Network Layer : IPv4 Protocol

Network Layer : IPv4 Protocol



IPv4 basic characteristics: 





Connectionless Best Effort (unreliable) – Tidak ada jaminan untuk manajemen dan pengiriman ulang jika paket corrupt Media Independent – beroperasi secara independen terhadap media pengangkut data.



Layer network tidak dibebani oleh karakteristik media dimana paket ditransmisikan. IPv4 dan IPv6 beroperasi secara independen dari media yang membawa data pada layer di bawahnya.

Distribusi IP Address di Dunia IANA (Internet Assigned Number Authority)

RIR(Regional Internet Registry)

NIR (National Internet Registry)

LIR (Local Internet Registry)

IANA (Internet Assigned Number Authority)

RIR Amerika Selatan (LACNIC)

RIR Amerika Utara (ARIN)

RIR Asia Pasifik (APNIC)

RIR Eropa(RIPE)

NIR Indonesia (IDNIC)

NIR Jepang (JPNIC)

NIR Taiwan (TWNIC)

ISP

LAN/ WAN

RIR Afrika (AFRINIC)

Addressing 





Address pada IPv4 terdiri dari public address dan privat address. Public address didesain untuk jaringan akses internet. Privat address digunakan untuk jaringan privat, dimana penggunaan address ini tidak perlu unik dengan network yang berada di luar.



Untuk mentranslate private address ke public address agar host dapat mengakses resource melalui internet, digunakan layanan NAT (network Address Translation)

IP Addressing Structure 

Describe the dotted decimal structure of a binary IP address and label its parts

IP Addressing Structure

IP Addressing 223.1.1.1 



IP address: 32-bit identifier untuk host, router atau interface interface: koneksi antar host, router dan link fisik   

Router biasanya memiliki interface lebih dari satu host dapat memiliki interface lebih dari satu IP addresses dihubungkan dengan interface, bukan dengan host dan router

223.1.2.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.1.3

223.1.2.9

223.1.3.27

223.1.2.2

223.1.3.2

223.1.3.1

223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001 223

1

1

1

IP Addressing 223.1.1.1 

IP address: network part (high order bits)  host part (low order bits) What’s a network ? (from IP address perspective)  Interface-interface yang memiliki bagian network IP address yang sama  Dapat saling berhubungan satu sama lain secara fisik tanpa melibatkan router 



223.1.2.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.1.3

223.1.2.9 223.1.2.2

223.1.3.27 LAN

223.1.3.1

223.1.3.2

Berdasarkan case di atas: Jaringan terdiri dari 3 IP networks (untuk IP addresses berawalan 223, 24 bit pertama adalah network address)



User dapat dikelompokkan berdasarkan :   

Lokasi geografis Tujuan Kepemilikan

GEOGRAFIS

PURPOSE

OWNERSHIP

Why Separate Hosts? 

Meningkatkan performansi 



Security 



Membagi jaringan sehingga host-host yang ingin berkomunikasi intens dikelompokkan sehingga mereduksi trafik dalam internetwork. Membagi jaringan berdasarkan kepemilikan, artinya akses dari dan ke resource dari luar jaringan dapat dibolehkan, dilarang dan dimonitor.

Address management 

Internet terdiri dari sejumlah besar host, masing-masing memiliki IP.  tabel routing akan sangat besar.

IP addresses: how to get one?

Hosts (host portion):  Diberi oleh administrator, atau menggunakan  DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol:  host mengirimkan msg “DHCP discover” secara broadcasts  DHCP server merespon dengan msg “DHCP offer”  host meminta IP address : “DHCP request” msg  DHCP server mengirimkan address: “DHCP ack” msg

Format paket IP 1

2

3

Version

4

5 6

7

8

Header length

9

10

11

Precedenc e

12

13

14

15 16

D

T

R

unused

Total length Identification D

M

Fragment offset

Rs

Time to live (seconds)

Protocol

Header checksum Source IP address (4 Byte)

Destination IP address (4 Byte) Option (0 word atau lebih) Data  64 kB

Fungsi-fungsi Header IP Version

Header length

Precedence

D T R X X

Total length       

Version (4 bit) menyatakan versi IP yang digunakan : 0100 (4) = IPv4 Header length (4 bit) menyatakan panjang header IP dalam word : 0101 (5) = 20 byte Precedence (3 bit): type of services Delay : D=1  low delay ; segera dikirim Throughput : T=1  high throughput ; Reliability : R=1  high reliability ; paket tidak boleh di drop X = future used ; default = 0

Identification D







 

M

Rs

Fragment offset

Identification = nomor paket (berurut, dimulai random oleh protokol IP) Don‟t Fragment : D = 1  tidak boleh dilakukan framentasi untuk paket ini More Fragment : M = 1  masih ada paket berikutnya, M = 0  potongan paket terakhir Reserved  1 bit : Biasanya diset 0. Fragment Offset : berisi nomor byte awal dari potongan paket ini, contoh : FO= 20 berarti paket ini dimulai dari byte ke 20 paket asal (paket sebelum difragmentasi/disegmentasi)

