TUGAS AKHIR ANALISIS KINERJA KONEKSI JARINGAN SWITCH ETHERNET PADA LOCAL AREA NETWORK (LAN)

TUGAS AKHIR ANALISIS KINERJA KONEKSI JARINGAN SWITCH ETHERNET PADA LOCAL AREA NETWORK (LAN)

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

O L E H

AMI FARINA 050402058

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009 Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network (LAN), 2010.

ANALISIS KINERJA KONEKSI JARINGAN SWITCH ETHERNET PADA LOCAL AREA NETWORK (LAN)

Oleh :

AMI FARINA 050402058

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro.

Disetujui Oleh : Dosen Pembimbing,

IR. M. ZULFIN, MT. NIP : 131 945 356

Diketahui Oleh : a.n. Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Sekretaris,

Rahmad Fauzi, ST. MT. NIP : 131 161 239

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009 Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network (LAN), 2010.

ABSTRAK

Perkembangan jaringan telekomunikasi dewasa ini terus meningkat seiiring dengan perkembangan zaman. Ada beberapa teknologi yang digunakan dalam berkomunikasi melalui jaringan Local Area Network (LAN). Salah satunya adalah Ethernet yang merupakan komoditas network yang paling luas digunakan. Saat ini Ethernet telah diimplementasikan dengan penggunaan switch. Dengan bertambahnya user-user yang terlibat dalam komunikasi jaringan LAN, yaitu dalam bentuk segmen-segmen LAN yang semakin luas dan pemakaian topologi yang berbeda jenis dalam satu jaringan, maka segmen-segmen ini harus diperkecil dengan menggunakan switch, agar dapat

lebih

mudah dalam

menginterkoneksikannya. Selain itu, kecepatan transmisi data yang lebih cepat dan pengiriman data yang akurat sangat dituntut di dalamnya. Untuk menghasilkan transmisi data yang cepat dan akurat dari transmitter ke receiver dengan menggunakan Switch Ethernet, maka trafik di jaringan harus diatur sedemikian rupa, yaitu dengan memperbesar laju pelayanan frame di switch dan memakai model sistem antrian M/M/1, yang memiliki satu server dan kapasitas buffer tak berhingga, sehingga dapat menghasilkan delay end-to-end yang kecil. Hasil analisa menunjukkan bahwa semakin tinggi intensitas trafik atau utilisasi sistem ρ, maka delay end-to-end yang dihasilkan akan semakin besar seiring dengan bertambahnya jumlah frame yang ditransmisikan dan juga seiring dengan semakin kecilnya laju pelayanan yang diberikan.

Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network (LAN), 2010.

KATA PENGANTAR

Bismillahirrahmanirrahim Syukur Alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT karena hanya berkat rahmat, hidayah dan ridho-Nya penulis dapat menyusun dan menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam penulis sampaikan kepada Rasul tercinta Muhammad SAW beserta keluarga suci, para Ahlulbait as. Tugas Akhir berjudul “Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network (LAN)” ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Doa dan terima kasih kupersembahkan teristimewa untuk, Ayahanda dan Ibunda tercinta, H. Natsir Lois dan Hj. Asmiyati atas segenap kasih sayang, limpahan doa, didikan dan dukungan baik moral maupun materil yang telah mereka berikan, yang tiada tergantikan oleh apapun selain bakti dan doaku. Abangku Natkia, Kakakkakak-ku, Ikva dan Ikma atas doa, motivasi, serta bantuan moral dan materil, juga kak Santi atas doa dan motivasinya. Pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. M. Zulfin, MT. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, yang telah bersedia meluangkan waktu dan pikirannya untuk membimbing, mengarahkan dan memberikan saran kepada penulis hingga selesainya penulisan Tugas Akhir ini.


2. Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT, selaku Dosen Wali penulis atas bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan kuliah. 3. Bapak Ir. Nasrul Abdi, MT. selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU yang senantiasa membantu mahasiswa Teknik Elektro dan Bapak Rahmad Fauzi, ST. MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Seluruh Staf Pengajar, Bapak Ir. Arman Sani, MT., Bapak Ir. M. Zulfin, MT., Bapak Rahmad Fauzi, ST. MT., Bapak Maksum Pinem, ST. MT., atas segala ilmu dan motivasi yang telah diberikan selama penulis menjalani perkuliahan di Departemen Teknik Elektro, dan juga seluruh Staf Pegawai Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya. 5. Sahabat-sahabatku di Elektro : Dewi, Diana, Harpen, Apry, Muti, Yona, Taci, Nisa, Once, Chici, Gifari, Luthfi, Rizky, Dedy A, Megi, Suib, Putra, Bimbo, Rifqi, terima kasih atas bantuan dan canda tawanya, serta seluruh teman-teman lainnya Teknik Elektro Angkatan 2005 yang tidak dapat penulis sebutkan satupersatu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan baik dari isi, susunan maupun tata bahasanya, yang dikarenakan terbatasnya kemampuan, pengetahuan dan pengalaman penulis. Untuk itu, penulis terbuka atas segala saran dan kritik dari pembaca untuk penyempurnaan pada masa yang akan datang.


Akhir kata, penulis mengharapkan semoga Tugas Akhir ini dapat berguna dan bermanfaat bagi para pembacanya. Amin ya Rabbal Alamin

Medan, Juli 2009 Penulis

AMI FARINA NIM. 050402058


DAFTAR ISI

ABSTRAK........................................................................................................... i KATA PENGANTAR ........................................................................................ii DAFTAR ISI ...................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................................. xi DAFTAR SINGKATAN .................................................................................. xii

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN ............................................................................. 1 1.1

Latar Belakang Masalah............................................................. 1

1.2

Rumusan Masalah ...................................................................... 2

1.3

Tujuan Penulisan ....................................................................... 3

1.4

Batasan Masalah ........................................................................ 3

1.5

Metodologi Penulisan ................................................................ 4

1.6

Sistematika Penulisan ................................................................ 4

JARINGAN LOCAL AREA NETWORK (LAN) .............................. 6 2.1

Umum........................................................................................ 6

2.2

Standar Jaringan Local Area Network (LAN) ............................. 8

2.3

Layer Pada Jaringan Local Area Network (LAN) ....................... 9 2.3.1 Layer Fisik ..................................................................... 9 2.3.2 Layer Data Link ............................................................. 9


2.4

Arsitektur Jaringan Local Area Network (LAN) ....................... 11 2.4.1 Arsitektur Protokol ....................................................... 11

2.5

Media Transmisi ...................................................................... 14 2.5.1 Kabel Twisted Pair ....................................................... 14 2.5.2 Kabel Coaxial .............................................................. 15 2.5.3 Kabel Fiber Optic......................................................... 16

2.6

Topologi Jaringan Local Area Network (LAN)......................... 16 2.6.1 Topologi Bus ................................................................ 16 2.6.2 Topologi Ring .............................................................. 17 2.6.3 Topologi Star ............................................................... 18

2.7

Media Acces Control (MAC) ................................................... 21 2.7.1 CSMA/CD (Ethernet)................................................... 21 2.7.2 Token ........................................................................... 22 2.7.3 FDDI ............................................................................ 24

2.8

BAB III

Perangkat Local Area Network (LAN) ..................................... 24

SWITCH ETHERNET .................................................................... 30 3.1

Umum...................................................................................... 30 3.1.1 Jenis-Jenis Ethernet ...................................................... 31 3.1.2 Pengalamatan Ethernet ................................................. 34 3.1.3 Frame Ethernet ............................................................ 35

3.2 Prinsip Operasi Switch ............................................................. 37 3.2.1 Merele Frame ............................................................... 38


3.2.2 Memfilter dan Merele Informasi ................................... 39 3.2.3 Manajemen Switch ....................................................... 40 3.3

Arsitektur Switch ..................................................................... 41 3.3.1 Model Arsitektur Switch ............................................... 42

3.4

Model Operasi Switch .............................................................. 44 3.4.1 Mempelajari Alamat (Address Learning) ...................... 44 3.4.2 Keputusan Forward / Filter .......................................... 46 3.4.3 Database Filtering ....................................................... 47 3.4.4 Menghindari Loop ........................................................ 47

3.5

Jenis-Jenis Switch .................................................................... 47

3.6 Kinerja Switch Ethernet ........................................................... 49 3.6.1 Model Sistem yang Dianalisis ...................................... 49 3.6.2 Delay End-to-End Suatu Frame Pada Jaringan Switch Ethernet ............................................................ 51

BAB IV

ANALISIS KINERJA KONEKSI JARINGAN SWITCH ETHERNET PADA LOCAL AREA NETWORK (LAN) ..................................... 59 4.1

Umum ..................................................................................... 59

4.2

Parameter Kinerja Delay end-to-end Frame ............................. 60

4.3 Parameter Sistem ..................................................................... 60 4.4

Aktifitas Jaringan ..................................................................... 61


4.5

Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet .................. 61 4.5.1

Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 15000 frame/detik............ 63

4.5.2

Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 30000 frame/detik............ 67

4.6

Hasil Analisis Kinerja Jaringan ................................................ 70 4.6.1

Hasil Analisis Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-to-end dengan Laju Pelayanan Frame (µ) =15000 frame/detik ............................................... 71

4.6.2

Hasil Analisis Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-to-end dengan Laju Pelayanan Frame (µ) =30000 frame/detik ............................................... 73

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 76 5.1. Kesimpulan.............................................................................. 76 5.2. Saran….. .................................................................................. 77

DAFTAR PUSTAKA


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Hubungan Model Referensi OSI dan IEEE 802 .................................. 8

Gambar 2.2

Protokol LAN Menurut Konteks ........................................................ 14

Gambar 2.3

Topologi Bus ..................................................................................... 17

Gambar 2.4

Topologi Ring .................................................................................... 18

Gambar 2.5

Topologi Star ..................................................................................... 19

Gambar 2.6

Internal Adapter / Internal Network Interface Card (NIC) ................. 26

Gambar 2.7

Repeater ............................................................................................ 27

Gambar 2.8

Hub.................................................................................................... 27

Gambar 2.9

Bridge ................................................................................................ 28

Gambar 2.10 Switch ................................................................................................ 29 Gambar 3.1

Pengalamatan Ethernet Menggunakan Alamat MAC ......................... 34

Gambar 3.2

Format Frame 802.3 dan Ethernet...................................................... 36

Gambar 3.3

Switch Cisco ...................................................................................... 41

Gambar 3.4

Arsitektur Switch ............................................................................... 42

Gambar 3.5

Proses Bagaimana Switch Mempelajari Lokasi Host-Host .................. 45

Gambar 3.6

Mode-Mode Switching yang Berbeda di dalam Sebuah Frame ........... 49

Gambar 3.7

Model Sistem Yang Dianalisis ........................................................... 50

Gambar 3.8

Model Antrian M/M/1........................................................................ 52

Gambar 3.9

Interval Waktu Kedatangan Paket pada Proses Poisson ...................... 53

Gambar 3.10 Distribusi Poisson dengan Interval Waktu T ...................................... 53 Gambar 3.11 Diagram Transisi Kondisi Sistem Antrian M/M/1 .............................. 58


Gambar 4.1

Frame WAN ...................................................................................... 62

Gambar 4.2

Grafik Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-to-end dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 15000 frame/detik ..................... 72

Gambar 4.3

Grafik Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-to-end dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 30000 frame/detik ..................... 74


DAFTAR TABEL

Tabel 2.1

Perbandingan Topologi Bus, Ring, dan Star ....................................... 20

Tabel 2.2

Jenis Topologi, Kabel, dan Protokol................................................... 21

Tabel 4.1

Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-to-end Dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 15000 frame/detik .................... 71

Tabel 4.2

Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-to-end Dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 30000 frame/detik .................... 74


DAFTAR SINGKATAN

ANSI

:

American National Standard Institute

CRC

:

Cyclic Redudancy Check

CSMA/CD

:

Carrier Sense Multiple Acces with Collision Detection

FCFS

:

First Come First Served

FDDI

:

Fiber Distributed Data Interface

FIFO

:

First In First Out

FSC

:

Frame Check Sequence

GARP

:

Generic Attribute Registration Protocol

GMRP

:

Generic Multicast Registration Protocol

IEEE

:

Institute of Electrical Enginering

LLC

:

Logical Link Control

LSB

:

Least Significant Bit

MAC

:

Medium Acces Control

MAN

:

Metropolitan Area Network

NIC

:

Network Interface Card

OSI

:

Open System Interconection

OUI

:

Organizationally Unique Identifier

STP

:

Spanning Tree Protocol

STP

:

Shielded Twisted Pair

UTP

:

Unshielded Twisted Pair

WAN

:

Wide Area Network


BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Masalah Perkembangan jaringan telekomunikasi dewasa ini mengalami kemajuan yang

sangat cepat. Berbagai macam fasilitas teknologi telekomunikasi terus dikembangkan agar user dapat melakukan komunikasi secara praktis, di manapun lokasi user tesebut berada. Komunikasi dapat terjalin, baik di dalam area yang kecil seperti gedung-gedung perkantoran, komunikasi antargedung, hingga komunikasi dalam satu kota. Untuk membangun komunikasi di area-area yang tidak begitu luas, dapat digunakan jaringan Local Area Network (LAN). LAN digunakan untuk mentransfer data antara PC, workstation, mainframe, dan data peripheral. Salah satu cara untuk memperbaiki performansi end-user adalah dengan membagi single segmen LAN yang luas ke dalam segmen-segmen LAN yang lebih kecil, yang disebut “microsegment”. Oleh karena itu, kita dapat menggunakan perangkat switch agar dapat membagi single segmen LAN yang luas ke dalam beberapa segmen. Salah satu teknologi LAN yang diimplementasikan dengan switch adalah Ethernet. Maraknya penggunaan Switch Ethernet pada sistem komunikasi real-time mengakibatkan tuntutan keamanan dan pemakaian bandwith yang optimal dari pengiriman frame pada jaringan tersebut. Dengan kata lain, dalam satuan unit waktu, switch harus mampu memproses sejumlah frame yang ditransmisikan oleh entitas-


entitas yang bersebelahan dan sanggup menyediakan kapasitas bandwith yang cukup besar untuk mensupport alamat trafik agar sampai ke tujuan. Pada Tugas Akhir ini, akan dilakukan analisis perhitungan delay end-to-end pada koneksi jaringan LAN Switch Ethernet terhadap pengaruh jumlah frame yang berbeda. Proses analisa juga akan mencari tahu pengaruh bertambahnya laju pelayanan rata-rata frame, yaitu 15000 frame/detik dan 30000 frame/detik terhadap delay end-to-end frame, untuk kemudian membandingkan hasil yang diperoleh keduanya. Dengan demikian, akan diketahui kinerja jaringan dengan laju pelayanan yang manakah yang lebih baik.

