Router dibutuhkan untuk alasan-alasan berikut:

• Router menyediakan mekanisme pengiriman yang diperlukan untuk IP addressing (lihat Internet Layer dan Subnetting). Kerapian dan efisiensi dari network yang hirarkis dan juga konsep subnet membutuhkan perangkat network yang dapat mengarahkan datagram berdasarkan IP address.
• Router mem-filter traffik sehingga setiap komputer tidak perlu menerima pesan yang datang dari setiap komputer lainnya. Seperti yang sudah dibahas pada Network Hardware, switch juga mem-filter traffik, tetapi umumnya switch mem-filter berdasarkan physical address bukan IP address sehingga switch tidak begitu effektif pada network berskala besar.
• Router menutupi detail dari physical network. Karena IP forwarding terjadi diatas network access layer, router dapat menghubungkan tipe-tipe network yang berbeda-beda. Sebuah komputer pada LAN ethernet di Bandung dapat berkomunikasi dengan komputer lain pada LAN token ring di Surabaya.

IP Forwarding

Deskripsi singkat mengenai proses IP Forwarding seperti berikut:

1. Sebuah mesin ingin mengirimkan IP datagram. Mesin tersebut mengecek “tabel routing“nya.
2. Jika datagram tidak bisa dikirimkan dalam network lokal, maka mesin akan mencari IP address dari router yang bisa menyampaikan datagram pada network tujuan. (biasanya IP address router dalam satu segment merupakan default gateway bagi mesin-mesin pada segment network tersebut). IP address router ini kemudian dipetakan ke physical address menggunakan ARP.
3. Datagram tadi kemudian diserahkan kepada Network Access Layer dengan physical address tujuan adalah router. (tapi tetap IP address tujuannya adalah tetap IP address mesin tujuan yang ada di network lain).
4. Network adapter (kartu jaringan) router menerima frame tersebut karena physical address tujuan dari frame tersebut cocok dengan physical address milik router.
5. Router kemudian membongkar frame tersebut dan menyerahkan datagram ke layer atas kepada Internet Layer.
6. Router mengecek IP address datagram. Jika IP address destination (tujuan) dari datagram tersebut sesuai dengan IP address router, berarti datagram memang ditujukan buat router itu sendiri. Jika IP address tujuan dari datagram tersebut tidak sesuai dengan IP address router, maka router akan berusaha mem-forward datagram dengan mengecek tabel routing untuk mencari jalur yang sesuai untuk mencapai network tujuan datagram tersebut.
7. Jika datagram tidak bisa dikirimkan pada network yang terhubung langsung (directly connected) dengan router, maka router akan menyerahkan datagram tersebut kepada router lain, dan proses berulang dari langkah 1 sampai router terakhir dapat menyerahkan datagram langsung kepada mesin tujuan.

Perlu diingat bahwa sebuah perangkat tidak akan berperan sebagai router hanya karena memiliki 2 network adapter. Kecuali jika perangkat tersebut sudah mempunyai software yang dibutuhkan untuk bisa melakukan IP Forwarding, maka data tidak akan diserahkan dari satu interface ke interface lain. Ketika komputer yang tidak dikonfigurasi sebagai router menerima datagram yang tidak ditujukan untuk dirinya, maka datagram tersebut akan diabaikan.

Direct Vs Indirect Routing

Jika sebuah router hanya terhubung pada dua segment/subnet, maka tabel routingnya bisa jadi sangat sederhana. Router pada gambar dibawah ini tidak akan melihat IP address yang tidak berhubungan dengan ip address dari salah satu port/interface nya. Dengan kata lain, pada gambar dibawah, router bisa mengirimkan semua datagram dengan direct routing (routing ke network yang terhubung langsung/directly connected).

Sedangkan pada gambar dibawah ini, bagaimana caranya Router A bisa menemukan segment 3? Bagaimana Router A bisa tahu bahwa datagram yang ditujukan untuk segment 3 harus dikirim ke router B bukan C?