Time to live (seconds) 



Protocol

Time to live : Membatasi lamanya paket berada dijaringan, dalam detik atau hop, contoh : TTL=128  paket hanya boleh ada dijaringan selama maksimum 128 detik atau hop Protokol : menyatakan protokol lapis 4 yang dibawa, contoh :  TCP : 06  UDP : 17  ICMP : 01 (internet control message protocol)  contoh ping (mengirim pesan ICMP echo request)

Header checksum Source IP address (4 Byte) Destination IP address (4 Byte) Option (0 word atau lebih) Data  64 kB

Option : untuk yang berhubungan dengan security, traceroute,

IPv4 “class-full” addressing: class A

0 network

B

10

C

110

D

1110

1.0.0.0 to 127.255.255.255

host network

128.0.0.0 to 191.255.255.255

host

network multicast address

32 bits

host

192.0.0.0 to 223.255.255.255 224.0.0.0 to 239.255.255.255

Pembagian Alamat Kelas C Alamat kelas C

Alokasi

194.0.0.0 s/d 195.255.255.255

Eropa

198.0.0.0 s/d 199.255.255.255

Amerika Utara

200.0.0.0 s/d 201.255.255.255

Amerika Tengah dan Selatan

202.0.0.0 s/d 203.255.255.255

Asia Pasifik

Subnet Mask 



Subnet mask digunakan untuk memisahkan alamat network dan alamat host. Operasi „AND‟ antara IP dan SM  untuk mencari network address





Network address: IP dimana bagian hostnya bernilai 0 Broadcast address : IP dimana bagian hostnya semua bit nilainya 1.

Classless 

Sejumlah bit yang digunakan untuk menunjukkan network disebut „prefix length‟. Misalkan : 172.16.4.0/30 menunjukkan bahwa 30 bit menunjukkan network address dan sisanya, 2 bit menunjukkan host.

IP

Subnet mask

10.14.211.11

255.255.128.0

207.10.19.2

255.255.248.0

Network

Host

Broadcast

10.14.128.0.0 0.0.67.1 210.14.201.3

210.14.223.255 10.14.192.0

11.14.209.17 10.14.201.3

10.14.199.255 1.17

10.14.0.0

Subnetting 

Digunakan untuk membagi lagi kelompok IP menjadi kelompok yang lebih kecil (biasanya menggunakan aturan classless)  

  

kemudahan mengelola pengaturan routing Security Meningkatkan performansi

Subnet 

10.14.64.255 mask 255.255.255.128  00001010.00001110.01000000.11111111 11111111.11111111.11111111.10000000  mask Bit berwarna merah menunjukkan network. Hasil operasi and  10.14.64.128(menunjukkan alamat subnetwork) Jika mask kita 255.255.255.0 menghasilkan alamat network 10.14.64.0, dengan meminjam 1 bit lagi (sehingga alamat network menjadi 10.14.64.128), kita bisa menambah 1 subnetwork. Berapa alamat host yang ada?? Hasil operasi xor (dgn bit 0 di mask)  127  10.14.64.255/25 : subnet 10.14.64.128 dengan jumlah host 127

NETWORK LAYER : Fungsi Routing

Fungsi network layer 



Membawa paket dari host pengirim ke penerima Protokol network layer ada di setiap host dan router

Tiga fungsi utama:  path determination: menentukan rute yang ditempuh paket dari sumber ke tujuan (Routing algorithms)  switching: memindahkan paket dari input router ke output router  call setup: beberapa arsitektur jaringan mensyaratkan router call setup sepanjang jalur sebelum data dialirkan

application transport network data link physical

network data link physical

network data link physical network data link physical




network data link physical network data link physical

application transport network data link physical

Protokol yang diimplementasikan pada Lapis 3:   



Internet Protocol version 4 (IPv4) Internet Protocol version 6 (IPv6) Novell NetWare Internetwork Packet Exchange (IPX) AppleTalk

Routing Routing protocol

5

Goal: menentukan suatu jalur yang “baik” (router-router yang berurutan) melalui suatu jaringan dari source ke destination.

Graph abstraction untuk algoritma routing :  graph nodes (vertex) adalah routers  graph edges (arc) adalah link fisik  link cost: delay, biaya, atau level kongesti

2

A

2 1



B

D

3

C 3

1

5

F

1

E

2

Jalur yang “baik” :  Biasanya berarti jalur dengan biaya yang minimum  Bisa jadi ada definisi lain

Static or dynamic? Static: Pergantian rute berlangsung lambat (dilakukan administrator) Dynamic: Rute berganti lebih cepat 

 

Update secara periodik Respon bila cost link berubah

Inter & Intra domain  

Inter Domain : BGP (antar AS) Intra Domain : OSPF, RIP, IGRP (didalam AS)