1.2

Rumusan Masalah Dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan,

yaitu : 1. Bagaimana prinsip kerja jaringan LAN. 2. Bagaimana pinsip kerja jaringan Ethernet menggunakan switch. 3. Bagaimana model sistem LAN menggunakan switch. 4. Apa saja parameter kinerja yang diukur dalam proses analisis. 5. Bagaimana cara menghitung besarnya waktu delay end-to-end sebuah frame yang melalui jaringan Switch Ethernet pada model sistem dalam Tugas Akhir ini.


1.3

Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk menganalisa

kinerja koneksi jaringan Switch Ethernet pada LAN yaitu dengan menghitung delay end-to-end.

1.4

Batasan Masalah Untuk memudahkan pembahasan dalam tulisan ini, maka dibuat pembatasan

masalah sebagai berikut : 1. Hanya membahas jaringan LAN secara umum. 2. Hanya membahas jaringan Switch Ethernet secara umum. 3. Tipe jaringan LAN yang digunakan adalah tipe jaringan peer-to-peer. 4. Hanya menganalisa koneksi jaringan Switch Ethernet dengan mnggunakan topologi star. 5. Tidak membahas aplikasi-aplikasi yang digunakan pada jaringan Ethernet. 6. Spesifikasi switch yang digunakan adalah switch cisco. 7. Hanya menganalisa jaringan Ethernet yang menggunakan standar Fast Ethernet tipe 100Base–Tx. 8. Hanya menganalisa delay end-to-end pada jaringan Switch Ethernet. 9. Analisa kinerja hanya menggunakan model sistem antrian M/M/1 dengan disiplin antrian FIFO, dimana pada model ini kapasitas buffer diasumsikan tak berhingga. 10. Lama waktu pengamatan yang digunakan dalam analisa adalah 20 detik.


1.5

Metodologi Penulisan Metodologi penulisan yang digunakan oleh penulis dalam penulisan Tugas

Akhir ini adalah : 1. Studi Literatur, yaitu berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku dan jurnal-jurnal pendukung, baik dalam bentuk hardcopy dan softcopy. 2. Studi Analisis, yaitu berupa melakukan pehitungan dengan menggunakan parameter-parameter kinerja yang dibahas.

1.6

Sistematika Penulisan Penulisan Tugas Akhir ini disajikan dengan sistematika penulisan sebagai

berikut : BAB I

:

PENDAHULUAN Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan dari Tugas Akhir ini.

BAB II

:

JARINGAN LOCAL AREA NETWORK Bab ini membahas tentang prinsip kerja, arsitektur, standardstandar LAN, topologi, Media Acces Control (MAC) dari jaringan LAN.


BAB III

:

SWITCH ETHERNET Bab ini membahas tentang standar-standar Ethernet, prinsip operasi, arsitektur, model, dan jenis-jenis switch.

BAB IV

:

ANALISIS KINERJA KONEKSI JARINGAN SWITCH ETHERNET PADA LOCAL AREA NETWORK (LAN) Bab ini menganalisis besarnya waktu delay end-to-end sebuah frame dalam jaringan Switch Ethernet, terhadap jumlah frame yang berbeda dan laju pelayanan yang berbeda.

BAB V

:

KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi kesimpulan dari analisa Tugas Akhir ini dan saran dari penulis.


BAB II JARINGAN LOCAL AREA NETWORK (LAN)

2.1

Umum Berdasarkan standar IEEE, Local Area Network didefenisikan sebagai jaringan

komunikasi yang menghubungkan beberapa device, seperti Personal Computer, workstation, printer, mainframe, dan data peripheral yang dapat mentransmisikan data dalam area yang terbatas. Batasan daerah atau ”local area” adalah kurang dari 100 feet (< 30 m) hingga melebihi 6 mil (> 10 km). Jaringan LAN sangat cocok dibangun pada daerah gedung perkantoran, kampus, rumah sakit, dan gedung-gedung lainnya[1]. Ada dua jenis arsitektur jaringan LAN, jika dilihat dari hak akses yang diberikan : 1. Peer To Peer Network Peer to peer network merupakan salah satu model jaringan LAN dimana setiap station atau terminal yang terdapat di dalam lingkungan jaringan tersebut bisa saling berbagi. Setiap PC dapat mengakses semua peripheral yang tersambung dengan LAN, seperti halnya printer, disk, drives, CD Drive dan semua PC yang lain dapat menggunakan setiap peripheral yang tersambung dengan PC tersebut. Setiap PC pada jaringan peer to peer dilengkapi dengan software yang memungkinkan PC itu bertindak sebagai non-dedicated server. Dalam hal ini setiap komputer berlaku sebagai PC untuk pemakainya dan sebagai server yang bisa diakses oleh komputer lain. Keuntungan dari jaringan peer to peer ini


adalah tidak dibutuhkannya administrator khusus yang mengelola jaringan dan tidak dibutuhkannya komputer yang khusus diberlakukan sebagai server. Jadi jika salah satu komputer mati atau down, maka tidak akan mengganggu kinerja komputer yang lain dan juga tidak memerlukan biaya implementasi jaringan yang cukup mahal. Kelemahan sistem ini adalah pemakaian bersama yang dapat mempengaruhi kestabilan kinerja komputer yang sedang diakses secara bersama-sama tersebut serta keamanan data yang kurang terjamin karena pada model ini tidak dapat dibuat hak akses yang bertingkat terhadap satu jenis station. Peer to peer network ini lebih banyak digunakan untuk pemakaian ringan dan dibatasi pada LAN skala kecil yang jumlah simpulnya terbatas. 2. Client-Server Network Berbeda dengan model jaringan peer to peer, pada model client server network ini dapat diberlakukan hak akses yang bertingkat pada setiap station-nya. Sistem ini menggunakan satu atau lebih komputer yang khusus digunakan sebagai server yang bertugas melayani kebutuhan komputer-komputer lain yang berperan sebagai client/workstation. Komputer server menyediakan fasilitas data dan sumber daya seperti harddisk, printer, CD Drive dan sebagainya yang dapat diakses oleh komputer-komputer lain sebagai workstation. Keunggulan model client server adalah kemampuan dalam menjalankan database multiuser dan adanya hak akses bertingkat yang akan lebih menjamin keamanan data dari setiap station-nya. Model client server ini banyak digunakan untuk menangani data yang memiliki kapasitas besar dan relatif lebih aman.


2.2

Standar Jaringan Local Area Network (LAN) Teknologi LAN dikembangkan pertama kalinya pada akhir 1970-an dan awal

1980-an. Sejumlah tipe jaringan yang berbeda diusulkan dan diimplementasikan. Namun, karena adanya perbedaan itu, maka teknologinya hanya dapat diaplikasikan pada peralatan milik vendor yang merancang teknologi LAN tersebut. Untuk mengatasi hal ini, maka disusunlah suatu standar untuk LAN, sehingga ada kompatibilitas antara produk-produk dari vendor berbeda. Kontributor terbesar adalah Institute of Electrical Enginering (IEEE) yang merumuskan Model Referensi 802 (MR-IEEE802) dan diadopsi oleh International Standards Organization sebagai standar internasional. Standar LAN ini merupakan penggambaran yang sangat baik dalam menunjukkan lapisan-lapisan protokol yang mengatur fungsi-fungsi dasar LAN. Gambar 2.1[2] menunjukkan hubungan antara standar untuk komunikasi komputer yang telah ditetapkan sebelumnya yaitu Model Referensi Open System Interconection (MR-OSI) dengan MR-IEEE 802 (Standar LAN). Application Layer Presentation Layer Session Layer Original OSI Model

Transport Layer

Network Layer

Network Layer

Logical Link Control Sublayer

Data Link Layer

Medium Acces Control Sublayer

Physical Layer

Physical Layer

MR.OSI

MR- IEEE 802

Gambar 2.1 Hubungan Model Referensi OSI dan IEEE 802 Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network (LAN), 2010.

New Sub Layers

2.3

Layer Pada Jaringan Local Area Network (LAN) Dari Gambar 2.1 di atas terlihat bahwa, standar LAN ditekankan pada dua

lapisan MR-OSI yang paling bawah, yaitu lapisan fisik dan data link. Lapisan fisik mencakup spesifikasi media transmisi, topologi, serta fungsi pengkodean sinyal, sinkronisasi, dan pengiriman/penerimaan bit. Sedangkan lapisan data link, merupakan fungsi yang berhubungan dengan Logical Link Control (LLC) dan Media Acces Control (MAC).

2.3.1 Layer Fisik Layer fisik (Physical Layer) merupakan layer paling bawah dari konsep model referensi pertukaran data jaringan. Tanggung jawab utama dari layer ini hanya berkisar pada fungsi pengaturan interface, seperti bagaimana teknik transmisi dan bagaimana bentuk-bentuk interkoneksi secara fisik. Layer fisik dalam setiap definisi jaringan selalu berhubungan dengan karakteristik modulasi dan pensinyalan data serta proses transmisi dari bit-bit dasar melalui kanal komunikasi. Layer fisik berfungsi dalam pengiriman raw bit ke channel komunikasi. Masalah desain yang harus diperhatikan disini adalah memastikan bahwa bila satu sisi mengirim data 1 bit, data tersebut harus diterima oleh sisi lainnya sebagai 1 bit pula, dan bukan 0 bit.

2.3.2 Layer Data Link Layer ke 2 yaitu lapisan data atau data link layer, berisi ketentuan yang mendukung sambungan fisik seperti penentuan biner 0 dan 1 , penentuan kecepatan,


penentuan biner tersebut dan lainnya agar sambungan jaringan komputer bisa berjalan baik. Dengan kata lain data link layer menterjemahkan sambungan fisik menjadi sambungan data. Tugas utama data link layer adalah sebagai fasilitas transmisi raw data dan mentransformasi data tersebut ke saluran yang bebas dari kesalahan transmisi. Sebelum diteruskan ke network layer, data link layer melaksanakan tugas ini dengan memungkinkan pengirim memecah-mecah data input menjadi sejumlah data frame (biasanya berjumlah ratusan atau ribuan byte). Kemudian data link layer mentransmisikan frame tersebut secara berurutan, dan memproses acknowledgement frame yang dikirim kembali oleh penerima. Karena physical layer menerima dan mengirim aliran bit tanpa mengindahkan arti atau arsitektur frame, maka tergantung pada data link layer-lah untuk membuat dan mengenali batas-batas frame itu. Hal ini bisa dilakukan dengan cara membubuhkan bit khusus ke awal dan akhir frame. Bila secara insidental pola-pola bit ini bisa ditemui pada data, maka diperlukan perhatian khusus untuk menyakinkan bahwa pola tersebut tidak secara salah dianggap sebagai batas-batas frame. Terjadinya noise pada saluran dapat merusak frame. Dalam hal ini, perangkat lunak data link layer pada mesin sumber dapat mengirim kembali frame yang rusak tersebut. Akan tetapi transmisi frame sama secara berulang-ulang bisa menimbulkan duplikasi frame. Frame duplikat perlu dikirim apabila acknowledgement frame dari penerima yang dikembalikan ke pengirim telah hilang. Tergantung pada layer inilah untuk mengatasi masalah-masalah yang disebabkan rusaknya, hilangnya dan


duplikasi frame. Data link layer menyediakan beberapa kelas layanan bagi network layer. Kelas layanan ini dapat dibedakan dalam hal kualitas dan harganya. Masalah-masalah lainnya yang timbul pada data link layer (dan juga sebagian besar layer-layer di atasnya) adalah mengusahakan kelancaran proses pengiriman data dari pengirim yang cepat ke penerima yang lambat. Mekanisme pengaturan lalulintas data harus memungkinkan pengirim mengetahui jumlah ruang buffer yang dimiliki penerima pada suatu saat tertentu. Seringkali pengaturan aliran dan penanganan error ini dilakukan secara terintegrasi. Jaringan broadcast memiliki masalah tambahan pada data link layer. Masalah tersebut adalah dalam hal mengontrol akses ke saluran yang dipakai bersama. Untuk mengatasinya dapat digunakan sublayer khusus data link layer, yang disebut medium access sublayer.

2.4

Arsitektur Jaringan Local Area Network (LAN) Arsitektur LAN merupakan penggambaran yang sangat baik dalam hal

pelapisan protokol yang mengatur fungsi-fungsi dasar LAN. Bagian ini dimulai dengan deskripsi arsitektur protokol standar untuk LAN, mencakup lapisan fisik, lapisan medium acces control, dan lapisan logical logic control. Masing-masing lapisan ini akan dijelaskan berturut-turut.