Ada 2 cara agar router dapat mengetahui jalur ke network yang tidak terhubung langsung (indirect routes)

• Dari sistem administrator (static routing, lihat Network Hardware)
• Atau, dari router lainnya.

Static routing kadang-kadang lebih effektif untuk network yang kecil, sederhana dan permanent (topologi tidak berubah). Tapi jika jumlah segment-segment network semakin banyak dan kemungkinan jalur/route meningkat, maka statik routing jadi tidak effektif untuk network seperti ini.

Untuk itulah, umumnya router-router saat ini menerapkan dynamic routing. Router-router saling berkomunikasi satu sama lain untuk berbagi informasi segment dan jalur network, kemudia setiap router membangung tabel routingnya sendiri-sendiri berdasarkan informasi yang didapat dari proses tadi.

Algoritma Dynamic Routing

Ada beberapa protokol routing yang saat ini masih digunakan, umumnya di desain dengan salah satu dari 2 metode berikut:

• Distance vector routing
• Link state routing

Distance Vector Routing

Distance vector routing di desain untuk meminimalisir komunikasi yang dibutuhkan antar-router dan juga untuk meminimalisir jumlah data yang ada pada tabel routing. Filosofi utamanya adalah router tidak harus mengetahui semua jalur ke semua network secara lengkap. Router hanya harus tahu kemana datagram harus diarahkan (karenanya disebut vector). Router yang menggunakan algoritma distance vector berusaha mengoptimumkan jalur dengan meminimalisir jumlah router yang harus disinggahi oleh datagram. Parameter ini disebut hop count.

Distance vector routing bekerja seperti berikut:

1. Ketika router A mulai aktif, ia akan tahu segment-segment mana yang terhubung langsung (directly connected) dan menempatkan segment-segment tersebut pada tabel routingnya. Hop count ke setiap segment/network yang terhubung langsung (directly connected) adalah 0, karena datagram tidak perlu singgah ke router lain untuk mencapainya.
2. Saat router A menerima pesan routing dari router tetangga (router B), ia akan mengintegrasikan informasi routing tersebut sebagai berikut :
   • Jika router B mengetahui informasi tentang segment network yang router A tidak punya didalam tabel routingnya, maka rouer A akan menambahkan segment tersebut kedalam tabel routingnya. Next hop dari segment baru tersebut adalah router B, yang berarti jika router A menerima datagram yang ditujukan untuk segment baru tersebut, maka router A akan menyerahkannya pada router B. hop count dari segment tersebut adalah hop count dari router B ditambah 1.
   • Jika router B mengirimkan informasi segment dimana router A sudah punya dalam tabel routingnya, maka router A akan menambahkan 1 angka pada hop count yang diterima dari router B dan membandingkannya dengan hop count pada informasi segment yang sudah diketahui pada tabel routingnya sendiri. Jika jalur yang melalui router B lebih effisien (hop count nya lebih kecil) maka router A akan memperbarui tabel routingnya dan menjadikan router B sebagai next hop yang baru untuk segment tersebut.
   • Jika  hop count router A yang lebih kecil maka tabel routing router A tidak berubah.

Contoh update distance vector routing dapat dilihat pada gambar berikut.

Link State Routing

Filosofi link state routing adalah setiap router berusaha membangun peta internal dari topologi network. Setiap router secara periodik mengirimkan pesan status kedalam network. Pesan status ini berisi list informasi network pada router lain yang terhubung langsung dan juga status dari link tersebut. Router menggunakan pesan status tersebut untuk membuat sebuah peta dari topologi network. Saat router harus mem-forward sebuah datagram, maka ia akan memilih jalur terbaik mencapai tujuan berdasar pada peta tersebut.

Link state protocols membutuhkan waktu pemrosesan yang lebih lama, tapi konsumsi bandwidth berkurang karena setiap router tidak perlu menyebarkan tabel routingnya secara lengkap. Juga, lebih mudah untuk melacak problem dalam network karena pesan status yang diberikan.

