Review: Direct Link Networks Jaringan dengan host terhubung langsung
Switching & Extended LANs Devices
Ekstensi: model koneksi direct point-to-point
Keterbatasan:
(Lecture 6)
Jumlah host (mis. Ethernet 10BaseT, max. 1024) Jangkauan (geografis), skala jaringan
Teknologi Jaringan Komputer
Tantangan: Bagaimana menghubungkan host yang sangat banyak dan cakupan luas? Komunikasi antar host “TANPA” harus terhubung langsung.
(Johny Moningka MSc.) Magister Teknologi Informasi Fakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia Semester 2003/2004 Versi: 1.01
2
Standard Gigabit Ethernet - Physical
Versi: 1.1
Overview Komponen jaringan:
Gigabit Ethernet
hosts & links
Kecepatan 1 Gigabits: hanya untuk campus networks. Media: optikal fiber dan kabel UTP
Jaringan pada media fisik tunggal: point-to-point shared medium tantangan dan solusi contoh
• 1000Base-T: 4 pairs, cat 5 UTP, <= 100m. • 1000Base-SX: fiber, untuk jarak pendek dan medium • Short wavelength, multimode fiber
10 Gigabits Ethernet (2002: IEEE 802.3ae) “Bleeding edge” technology => 7 proposal implementasi dengan 7 model media/encoding 3
Versi: 1.1
4
Why switching?
Versi: 1.1
Switch: Star topology
Analogi Jaringan Telekomunikasi: Jaringan telepon: jangkauan luas dan jumlah telepon tidak terbatas. Dukungan peralatan perantara: switch => koneksi dari satu link dengan link yang lain oleh switch perantara yang berada di sentral telepon. Fungsi switch => membangun path link nomor yang dituju (dial) sampai di pesawat telepon tujuan.
5
Versi: 1.1
switch
switch
Host
6
Stara topology (vs. bus): jaringan besar dapat dibuat dengan menghubungkan sejumlah switches. Jangkauan switches lebih besar: hubungan “point-to-point” dengan host Ekspansi: penambahan host atau switch tidak mempengaruhi host yang lain.
Versi: 1.1
1
Switch: Basics
Example: Crossbar switch
Switch
Input
forwards packets from input port to output port port selected based on address in packet header
I1 I2
Output
Output Ports
Input Ports
O1 O2 On
Switch
In
Keuntungan mencakup jangkauan area yang luas: host tidak perlu terhubung langsung (switch sebagai “distribution point”). jumlah host besar => perbanyak jumlah switch (tidak terdapat kendala fisik dan kontrol media). 7
Versi: 1.1
Packet Switching
h/w: switching fabric 8
Versi: 1.1
Forwarding (1)
Solusi: packet switching
Challenges for packet switching?
basis pengiriman data dalam bentuk unit “paket” switch: mengontrol “flows” dari “paket”
Fokus pada transmisi paket => paket diproses oleh switch => forwarding dengan memilih salah satu dari output (multiple links)
Tugas utama switch: Forwarding (transfer) paket dari “input” ke “output” tujuan
Which way should packet Y go?
Paket X Paket Y
Which way should packet X go?
1. Challenge: forwarding!!!
9
Versi: 1.1
Forwarding (2)
10
Versi: 1.1
Forwarding (3) Tambahan “complexity”?
Forwarding membutuhkan informasi
dua (atau lebih) input paket dengan forwarding output link yang sama Paket mana yang lebih dulu, dan mana yang akan ditampung di buffer (memori)
tujuan paket bentuk dan informasi jaringan (path mencapai tujuan) pemilihan rute terbaik books.com
Which goes first?
Paket X host
yahoo.com
Paket Y Dimana informasi forwarding disimpan? 11
2. Challenge: routing!!! Versi: 1.1
3. Challenge: contention (buffer)!!! 12
Versi: 1.1
2
Agenda
Interconnecting LANs Building bigger LANs Why?
Membangun jaringan besar: Tidak semua host terhubung langsung
Limited # of stations Limited physical size Large collision domain
Building Extended LANs Bridges & LAN Switches
Techniques Hubs & Repeaters: physical-level interconnection Bridges & Switches: link-level interconnection
Referensi: Peterson & Davie – Bab 3.2 Baca Rujukan, Read the Reference !!! 13
Versi: 1.1
Review: OSI Model
14
Versi: 1.1
Building Extended LAN’s Traditional LAN Shared medium (e.g., Ethernet) Murah dan mudah instalasi / pengawasan (plug & play) Supports broadcast traffic
Problem Scale LAN concept • •
Larger geographic area (> O(1 km)) More hosts (> O(100))
But retain LAN-like functionality • •
15
Versi: 1.1
Extended LANs: Hubs
Mudah instalasi / administer Transparan dari host (konfigurasi, set-up, software)
16
Versi: 1.1
Ethernet: Hubs
Hubs (a.k.a Repeater/Concentrator):
Hubs dapat diatur dalam bentuk hirarkis (multitierd design) dengan backbone hubs paling atas) semua port akan mendengar frame: potensi collision
Physical layer devices (Layer 1): mengirimkan kembali bit dari satu interface ke interface lain. Hub sebagai pusat transmisi data semua host terhubung dengan hubs (star topologi): menerima dari satu port dan broadcast ke port yang lain.
single collision domain
• Collision (Ethernet): hubs memberikan jam signal ke semua port.
