(IP)
Transprt
(UDP)
forwarding
table
forwarding
table
link
network
(IP)
link
physical
physical
Network Layer
4-88
TUGAS
Pembagian subnet jaringan perusahaan X
PRODUKSI
ACCOUNTING
K3
HRD
K2
HEAD OFFICE
K1
IT OFFICE
•
•
•
•
Perusahaan X akan mengimplementasikan jaringan pada semua komputer dalam
perusahaannya. Terbagi menjadi 5 subjaringan : IT OFFICE (IO), ACCOUNTING (AC), PRODUKSI
(PR), HRD (HR), dan HEAD OFFICE (HO).
IO ada 11 komputer, AC ada 18 komputer, PR ada 45 komputer, HR ada 6 komputer, HO ada 13
komputer.
Masing-masing subnet dihubungkan dengan router (seperti pada gambar), sehingga ada
subnet K1, K2, K3 untuk interkoneksi 4 router yang digunakan.
Lakukan pemecahan blok alamat yang digunakan (terlampir) untuk setiap subnet di
perusahaan X tersebut.
TUGAS
•
•
•
•
•
•
Dibagi menjadi 6 kelompok, anggota masingmasing kelompok sudah ditentukan.
Masing-masing kelompok mengerjakan
tugas masing-masing bersama-sama. File
yang dikirim semua anggota dalam satu
kelompok boleh satu file yang sama.
Anggota kelompok sama dengan tugas
sebelumnya (MAC)
Tugas di kirim ke [email protected] oleh
masing-masing anggota (tidak kolektif)
paling lambat ….. pukul 24:00
Format nama file : tugas-network-noregnama.doc
Format subject email : tugas-network-noregnama
Blok alamat tiap kelompok
Kelompok
Blok alamat
1
10.10.10.0/24
2
10.20.8.0/24
3
172.16.0.0/24
4
172.16.128.0/24
5
192.168.0.0/24
6
192.168.2.0/24