Routing pada Network Complex

Dalam Internet terdapat ribuan router, jadi tidak mungkin untuk semua router saling berbagi informasi untuk proses routing. Juga jika setiap router harus memproses setiap router lain di Internet maka traffik protokol routing dan isi tabel routing jadi terlalu padat.

Dalam Internet, group kecil dari router-router inti bertindak sebagai backbone pusat bagi internetwork, menghubungkan network-network individu yang yang di konfigurasi dan di manage secara autonomous. Router-router inti ini mengetahui informasi setiap network, walaupun tidak harus mengetahui informasi setiap subnetnya. Selama datagram dapat menemukan jalur menuju router inti, ia dapat mencapai tempat mana saja dalam sistem. Router-router dibawah router inti tidak harus tahu semua network di dunia, hanya harus tahu bagaimana mencapai router inti.

Perhatikan gambar dibawah. Router-router inti dalam backbone network mengantarkan pesan antar network. Network-network mandiri yang disebut autonomous system terhubung pada router inti. Pemilik autonomous system me-manage detail konfigurasi setiap router-nya. Router-router dalam satu autonomous system berbagi saling informasi network untuk membangun tabel routing masing-masing.

• Core routers: router inti mempunyai informasi lengkap tentang router inti yang lain. Tabel routingnya berupa peta dimana network-network autonomous system terhubung pada router inti. Router inti tidak memiliki informasi detail mengenai routing internal didalam autonomous system. Beberapa contoh protocol routing router inti adalah Gateway-to-Gateway Protocol (GGP) dan SPREAD.
• Exterior routers: Exterior routers adalah router-router non-inti yang mengkomunikasikan informasi-informasi router antar network autonomous. Protokol yang sekarang dipakai adalah Border Gateway Protocol (BGP).
• Interior routers: router-router didalam sebuah autonomous sistem yang saling berbagi informasi network disebut interior gateways. Router-router ini menggunakan protokol routing yang disebut Interior Gateway Protocols (IGP). Contoh protokol interior routing adalah Routing Information Protocol (RIP) dan Open Shortest Path First (OSPF).

Lebih Dekat dengan Interior Router

Beberapa interior protokol routing yang terkenal antara lain :

• Routing Information Protocol (RIP)
• Open Shortest Path First (OSPF)

Routing Information Protocol (RIP)

RIP termasuk protokol distance vector, yang berarti ia menentukan jalur terbaik berdasarkan hop count. Mesin-mesin yang ikut berpartisipasi dalam RIP bisa termasuk aktif atau pasif RIP. Active RIP berupa router-router yang berpartisipasi dalam proses pertukaran data distance vector. Mesin-mesin Active RIP mengirimkan tabel routingnya kepada router lain dan memantau update dari router lain. Mesin passive RIP hanya memantau update tapi tidak ikut menyebarkan tabel routingnya. Mesin ini biasanya berupa komputer klien.

Jika ada dua jalur dengan network tujuan yang sama dan hop count yang sama maka router akan memilih jalur yang terlebih dahulu ada didalam tabel routing.

Router RIP membroadcast pesan update setiap 30 detik. Jika jumlah router-router terlalu banyak akan timbul masalah karena akan memperlambat waktu convergence. Untuk itu, RIP membatasi angka maximum hop count sebesar 15.

Open Shortest Path First (OSPF)

OSPF adalah protokol interior routing yang berangsur-angsur menggantikan posisi RIP dalam banyak network. OSPF termasuk protokol routing link state.

Setiap router dalam OSPF diberikan router ID. Router ID ini biasanya berupa IP address terbesar yang dimiliki router. Jika router memiliki interface loopback, maka router ID nya adalah IP address dari interface loopback yang terbesar.

Router Link State membangun peta internal dari topologi networknya. Router-router lain menggunakan router ID untuk mengidentifikasi router dalam topology. Setiap router menggambarkan network sebagai sebuah pohon dengan dirinya sendiri sebagai akarnya. Ongkos metric yang dipakai bisa berupa hop count, speed atau keandalan suatu link.