Hubs dapat dihubungkan dengan hubs yang lain (bertindak sebagai repeater sinyal): ekstensi jumlah nodes atau jarak. Keuntungan: murah, sederhana, cepat. segment 17
Versi: 1.1
18
segment
segment Versi: 1.1
3
Hubs and Collisions
Bridges Problem
Setiap “connected LAN” sering disebut “LAN segement”
LANs mempunyai batasan jangkauan (panjang kabel) • Mis. Ethernet 10 Base 5 < 500 m.
Hubs (repeater) tidak mengurangi collisions domain, tapi memperbesar dengan menghubungkan berbagai segment LAN => satu domain
Solution Hubungkan kedua segment LANs dengan peralatan network (BRIDGE) untuk forwarding frame data • Menerima dari satu segment forward ke segment lain • Layer 2: hanya informasi header frame (mis. Ethernet) • A collection of LANs connected by bridges is called an extended LAN
Keterbatasan throughput => jumlah node dengan potensi collision (CSMA/CD) makin besar 19
Versi: 1.1
Property: Transparent
20
Versi: 1.1
Learning Bridges: reduced load traffic
What does bridge do?
Teknik broadcast
Paket antar segment LAN harus dilakukan forwarding (broadcast ke segment lain) Paket antar LAN seharusnya dilakukan filtering (membatasi traffic yang tidak perlu).
Forward semua frame ke semua segment LANs Potensi “heavy traffic” dan load ke semua segment jaringan (collision?)
Optimasi bridge: periksa alamat pada header frame
Transparent Penempatan bridges tidak mempengaruhi host (adaptor, konfigurasi, addressing dll) Observasi traffic dan melakukan aksi berdasarkan informasi pada header frame standard Layer 2. 21
Versi: 1.1
Learning Bridges: forwarding table
Pelajari host berada di segment yang mana? Hanya forward ke suatu segement jika alamat tujuan frame ke host pada segment tsb Diperlukan informasi: forwarding table 22
Versi: 1.1
Learning Bridges: examples
Bridges membuat “entries” tabel berdasarkan alamat pengirim (source address)
Contoh Frame for A received on port 1: do nothing Frame for C received on port 2: forward to port 1 Frame for S received on port 2: forward to port 1
Jika menerima frame dari A pada port 1, tambahkan A ke dalam daftar hosts dari port 1 “time-out” (aging) entri: entri harus di update, supaya host yang berpindah dapat melakukan update bridge Jika host belum ada dalam entry => broadcast frame ke semua port
Port 1
Port 1
A
B
C
Bridge Port 2
X
23
Y
Z
Host
Port
A
1
B
1
C
1
X
2
Y
2
Z
2
A
B
C
Bridge Port 2
X
Versi: 1.1
24
Y
Z
Versi: 1.1
4
Hubs vs Bridges
Problem: Loops in Broadcast frames LAN skala besar: terdapat banyak bridges (atau switches) => potensi konfigurasi membentuk “loops” (path yang membentuk loop).
Hubs: repeater, physical layer (Layer 1) Bridges Connect shared media: semua port “bidirectional” (menerima dan mengirim). Layer 2 (Data Link Layer): functional network devices •
Problem: sirkulasi frame yang terus menerus.
Umumya: mengulang pengiriman/filter data traffic, berdasarkan “alamat” pada link layer (mis. Ethernet) => lebih “intelligent” dari hubs
B3 B5 B7
B2
Khusus Ethernet: memisahkan “collision domains” antar segment •
B1
Bridge melakukan buffering frame, dan CSMA/CD pada port (segment) yang akan dikirim (output)
25
B6
Versi: 1.1
Spanning Tree: loop avoidance
26
Contoh Ethernet Hubs/Repeater: paling cepat, traffic kecil, terbatas Bridges: filtering/forwarding, maintainance mudah Switched: Bridges “minus” broadcasts ke setiap port, forwarding ke address atau port langsung
Spanning Tree: B5
B1
B7
B2
B2
Versi: 1.1
Extended LAN Devices (2003)
IDEA: organize bridges in a spanning tree by disabling subset of interfaces B3
B4
B4
B5
• Perlu h/w switching (switching fabrics) untuk switch secara serentak “input” ke “output” port.
B7
B1
Root B6
Produk populer: B4
27
• 90-an: hubs & bridgest • Saat ini: Ethernet Switch Versi: 1.1
28
Versi: 1.1
Switch: Ethernet
Switch Categories
Switch Ethernet
Closet switches
switch menggantikan media bus => topologi star (sama seperti Hubs, mendukung standard 10BaseT, 100BaseTX) fungsi switch: forwarding frame Ethernet => minimal collision antar frame pada dua nodes/host saja. “dedicated” koneksi antar 2 port (host, pada segment berbeda) sesuai dengan MAC address dari frame Ethernet.
Terdiri dari 12 – 24 port 10BaseT / 100 BaseT;
Building switches Support > 1024 MAC address table per switch Media Koneksi Fiber (100BaseFx) 802.1d Spanning Tree.
A switch can transmit multiple packets at the same time
29
Multiple input dan multiple output Lebih dari satu host dapat mengirimkan frame bersamaan tanpa terjadi collision. ⇒ Larger throughput than a shared Ethernet Versi: 1.1
Campus switches (backbone) Gigabit Ethernet 30
Versi: 1.1
5
Corporate Ethernet Configuration
100Base TX switching hubs
31
Versi: 1.1
6