Autonomous systems 

Autonomous systems divide up the global internetwork into manageable units

Interior and Exterior RIP in AS 62

2-Mar-15

BGP used between

EIGRP in AS 36

BGP used between

S Ward Abingdon and Witney College

OSPF in AS 98

Routing Algorithm classification Global or decentralized information? Global:  Semua routers mempunyai informasi yang lengkap mengenai topologi dan biaya link.  “link state” algorithms (OSPF dan IS-IS) Decentralized:  router hanya mengetahui perangkat yang terhubung kepadanya secara fisik serta biayanya.  Proses komputasi yang iteratif dan pertukaran informasi dengan tetangganya.  “distance vector” algorithms (RIP, IGRP and EIGRP)



Metric yang bisa digunakan :      

Hop count Bandwidth Delay Load Reliability biasanya refers to BER Maximum transmission unit

Load balancing R 192.168.6.0/24 [120/1] via 192.168.2.1, 00:00:24, Serial0/0/0 [120/1] via 192.168.4.1, 00:00:26, Serial0/0/1 





Routing table lists two routes to the same destination, with the same metric. Both routes were discovered by the same protocol. Both routes will be used.

Distance Vector 



Algoritma beroperasi dengan memaintain tabel routing dari setiap router . Tabel routing diupdate secara periodik. Pada lingkungan pure distance vector, update routing secara periodic melibatkan pengiriman routing table tetangga secara full.

Algoritma Distance Vector Pada semua node,X: 1. Inisialisasi 2. Untuk semua node bersebelahan v 3. DX(*,v) = ∞ {* berarti untuk semua baris} 4. DX(v,v) = c(X,v) 5. Untuk semua tujuan, y 6. Kirim minwXD (y,w) kesetiap tetangga 7. loop 8. tunggu (sampai ada perubahan cost link ke tetangga V atau diterima update dari tetangga V) 9. If (c(X,V) berubah dengan d) 10. then untuk semua tujuan y: DX(y,V) = DX(y,V) + d 11. Else if (diterima update dari V dengan tujuan Y) 12. then untuk tujuan tunggal y: DX(Y,V) = c(X,V) + nilai baru 13. IF ada nilai baru minwDX(Y,w) untuk semua tujuan Y 14. then kirim nilai baru minwDX(Y,w) ke semua tetangga 15. terus menerus

Problem

PROBLEM 

count-to-infinity  Jika misal ruter A down. B tidak “mendengar” apapun dari A. Namun C “mengatakan” bahwa mengirim paket ke A bisa lewat C. dst... 





Solusi  tetapkan nilai maximum

Routing loop  solusi : split horizon (tidak mengirimkan informasi kembali ke pengirim) Update message yang tidak perlu solusi : holddown timer

Link State 

Pada link state, router melakukan:     

 



Mempelajari network address dari tetangga Menghitung delay atau cost setiap tetangga Membentuk paket utk menyebarkan informasi ruting yang baru dipelajari Mengirim paket pada tiap router Menghitung shortest path ke tiap router.

Paket link state (link state advertisement – LSA) identitas sender, sequence number, age Link state mengumpulkan informasi dari seluruh router dalam jaringan atau dalam area tertentu dan kemudian setiap router menghitung path terbaiknya secara independen. Jika terjadi failure, dikirimkan LSA. Masing-masing router akan mengcopy LSA, mengupdate databasenya, dan memforward database tersebut ke tetangganya. LSA menyebabkan router melakukan perhitungan kembali best path nya.



Contoh link-state network hierarchi:  





Area : grouping of contiguous network AS : sejumlah network dalam administrasi yang sama yang men-share strategi routing yang sama.

Misal di OSPF : area backbone, area border router, nonbackbone internal router, Misal di IS-IS :router L2, L1/L2, L1

Link State Algorithm 

DX(Y,Z) = jarak dari X ke Y, melalui Z sebagai hop selanjutnya = c(X,Z) + minwZ{D (Y,w)}

Routing protocols Interior gateway protocols Classful Classless IPv6

2-Mar-15


Exterior gateway protocols

Routing protocols Interior gateway protocols Classful Classless IPv6 Distance vector, open standard 2-Mar-15



Routing protocols Interior gateway protocols Classful Classless IPv6 Distance vector, Cisco proprietary 2-Mar-15



Routing protocols Interior gateway protocols


Classful Classless IPv6 Link state

2-Mar-15


Administrative distance 





Different routes could be found by different routing protocols, or one route could be dynamic and one static. The route with the lowest administrative distance is used. Administrative distance is an indication of the “trustworthiness” or desirability of a route.

2-Mar-15


Administrative distances    

   

0 directly connected 1 static route 90 route found using EIGRP 100 route found using IGRP 110 route found using OSPF 120 route found using RIP Maximum possible value is 255 These are default values.

2-Mar-15


Administrative distance D 192.168.6.0/24 [90/2172416] via 192.168.2.1, 00:00:24, Serial0/0 R 192.168.8.0/24 [120/1] via 192.168.3.1, 00:00:20, Serial0/1 





Two routing protocols running on a router linking two areas with the different protocols Administrative distances are the defaults for the routing protocols. D means EIGRP. Note the metric is not hop count.

2-Mar-15


HAPPY LEARNING!!

Network Layer : IPv4 Protocol

Recommend Documents