Pemecahan Network

Pada postingan sebelumnya telah dibahas bahwa network access methods seperti CSMA/CD (ethernet) dan token passing (token ring) di desain untuk melayani sejumlah komputer terbatas. Network yang lebih besar harus menyediakan cara filtering (mem-filter data) dan mengatur trafik untuk mencegah kelebihan beban pada medium transmisi. Karena itu network berskala besar dipecah-pecah lagi menjadi beberapa segment yang lebih kecil. Setiap segment diisolasi dari segment lain menggunakan filtering device.

Jika source (sumber) dan destination (tujuan) dari sebuah transmisi sama-sama berada pada satu segment, maka filtering device akan menghentikan transmisi sehingga data tidak lewat menuju segment network yang lain. (perhatikan gambar)

Perangkat yang mem-filter traffik data (seperti pada gambar diatas) kadang disebut sebagai connectivity device.

Manfaat utama dari connectivity device antara lain :

• Traffic Control, seperti disebutkan sebelumnya, network skala besar harus menyediakan cara untuk mem-filter dan mengisolasi traffik data dalam network.
• Connectivity, Connectivity devices dapat menghubungkan jenis-jenis network yang berbeda secara fisik (misal ethernet dan token ring). Beberapa perangkat seperti gateway bahkan dapat menghubungkan sebuah network dengan network lain yang masing-masing menerapkan protocol suite yang berbeda (misal: TCP/IP dengan IPX/SPX
• Hierarchical addressing, skema peng-address-an secara logik seperti IP addressing (lihat Internet Layer dan Subnetting) menyediakan sistem pengantaran data yang hirarkis dimana network ID dianalogikan sebagai nama jalan dan host ID dianalogikan sebagai nomor rumah dalam jalan tersebut. Pemecah-mecahan network menjadi segment-segment yang lebih kecil membantu mengimplementasikan konsep logical addressing tersebut ini.
• Signal regeneration, Connectivity devices dapat membantu memperbarui sinyal network sehingga memperluas jangkauan maksimal kabel sebuah network.

Banyak jenis connectivity devices yang ada, semuanya memainkan peran dalam me-manage traffik data dalam network TCP/IP. Kali ini akan dibahas beberapa perangkat berikut :

• Bridges
• Hubs
• Switches
• Routers

Bridges

Bridge adalah connectivity device yang mem-filter dan mem-forward paket berdasarkan physical address. Bridge beroperasi pada Data Link layer dalam OSI (yang mana pada bahasan Network Access Layer bridge beroperasi pada Network Access Layer). Akhir-akhir ini bridge kurang diminati dengan adanya perangkat serbaguna seperti switch.

Walaupun bridge bukan router, tetapi bridge masih menggunakan sebuah “table routing” sebagai dasar untuk pem-forward-an data. “tabel routing” berbasiskan pada physical address ini jauh berbeda dan kalah canggih dengan tabel routing pada router.

Sebuah bridge memantau setiap segment dalam network yang terhubung dengannya dan membuat sebuah tabel yang menunjukkan pada segment mana berada sebuah physical address. Ketika data di transmisikan dalam satu segment network, bridge akan mengecek address tujuan dari data tersebut dan mencocokkan dengan ‘tabel routing’, jika address tujuan berada pada segment yang sama dimana data tersebut diterima maka bridge akan mengabaikan data tersebut. Jika address tujuan berada pada segment yang berbeda maka bridge akan mem-forward data tersebut kepada segment yang sesuai. Jika address tujuan tidak terdaftar dalam ‘tabel routing’ maka bridge akan memforward data tersebut ke semua segment kecuali segment dimana data tersebut diterima.