2.4.1 Arsitektur Protokol Protokol ditetapkan secara spesifik untuk alamat transmisi LAN dan MAN yang berkaitan dengan pentransmisian blok-blok data pada jaringan. Menurut


ketentuan OSI, pembahasan mengenai protokol LAN ditekankan pada lapisanlapisan yang lebih tendah dari model OSI yang berkaitan erat dengan arsitektur jaringan LAN. Gambar 2.1 menghubungkan protokol-protokol LAN dengan arsitektur OSI. Arsitektur ini dikembangkan oleh Komite IEEE 802 dan telah diadopsi oleh seluruh organisasi yang bekerja berdasarkan spesifikasi standar OSI, umumnya disebut juga sebagai model referensi IEEE 802[2]. Lapisan terendah dari model referensi IEEE 802 bekerja dari yang paling bawah, dan berhubungan dengan lapisan fisik model OSI serta mencakup beberapa fungsi sebagai berikut : a. Encoding / decoding sinyal b. Permulaan / pelepasan pembangkitan (untuk sinkronisasi) c. Transmisi bit / penerimaan Selain itu, lapisan fisik dari model 802 juga mencakup spesifikasi media transmisi serta topologinya. Umumnya, ini menunjukkan pada ”bagian bawah” lapisan terendah dari model OSI. Bagaimanapun juga, pemilihan media transmisi dan topologinya sangat penting dalam perancangan LAN dan mencakup pula spesifikasi medianya. Di atas lapisan fisik, adalah fungsi yang berhubungan dengan penyediaan layanan untuk pemakai LAN, yang meliputi hal-hal sebagai berikut[2] : a. Pada transmisi, mengasembling data menjadi sebuah frame dengan bidangbidang alamat dan pendeteksian kesalahan.


b. Pada

penerimaan,

tidak

mengasembling

frame,

dan

menampilkan

kemampuan mengenali alamat dan pendektesian kesalahan. c. Mengatur akses untuk media transmsi LAN. d. Menyediakan interface untuk lapisan-lapisan yang lebih tinggi serta menampilkan kontrol aliran dan kontrol kesalahan. Hal-hal tersebut merupakan fungsi-fungsi yang biasanya dihubungkan dengan lapisan 2 OSI. Susunan fungsi-fungsi dalam poin terakhir dikelompokkan ke dalam lapisan Logical Link Control (LLC). Sedangkan fungsi dalam ketiga poin pertama diperlakukan sebagai lapisan terpisah, yang disebut Medium Acces Control (MAC). Pemisahan ini dilakukan dengan alasan sebagai berikut[2] : a. Logika yang diperlukan untuk mengatur akses untuk media akses-bersama tidak ditemukan dalam lapisan 2 data link control tradisional. b. Untuk LLC yang sama, tersedia beberapa pilihan MAC. Gambar 2.2[2] mengilustrasikan keterkaitan di antara berbagai level arsitektur. Data pada level yang lebih tinggi dilintaskan ke LLC, yang melampirkan informasi kontrol sebagai header, menciptakan suatu Protokol Data Unit (PDU) LLC. Informasi kontrol ini digunakan dalam pengoperasian protokol LLC. Kemudian seluruh PDU LLC dilintaskan ke bawah menuju lapisan MAC, yang melampirkan informasi kontrol pada bagian depan dan bagian belakang paket, dan membentuk sebuah frame MAC. Lagi-lagi, informasi kontrol di dalam frame diperlukan untuk operasi protokol MAC.


Gambar 2.2 Protokol LAN Menurut Konteks

2.5

Media Transmisi Dalam suatu transmisi data, media transmisi merupakan jalur fisik di antara

pengirim dan penerima. Ada beberapa faktor yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan media transmisi, di antaranya adalah kapasitas, keandalan, tipe data yang didukung dan jarak. Semakin tinggi kecepatan data dan semakin jauh jaraknya, akan semakin baik. Ada tiga media kabel yang umum digunakan untuk transmisi data, khususnya LAN, yaitu kabel twisted pair, coaxial, dan fiber optic.

2.5.1 Kabel Twisted Pair Twisted pair adalah media transmisi guided yang paling hemat dan paling banyak digunakan. Sebuah twisted pair terdiri dari dua kawat yang disekat yang


disusun dalam suatu pola spiral beraturan. Twisted pair terbagi atas dua jenis, yaitu Unshielded Twisted Pair (UTP) dan Shielded Twisted Pair (STP). Kabel UTP berupa kabel telepon biasa dan umumnya lebih banyak digunakan. Gangguan yang terjadi pada UTP adalah interferensi elektromagnetik eksternal, meliputi interferensi twisted pair yang berdekatan dan dari derau yang muncul akibat lingkungan sekitar. Salah satu cara untuk meningkatkan karakteristik media ini adalah melapisi twisted pair dengan suatu pelindung metalik agar bisa mengurangi interferensi. Sedangkan STP memiliki kinerja yang lebih baik pada kecepatan data yang lebih tinggi namun harganya lebih mahal dan lebih sulit mengoperasikannya dibanding UTP.

2.5.2 Kabel Coaxial Kabel Coaxial seperti halnya dengan twisted pair terdiri dari dua konduktor, namun disusun berlainan untuk mengatur pengoperasiannya melalui jangkauan frekuensi yang lebih luas dan mampu digunakan dengan efektif pada kecepatan data yang lebih tinggi. Terdiri dari konduktor silindris yang mengelilingi suatu kawat konduktor dalam tunggal. Konduktor bagian dalam dibungkus baik dengan konduktor kawat jaring maupun penyekat dalam. Konduktor terluar dilindungi oleh suatu selubung atau pelindung. Sebuah kabel coaxial tunggal memiliki diameter mulai dari 1 sampai 2,5 cm. Karena perlindungan ini, dengan konstruksi berbentuk melingkar, kabel coaxial menjadi tahan terhadap interferensi dan crosstalk dibandingkan dengan twisted pair. Gangguan-gangguan utama terhadap kinerja kabel coaxial biasanya berupa attenuasi, derau suhu, dan derau intermodulasi.


2.5.3 Kabel Fiber Optic Salah satu terobosan terbesar dalam bidang transmisi data adalah pengembangan sistem serat optik praktis. Sebuah kabel serat optik (fiber optic) memiliki bentuk silindris dan terdiri dari tiga bagian konsentris, yaitu : inti, cladding, dan selubung. Inti merupakan bagian terdalam dan terdiri dari satu atau lebih untaian, atau serat, baik yang terbuat dari kaca maupun plastik, dan bentuknya pun tipis sekali. Inti memiliki diameter yang berkisar antara 8 sampai 100 µm. Masing-masing serat dilkelilingi oleh cladding, yaitu berupa plastik atau kaca yang melapisi dan memiliki sifat-sifat yang berbeda dengan plastik atau kaca pada inti. Serat optik dianggap handal digunakan dalam telekomunikasi jarak jauh, dan mulai dimanfaatkan untuk keperluan militer. Peningkatan kerja dan penurunan harga serta kemampuannya dalam membawa informasi dalam jumlah besar, membuat serat optik juga diaplikasikan pada LAN.

2.6

Topologi Jaringan Local Area Network (LAN) Topologi adalah istilah yang digunakan untuk menguraikan cara bagaimana

komputer terhubung dalam suatu jaringan. Ada tiga jenis topologi yang biasa digunakan pada LAN yaitu bus, ring, dan star.

2.6.1 Topologi Bus Topologi bus termasuk konfigurasi multipoint. Seluruh station terhubung melalui suatu interface perangkat keras yang disebut tap yang langsung terhubung ke suatu jalur transmisi linier, seperti yang terlihat pada Gambar 2.3. Informasi yang


dikirim akan melewati setiap terminal yang ada pada jalur tersebut. Jika alamat yang tercantum dalam data atau informasi yang dikirim sesuai dengan alamat terminal yang dilewati, maka data atau informasi tersebut akan diabaikan oleh terminal yang dilewatinya tersebut. Sampai di ujung bus, data atau informasi tersebut akan diserap oleh terminator. Topologi ini sangat cocok untuk pembangunan jaringan skala kecil. Jumlah terminal dapat dikurang dan ditambah secara fleksibel. Keuntungan topologi bus adalah mudah pada ”set-up” awal, sedangkan kerugiannya adalah jika kabel terputus akan mempengaruhi keseluruhan LAN.

Gambar 2.3 Topologi Bus

2.6.2 Topologi Ring Hubungan yang terdapat pada topologi ring (cincin) adalah hubungan pointto-point dalam suatu lup tertutup seperti pada Gambar 2.4. LAN bertopologi cincin menggunakan port fisik dan kabel terpisah untuk mentransmisikan data dan menerima data. Setiap informasi yang diperoleh akan diperiksa alamatnya oleh station yang dilewatinya. Jika informasi bukan ditujukan untuknya, maka informasi


akan terus dilewatkan sampai menemukan alamat yang benar. Setiap station dalam jaringan lokal yang terhubung dengan topologi cincin, saling tergantung satu sama lain sehingga jika terjadi kerusakan pada suatu sistem, maka seluruh jaringan akan terganggu. Hal ini dapat diatasi dengan menggunakan cincin ganda dengan salah satu cincin buck-up seperti yang dipakai pada jaringan cincin berteknologi FDDI. Keuntungan topologi cincin hanya pada penggunaan panjang jaringannya yang lebih pendek sehingga dapat menggunakan kabel yang lebih sedikit. Sedangkan kerugiannya adalah jika kabel terputus di antara terminal, akan mempengaruhi keseluruhan LAN (hanya untuk standar Token Ring). Topologi cincin biasanya memerlukan biaya yang lebih mahal dalam penerapannya.

Gambar 2.4 Topologi Ring

2.6.3 Topologi Star Dalam topologi bintang, sebuah elemen pusat (misalnya hub, bridge, atau switch) bertindak sebagai pengatur dan pengendali semua komunikasi data yang Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network (LAN), 2010.

terjadi seperti Gambar 2.5. Station pusat merupkan titik kritis yang berfungsi sebagai pengatur semua komunikasi data yang terjadi dan menyediakan jalur komunikasi khusus antara dua station yang akan berkomunikasi. Banyaknya station yang dapat terhubung tergantung jumlah port yang tersedia pada station pusat yang digunakan. Topologi ini mudah untuk dikembangkan, baik penambahan maupun pengurangan sistem. Keuntungan topologi bintang adalah jika kabel terputus, maka hanya satu terminal yang terputus hubungannya. Terminal dapat ditambahkan dengan mudah, tanpa mempengaruhi keseluruhan jaringan. Sedangkan kerugiannya hanya pada penggunaan kabel yang terlalu banyak karena jarak fisik.

Gambar 2.5 Topologi Star

Pada saat pemilihan topologi jaringan, cukup banyak pertimbangan yang harus diambil, tergantung pada kebutuhan. Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan adalah dari segi biaya, kecepatan, lingkungan, ukuran, konektivitas. Selain itu, yang


harus diperhatikan adalah keuntungan dan kerugian dari masing-masing jenis topologi. Tabel 2.1 menunjukkan perbandingan dari ketiga toplogi tersebut.

Tabel 2.1 Perbandingan Topologi Bus, Ring, dan Star Topologi

Keuntungan

Kerugian

BUS

1. 2. 3. 4. 5.

Hemat kabel Layout kabel sederhana Mudah dikembangkan Tidak butuh kendali pusat Penambahan atau pengurangan terminal dapat dilakukan tanpa mengganggu operasi yang berjalan

1. Deteksi dan isolasi kesalahan terbatas 2. Kepadatan lalu lintas transmisi data tinggi 3. Akan mengurangi kinerja jaringan 4. Keamanan data jika terjadi tubrukan kurang terjamin 5. Kecepatan akan menurun jika pemakai bertambah banyak

RING

1. Hemat kabel 2. Penataan kabel sederhana 3. Dapat melayani lalu lintas yang padat

1. Peka terhadap kesalahan 2. Pengembangan jaringan lebih kaku 3. Kerusakan pada media pengirim atau media terminal dapat melumpuhkan kerja seluruh jaringan 4. Lambat, karena pengiriman menunggu giliran token

STAR

1. Paling fleksibel karena pemasangan kabel mudah 2. Penambahan atau pengurangan station tidak mengganggu bagian yang lain 3. Hub juga berfungsi sebagai multiplexer 4. Memudahkan pengelolaan jaringan

1. Membutuhkan banyak kabel 2. Perlu penanganan khusus bindel kabel 3. Hub jadi elemen kritis


2.7

Media Acces Control (MAC) Media Access Control (MAC) adalah fungsi protokol untuk mengontrol akses

ke media transmisi agar bisa menggunakan kapasitas secara tepat dan efesien. Ada beberapa jenis protokol MAC yang diaplikasikan pada LAN yang biasanya dipasangkan dengan jenis topologi dan media transmisi yang sesuai seperti yang dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Jenis Topologi, Kabel, dan Protokol

Topologi Fisik

Jenis Media Transmisi (Kabel)

Protokol

Ring

Fiber Optic Twisted Pair

Token Ring, FDDI Token Ring, CDDI

Bus Linier

Twisted Pair Coaxial Fiber Optic

Ethernet, Token Bus, Local Talk

Star

Twisted Pair Fiber Optic

Tree

Twisted Pair Coaxial Fiber Optic

Ethernet, Local Talk Ethernet

2.7.1 CSMA/CD (Ethernet) Standar yang digunakan untuk LAN dengan metode akses Carrier Sense Multiple Acces with Collision Detection (CSMA/CD) adalah Standar IEEE 802.3 atau lebih dikenal dengan Ethernet. Prinsip kerja dari standar protokol ini adalah sebagai berikut :


1. Sebelum mengirim, station “mendengarkan” dulu, apakah jalur transmisi berisi data atau informasi yang sedang ditransmisikan atau tidak. 2. Jika jalur transmisi kosong, maka station mulai dapat mengirim data atau informasi. 3. Jika terjadi tubrukan data, maka proses pengiriman dihentikan. 4. Masing-masing terminal menunggu dalam selang waktu yang acak (back off). 5. Station kembali memeriksa jalur transmisi. Jika kosong, maka station mulai dapat mengirimkan data atau informasi kembali.

2.7.2 Token Cara lain untuk mengontrol akses ke media transmisi adalah dengan menggunakan control token. Token merupakan suatu frame unik yang beredar mengelilingi jaringan. Token control dilewatkan dari satu station ke station lain sesuai dengan aturan tertentu. Pada jaringan yang memakai metode akses token ini, setiap station yang ingin mentransmisikan data harus memiliki token ini. Dan setelah transmisi selesai, station tersebut melepaskan token ke jaringan agar station yang lain juga dapat melakukan transmisi. Prinsip kerja dari token ini adalah sebagai berikut : 1. Sebuah cincin logika dibangun untuk menghubungkan semua station ke media fisik, dan sebuah token tunggal dilepaskan. 2. Token dilewatkan dari satu station ke station lain sampai diterima oleh station yang ingin dilakukan transmisi data.


