TUGAS AKHIR ANALISIS KINERJA KONEKSI JARINGAN...

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

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

050402058

AMI FARINA

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009


ANALISIS KINERJA KONEKSI JARINGAN SWITCH ETHERNET PADA

LOCAL AREA NETWORK (LAN)

Oleh :

050402058

AMI FARINA

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh

gelar sarjana Teknik Elektro.

Disetujui Oleh :

Dosen Pembimbing,

NIP : 131 945 356

IR. M. ZULFIN, MT.

Diketahui Oleh :

a.n. Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,

Sekretaris,

NIP : 131 161 239

Rahmad Fauzi, ST. MT.

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009


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.


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, Kakak-

kakak-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 satu-

persatu.

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 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

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

BAB III 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, standard-

standar 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

Transport Layer

Network Layer

Data Link Layer

Physical Layer

MR.OSI

Original OSI

Model

Network Layer

Logical Link Control Sublayer

Medium Acces Control Sublayer

Physical Layer

MR- IEEE 802

New Sub

Layers

Gambar 2.1 Hubungan Model Referensi OSI dan IEEE 802


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 lalu-

lintas 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 lapisan-

lapisan 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 bidang-

bidang 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 point-

to-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


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. Hemat kabel

2. Layout kabel sederhana 3. Mudah dikembangkan 4. Tidak butuh kendali pusat 5. 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

Ethernet, Local Talk

Tree Twisted Pair Coaxial Fiber Optic

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 segmen-

segmen 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).


24 bits 24 bits

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.

47 46 I/G

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

802.3_Ethernet

Preamble 8 bytes

DA

6 bytes

SA

6 bytes

Length 2 bytes

Data

FCS

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


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 48-

bit 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.


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.


Up to 6 byte 1 byte 6 byte 6 byte 2 byte 1500 byte 4 byte

Preamble

SFD

Destination hardware addresses

Source hardware addresses

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.

http://74.125.19.132/translate_c?hl=id&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Queueing_model&prev=/search%3Fq%3DM/M/1%26hl%3Did%26sa%3DG&usg=ALkJrhh3uK7UT0mViAj3-ZC9VxlUgHP42A�

http://74.125.19.132/translate_c?hl=id&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Queueing_model&prev=/search%3Fq%3DM/M/1%26hl%3Did%26sa%3DG&usg=ALkJrhh3uK7UT0mViAj3-ZC9VxlUgHP42A�


Buffer

Server

KedatanganPaket 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].


Waktut 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].

Waktu∆t ∆t ∆t ∆t

T

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 :

!)()(k

eTkpTk λλ −

= (3.1)

dimana :

p(k) = probabilitas dari k kedatangan

T = interval waktu (detik)

λ = laju kedatangan paket (paket/detik)

k = 0, 1, 2…


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 ...0 210 ≤≤≤= ttt dimana kejadian ke i terjadi pada saat ti

(i = 1, 2,…) dan distribusi dari waktu kejadian {ti} mengikuti pola tertentu.

):max()( ttitN i ≤= adalah jumlah kejadian yang terjadi pada saat atau sebelum t

untuk 0≥t [10]. Sebuah proses { 0),( ≥ttN } 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 { tuuN ≤≤0),( }.

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 :

µtambahan

procNT = (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 :

∑=

=k

cprop C

cLengT1

)( (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 :

( )cRateSize

T ftrans = (3.4)

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 :

µλρ = (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 :

∑∞

=

==0

)()(k

TkkpkN λ

TkN λ=)(

TkN )(

=λ (3.6)

dimana:


N(k) = jumlah kedatangan frame (frame).

T = waktu total operasi (detik).


Parameter ρo merupakan persentase dari utilisasi link atau intensitas trafik

dalam keadaan kosong atau probabilitas[9] bahwa server kosong adalah :

µλρ −= 10

ρ−= 1 (3.7)

Untuk model sistem antrian M/M/1, jumlah frame rata-rata[12] dalam sistem

N diberikan oleh persamaan :

ρρ−

=1sistemN (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 :

sistemsistem tN ⋅= λ

λsistem

sistemN

t = (3.9)

di mana :

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


sistemt = total waktu rata-rata yang dihabiskan sejumlah frame dalam sistem

(detik).