Hubs

Mengingat pada bahasan Network Access Layer, konsep ethernet klasik menyebutkan bahwa semua komputer dalam satu ethernet berbagi medium transmisi satu sama lain. Setiap transmisi akan diterima oleh semua network adapter dalam segment. Hub menerima transmisi pada salah satu port-nya kemudian mem-forward transmisi tersebut pada semua port lainnya. Dengan kata lain, dalam network tersebut seolah-olah semua komputer dihubungkan oleh satu sambungan kabel. Hub tidak memfilter ataupun me-routing data, sebaliknya hub hanya menerima dan mengirim ulang sinyal.

Switches

Versi hub yang lebih pintar, dikenal sebagai switch, dikembangkan untuk mengatasi problem-problem dalam ethernet. Bentuk dasarnya switch nampak sangat mirip dengan hub (lihat gambar diatas). Setiap komputer terhubung dengan satu switch melalui satu kabel tunggal. Namun, switch lebih pintar dalam hal kemana switch harus mengirimkan data yang diterima dari salah satu portnya. Umumnya switch mengasosiasikan setiap port dengan physical address dari mesin yang terhubung ke port tersebut (lihat gambar dibawah). Ketika salah satu komputer yang terhubung dengan port men-transmit sebuah frame, switch mengecek address tujuan dari frame tersebut dan mem-forward frame ke port yang terhubung pada mesin dengan physical address yang sama dengan physical address yang dituju oleh frame. Dengan kata lain, switch mengirimkan frame hanya ke mesin yang seharusnya menerima frame tersebut. Mesin-mesin lain tidak harus menerima dan mengecek apakah frame tersebut ditujukan untuknya atau tidak. Dengan begini switch mengurangi traffik transmisi data dan meningkatkan kinerja network.

Perlu diperhatikan, switch yang dijelaskan diatas adalah switch yang beroperasi dengan physical address (lihat Network Access Layer) dan bukan IP address.

Beberapa tipe metode switch dikenal sebagai berikut :

• Cut-through, switch mulai mem-forward frame segera setelah menerima address tujuan frame tersebut.
• Store and forward switch menampung frame secara utuh kemudian baru men-transmisikannya kembali. Metode ini memperlambat proses transmisi, namun kadang bisa meningkatkan kinerja network karena switch mem-filter frame-frame yang rusak dan invalid.

Beberapa perangkat dikelompokkan berdasarkan pada layer OSI tertinggi dimana perangkat tersebut beroperasi. Layer-layer umumnya dinomori dari bawah keatas. Karena itu, switch yang barusan dibahas, yang beroperasi pada Data Link Layer OSI disebut sebagai perangkat layer 2 (switch layer 2). Sedangka switch yang memiliki kemampuan layer 3, yang beroperasi berdasarkan informasi IP address dari Network Layer OSI dinamakan perangkat layer 3 (switch layer 3).

Routers

Router adalah perangkat network yang dapat memfilter traffik berdasarkan logical address (IP address). Router beroperasi pada Internet Layer OSI dan memanfaatkan informasi IP address dalam header Internet layer.

Router termasuk bagian penting dari network TCP/IP berskala besar. Tanpa router Internet tidak bisa berfungsi. Internet tidak akan berkembang seperti ini tanpa adanya perkembangan router dan protokol routing TCP/IP.

Router jauh lebih canggih daripada bridge. Router mengganti informasi header pada Network Access Layer saat melewatkan data dari satu network ke network berikutnya, jadi router bisa menghubungkan network-network dengan tipe-tipe yang berbeda. Umumnya router juga me-maintain informasi detail mengenai jalur terbaik dengan memperhitungkan jarak, bandwidth, dan waktu tempuh.

Routing dalam TCP/IP

Apakah Router itu?

Cara terbaik untuk mendefinisikan router adalah dengan melihat gambar berikut. Pada bentuk sederhannya router berupa sebuah komputer dengan 2 network adapter (kartu jaringan). Komputer seperti ini disebut multihomed computer yang berperan sebagai  router.

