Chapter 3 part 1
Internetworking (Switching and Bridging) Muhammad Al Makky
Pembahasan Chapter 3 • Memahami fungsi dari switch dan bridge • Mendiskusikan Internet Protocol (IP) untuk interkoneksi jaringan • Memahami konsep dari routing
Outline • Store-and-Forward Switches – Datagrams (Connectionless) – Virtual Circuit (Connection-oriented) – Source Routing
• Bridges and Extended LANs
Switching and Forwarding • Switch adalah suatu mekanisme yang mengizinkan interkoneksi link ke jaringan lebih besar • Tugas utama sebuah switch adalah untuk menerima paket dari satu link lalu mentransmisikan ke link lainnya (switching and forwarding) • Di dalam 7 OSI layer, Switching and Forwarding adalah fungsi utama dari layer network
Switching and Forwarding • How does the switch decide which output port to place each packet on? – Datagram (Connectionless) – Virtual circuit (Connection-oriented) – Source Routing
• Asumsi – Setiap host memiliki nilai unik global dan cara untuk mengidentifikasi port input dan output dari setiap switch • Dapat menggunakan nomor • Dapat menggunakan nama
Datagrams • Ide dasar – Setiap paket diberikan informasi yang cukup (alamat tujuan yang lengkap) agar setiap switch dapat menentukan bagaimana cara untuk menyampaikan paket ke tujuan akhir – Penentuan bagaimana cara meneruskan paket, switch menggunakan forwarding table atau routing table
Datagrams • Karakteristik jaringan Datagram – Host dapat mengirim paket kemana saja dan kapan saja, saat paket datang ke switch maka dapat langsung diteruskan (asumsi: forwarding table sudah tersusun dengan lengkap dan benar) – Saat host mengirim paket, tidak ada cara untuk mengetahui apabila jaringan mampu menyampaikan pesan atau tujuan sedang dalam kondisi “up” – Setiap paket diteruskan dengan bebas ke tujuan yang sama • Thus two successive packets from host A to host B may follow completely different paths
– Gangguan switch atau link tidak berefek serius pada komunikasi apabila dapat menemukan alternatif rute dan memperbarui forwarding table yang sesuai
Virtual Circuit • Two-stage process – Connection setup – Data Transfer
• Connection setup – Membuat “connection state” di setiap switch antara host sumber dan tujuan – “Connection state” untuk setiap koneksi berada pada “VC table” di setiap switch
Virtual Circuit • 2 (dua) pendekatan untuk menetapkan connection state – Permanent Virtual Circuit (PVC) – di-trigger dan dikonfigurasi oleh admin jaringan – Switched Virtual Circuit (SVC) – di-trigger oleh host, berubah secara dinamis dengan ditunjukkan oleh sinyal dari suatu host yang mengirimkan pesan ke switch agar mengubah hasil virtual circuit
Virtual Circuit
• Asumsi: Admin jaringan secara manual membuat koneksi virtual baru dari host A ke host B
Virtual Circuit • Karakteristik Virtual Circuit – Terdapat minimal satu round-trip-time (RTT) delay sebelum data dikirim – Walaupun “connection request” mengandung alamat lengkap host B, tetapi setiap paket data hanya memiliki identifier yang kecil dengan nilai unik dalam 1 (satu) link – Jika terdapat kesalahan koneksi pada switch atau link maka “connection state” akan dibuat kembali serta menghapus “connection state” sebelumnya
Virtual Circuit • Good Properties of VC – By the time the host gets the go-ahead to send data, it knows quite a lot about the network• For example, that there is really a route to the receiver and that the receiver is willing to receive data
– It is also possible to allocate resources to the virtual circuit at the time it is established Quality of Service (QoS)
Perbandingan Virtual Circuit dan Datagram • Datagram – Jaringan datagram tidak ada fase pembentukan koneksi dan setiap switch memproses setiap paket dengan sendirinya – Setiap paket yang datang bersaing dengan paket lainnya dalam memerebutkan “buffer space” – Jika tidak ada “buffer”, paket yang datang harus dihapus atau dibuang
• Virtual Circuit, menyediakan setiap circuit dengan QoS berbeda-beda – Jaringan memberikan beberapa performa dan switch menempatkannya bersama sumber daya agar memenuhi jaminan, seperti: • Persentase untuk setiap “outgoing link’s bandwidth” • Toleransi delay pada setiap switch
Source Routing • Seluruh informasi tentang topologi jaringan yang dipersyaratkan kepada switch untuk melewatkan paket ke jaringan disediakan oleh host sumber atau pengirim
Bridges and LAN Switches • Switch digunakan untuk meneruskan paket diantara media LAN yang saling terhubung, seperti ethernet – Dikenal dengan LAN switches – Selanjutnya disebut sebagai Bridge
• How does a bridge come to learn on which port the various hosts reside?
