Understanding Topologies

By; Candra Setiawan

Fakultas Ilmu KomputerUniversitas Sriwijaya

Topologiadalah 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 berkomunikasi satu sama lain.

Topologi dibagi dua kategori:Physical TopologyLogical Topology

Physical Topology

Adalah suatu bentuk bagaimana media transmisi dihubungkan secarabersama-sama. Ada 4 tipe dari Physical Topology:

BusStarRingPoint to point

Bus TopologyBus 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 jaringan akan mengalami gangguan.

Thin Ethernet (Thinnet)Thin Ethernet atau Thinnet 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 StarPada 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 konektor RJ-11 atau RJ-45.

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 dibuat straight-through atau crossed.

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 pengirim asli dari data tersebut.

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 acknowledged.

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 cable.

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 komputer.

Logical TopologyLogical 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 yang lain selesai.

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 DefinesIEEE 802.1 VLANS dan BridgingIEEE 802.2 Logical Link Control (LLC)IEEE 802.3 10 MbIEEE 802.3u 100 MbIEEE 802.3x Full-duplex EthernetIEEE 802.3z 1 Gb EthernetIEEE 802.5 Token RingIEEE 802.7 BroadbandIEEE 802.11 Wireless LANsIEEE 802.12 Demand PriorityIEEE 802.14 Cable ModemIEEE 802.16 Broadband Wireless

Connection Tipe

Setiap logical topologi menggunakansatu dari ketiga metode untukmembuat hubungan antara stations

Circuit SwitchingMessage SwitchingPacket Switching

Circuit SwitchingPada 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 jalur/path yang sama

Circuit Switching

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)ISDNLeased LinesT1

Message SwitchingMessage Switching merupakan tipe store and forwardconnection 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

Message Switching

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 SwitchingMetode terakhir yang digunakan untuk menghubungkan 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

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 switchingSeluruh teknologi EthernetFDDIFrame Relay dan X.25

Data PackagingDi 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 merupakan logical topology yang paling popular.

Ethernet FrameEthernet 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:

preambleHeaderDataFrame Check sequence

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 FCS8 6 6 2 46-1500bytes 4Preamble DA SA Length Type Data unit FCS

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

HeaderHeader 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 tersrebutDestination 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 AddressData- 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 diperlukan

3 Bytes pertama dari MAC Address Manufacturer

00000C Cisco0000A2 Bay Networks0080D3 Shiva00AA00 Intel02608C 3Com080009 Hewlett-Packard080020 Sun08005A 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 Sizes)

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.

sμsμsμms05752692No 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 AMLength : 64 bytesEther : ---------------------------------Ethernet Datalink layer------------------------------

Station : Herne------------ BroadcastType : 0x0806 (ARP)

Arp : ---------------------------------Address Resolution Protocol-----------------------Hardware : EthernetProtocol : 0x0800 (IP)Operation : ARP requestHardware address length : 6Protocol address length : 4Sender hardware address : 00-00-E8-2F-77-2ASender protocol address : 10.1.1.132Target hardware address : 00-00-00-00-00-00Target 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 menggunakan Network Analyzer

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 cacheSeluruh 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

Referencehttp://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 Technologieshttp://www.cisco.com/warp/public/cc/techno/media/lan/gig/tech/gigbt_tc.htm : Introduction to gigabit Ethernet

Materi Minggu Depan

OSI Layer

TugasApa perbedaan Logical Topology dan Physical TopologyApa hubungan antara Logical Topology dan Physical TopologySebutkan macam-macam Physical TopologySebutkan macam-macam Logical TopologySebutkan macam-macam connection tipe dan jelaskan kelebihan dan kekurangan antar masing-masing tipe ituJelaskan secara detail tentang preamble, header, Data, FCSJelaskan secara binary mengapa hexadecimal FF-FF-FF-FF-FF-FF merupakan alamat broadcastMengapa alamat 0060B06A8F3E jumlahnya 6 byte jelaskanBerapa ukuran minimum dan maksimum frame ethernetApa protocol yang digunakan dalam mencari MAC Address dan bagaimana cara kerja protocol tersebut dalam mendapatkan MAC AddressBagaimana pola kerja ARP jika alamat yang dituju tidak berada pada network yang samaCari Literatur tentang OSI layer di InternetKirim by email ke candrasetiawan@gmail.com