Langkah pertama memahami routing adalah dengan mengingat bahwa IP address adalah bagian dari network adapter (kartu jaringan) bukan komputer. Komputer diatas memiliki 2 IP address, satu untuk setiap adapter yang dia punya. Dan kenyataannya, adalah memungkinkan untuk memiliki 2 adapter yang terhubung pada 2 physical network yang berbeda.

Hal-hal rumit berikut tentang skenario pada gambar diatas dapat membantu kita memahami bagaimana kerja network sedunia :

• Router memiliki dua adapter dan karena itu dapat terhubung pada 2 network. Keputusan kemana mem-forward data menjadi rumit dan kemungkinan terjadi path(jalur) yang redundant meningkat.
• Network-network yang routernya saling terhubung masing-masing terhubung dengan network lain. Dengan kata lain, router melihat ip address dari sebuah network yang tidak terhubung langsung dengannya. Router harus punya cara untuk memforward data yang ditujukan untuk network yang tidak terhubung langsung.
• Network-network router memiliki jalur-jalur yang redundant, dan setiap router harus memberikan metode untuk memutuskan rute terbaik yang harus ditempuh.

Gambar berikut menjelaskan lebih detail peran router.

Dunia network saat ini, router-routernya tidak berupa multihomed computer seperti gambar diatas. Akan Lebih effektif menyerahkan tugas routing pada perangkat khusus. Perangkat routing ini di desain khusus untuk melakukan fungsi routing secara effektif.

Berkenalan dengan Routing

Berdasar pada diskusi sederhana tentang router diatas, deskripsi lebih umum mengenai peran router bisa dijelaskan dengan beberapa poin berikut:

1. Router menerima data dari salah satu network yang terhubung langsung.
2. Router melewatkan data pada protocol stack atas ke Internet Layer. Dengan kata lain, router mengabaikan informasi header pada Network Access Layer dan menyusun ulang (jika perlu) IP datagram.
3. Router mengecek address tujuan pada IP header. Jika tujuan berada pada network dimana data datang, maka router akan mengabaikan data tersebut. (data diasumsikan sudah sampai pada tujuan karena dikirim dari network yang sama dari pengirim).
4. Jika data ditujukan pada network yang berbeda dengan pengirim maka router akan memeriksa tabel routing untuk menentukan ke network mana data akan di forward.
5. Setelah router menentukan langkah 4, router akan menyerahkan data turun ke Network Access Layer yang sesuai untuk transmisi melalui adapter.

Dua tipe router dibedakan berdasarkan dari mana router mengisi informasi tabel routing.

• Static routing, membutuhkan network enginer untuk mengisikan informasi router pada tabel routing.
• Dynamic routing, mengisi tabel routing secara dinamis berdasar pada informasi routing yang didapat dari protocol routing.

Konsep Tabel Routing

Pada dasarnya tabel routing memetakan network ID ke IP address next hop (tempat pemberhentian selanjutnya untuk mencapai network tujuan). Perlu diperhatikan bahwa tabel routing membedakan network yang terhubung secara langsung padanya dan network yang tidak terhubung secara langsung (dihubungkan melalui router lain). Next hop dapat berupa network tujuan (jika terhubung langsung) atau router berikutnya untuk mencapai network tujuan.

Network Address Translation (NAT)

Perangkat NAT berperan sebagai gateway buat komputer-komputer dalam network lokal untuk mengakses Internet. Dibalik perangkat NAT, lokal network dapat menggunakan network address kelas apapun karena network lokal tidak termasuk dari Internet. Perangkat NAT berperan sebagai proxy bagi network lokal menuju Internet. Ketika kokmputer lokal berusaha melakukan koneksi dengan Internet, perangkat NAT yang akan menjalin koneksi tersebut. Setiap paket dari Internet akan di translate menjadi skema network lokal dan di forward ke komputer lokal yang menginisiasi koneksi tadi..