Bridges and LAN Switches • Terdapat 2 (dua) mekanisme pengisian tabel: • Mengunduh secara manual tabel ke dalam Bridge • “Learning” – Setiap bridge memeriksa alamat sumber dalam semua frame yang diterima. • Saat host A mengirim frame ke host di jaringan lain melalui bridge, bridge menerima frame dan merekam bahwa frame tersebut dari host A yang baru saja diterima pada port 1
– Setiap masukkan diberikan masa timeout dan bridge mengabaikan masukkan setelah di luar masa timeout – Jika bridge menerima sebuah frame yang dialamatkan kepada host yang tidak ada di dalam tabel maka keluarkan frame dari semua port
Bridges and LAN Switches • Strategi jaringan akan berjalan normal apabila tidak terjadi “loop” di dalamnya
Bridge B1, B4, dan B6 membentuk sebuah “loop”
Spanning Tree Algorithm • Direpresentasikan dalam bentuk graph yang membentuk “loop” atau cycle • Sebuah spanning tree merupakan graph yang meliputi seluruh node atau vertices tapi tidak ada “loop” dengan cara membuang beberapa edge
(a) a cyclic graph;
(b) spanning tree.
Spanning Tree Algorithm • Dikembangkan oleh Radia Perlman – A protocol used by a set of bridges to agree upon a spanning tree for a particular extended LAN – IEEE 802.1 specification for LAN bridges is based on this algorithm
• Ide dasar – Setiap bridge memutuskan port mana yang akan meneruskan frame dan tidak meneruskan frame • Artinya, menghapus port (secara logic) dari topologi extended LAN yang dapat mengurangi terjadinya “loop”
Spanning Tree Algorithm • Algorithm selects ports as follows: – Setiap bridge memiliki id unik – Pilih bridge yang memiliki id paling kecil sebagai root. Root selalu meneruskan frame atau paket melalui semua portnya – Setiap bridge menghitung rute terpendek ke root dan mencatat port mana yang digunakan untuk berkomunikasi dengan root – Terakhir, semua bridge dihubungkan dengan bridge-bridge di LAN lainnya yang telah memiliki masing-masing port dengan tugas untuk meneruskan frame ke arah bridge root. Setiap bridge LAN yang terpilih adalah yang terdekat dengan root
Spanning Tree Algorithm • B1 adalah bridge root • B3 dan B5 terhubung ke LAN A tetapi B5 menjadi bridge terpilih karena lebih dekat dengan root • B5 dan B7 terhubung ke LAN B tetapi B5 menjadi bridge terpilih karena memiliki ID yang lebih kecil
Spanning Tree Algorithm • Setiap bridge harus saling bertukar pesan konfigurasi dengan bridge lainnya lalu memutuskan apakah menjadi root atau tidak, atau apakah menjadi bridge terpilih atau tidak, berdasarkan pesan konfigurasi yang diterima • Pesan konfigurasi mengandung 3 (tiga) informasi: – ID bridge pengirim pesan – ID bridge yang diyakini oleh bridge pengirim pesan sebagai bridge root – Jarak (diukur dalam hops) dari bridge pengirim pesan ke bridge root
• Setiap bridge menyimpan pesan konfigurasi terbaik
Spanning Tree Algorithm • B3 mendapatkan pesan (B2, 0, B2) • ID 2 < 3, maka B3 menerima B2 sebagai root • B3 menambah jarak 1 hops karena dilewati untuk menuju B2 lalu mengirim (B2, 1, B3) ke B5 • Sementara itu, B2 menerima B1 sebagai root karena memiliki id lebih kecil lalu mengirim (B1, 1, B2) ke B3 • B5 menerima B1 sebagai root lalu mengirim (B1, 1, B5) ke B3 • B3 menerima B1 as root dan mencatat bahwa B2 dan B5 lebih dekat ke root daripada dirinya sendiri. Maka B3 berhenti meneruskan pesan dari dan ke B2 dan B5
Spanning Tree Algorithm (Maintenance) • Even after the system has stabilized, the root bridge continues to send configuration messages periodically, and other bridges continue to forward these messages • When a bridge fails, the downstream bridges will not receive the configuration messages • After waiting a specified period of time, they will once again claim to be the root and the algorithm starts again