3. Station yang menerima token kemudian mengirimkan frame-frame data, lalu melepaskan token kembali ke jaringan. Jaringan yang menggunakan metode akses token ini tidak harus bertopologi ring (cincin). Token juga dapat digunakan untuk mengontrol akses ke jaringan bertopologi bus.

A. Token Bus Standar untuk token bus adalah IEEE 802.4. Secara fisik, token bus adalah kabel linier yang digunakan untuk menghubungkan station. Secara logika, station-station tersebut diorganisasikan ke dalam suatu bentuk cincin, di mana setiap station mengetahui alamat station yang berada di kanan atau dikirinya. Apabila logika cincin mulai dibentuk, station yang memiliki alamat tertinggi dapat mengirimkan frame data atau informasi pertama kali. Setelah selesai, station pertama akan menyerahkan token ke station selanjutnya. Token ini akan merambat dari station ke station yang lain dengan logika cincin. Karena hanya satu station yang mendapatkan token yang dapat mengirimkan frame pada satu waktu, maka tidak akan pernah terjadi tubrukan frame data.

B. Token Ring Token Ring distandarisasikan dalam IEEE 802.5. Dalam satu Token Ring, suatu pola bit khusus yang disebut token bergerak mengelilingi station-station kapan saja walaupun station dalam keadaan diam. Ketika satu station ingin mentransmisikan satu frame, maka station tersebut harus menangkap token itu. Dengan metode Token


Ring, maka tidak akan terjadi tubrukan dalam pengiriman data. Pada metode ini, suatu terminal harus menunggu giliran dalam waktu yang relatif lama bila akan mengirimkan data.

2.7.3 FDDI Fiber Distributed Data Interface (FDDI) merupakan teknologi yang biasa diaplikasikan pada backbone, yang memiliki kecepatan 100 Mbps. Teknologi ini dikembangkan oleh American National Standard Institute (ANSI) X3T9.5 dan juga menerapkan algoritma Token Ring. Salah satu kelebihan utama teknologi ini adalah fault tolerance yang tinggi karena menggunakan cincin ganda.

2.8

Perangkat Local Area Network (LAN) Untuk membangun suatu LAN, ada dua jenis perangkat yang dibutuhkan, yaitu

perangkat lunak (sistem operasi jaringan) dan perangkat keras. Perangkat keras standar untuk membangun LAN sederhana adalah server, station, kabel dan konektor, adapter, repeater, serta hub. Sedangkan untuk LAN yang skalanya lebih luas, biasanya dibutuhkan perangkat tambahan untuk menghubungkan segmensegmen jaringannya yaitu bridge, switch, dan router.

2.8.1 Server Server merupakan komputer yang berfungsi sebagai penyedia layanan untuk seluruh pemakai (user). Komputer ini memiliki spesifikasi yang lebih tinggi daripada komputer lain yang menjadi workstation yang terhubung padanya. Spesifikasi yang


diterapkan untuk memilih sebuah server meliputi ketangguhan, keamanan, berkecapatan tinggi, memiliki fault tolerance, dan dilengkapi dengan interface I/O yang cepat.

2.8.2

Station Dalam suatu rangkaian jaringan juga terdapat komputer-komputer yang

berfungsi sebagai station atau terminal akses (workstation). Komputer-komputer ini akan menjadi sarana untuk memasukkan data dan memperoleh hasil pengolahannya.

2.8.3 Kabel dan Konektor Kabel dan konektor merupakan komponen penting dalam jaringan. Kabel berfungsi sebagai media transmisi yang menghubungkan antar komputer atau periferal lainnya, kecuali jika menggunakan jaringan nirkabel (wireless). Ada tiga jenis kabel, yaitu coaxial, twisted pair, dan fiber optic. Pada implementasi saat ini, biasanya kabel fiber optic digunakan pada backbone sedangkan twisted pair pada segmen-segmen jaringannya. Konektor digunakan sebagai penghubung antar kabel atau antar kabel dengan perangkat. Konektor harus disesuaikan dengan jenis kabel, karena masing-masing kabel memiliki jenis konektor tertentu yang sesuai dengan kabel tersebut.

2.8.4 Adapter Agar sebuah komputer dapat terhubung ke suatu jaringan, maka komputer tersebut harus dilengkapi dengan sebuah perangkat berupa adapter atau yang biasa


disebut dengan Network Interface Card (NIC). Adapter ini berupa sebuah kartu ekspansi yang dipasang pada salah satu slot ekspansi pada mainboard komputer. Jenis adapter yang dipasang harus sesuai dengan teknologi jaringan yang akan dihubungkan. Gambar 2.6 menunjukkan salah satu contoh adapter.

Gambar 2.6 Internal Adapter / Internal Network Interface Card (NIC)

2.8.5 Repeater Repeater bekerja pada layer fisik jaringan, berfungsi menguatkan sinyal dan mengirimkan data dari satu repeater ke repeater yang lain. Repeater tidak merubah informasi yang ditransmisikan dan tidak dapat memfilter informasi. Repeater hanya berfungsi membantu menguatkan sinyal yang melemah akibat jarak, sehingga sinyal dapat ditransmisikan ke jarak yang lebih jauh. Perangkat repeater dapat dilihat pada Gambar 2.7.


Gambar 2.7 Repeater

2.8.6 Hub Hub merupakan perangkat penghubung dalam jaringan yang berfungsi mengatur jalannya komunikasi dan transfer data dalam jaringan tersebut. Hub adalah repeater dengan jumlah port banyak (multiport repeater) yang tidak mampu menentukan tujuan. Hub hanya mentransmisikan sinyal ke setiap line yang terkoneksi dengannya, menggunakan mode half-duplex. Ukuran hub ditentukan oleh jumlah port jaringan yang tersedia. Ada hub 4 port, 8 port, 12 port, 16 port, dan seterusnya. Penggunaan jumlah port tersebut tergantung pada besar kecilnya jaringan. Semakin besar jaringan, maka dibutuhkan hub dengan jumlah port yang lebih banyak. Perangkat hub dapat dilihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Hub


2.8.7 Bridge Bridge adalah perangkat yang berfungsi untuk menghubungkan beberapa jaringan yang terpisah sehingga perangkat-perangkat yang terdapat pada LAN-LAN yang berbeda dapat terkoneksi dan berkomunikasi seolah-seolah perangkat-perangkat tersebut berada di dalam satu LAN. Bridge dapat menghubungkan jenis jaringan yang sama maupun berbeda, misalnya untuk menghubungkan jaringan Ethernet dan Token Ring. Perangkat bridge dapat dilihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Bridge

2.8.8 Switch Switch LAN adalah perangkat yang secara tipikal mempunyai beberapa port untuk menghubungkan beberapa segmen LAN lain yang berkecepatan rendah, switch pada prinsipnya sama seperti hub. Perbedaannya adalah switch dapat beroperasi dengan mode half-duplex dan mampu mengalihkan jalur dan memfilter informasi ke dan dari tujuan yang spesifik. Dengan kata lain, dapat menentukan jalur transfer data. Ada dua jenis arsitektur dasar yang digunakan pada switch, yaitu cut-through dan store-and-forward. Switch cut-through memiliki kelebihan di sisi kecepatan karena


ketika sebuah paket datang, switch hanya memperhatikan alamat tujuannya sebelum meneruskan paket ke segmen tujuan. Sedangkan pada switch store-and-forward, ketika menerima paket, isi paket akan dianalisa terlebih dahulu sebelum meneruskannya ke alamat tujuan, sehingga memungkinkan switch untuk mengetahui adanya kerusakan pada paket dan mencegahnya agar tidak mengganggu kerja jaringan. Adapun perangkat switch dapat diperlihatkan pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Switch

2.8.9 Router Router adalah peningkatan kemampuan dari switch. Perbedaannya, router dapat menyaring lalu lintas data. Penyaringan dilakukan bukan dengan melihat paket data, tapi dengan menggunakan protokol tertentu. Router menangani pembagian jaringan secara logik, bukan secara fisik. Pada jaringan internet, sebuah router yang dikenal sebagai Internet Protokol router (IP-router) dapat membagi jaringan menjadi beberapa subjaringan sehingga hanya lalu lintas yang ditujukan untuk alamat IP tertentu saja yang bisa mengalir dari satu segmen ke segmen lain.


BAB III SWITCH ETHERNET

3.1

Umum Ethernet adalah sebuah metode akses jaringan, di mana semua host di jaringan

tersebut berbagi bandwith yang sama dari sebuah link. Ethernet menjadi populer karena ia mudah sekali disesuaikan dengan kebutuhan (scalable), artinya cukup mudah untuk mengintegrasikan teknologi baru seperti Fast Ethernet dan Gigabit Ethernet, ke dalam instruktur network yang ada. Ethernet juga relatif mudah untuk diimplementasikan dari awal, dan cara pemecahan masalahnya juga mudah. Ethernet menggunakan spesifikasi layer Physical dan Data Link. Jaringan Ethernet menggunakan protokol Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD), yaitu sebuah protokol yang membantu peralatan jaringan untuk berbagi bandwith secara merata tanpa mengalami kejadian di mana dua peralatan mengirimkan data pada saat bersamaan. Dalam pentransmisian data, Ethernet umumnya memakai satu medium untuk mentransmisikan frame-frame data dari komputer yang berbeda. Artinya, semua komputer yang terlibat di dalam jaringan tersebut umumnya berbagi medium transmisi untuk mengirimkan frame datanya ke tujuan. Hal ini akan mengakibatkan dua komputer atau lebih dapat mengirimkan frame data pada waktu yang bersamaan, sehingga dapat menyebabkan terjadinya tubrukan antar-frame data tersebut. Tubrukan ini juga akan mengakibatkan berkurangnya throughput. Selain itu, komputer-komputer tersebut juga berbagi dalam penggunaan bandwith dengan total


bandwith yang dipakai sebesar 10 Mbps atau 100 Mbps. Dengan pembagian ini maka masing-masing komputer akan memperoleh bandwith yang lebih sedikit dari yang disediakan. Switch Ethernet telah dikembangkan untuk mengurangi tubrukan antar-frame yang terjadi di dalam jaringan dan untuk memperbaiki throughput. Dengan menggunakan teknik switching, komputer tidak lagi berbagi medium transmisi dalam mengirimkan datanya. Switch Ethernet bekerja secara store and forward atau secara cut-through untuk mengirimkan data-data dari satu user ke user yang lainnya berdasarkan alamat MAC yang dituju.

3.1.1 Jenis-Jenis Ethernet Ethernet pertama kali diperkenalkan pada tahun 1976 di Xerox’s Palo Alto Reasearch Center (PARC). Sejak itu, Ethernet telah melalui beberapa generasi, yaitu Standard Ethernet (10 Mbps), Fast Ethernet (100 Mbps), Gigabit Ethernet (1 Gbps) dan Ten-Gigabit Ethernet (10 Gbps).

A. Standard Ethernet Semua standard Ethernet menggunakan kode Manchaster dalam mengirimkan datanya melalui media transmisinya. Adapun pembagian standard Ethernet[2] menurut media transmisinya adalah sebagai berikut : 1. 10Base5 : Thick Ethernet 10Base5 adalah spesifikasi media 802.3 yang asli dan secara langsung berbasis Ethernet. 10Base5 menentukan penggunaan kabel koaksial 50 ohm serta


penggunaan pensinyalan digital Manchester. Panjang segmen kabel maksimum ditetapkan sejauh 500 meter, sedangkan panjang jaringan bisa diperpanjang dengan menggunakan repeater. 2. 10Base2 : Thin Ethernet Untuk menyediakan suatu sistem dengan biaya lebih rendah daripada 10Base5 untuk LAN komputer pribadi, ditambahkan 10Base2. Thin Ethernet ini juga menggunakan kabel koaksial 50 ohm. Perbedaan dasarnya dengan 10Base5 adalah 10Base2 menggunakan kabel yang lebih tipis, yang mampu mendukung lebih sedikit tap pada jarak yang lebih pendek. 3. 10Base-T : Twisted-Pair Ethernet Spesifikasi 10Base-T ini menggunakan topologi bintang, yaitu sebuah sistem sederhana yang terdiri dari sejumlah station yang terhubung ke titik sentral, yang disebut sebagai multiport repeater, melalui dua unshielded twisted pair. Karena tingginya rate data dan rendahnya mutu transmisi unshielded twisted pair, panjang jalur dibatasi sampai 100 meter. 4. 10Base-F : Fiber Ethernet 10Base-F menggunakan topologi star untuk menghubungkan station-station melalui sebuah hub. Station-station tersebut dihubungkan ke hub menggunakan dua kabel fiber optic.

B. Fast Ethernet Fast Ethernet dirancang untuk bersaing dengan protokol LAN seperti FDDI atau Fiber Channel. IEEE menciptakan Fast Ethernet dengan nama 802.3u. Fast


Ethernet sangat compatible dengan Standar Ethernet, tapi Fast Ethernet dapat mentrasmisikan data 10 kali lebih cepat pada laju 100 Mbps.

C. Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet dirancang dengan kecepatan 1000 Mbps, dengan tujuan[3] sebagai berikut : a. Meng-upgrade laju data hingga 1 Gbps. b. Dibuat agar lebih compatible dengan Standard Ethernet. c. Menggunakan bit alamat yang sama yaitu sebesar 48-bit. d. Menggunakan format frame yang sama. e. Tetap mempertahankan panjang frame minimum dan maksimum yang sama.

D. Ten-Gigabit Ethernet Standar IEEE merancang Ten-Gigabit Ethernet dengan tujuan[3] sebagai berikut : a. Meng-upgrade laju data hingga 10 Gbps. b. Agar lebih compatible dengan dengan Standard, Fast, dan Gigabit Ethernet. c. Menggunakan bit alamat yang sama yaitu sebesar 48-bit. d. Menggunakan format frame yang sama. e. Tetap mempertahankan panjang frame minimum dan maksimum yang sama. f. Dapat menginterkoneksikan LAN ke dalam jaringan yang lebih luas, seperti Metropolitan Area Network (MAN), atau Wide Area Network (WAN).


g. Membuat teknologi Ethernet compatible dengan teknologi lainnya seperti Frame Relay dan ATM.