Sebuah perangkat NAT meningkatkan keamanan karena dapat mencegah attacker dari luar untuk melihat kedalam network lokal. Dari luar, perangkat NAT nampak sebagai komputer tunggal yang terhubung ke Internet. Bahkan jika attacker mengetahui address dari komputer pada network lokal, ia tidak akan bisa melakukan koneksi dengan network lokal karena skema addressing yang berbeda. Perangkat NAT juga mengurangi jumlah IP address yang dibutuhkan oleh suatu organisasi. Hanya satu perangkat tersebut yang perlu di assign IP publik dan terhubung ke Internet.

Modems

Akses telephon kini merupakan fitur yang wajib ada di setiap rumah. Akses dial-up juga merupakan pilihan bagi jaringan kantor dimana layanan dial-up dapat menawarkan akses Internet murah atau menyediakan sambungan buat pekerja yang dalam perjalanan atau berkantor dirumah. Biasanya sambungan internet ini bisa didapatkan menggunakan alat yang bernama modem.

Modem menyediakan akses internet melalui sambungan telepon. Merupakan kepanjangan dari MOdulate/DEModulate. Para enginer menciptakan modem karena dunia industri melihat keuntungan yang besar dengan menyediakan cara agar komputer kantor/rumah dapat mengakses Internet menggunakan medium transmisi yang paling banyak diakses: sambungan telepon. Setidak-tidaknya, bahkan sistem telepon digital tidak di desain untuk dapat mendukung protokol jaringan seperti TCP/IP. Manfaat modem adalah untuk men-transform protokol transmisi digital dari komputer menjadi sinyal analog yang dapat ditransfer melalui sistem telepon dan men-transform sinyal analog yang datang dari sambungan telepon menjadi sinyal digital yang bisa dibaca oleh komputer penerima.

Point-to-Point Connections

Pada bahasan Network Access Layer, LAN seperti ethernet dan token ring menggunakan strategi akses yang rumit (CSMA/CD dan CSMA/CA) agar media jaringan dapat dipakai bersama. Namun kali ini, 2 komputer pada kedua ujung sambungan telepon tidak perlu berebut untuk menggunakan medium transmisi dengan komputer-kokmputer lain, sambungan telepon tersebut hanya dipakai bersama oleh kedua komputer. Koneksi seperti ini disebut koneksi point-to-point.

Koneksi point-to-point lebih sederhana dari pada koneksi berbasis LAN karena tidak perlu menyediakan metode untuk multiple komputer agar medium transmisi jaringan dapat dipakai bersama. Namun disisi lain, koneksi via sambungan telepon memiliki beberapa keterbatasan. Yang terbesar adalah transmission rate via sambungan telepon jauh lebih lambat daripada jaringan LAN seperti ethernet.

Koneksi dial-up  dapat dilakukan dimana saja. Protokol dial-up harus menangani hardware dan software dari mesin komunikasi dengan jangkauan yang lebih luas dan bervariasi.

Protokol-Protokol Modem

Protokol-protokol modem bekerja secara langsung dengan TCP/IP dan menjadi bagian yang terintegrasi dari protocol stack. 2 protokol modem TCP/IP paling masyhur adalah :

• Serial Line Internet Protocol (SLIP): Sebuah protokol modem berbasis TCP/IP yang lebih awal dibuat, SLIP sederhana dan memiliki beberapa keterbatasan
• Point-to-Point Protocol (PPP): Protokol modem yang saat ini paling populer untuk koneksi modem, PPP dibuat sebagai perbaikan dari SLIP. PPP menawarkan banyak fitur penting yang tidak terdapat pada pendahulunya SLIP.

PPP menggantikan SLIP sebagai pilihan metode untuk dial-up koneksi internet.

Serial Line Internet Protocol (SLIP)

SLIP merupakan usaha pertama untuk mengintegrasikan protokol modem dengan TCP/IP. SLIP diawali dengan UNET TCP/IP dari 3COM, yang di kemudian hari di implementasikan dalam Barkeley Unix System, dan sejak itu mulai banyak digunakan, dalam dunia Unix dan PC compatible lainnya.