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

dari persamaan :

µ1

=servicet (3.10)

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] :

0 1 2 n

λ λ λ λ λ

µ µ µ µ µ

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

Waktu yang dialami frame dalam antrian[14] di switch, yaitu :

servicesistemqueue ttt −= (3.11)

Akhirnya, didapat delay end-to-end[13] dari model sistem jaringan ini sebesar :

Delay end-to-end procsistemtransprop TtTT 2+++= (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.

Gambar 4.1 Frame WAN

Header TailerLAN Frame

WAN Frame


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 :

8127515000825

×××

=procT

= 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 :

∑= ×

=2

18102

15c

propT

= 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 :

61010081275

⋅×

=transT

= 10,2 × 10-5 detik

Sehingga, waktu transmisi total dari pengirim ke switch dan dari switch ke

penerima adalah : ( ) ( ) 5552

1104,20102,10102,10 −−−

=

×=×+×=∑c

transT 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 :

150020

30000==λ frame/detik

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 :

1,0 15000

1500==ρ

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 :

1,010 −=ρ

= 0,9


Jadi, kemungkinan tidak adanya frame dalam server pada switch adalah kira-

kira 90%.

d. Untuk model antrian M/M/1, jumlah frame rata-rata yang terdapat di dalam

sistem dapat diperoleh dari persamaan (3.8), yaitu :

1,011,0

−=sistemN

= 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 :

150011,0

=sistemt

= 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 :

51067,615000

1 −×==servicet detik


f. Waktu yang dialami frame dalam antrian di buffer pada sistem dapat

diperoleh dari persamaan (3.11), yaitu :

55 1067,61033,7 −− ⋅−⋅=queuet

= 0,66 × 10-5 detik

g. Sehingga delay end-to-end dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

(3.12), yaitu :

Delay end-to-end ( )555-5 1013,021033,7104,2010015 0, −−− ⋅×+⋅+⋅+⋅=

= 28,0 × 10-5 detik

2. Untuk pengiriman 150000 frame

a. Laju rata-rata kedatangan frame :

750020


b. Pemanfaatan fasilitas layanan (utulity) sistem :

5,0150007500

==ρ



50% dari kapasitas maksimumnya. Maka, probabilitas bahwa server kosong

adalah :

5,010 −=ρ

= 0,5

Jadi, kemungkinan tidak adanya frame dalam switch adalah kira-kira 50%.


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

5,015,0

−=sistemN

= 1 frame

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

75001

=sistemt

= 13,3 × 10-5 detik

f. Waktu yang dialami frame dalam antrian, adalah :

( ) ( )55 1067,61030,13 −− ×−×=queuet

= 6,63 × 10-5 detik

g. Sehingga, delay end-to-end sejak bit pertama dikirim sampai bit terakhir

diterima adalah :

Delay end-to-end ( )555-5 1013,02103,13104,2010015 0, −−− ⋅×+⋅+⋅+⋅=

= 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 :

8127530000825

×××

=procT

= 0,07 × 10-5 detik


1. Untuk Pengiriman 60000 frame


300020


b. Dengan mengasumsikan laju pelayanan rata-rata frame sebesar 30000

frame/detik, maka pemanfaatan fasilitas layanan atau utility sistem dalam

model ini adalah :

1,0 30000

3000==ρ



10% dari kapasitas maksimumnya. Probabilitas bahwa server kosong adalah :

1,010 −=ρ

= 0,9

Jadi, kemungkinan tidak adanya frame dalam server pada switch adalah kira-

kira 90%.

d. Untuk model antrian M/M/1, jumlah frame rata-rata yang terdapat di dalam

sistem adalah :