3.1.2 Pengalamatan Ethernet Pada bagian ini, akan dibahas mengenai cara pengalamatan Ethernet bekerja. Ethernet menggunakan alamat Media Acces Control (MAC) yang telah ditanamkan ke dalam setiap kartu adapter network (NIC, Network Interface Card) pada saat pembuatan. Alamat MAC atau alamat perangkat keras, adalah sebuah alamat 48-bit (6-byte) yang ditulis dalam format heksadesimal. Gambar 3.1[6] menunjukkan alamat MAC yang 48-bit dan bagaimana pembagian bit-bit di alamat tersebut.

24 bits 47 I/G

24 bits

46 G/L

Organizationally Unique Identifier (OUI) (Ditetapkan oleh IEEE)

(Ditetapkan oleh vendor)

Gambar 3.1 Pengalamatan Ethernet Menggunakan Alamat MAC

Organizationally Unique Identifier (OUI) merupakan identifikasi yang ditetapkan oleh IEEE (Insitute of Electrical and Electronics Engineers) dan diberikan kepada sebuah organisasi (dalam hal ini yaitu organisasi atau vendor yang membuat kartu network). OUI terdiri dari 24 bit, atau 3 byte. Organisasi yang diberikan OUI ini kemudian akan menetapkan sebuah sistem pengalamatan yang


diadministrasinya secara global, terdiri dari 24 bit atau 3 byte, dan bersifat unik untuk setiap kartu adapter yang dibuatnya. Perhatikan Gambar 3.1. Bit yang ada di depan adalah bit Individual/ Group (I/G). Jika nilainya 0, kita bisa menganggap bahwa alamat itu adalah alamat yang sebenarnya dari alat tersebut, dan alamat ini akan muncul di MAC header. Jika nilainya 1, kita bisa menganggap bahwa alamat ini mewakili alamat broadcast atau multicast di Ethernet. Bit berikutnya adalah bit G/L juga dikenal sebagai U/L, di mana U berarti Universal). Jika bit ini diset ke-0, ia mewakili alamat yang diadministrasi secara global (misalnya oleh IEEE). Jika bit ini diset ke-1, ia mewakili alamat yang diadministrasi secara lokal (misalnya oleh sebuah vendor). Ke-24 bit di bagian belakang dari sebuah alamat Ethernet mewakili kode yang diadministrasi secara lokal (jika ada) atau biasanya kode yang ditetapkan oleh perusahaan yang memanufaktur kartu network. Bagian ini dimulai dengan 24 buah bit 0 untuk kartu adapter pertama yang dibuat dan berlanjut sampai 24 buah bit 1 untuk kartu adapter terakhir (atau 16.777.216 buah kartu adapter). Biasanya pembuat kartu adapter menggunakan ke-24 bit terakhir ini atau ke-6 digit heksadesimal (kalau dikonversi ke heksadesimal) sebagai 6 karakter terakhir dari nomor seri kartu adapter yang dibuatnya.

3.1.3 Frame Ethernet Layer Data Link bertanggung jawab dalam menggabungkan bit menjadi byte dan byte menjadi frame. Frame digunakan di Layer Data Link untuk membungkus (encapsulate) paket yang diterima dari Layer Network. Sebuah host Ethernet melewatkan frame data ke host lain menggunakan sejumlah bit yang disebut format


frame MAC (MAC frame format). Ini hanya memberikan deteksi error dari apa yang disebut Cyclic Redudancy Check (CRC), bukan mengoreksinya. Frame 802.3 dan frame Ethernet ditunjukkan pada Gambar 3.2[6]. Ethernet_II Preamble 8 bytes

DA 6 bytes

SA 6 bytes

Type 2 bytes

Data

FCS 4 bytes

Data

FCS

802.3_Ethernet Preamble 8 bytes

DA 6 bytes

SA 6 bytes

Length 2 bytes

Gambar 3.2 Format Frame 802.3 dan Ethernet

Berikut ini akan diberikan secara rinci field-field (bagian dari frame) di frame 802.3 dan frame Ethernet[6] : a. Preamble. Field yang berisi bit dengan pola 1 dan 0 bergantian, yang memberikan clock 5 MHz pada awal dari setiap paket, yang memungkinkan alat penerima mengetahui bit-bit yang datang dan menguncinya. b. Start Frame Delimiter (SFD)/Synch. Preamble terdiri dari 7 oktet (1 oktet = 8 bit), sedangkan SFD hanya 1 oktet, yaitu 10101011, di mana 2 bit terakhir membuat penerima bisa melakukan sinkronisasi terhadap pola 1 dan 0 yang bergantian tersebut dan mengetahui bahwa bit berikutnya adalah bit data. c. Alamat Tujuan (Destination Address, DA), terdiri dari 48-bit dengan menggunakan apa yang disebut dengan bit yang kurang penting (Least Significant Bit, LSB) pada awalnya. DA digunakan oleh host penerima untuk Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network (LAN), 2010.

menentukan apakah paket yang datang ditujukan untuk sebuah host atau sebuah titik tertentu di jaringan atau tidak. DA dapat berupa alamat individual, atau alamat MAC broadcast atau multicast. Sebuah broadcast adalah semuanya 1 (atau F dalam bilangan heksadesimalnya) dan dikirim ke semua perangkat, sedangkan sebuah multicast hanya dikirim ke sebuah subset atau kumpulan dari beberapa titik atau di jaringan saja. d. Alamat Asal (Source Address, SA), adalah alamat MAC yang terdiri dari 48bit

yang digunakan untuk mengidentifikasikan alamat pengirim dan

menggunakan LSB (Least Significant Bit). Format alamat broadcast dan multicast tidak boleh ada di field SA. e. Field Panjang (Length) atau Type. Protokol 802.3 menggunakan field Length, sedangkan Ethernet menggunakan field Type untuk mengidentifikasi protokol Layer Network. f. Data. Field ini berisi data yang dikirim turun dari layer Network ke layer Data Link. Ukurannya bisa bervariasi dari 64 sampai 1500 byte. g. Frame Check Sequence (FSC), adalah field di akhir frame yang digunakan untuk menyimpan Cyclic Redudancy Error (CRC).

3.2

Prinsip Operasi Switch Tugas-tugas utama dari pengoperasian switch adalah sebagai berikut[7] :

a. Merele dan memfilter frame. b. Menjaga informasi yang dibutuhkan untuk memutuskan memfilter dan merele frame.


c. Mengatur proses-proses di atas.

3.2.1 Merele Frame Sebuah MAC switch merele frame-frame data tiap MAC user antara MAC yang terpisah dari LAN switch yang terhubung ke tiap-tiap port-nya. Fungsi-fungsi yang mendukung relaying frame-frame dan menjaga QoS, dapat dituliskan sebagai berikut[7] : a. Penerimaan frame. b. Membuang frame error yang diterima. c. Membuang frame, jika jenis frame bukan termasuk data frame user. d. Mengembalikan prioritas user, jika dibutuhkan. e. Membuang frame untuk menghindari terjadinya loop-loop pada topologi fisik jaringan. f. Membuang frame untuk mendukung manajemen kontrol melalui topologi fisik jaringan. g. Membuang frame berdasarkan permintaan informasi filtering. h. Membuang frame pada unit data layanan transmittable yang ukurannya berlebih. i.

Meneruskan penerimaan frame-frame ke port-port switch lainnya.

j.

Menyelidiki kelas trafik, berdasarkan permintaan informasi filtering.

k. Antrian frame oleh kelas trafik. l.

Membuang frame untuk menjamin terjadinya kelebihan delay switch maksimum yang diteruskan.


m. Menyeleksi antrian frame untuk ditransmisikan. n. Menyeleksi pioritas akses yang menuju ke luar. o. Merancang layanan unit data dan menghitung ulang Frame Check Sequence, jika dibutuhkan. p. Pentransmisian frame.

3.2.2 Memfilter dan Merele Informasi Sebuah switch ketika sedang memfilter frame, tidak akan merele frame-frame yang diterima oleh satu port switch ke port-port lainnya pada switch tersebut secara berurutan, hal ini untuk mencegah terjadinya penduplikasian frame dan untuk menghindari administrative control melalui sumber jaringan. Fungsi-fungsi yang mendukung penggunaan dan pemeliharaan informasi untuk tujuan ini adalah sebagai berikut[7] : a. Menyusun dan menghitung pendistribusian dari Port State pada tiap-tiap port switch dalam jaringan, menyediakan hubungan topologi aktif spanning tree secara padat, simple, dan simetris. b. Mengatur setingan dari MAC yang memungkinkan atau mengatur Port State Switch untuk memisahkan port switch dari topologi aktifnya. c. Mengurangi atau mengatur konfigurasi dari Rapid Spanning Tree Protocol untuk mempengaruhi hal-hal yang termasuk dalam topologi aktif dari parameter-parameter port switch yang spesifik dan dalam jaringan LAN tempat port-port switch tersebut terhubung.


Sebuah switch juga memfilter frame-frame untuk mengurangi trafik dalam bagian jaringan yang tidak terletak di dalam path antara sumber dan tujuan dari trafik tersebut. Fungsi-fungsi yang mendukung penggunaan dan penjagaan informasi untuk tujuan ini adalah sebagai berikut[7] : a. Menetapkan konfigurasi dari alamat cadangan. b. Menjelaskan konfigurasi dari informasi filtering yang statis. c. Mempelajari secara otomatis informasi filtering yang dinamis untuk alamat tujuan unicast melalui peninjauan alamat sumber dari trafik network. d. Mengetahui usia dari informasi filtering dinamis yang telah dipelajari. e. Penambahan otomatis dan pemindahan informasi filtering dinamis sebagai hasil dari pertukaran GMRP (Generic Multicast Registration Protocol).

3.2.3 Manajemen Switch Fasilitas-fasilitas yang disediakan oleh MAC switch disesuaikan dengan prinsip dan konsep dari OSI Management Framework. Fasilitas-fasilitas tersebut, di antaranya adalah[7] : a. Mengenalkan area-area fungsional dari Manajemen OSI untuk membantu dalam pengidentifikasian dari penempatan yang dibutuhkan pada switch untuk mendukung fasilitas-fasilitas manajamen. b. Membangun hubungan antara proses-proses yang digunakan pada model operasi switch dan pengaturan objek-objek dari switch itu sendiri. c. Menspesifikasikan operasi manajemen switch yang didukung oleh tiap objek pengaturan.


3.3

Arsitektur Switch Para produsen terkemuka network komputer, banyak yang sudah mengeluarkan

produk switch, di antaranya D-Link, Cisco, 3Com, Compex dan lain-lain. Namun yang memiliki sertifikasi untuk peralatannya dan menjadi standar dunia, adalah produk Cisco. Cisco Certified Network Profesional (CCNP), Cisco Certified Network Administrator (CCNA) dan lain-lain. Gambar 3.3[8] memperlihatkan contoh dari Switch Cisco.

Gambar 3.3 Switch Cisco

Adapun secara detailnya, arsitektur Switch Cisco dapat dilihat dari sisi depan dan dari sisi belakang pada Gambar 3.4[8].


(a) Switch dilihat dari sisi depan

(b) Switch dilihat dari sisi belakang

Gambar 3.4 Arsitektur Switch

3.3.1 Model Arsitektur Switch Sebuah switch dapat dimodelkan dengan meliputi : a. Memiliki sebuah Entitas Relay MAC yang menghubungkan port-port switch. b. Switch memiliki banyak port. c. Terletak pada lapis entitas yang lebih tinggi, dan paling dekat dengan Entitas Spanning Tree Protocol. Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network (LAN), 2010.

A.

MAC Relay Entity Entitas MAC relay menangani fungsi MAC yang bebas terhadap frame-frame

relaying antara port-port switch, frame-frame filtering, dan pembelajaran informasi filtering. Entitas MAC relay menggunakan Layanan Tambahan Sublayer Internal (Enchanced Internal Sublayer Service) yang diberikan oleh Entitas MAC terpisah untuk tiap port. Frame-frame direlay di antara port-port yang terhubung ke setiap LAN-LAN berbeda.

B.

Port Tiap-tiap port switch mentransmisikan dan menerima frame-frame ke dan dari

LAN yang saling berhubungan. Sebuah Entitas MAC individu secara permanen terhubung dengan port yang menyediakan Layanan Tambahan Sublayer Internal (Enchanced Internal Sublayer Service) yang digunakan untuk pengiriman dan penerimaan frame. Entitas MAC menangani semua metode MAC yang bergantung kepada

fungsi-fungsi

(protokol

dan

prosedur

MAC)

seperti

yang

telah

dispesifikasikan dalam standar yang relevan untuk teknologi MAC IEEE 802 LAN.

C.

Lapis Entitas Yang Lebih Tinggi Entitas Spanning Tree Protocol menangani perhitungan dan konfigurasi dari

topologi Switch LAN. Entitas Spanning Tree dan user-user lainnya yang terletak pada lapis yang lebih tinggi, seperti manajemen switch dan entitas-entitas aplikasi GARP (Generic Attribute Registration Protocol), membuat penggunaan dari


prosedur logical link control. Prosedur-prosedur ini diberikan secara terpisah untuk tiap port dan penggunaan dari MAC service disediakan oleh Entitas MAC individu.

3.4

Model Operasi Switch Model operasi dari switch merupakan dasar yang sederhana untuk

menggambarkan

fungsi

dari

MAC

switch.

Frame-frame

diterima

untuk

ditransmisikan kepada penerima ke dan dari proses-proses dan entitas-entitas yang berupa model operasi Entitas Relay MAC pada suatu switch, antara lain[6] :

3.4.1 Mempelajari Alamat (Address Learning) Ketika sebuah alat melakukan transmisi dan sebuah interface menerima sebuah frame, switch akan menempatkan alamat asal dari frame tersebut ke dalam tabel forward/filter MAC, yang memungkinkan switch untuk mengingat interface di mana alat pengirim berada. Switch tidak punya pilihan kecuali membanjiri network dengan mengirimkan frame ini keluar dari semua port, kecuali port darimana frame diterima, karena switch tidak punya ide di mana alat tujuan tersebut berada. Jika sebuah alat menjawab frame yang dikirimkan keluar dari semua port ini (broadcast) dan mengirimkan sebuah frame kembali, maka switch akan mengambil alamat asal dari frame dan menempatkan alamat MAC tersebut pada database miliknya, dengan mengasosiasikan alamat ini dengan interface yang menerima frame tersebut. Karena switch sekarang telah memiliki kedua alamat MAC yang relevan di tabel filteringnya, maka kedua alat sekarang dapat membuat sebuah


koneksi point-to-point. Switch tidak akan membanjiri network dengan frame lagi seperti pada saat pertama, karena sekarang frame hanya akan di-forward di antara kedua alat itu saja. Gambar 3.5[6] memperlihatkan proses-proses yang terlibat dalam pembangunan sebuah database MAC.

Gambar 3.5 Proses Bagaimana Switch Mempelajari Lokasi Host-Host

Dari Gambar 3.5 di atas dapat dijelaskan proses-proses dari switch dalam mempelajari lokasi host-host, yaitu : 1. Host A mengirimkan sebuah frame ke Host B. Alamat MAC Host A adalah 0000.8c01.000A; Alamat MAC Host B adalah 0000.8c01.000B. 2. Switch menerima frame pada interface E0/0 dan menempatkan alamat asal ke dalam tabel alamatnya.


3. Karena alamat tujuan tidak ada di database MAC, frame dikirimkan keluar dari semua interface, kecuali port asal. 4. Host B menerima frame dan melakukan respon ke Host A. Switch menerima frame ini pada interface E0/1 dan menempatkan alamat hardware asal ini ke dalam database MAC. 5. Host A dan Host B sekarang dapat membuat sebuah koneksi point-to-point dan hanya kedua alat yang akan menerima frame. Host C dan Host D tidak akan melihat frame, dan alamat MAC keduanya juga tidak ditemukan di database karena mereka belum mengirimkan sebuah frame ke switch. Jika Host A dan Host B tidak berkomunikasi ke switch lagi selama waktu tertentu, switch akan membuang entri mereka dari database untuk membuat database tetap dengan kondisi terkini.

3.4.2 Keputusan Forwad/Filter Ketika sebuah frame diterima pada sebuah interface switch, alamat hardware tujuan dibandingkan dengan database, frame hanya akan dikirim ke interface exit yang benar. Switch tidak akan mentransmisikan frame keluar dari interface lain kecuali dari interface tujuan. Ini menghemat bandwith pada segmen network lain dan ini disebut frame filtering. Tetapi jika alamat hardware tujuan tidak terdaftar di database MAC, maka frame akan dikirim ke semua interface yang aktif kecuali ke interface dari mana frame itu diterima. Jika sebuah alat menjawab frame dikirim ke semua interface itu, database MAC akan ter-upadate dengan lokasi (interface) alat tersebut.


Jika sebuah host atau server mengirimkan sebuah broadcast pada sebuah LAN, switch secara default akan mengirimkan frame ke semua port yang aktif kecuali port asal.

3.4.3 Database Filtering Memegang informasi filtering dan mendukung perintah-perintah yang dilakukan oleh proses forwading sebagaimana frame-frame dengan nilai yang diberikan oleh alamat MAC field tujuan dapat di-forward ke port yang diberikan.

3.4.4 Menghindari Loop Jika dibuat banyak koneksi antar-switch untuk tujuan redudancy (cadangan), maka loop network dapat terjadi. Protokol yang disebut Spanning Tree Protocol (STP) dapat digunakan untuk menghentikan loop-loop network tetapi dengan tetap memperbolehkan redudancy.

3.5

Jenis – Jenis Switch Jenis-jenis switch LAN menentukan bagaimana sebuah frame ditangani ketika

frame diterima pada sebuah port switch. Latency-waktu yang diperlukan untuk sebuah frame dikirimkan keluar dari exit port setelah switch menerima frame (bergantung pada mode switching yang dipilih). Terdapat tiga mode switching, yaitu[6] :


3.5.1 Cut-Through Dengan metode switching cut-through, switch LAN membaca hanya alamat tujuan (enam byte pertama yang mengikuti preamble) ke buffer onboard-nya (chip memory di dalam sebuah switch). Setelah itu, switch akan melihat ke alamat tujuan hardware di dalam tabel switching MAC, menentukan outgoing interface, dan kemudian mem-forward frame menuju tujuannya melalui interface tersebut.

3.5.2 FragmentFree (Cut-Through yang Dimodifikasi) FragmentFree adalah sebuah bentuk modifikasi dari switching cut-through di mana switch menunggu apa yang disebut collision window (64-byte pertama dari sebuah frame) lewat sebelum melakukan forwading. Ini karena jika sebuah paket memiliki sebuah error collision, biasanya selalu terjadi dalam 64-byte pertama. Ini berarti setiap frame akan di-cek sampai ke field data untuk memastikan tidak ada fragmentasi yang terjadi. Mode ini menyedikan pengecekan error yang lebih baik dibandingkan dengan mode cut-through.

3.5.3 Store-and-Forward Pada mode store-and-forward, switch LAN menduplikasikan atau meng-copy seluruh frame ke buffer onboard-nya dan kemudian menghitung Cyclic Redudancy Check (CRC). Karena ia menduplikasi seluruh frame, latency melalui switch menjadi bervariasi sesuai dengan panjang frame. Gambar 3.6[6] menunjukkan titik-titik berbeda di mana mode switching terjadi pada frame.


6 byte

1 byte

Preamble

SFD

6 byte Destination hardware addresses

6 byte Source hardware addresses

2 byte

Up to 1500 byte

4 byte

Length

DATA

FCS

Cut-through: Fragmen Free : Store-and-forward : tidak ada pengecek- mengecek collision semua error difilter; an error memiliki latency tertinggi

Gambar 3.6 Mode-Mode Switching yang Berbeda di dalam Sebuah Frame

3.6 Kinerja Switch Ethernet Untuk menentukan kualitas jaringan Switch Ethernet pada jaringan LAN, maka perlu dilakukan perhitungan kinerjanya. Dalam hal ini, kinerja yang dimaksud untuk menghitungnya adalah delay end to end suatu frame dari jaringan tersebut. Untuk menghitung kinerja ini, maka terlebih dahulu diperlukan membuat model sistem jaringan yang akan di analisis.

3.6.1

Model Sistem Yang Dianalisis Model sistem dari jaringan yang akan dianalisis dapa dilihat pada Gambar

3.7. Pada model sistem ini, jaringan Switch Ethernet dibuat dengan menggunakan topologi star, yang merupakan topologi yang sederhana dan mudah dalam pengkabelannya. Selain itu, topologi ini juga tidak mempengaruhi station-station yang lain di dalam jaringan, jika salah satu station mengalami pemutusan hubungan.


(a) Model Sistemnya Menggunakan 4 station dalam 1 segmen

(b) Model Sistem Delay end-to-end Pada Switch Ethernet

Gambar 3.7 Model Sistem Yang Dianalisis


3.6.2 Delay end-to-end Suatu Frame Pada Jaringan Switch Ethernet Analisis delay pada komunikasi ini didasarkan oleh kestabilan operasi pada jaringan Switch Ethernet yang merupakan suatu masalah yang patut untuk dianalisis, guna terciptanya trafik yang lancar dalam pengiriman data. Kestabilan ini tergantung kepada kondisi operasional yang dihubungkan ke switch dan kapasitas kanal yang tersedia. Dengan kata lain, dalam satuan unit waktu, switch harus mampu untuk memproses jumlah frame-frame yang dibangkitkan oleh entitas-entitas yang bersebelahan dan dengan kapasitas bandwith yang cukup besar untuk mensupport alamat trafik ke tujuan. Analisis perhitungan kinerja Switch Ethernet pada Local Area Network (LAN) menggunakan sistem antrian. Jenis sistem antrian yang digunakan adalah M/M/1. Sistem antrian M/M/1 dibuat dari kedatangan Poisson, memiliki satu eksponen (Poisson) server dengan disiplin antrian FIFO (First In First Out) yang merupakan suatu peraturan dimana yang akan dilayani terlebih dahulu adalah frame yang datang terlebih dahulu. FIFO ini sering disebut juga FCFS (First Come First Served). Sistem antrian M/M/1 merupakan single-server model antrian dengan satu buffer, yang dapat digunakan untuk sistem yang sederhana. Namun, pada model ini, buffer dianggap memiliki kapasitas tak berhingga.


Buffer Server

Kedatangan Paket

Keberangkatan Paket

Gambar 3.8 Model Antrian M/M/1

Pada Gambar 3.8[9] dapat dilihat sebuah model antrian pelayanan tunggal (single server). Paket–paket tiba secara acak, kemudian paket antri di dalam buffer sebelum dilayani oleh server. Setelah selesai dilayani, maka paket meninggalkan sistem antrian. Dalam suatu sistem antrian terdapat faktor–faktor yang harus diperhatikan agar suatu fasilitas pelayanan dapat melayani paket yang berdatangan, yaitu bentuk kedatangan paket, bentuk fasilitas pelayanan, kapasitas fasilitas pelayanan untuk menampung paket, utilisasi sistem, dan disiplin antrian yang mengatur pelayanan kepada paket. Distribusi probabilitas yang sering digunakan adalah distribusi Poisson, dimana kedatangan paket bersifat bebas, tidak terpengaruh oleh kedatangan sebelum ataupun sesudahnya. Asumsi distribusi Poisson menunjukkan bahwa kedatangan paket sifatnya acak dan mempunyai rata–rata laju kedatangan sebesar lamda ( λ ). Proses kedatangan paket–paket yang mengikuti distribusi Poisson dapat dilihat pada Gambar 3.9[9].


∆t Waktu t + ∆t

t

Gambar 3.9 Interval Waktu Kedatangan Paket pada Proses Poisson

Pada Gambar 3.10 dapat dilihat bahwa sebuah interval waktu yang kecil ∆t (∆t → 0), antara waktu t dan t + ∆t. Jika terdapat interval waktu terbatas yang panjang T [9], seperti dilihat pada Gambar 3.10[9]. T ∆t

∆t

∆t

∆t

Waktu

Gambar 3.10 Distribusi Poisson dengan Interval Waktu T

Pada interval waktu T, maka dapat diketahui probabilitas kedatangan p(k) dari k kedatangan[9] yaitu :

( λ T ) k e − λT p(k ) = k! dimana : p(k)

=

probabilitas dari k kedatangan

T

=

interval waktu (detik)

λ

=

laju kedatangan paket (paket/detik)

k

=

0, 1, 2…


(3.1)

Poisson sering digunakan sebagai model untuk kedatangan paket yang acak ke dalam sistem antrian. Pada analisa ini, perlu untuk menghasilkan suatu urutan waktu kedatangan paket 0 = t 0 ≤ t1 ≤ t 2 ≤ ... dimana kejadian ke i terjadi pada saat ti (i = 1, 2,…) dan distribusi dari waktu kejadian {ti} mengikuti pola tertentu. N (t ) = max(i : t i ≤ t ) adalah jumlah kejadian yang terjadi pada saat atau sebelum t untuk t ≥ 0 [10]. Sebuah proses { N (t ), t ≥ 0 } dikatakan proses Poisson jika : 1. Paket yang tiba sebanyak satu paket, pada suatu waktu. 2. N(t + s) – N(t) adalah jumlah kedatangan pada interval waktu (t, t + s), adalah independen dari { N (u ),0 ≤ u ≤ t }. 3. Distribusi dari N(t + s) – N(t) independen dari t untuk t, s ≥ 0.

Data-data asli yang berasal dari workstation sumber pada suatu LAN, akan dikemas terlebih dahulu dalam bentuk frame dengan menambahkan header dan tailer yang dibutuhkan oleh protokol untuk membawa frame LAN. Oleh karena itu, waktu pemrosesan 1 frame dalam bit pada workstation adalah :

T proc =

N tambahan

µ

(3.2)

dimana : Tproc

= waktu pemrosesan 1 frame dalam bit pada workstation (detik).

Ntambahan

= jumlah bit tambahan (header dan tailer) untuk tiap frame (bit).

µ

= laju pelayanan frame dalam bit (bit/detik).


Waktu perambatan tiap bit sepanjang kanal-kanal (Tprop)[11] adalah :

T prop

=

k

∑ c =1

Leng (c) C

(3.3)

dimana : Tprop

= waktu propagasi frame (detik).

k

= jumlah kanal yang digunakan.

Leng (c)

= panjang tiap kanal (meter).

C

= kecepatan sinyal propagasi pada medium transmisi (2 x 108 m/s).

Waktu yang diperlukan untuk mengirimkan semua bit data, disebut dengan waktu transmisi (Ttrans)[11] diberikan oleh : Ttrans =

Size f

(3.4)

Rate(c )

dimana : Size f

= ukuran frame dalam bit.

Rate (c)

= laju kanal c (bps).

Untuk menjamin sistem menjadi stabil pada antrian dengan pelayanan ganda, maka dapat dilihat bahwa λ < µ . Sehingga, akan didapat utilization ρ [9] dari sistem sebesar :

ρ=

λ µ

(3.5)


dimana :

ρ =

utilisasi sistem.

λ =

laju kedatangan frame (frame/detik).

µ =

laju pelayanan frame (frame/detik).

Parameter ρ ini sering disebut juga dengan intensitas trafik. Untuk antrian dengan satu pelayanan dan kapasitas buffer tak terbatas, jika nilai ρ mendekati dan melampaui satu, maka akan dijumpai keadaan kongesti, jadi waktu tunggu dalam antrian akan meningkat, dan paket–paket lain yang tiba sering diblok. Dengan informasi ini, maka dapat ditemukan parameter-parameter kinerja dalam suatu sistem antrian, yaitu : Laju lalu lintas kedatangan frame merupakan rata-rata jumlah frame yang ditransmisikan melalui switch per satuan waktu, parameter λ didapatkan dari hukum Little[9] yaitu : ∞

N (k ) = ∑ kp(k ) = λT k =0

N ( k ) = λT

λ=

N (k ) T

dimana:

λ

= laju kedatangan frame (frame/detik).