1,011,0

−=sistemN

= 0,11 frame

e. Waktu rata-rata yang dihabiskan frame dalam sistem adalah :

300011,0

=sistemt

= 3,67 × 10-5 detik


f. Dengan mengasumsikan laju pelayanan rata-rata frame sebesar 30000

frame/detik, maka waktu yang dibutuhkan server untuk melayani frame

adalah :

51033,330000

1 −×==servicet detik

g. Waktu yang dialami frame dalam antrian di buffer pada sistem adalah :

55 1033,31067,3 −− ⋅−⋅=queuet

= 0,34 × 10-5 detik

h. Sehingga delay end-to-end frame yang melalui jaringan ini adalah :

Delay end-to-end ( )555-5 1007,021067,3104,2010015 0, −−− ⋅×+⋅+⋅+⋅=

= 20,9 × 10-5 detik

2. Untuk pengiriman 300000 frame


1500020


b. Pemanfaatan fasilitas layanan (utulity) sistem :

5,03000015000

==ρ



50% dari kapasitas maksimumnya. Maka, probabilitas bahwa server kosong

adalah :


5,010 −=ρ

= 0,5

Jadi, kemungkinan tidak adanya frame dalam switch adalah kira-kira 50%.

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

5,015,0

−=sistemN

= 1 frame

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

150001

=sistemt

= 6,67 × 10-5 detik

f. Waktu yang dialami frame dalam antrian, adalah :

( ) ( )55 1033,31067,6 −− ×−×=queuet

= 3,34 × 10-5 detik

g. Sehingga delay end-to-end frame yang melalui jaringan ini adalah :

Delay end-to-end ( )555-5 1007,021067,6104,2010015 0, −−− ⋅×+⋅+⋅+⋅=

= 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-to-

end 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

Frame (bit)

λ (frame/detik) ρ

( )510−

queuet

(detik) ( )510−

sistemt

(detik)

Delay end-to-end ( )510−

(detik) 30000 1500 0,1 0,66 7,33 28,0 60000 3000 0,2 1,66 8,33 29,0 90000 4500 0,3 2,88 9,55 30,2 120000 6000 0,4 4,53 11,2 31,9 150000 7500 0,5 6,63 13,3 33,9 180000 9000 0,6 10,0 16,7 37,4 210000 10500 0,7 15,5 22,2 42,9 240000 12000 0,8 26,6 33,3 53,9 270000 13500 0,9 60,0 66,7 87,4

Keterangan :

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

ρ = utilisasi sistem (dimana ρ <1).

queuet = waktu yang dialami frame di antrian (detik).

sistemt = 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

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

30000 60000 90000 120000 150000 180000 210000 240000 270000

Jumlah Frame

Delay

end-

to-e

nd

Delay end-to-end

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-to-

end 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)

λ (frame/detik)

ρ

( )510−

queuet

(detik) ( )510−

sistemt

(detik)

Delay end-to-end ( )510−

(detik) 60000 3000 0,1 0,34 3,67 24,2 120000 6000 0,2 0,84 4,17 24,7 180000 9000 0,3 1,45 4,78 25,3 240000 12000 0,4 2,25 5,58 26,1 300000 15000 0,5 3,34 6,67 27,2 360000 18000 0,6 5,00 8,33 28,9 420000 21000 0,7 7,77 11,1 31,7 480000 24000 0,8 13,4 16,7 37,3 540000 27000 0,9 29,9 33,3 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

0

10

20

30

40

50

60

60000 120000 180000 240000 300000 360000 420000 480000 540000

Jumlah Frame

Delay

end-

to-e

nd

Delay end-to-end

Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Kenaikan Jumlah Frame terhadap Delay end-to-end dengan Laju Pelayanan Frame (µ) = 30000 frame/detik


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.

http://www.pdf-search-engine.com/�


[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 (IKI-

20240). 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.

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...

Documents

Transcript of TUGAS AKHIR ANALISIS KINERJA KONEKSI JARINGAN...