N(k)

= jumlah kedatangan frame (frame).

T

= waktu total operasi (detik).


(3.6)

Parameter ρo merupakan persentase dari utilisasi link atau intensitas trafik dalam keadaan kosong atau probabilitas[9] bahwa server kosong adalah :

ρ0 = 1 −

λ µ

= 1− ρ

(3.7)

Untuk model sistem antrian M/M/1, jumlah frame rata-rata[12] dalam sistem N diberikan oleh persamaan :

N sistem =

ρ 1− ρ

(3.8)

Lamanya waktu total yang dibutuhkan sejumlah frame dalam sistem merupakan penjumlahan waktu yang dibutuhkan frame untuk mengantri dengan waktu yang dibutuhkan frame ketika dilayani dalam sebuah sistem. Berdasarkan hukum Little[9] , persamaannya adalah : N sistem = λ ⋅ t sistem

t sistem =

N sistem

λ

(3.9)

di mana :

N

= rata-rata jumlah pelanggan di dalam sistem antrian (frame).

λ

= laju kedatangan frame (frame/detik).

t sistem

= total waktu rata-rata yang dihabiskan sejumlah frame dalam sistem (detik).


Waktu yang dibutuhkan server untuk melayani frame[14] dapat diperoleh dari persamaan :

t service =

1

(3.10)

µ

Karena waktu service merupakan distribusi eksponensial dengan rata-rata 1/µ, maka probabilitas dari selesainya proses layanan dalam sebuah penambahan interval adalah sebesar µδ. Hubungan kedatangan dengan kelahiran sama dengan hubungan keberangkatan dengan kematian sehingga didapat parameter dari proses tersebut yaitu, λn = λ dan µn = µ. Diagram transisi kondisi sistem antrian M/M/1 dapat digambarkan sebagai berikut[12] : λ

0

λ

1

µ

λ

λ

n

2

µ

λ

µ

µ

µ

Gambar 3.11 Diagram Transisi Kondisi Sistem Antrian M/M/1

Waktu yang dialami frame dalam antrian[14] di switch, yaitu : t queue = t sistem − t service

(3.11)

Akhirnya, didapat delay end-to-end[13] dari model sistem jaringan ini sebesar : Delay end-to-end = T prop + Ttrans + t sistem + 2T proc


(3.12)

BAB IV ANALISIS KINERJA KONEKSI JARINGAN SWITCH ETHERNET PADA LOCAL AREA NETWORK (LAN)

4.1

Umum Switch Ethernet telah dikembangkan untuk mengurangi tubrukan antar-frame

yang terjadi di dalam jaringan dan untuk memperbaiki throughput. Dengan menggunakan teknik switching, komputer tidak lagi berbagi medium transmisi dalam mengirimkan datanya. Switch Ethernet bekerja secara store and forward untuk mengirimkan data-data dari satu user ke user yang lainnya berdasarkan alamat MAC yang dituju. Dengan menggunakan fungsi store and forward data tidak diteruskan untuk dikirim, melainkan disimpan dahulu di switch sampai data yang lain telah diterima dan diperiksa apakah terjadi kerusakan atau tidak. Dalam Tugas Akhir ini, akan dianalisis kinerja jaringan Switch Ethernet dengan menggunakan standarisasi Fast Ethernet jenis 100Base-Tx. Setelah mendapatkan persamaan-persamaan yang menyatakan kinerja dari jaringan Switch Ethernet di bab 3, maka dalam bab ini akan dilakukan analisis terhadap kinerja jaringan untuk mendapatkan besarnya delay end-to-end dari jaringan Switch Ethernet dan bagaimana pengaruhnya dengan jumlah frame yang ditransmisikan. Proses analisis juga akan dilakukan dengan cara menganalisis kinerja untuk laju pelayanan frame yang berbeda.


4.2

Parameter Kinerja Delay end-to-end Frame Dari model sistem yang telah dibuat pada bab 3, yaitu pada Gambar 3.7, maka

dapat diperoleh parameter kinerja yang akan dianalisis, yaitu : a. Waktu pemrosesan frame di workstation. b. Waktu propagasi frame. c. Waktu transmisi frame. d. Waktu yang dibutuhkan frame dalam antrian. e. Waktu pelayanan frame. f. Waktu delay end to end.

4.3

Parameter Sistem Dalam proses analisis diperlukan beberapa parameter awal yang digunakan

sebagai dasar perhitungan. Untuk menganalisis kinerja delay end to end dari suatu frame pada jaringan Switch Ethernet, maka terlebih dahulu dibuat beberapa asumsi yang akan digunakan dalam analisis ini, yaitu : a. Switch Ethernet memiliki 12 port yang dibagi menjadi tiga segmen, yaitu tiga segmen LAN Ethernet, yang menggunakan Fast Ethernet tipe 100Base-Tx dengan kecepatan 100 Mbps, dan memiliki 4 station per segmen dengan panjang kabel 15 meter per station. b. Panjang frame pada tiap segmen Ethernet minimal sebesar 576 bit (72 byte) dan maksimalnya adalah 12240 bit (1530 byte), sudah termasuk bit-bit preamble[11].


c. Panjang frame pada tiap segmen diasumsikan rata-rata 1250 byte/frame, dan jumlah bit tambahan 25 byte/frame yang diasumsikan untuk panjang header dan tailer, sehingga menjadi 1275 byte/frame. d. Laju pelayanan rata-rata frame diasumsikan sebesar 15000 frame/detik dan 30000 frame/detik, serta waktu pengamatan diasumsikan selama 20 detik. e. Switch Ethernet menggunakan topologi star dengan sistem antrian M/M/1, yaitu sistem antrian yang memiliki satu server dan satu buffer sebagai tempat antrian frame, dimana buffer pada sistem ini diasumsikan memiliki kapasitas tak berhingga untuk menampung frame-frame yang ditransmisikan.

4.4

Aktifitas Jaringan Aktifitas trafik model Local Area Network (LAN) dengan Switch Ethernet pada

Tugas Akhir ini adalah dimulai dari pengiriman 30000 frame untuk laju pelayanan 153 Mbps, dan 60000 frame untuk laju pelayanan sebesar 306 Mbps, hingga batas maksimal kapasitas frame yang bisa dilewatkan. Rata-rata panjang frame diasumsikan 1250 byte. Jumlah bit tambahan bagi frame yang dialokasikan pada header dan tailer diasumsikan 25 byte, jadi rata-rata panjang frame untuk Wide Area Network (WAN) adalah 1275 byte/frame, frame ditransmisikan selama 20 detik waktu pengamatan.

4.5

Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Kinerja dari jaringan Switch Ethernet yang akan dianalisis meliputi delay end-

to-end dari frame. Kedua laju pelayanan yang telah diasumsikan di atas akan


dianalisis berdasarkan jumlah frame yang ditransmisikan bervariasi, yaitu pada

µ = 15000 frame/detik, frame yang akan ditransmisikan sebesar : 30000 frame, 150000 frame, dan seterusnya sampai batas maksimal kapasitas frame yang bisa dilewatkan. Sedangkan untuk µ = 30000 frame/detik, frame yang ditransmisikan sebesar 60000 frame, 300000 frame, dan seterusnya sampai batas maksimal kapasitas frame yang bisa dilewatkan. Analisis kinerja jaringan dilakukan dengan menghitung delay end-to-end dari suatu frame, yaitu ketika frame tersebut mulai diproses dalam workstation sumber hingga ditransmisikan ke switch, dan frame mengalami antrian di buffer dan dilayani di server pada switch, sampai akhirnya

diteruskan ke workstation tujuan dan

diperiksa (diproses) kembali. Data-data asli yang berasal dari workstation sumber pada suatu LAN, akan dikemas terlebih dahulu dalam bentuk frame dengan menambahkan header dan tailer yang dibutuhkan oleh protokol untuk membawa frame LAN, seperti yang tampak pada Gambar 4.1. Oleh karena itu, panjang aktual frame WAN akan lebih panjang dari frame LAN. Sebelumnya telah ditetapkan rata-rata panjang frame adalah 1250 byte, dan telah diasumsikan bahwa bit-bit tambahan bagi setiap frame adalah 25 byte/frame. Sehingga, rata-rata panjang frame untuk WAN menjadi 1275 byte/frame.

Header

LAN Frame

Tailer

WAN Frame

Gambar 4.1 Frame WAN


4.5.1 Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 15000 frame/detik Dengan mengasumsikan laju pelayanan frame sebesar 15000 frame/detik, maka waktu pemrosesan 1 frame dalam bit pada workstation dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.2), yaitu : T proc =

25 × 8 15000 × 1275 × 8

= 0,13 × 10-5 detik Dengan menggunakan persamaan (3.3), maka waktu propagasi dari ujung kanal pengirim ke penerima pada model jaringan ini dapat dihitung, yaitu :

T prop

=

2

15

∑ 2 × 10 c =1

8

= 0,015 × 10-5 detik Panjang frame yang telah ditetapkan sebelumnya adalah 1275 byte dan kapasitas jalur koneksi switch dengan Protokol Ethernet adalah 100 Mbps. Sehingga, waktu yang diperlukan untuk mengirimkan semua bit data dari ujung kanal pengirim ke penerima dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.4), yaitu : Ttrans =

1275 × 8 100 ⋅ 10 6

= 10,2 × 10-5 detik Sehingga, waktu transmisi total dari pengirim ke switch dan dari switch ke 2

penerima adalah :

∑T c =1

trans

(

) (

)

= 10,2 × 10 −5 + 10,2 × 10 −5 = 20,4 × 10 −5 detik


1. Untuk Pengiriman 30000 frame a. Pengiriman 30000 frame selama 20 detik waktu pengamatan dapat dilakukan dengan mengalirkan frame dari satu segmen ke segmen yang lain. Sehingga, laju rata-rata kedatangan frame di switch untuk diteruskan ke jaringan tersebut dapat diperoleh dari persamaan (3.6), yaitu :

λ=

30000 = 1500 frame/detik 20

b. Dari hasil di atas, dapat dilihat bahwa laju rata-rata pelayanan melebihi laju kedatangan. Namun, kadangkala laju kedatangan data melampaui kapasitas switch untuk melayani frame tersebut. Dalam situasi ini, antrian harus dialokasikan pada switch sehingga dapat menerima frame. Model ini dapat diasumsikan sebagai model antrian single-channel dan single-phase atau dalam model M/M/1. Dengan mengasumsikan laju pelayanan rata-rata frame sebesar 15000 frame/detik, maka pemanfaatan fasilitas layanan atau utility sistem dalam model ini dapat diperoleh dari persamaan (3.5), yaitu :

ρ=

1500 = 0,1 15000

c. Hasil di atas menunjukkan bahwa dengan laju pelayanan switch sebesar 15000 frame/detik, maka kapasitas switch yang digunakan kira-kira hanya 10% dari kapasitas maksimumnya. Probabilitas bahwa server kosong dapat diperoleh dari persamaan (3.7), yaitu :

ρ 0 = 1 − 0,1 = 0,9


Jadi, kemungkinan tidak adanya frame dalam server pada switch adalah kirakira 90%. d. Untuk model antrian M/M/1, jumlah frame rata-rata yang terdapat di dalam sistem dapat diperoleh dari persamaan (3.8), yaitu :

N sistem =

0,1 1 − 0,1

= 0,11 frame e. Dalam menganalisa kinerja suatu sistem, maka dilakukan perhitungan waktu untuk mengetahui lama waktu pelayanan dan lama frame mengantri di dalam sistem tersebut, maka waktu rata-rata yang dihabiskan frame dalam sistem dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.9), yaitu :

t sistem =

0,11 1500

= 7,33 × 10-5 detik f. Waktu pelayanan adalah waktu yang dibutuhkan server untuk melayani frame melintasi jaringan. Dengan mengasumsikan laju pelayanan rata-rata frame sebesar 15000 frame/detik, maka waktu yang dibutuhkan server untuk melayani frame dapat diperoleh dari persamaan (3.10), yaitu :

t service =

1 = 6,67 × 10 −5 detik 15000


f. Waktu yang dialami frame dalam antrian di buffer pada sistem dapat diperoleh dari persamaan (3.11), yaitu : t queue = 7,33 ⋅ 10 −5 − 6,67 ⋅ 10 −5

= 0,66 × 10-5 detik g. Sehingga delay end-to-end dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.12), yaitu :

(

Delay end-to-end = 0, 015 ⋅ 10 -5 + 20,4 ⋅ 10 −5 + 7,33 ⋅ 10 −5 + 2 × 0,13 ⋅ 10 −5

)

= 28,0 × 10-5 detik

2. Untuk pengiriman 150000 frame a. Laju rata-rata kedatangan frame :

λ=

150000 = 7500 frame/detik 20

b. Pemanfaatan fasilitas layanan (utulity) sistem :

ρ=

7500 = 0,5 15000

c. Hasil di atas menunjukkan bahwa dengan laju pelayanan switch sebesar 15000 frame/detik, maka kapasitas switch yang digunakan kira-kira hanya 50% dari kapasitas maksimumnya. Maka, probabilitas bahwa server kosong adalah :

ρ 0 = 1 − 0,5 = 0,5 Jadi, kemungkinan tidak adanya frame dalam switch adalah kira-kira 50%.


d. Jumlah frame rata-rata yang terdapat di dalam sistem :

N sistem =

0,5 1 − 0,5

= 1 frame e. Waktu rata-rata frame dalam sistem, adalah :

t sistem =

1 7500

= 13,3 × 10-5 detik f. Waktu yang dialami frame dalam antrian, adalah :

(

) (

t queue = 13,30 × 10 −5 − 6,67 × 10 −5

)

= 6,63 × 10-5 detik g. Sehingga, delay end-to-end sejak bit pertama dikirim sampai bit terakhir diterima adalah :

(

Delay end-to-end = 0, 015 ⋅ 10 -5 + 20,4 ⋅ 10 −5 + 13,3 ⋅ 10 −5 + 2 × 0,13 ⋅ 10 −5

)

= 33,9 × 10-5 detik

4.5.2 Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 30000 frame/detik Dengan mengasumsikan laju pelayanan frame sebesar 30000 frame/detik, maka waktu pemrosesan 1 frame dalam bit pada workstation, adalah : T proc =

25 × 8 30000 × 1275 × 8

= 0,07 × 10-5 detik


1. Untuk Pengiriman 60000 frame a. Laju rata-rata kedatangan frame :

λ=

60000 = 3000 frame/detik 20

b. Dengan mengasumsikan laju pelayanan rata-rata frame sebesar 30000 frame/detik, maka pemanfaatan fasilitas layanan atau utility sistem dalam model ini adalah :

ρ=

3000 = 0,1 30000

c. Hasil di atas menunjukkan bahwa dengan laju pelayanan switch sebesar 30000 frame/detik, maka kapasitas switch yang digunakan kira-kira hanya 10% dari kapasitas maksimumnya. Probabilitas bahwa server kosong adalah :

ρ 0 = 1 − 0,1 = 0,9 Jadi, kemungkinan tidak adanya frame dalam server pada switch adalah kirakira 90%. d. Untuk model antrian M/M/1, jumlah frame rata-rata yang terdapat di dalam sistem adalah :

N sistem =

0,1 1 − 0,1

= 0,11 frame e. Waktu rata-rata yang dihabiskan frame dalam sistem adalah :

t sistem =

0,11 3000

= 3,67 × 10-5 detik Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network (LAN), 2010.

f. Dengan mengasumsikan laju pelayanan rata-rata frame sebesar 30000 frame/detik, maka waktu yang dibutuhkan server untuk melayani frame adalah :

1 = 3,33 × 10 −5 detik 30000

t service =

g. Waktu yang dialami frame dalam antrian di buffer pada sistem adalah : t queue = 3,67 ⋅ 10 −5 − 3,33 ⋅ 10 −5

= 0,34 × 10-5 detik h. Sehingga delay end-to-end frame yang melalui jaringan ini adalah :

(

Delay end-to-end = 0, 015 ⋅ 10 -5 + 20,4 ⋅ 10 −5 + 3,67 ⋅ 10 −5 + 2 × 0,07 ⋅ 10 −5

)

= 20,9 × 10-5 detik

2. Untuk pengiriman 300000 frame a. Laju rata-rata kedatangan frame :

λ=

300000 = 15000 frame/detik 20

b. Pemanfaatan fasilitas layanan (utulity) sistem :

ρ=

15000 = 0,5 30000

c. Hasil di atas menunjukkan bahwa dengan laju pelayanan switch sebesar 30000 frame/detik, maka kapasitas switch yang digunakan kira-kira hanya 50% dari kapasitas maksimumnya. Maka, probabilitas bahwa server kosong adalah :


ρ 0 = 1 − 0,5 = 0,5 Jadi, kemungkinan tidak adanya frame dalam switch adalah kira-kira 50%. d. Jumlah frame rata-rata yang terdapat di dalam sistem :

N sistem =

0,5 1 − 0,5

= 1 frame e. Waktu rata-rata frame dalam sistem, adalah :

t sistem =

1 15000

= 6,67 × 10-5 detik f. Waktu yang dialami frame dalam antrian, adalah :

(

) (

t queue = 6,67 × 10 −5 − 3,33 × 10 −5

)

= 3,34 × 10-5 detik g. Sehingga delay end-to-end frame yang melalui jaringan ini adalah :

(

Delay end-to-end = 0, 015 ⋅ 10 -5 + 20,4 ⋅ 10 −5 + 6,67 ⋅ 10 −5 + 2 × 0,07 ⋅ 10 −5

)

= 23,9 × 10-5 detik

4.6

Hasil Analisis Kinerja Jaringan Analisis ini dilakukan berdasarkan jumlah frame yang ditransmisikan bervariasi

dengan interval bertambahnya frame sebesar 30000 frame untuk µ = 15000 frame/detik dan interval sebesar 60000 untuk µ = 30000 frame/detik dengan lama station beroperasi adalah 20 detik.


4.6.1 Hasil Analisis Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-toend dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 15000 frame/detik Laju pelayanan frame diasumsikan sebesar 15000 frame/detik, dengan pentransmsian frame dimulai dari 30000 frame, berdasarkan kenaikan jumlah frame sebesar 30000 frame. Adapun tampilan data hasil analisis dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-to-end dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 15000 frame/detik t queue

t sistem

−5

−5

(10 ) (10 )

λ

Frame (bit)

(frame/detik)

ρ

30000

1500

0,1

0,66

7,33

60000 90000 120000 150000 180000 210000 240000 270000

3000 4500 6000 7500 9000 10500 12000 13500

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

1,66 2,88 4,53 6,63 10,0 15,5 26,6 60,0

8,33 9,55 11,2 13,3 16,7 22,2 33,3 66,7

Keterangan

(detik) (detik)

Delay end-to-end

(10 ) −5

(detik) 28,0 29,0 30,2 31,9 33,9 37,4 42,9 53,9 87,4

:

λ

= rata-rata kedatangan frame di switch (frame/detik).

ρ

= utilisasi sistem (dimana ρ <1).

t queue

= waktu yang dialami frame di antrian (detik).

t sistem

= waktu yang dihabiskan frame di sistem (detik).


Delay end-to-end

= waktu yang yang dibutuhkan oleh frame ketika mulai diproses di workstation sumber, kemudian ditransmisikan ke switch dan diteruskan sampai ke workstation tujuan hingga diproses kembali.

Dari Tabel 4.1 di atas, maka dapat diperoleh data hasil analisa dalam bentuk grafik yang menggambarkan kondisi kenaikan dari delay end-to-end terhadap jumlah frame yang ditransmisikan, yaitu seperti yang tampak pada Gambar 4.2. Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-to-end dengan Laju Pelayanan Frame = 15000 frame/detik 100 90

Delay end-to-end

80 70 60 50

Delay end-to-end

40 30 20 10 0 30000

60000

90000

120000

150000

180000

210000

240000

270000

Jumlah Frame

Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-to-end dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 15000 frame/detik

Berdasarkan grafik pada Gambar 4.2, dapat dilihat bahwa semakin banyak frame yang ditransmisikan, maka akan semakin banyak pula frame yang mengalami antrian di buffer, sehingga waktu antrian yang dialami frame akan semakin besar. Oleh karena itu, frame akan menghabiskan lebih banyak waktu pada sistem. Hal ini


akan mengakibatkan delay end-to-end yang dialami oleh jumlah frame yang ditransmisikan dari workstation sumber dan kemudian melalui switch sehingga akhirnya sampai di workstation tujuan, akan semakin besar. Pada grafik juga dapat dilihat bahwa pada titik dengan jumlah frame 240000 dan 270000, kenaikan delay end-to-end semakin tajam yaitu dari 42,9 berturut-turut menjadi sebesar 53,9 dan 87,4. Hal ini disebabkan karena intensitas trafik (ρ) semakin mendekati 1 yaitu 0,8 dan 0,9. Sehingga terjadilah keadaan kongesti pada jaringan yang akan menyebabkan waktu tunggu dalam antrian semakin meningkat dan frame-frame yang tiba akan sering diblok.

4.6.2 Hasil Analisis Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-toend dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 30000 frame/detik Laju pelayanan frame diasumsikan sebesar 30000 frame/detik, dengan pentransmisian frame dimulai dari 60000 frame. Adapun tampilan data hasil analisis dapat dilihat pada Tabel 4.2.


Tabel 4.2 Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-to-end dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 30000 frame/detik

Frame (bit) 60000 120000 180000 240000 300000 360000 420000 480000 540000

t queue

t sistem

−5

−5

ρ

(10 ) (10 )

(frame/detik) 3000

0,1

(detik) (detik) 0,34 3,67

6000 9000 12000 15000 18000 21000 24000 27000

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

λ

0,84 1,45 2,25 3,34 5,00 7,77 13,4 29,9

4,17 4,78 5,58 6,67 8,33 11,1 16,7 33,3

Delay end-to-end 10 −5 (detik) 24,2 24,7 25,3 26,1 27,2 28,9 31,7 37,3 53,9

(

)

Dari Tabel 4.2 di atas, maka dapat diperoleh data hasil analisa dalam bentuk grafik yang menggambarkan kondisi kenaikan dari delay end-to-end terhadap jumlah frame yang ditransmisikan, yaitu seperti yang tampak pada Gambar 4.3. Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-to-end dengan Laju Pelayanan Frame = 30000 frame/detik 60

Delay end-to-end

50 40 30

Delay end-to-end

20 10 0 60000

120000

180000

240000

300000

360000

420000

480000

540000

Jumlah Frame

Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-to-end dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 30000 frame/detik Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network (LAN), 2010.

Dari grafik pada Gambar 4.3 di atas, dapat dilihat bahwa seiring bertambahnya jumlah frame yang ditransmisikan selama 20 detik, maka akan menyebabkan semakin besar pula delay end-to-end yang dialami oleh frame agar sampai ke tujuan. Hal ini terjadi karena waktu yang dialami frame dalam antrian semakin lama, sedangkan waktu yang dibutuhkan server untuk melayani frame berada dalam kondisi yang konstan. Pada grafik juga dapat dilihat bahwa pada titik dengan jumlah frame 540000, kenaikan delay end-to-end semakin tajam yaitu dari 37,3 menjadi sebesar 53,9. Hal ini disebabkan karena intensitas trafik (ρ) semakin mendekati 1 yaitu 0,9. Sehingga terjadilah keadaan kongesti pada jaringan yang akan menyebabkan waktu tunggu dalam antrian semakin meningkat dan frame-frame yang tiba akan sering diblok. Dari perbandingan dua analisa kinerja di atas, maka dapat dilihat bahwa dengan laju pelayanan yang lebih besar, akan mengakibatkan delay end-to-end yang dialami frame akan semakin kecil.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan Dari pembahasan dan analisa yang dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Penggunaan Switch Ethernet pada jaringan LAN akan menghindari tubrukan antar-frame, ketika frame sedang ditransmisikan. Hal ini terjadi karena dengan menggunakan teknik switching, komputer tidak lagi berbagi medium transmisi dalam mengirimkan datanya dan adanya kemampuan switch untuk membaca alamat MAC tujuan. 2. Dengan bertambahnya jumlah frame yang ditransmisikan dalam jaringan, maka delay end-to-end frame yang melintasi jaringan akan semakin bertambah. Semakin banyak frame yang berada dalam antrian mengakibatkan pertambahan delay pada antrian. 3. Dengan bertambahnya laju pelayanan frame, maka akan mengakibatkan besarnya delay end-to-end frame melintasi jaringan menjadi lebih kecil. Hal ini terjadi karena waktu frame dalam antrian akan semakin kecil, seiiring dengan bertambahnya laju pelayanan frame. 4. Bertambahnya laju pelayanan juga akan mengakibatkan waktu pemrosesan frame pada workstation semakin kecil.


5.2

Saran Adapun beberapa saran yang dapat penulis berikan adalah :

1. Untuk pengembangan yang lebih lengkap dalam analisa kinerja switch Ethernet ini, masih dapat dilakukan dengan mengikutsertakan parameter yang belum dibahas pada Tugas Akhir ini, seperti throughput dan loss probability. 2. Analisa kinerja jaringan dapat dikembangkan dengan menambahkan perangkat jaringan yang lain, seperti router.


DAFTAR PUSTAKA

[1]

Freeman, Roger L. 2005. Fundamentals Of Telecommunications, Second Edition. John Wiley & Sons, Inc. New Jersey.

[2]

Stallings, William. 2000. “Data And Computer Communications, 5th Edition”. Prentice-Hall Inc. New Jersey.

[3]

Forouzan, Behrouz A. 2007. “Data Communications and Networking, Fourth Edition”. McGraw-Hill. New York.

[4]

Dr. Schneider. 2001. “Data Communication and Distributed Processing : LAN Switching Technologies and Virtual LAN”. INFS612.

[5]

DCW. 24 Februari 2009. “Local Area Network”. www.pdf-search-engine.com.

[6]

Lammle, Todd. 2005. “CCNA Cisco Certified Network Associate Study Guide”. PT. Elex Media Komputindo. Jakarta.

[7]

IEEE. 2004. “Standard 802.1D (Revision of IEEE Std 802.1D-1998) Local and metropolitan area networks Media Access Control (MAC) Bridges”. Piscataway. New York – USA.

[8]

Budiono,

N.W.

2005.

“Konfigurasi

Dasar

Cisco

Switch”.

www.

Ilmukomputer.com. [9]

Schwartz, M. 1987. “Telecommunication Networks Protocols, Modeling and Anaysis”. Addison-Wesley Publishing Company, Inc. New York-USA. Hal. 21 – 56.


[10] Law, A.M., Kelton W.D. 1991. “Simulation Modeling & Analysis, Edisi kedua”. McGraw-Hill International Editions, Inc. Singapore. Hal. 420-512. [11] Costa, Rafael Pinto, dkk. 8 Maret 2009. “Analysis of Traffic Differentiation on Switched Ethernet”. Informatics Institute-Federal University of Rio Grande do Sul. Brazil. Hal : 2. [12] Hayes, Jeremiah F. 2004. “Modeling and Analysis of Telecommunications Networks”. John Wiley & Sons, Inc. New Jersey. Hal : 86 – 87. [13] Moningka, Johny. 12 Mei 2009. “Building a Network (Lecture 2) Requirements : Performance Network Architecture”. Jaringan Komputer (IKI20240). Fakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia. [14] Goh, Iqbal. 21 Februari 2009. ”Analisis Kinerja Sistem Teori Antrian Bab 5”. http://209.85.173.132/search?q=cache:yvjWC2Nx_MUJ:ridha.staff.gunadarma. ac.id/Downloads/files/6231/bab5.pdf.


TUGAS AKHIR ANALISIS KINERJA KONEKSI JARINGAN SWITCH ETHERNET PADA LOCAL AREA NETWORK (LAN)

Recommend Documents