Apa yang SLIP Kerjakan

Tujuan SLIP adalah mentransmisikan IP datagram melalui sambungan modem. SLIP tidak menyediakan physical addressing ataupun error control dan bergantung penuh pada protokol layer yang lebih atas untuk fungsi error-control. SLIP hanya mengirimkan data dan mengirimkan sinyal untuk menandakan berakhirnya pengiriman data.

Format data SLIP bisa dilihat pada gambar dibawah.

Tidak seperti PPP, SLIP  tidak memungkinkan komputer untuk melakukan setting konfigurasi koneksi secara dinamis. Karena itu, konfigurasi SLIP tidak selalu kompatible.

Karakteristik

RFC 1055 mengidentifikasikan beberapa karakteristik dan kerugian SLIP sebagai berikut :

• Addressing: kedua komputer harus mengetahui IP address masing-masing. SLIP tidak mendukung pemberian IP address secara dinamis. Hal ini membuat SLIP tidak bisa dipakai untuk akun dial-up dengan ISP.
• Type identification: “SLIP tidak punya fieldType”, Karena SLIP tidak menawarkan metode untuk menentukan tipe protokol, SLIP tidak bisa men-support multiple protokol secara simultan. Tidak seperti PPP, SLIP tidak tidak bisa me-multiplex/demultiplex-kan sistem protokol lain dengan TCP/IP.
• Error correction/detection: SLIP tidak menyediakan koreksi pada error yang terjadi. Error-checking diserahkan pada layer yang lebih atas.
• Compression: Karena transmisi via sambungan telepon sangat lambat, bermacam cara digunakan untuk memperkecil jumlah data. SLIP tidak mendukung kompresi.

Point-to-Point Protocol (PPP)

PPP adalah usaha untuk mengatasi kekurangan-kekurangan SLIP .

Bagaimana PPP Bekerja

PPP benar-benar merupakan kumpulan protokol yang saling berinteraksi untuk memberikan dukungan penuh fitur-fitur networking barbasis modem. RFC 1661 memilah komponen-komponen PPP menjadi 3 kategori :

• Metode untuk enkapsulasi datagram multiprotokol. SLIP dan PPP menerima datagram dan mempersiapkan nya untuk Internet. Tetapi tidak seperti SLIP, PPP harus dipersiapkan untuk menerima datagram dari beberapa sistem protokol.
• Link Control Protocol (LCP) untuk menjalin, mengkonfigurasi, dan mengetes koneksi.
• Family of Network Control Protocols (NCPs) mendukung protokol layer atas. PPP dapat menyertakan sublayer-sublayer terpisah yang menyediakan interface tersendiri untuk TCP/IP dan alternatif lain seperti IPX/SPX.

PPP Data

Tujuan utama PPP (juga SLIP) adalah mem-forward datagram. Tantangan PPP adalah ia harus bisa memforward lebih dari satu tipe datagram. Dengan kata lain, datagram bisa berupa IP datagram, atau juga datagram dari network layer OSI.

PPP juga harus bisa mem-forward data dengan menyertakan informasi-informasi yang berhubungan dengan protokolnya: protokol yang menjalin dan memanage koneksi modem. Mesin-mesin yang berkomunikasi saling bertukar beberapa tipe message dan request melalui koneksi PPP.  Komputer-komputer yang menjalin komunikasi harus bertukar paket-paket LCP, yang digunakan untuk menjalin, memanage, dan memutus koneksi; paket-paket authentication, yang digunakan untuk mendukung protokol autentikasi PPP; dan paket-paket NCP, yang menjadi interface antara PPP dengan bermacam sistem protocol. Data LCP yang dipertukarkan pada awal koneksi digunakan untuk mengkonfigurasi koneksi dengan beberapa parameter koneksi yang umum digunakan oleh semua protokol. Protokol NCP kemudian mengkonfigurasi parameter yang spesifik sesuai dengan protocol system yang didukung oleh koneksi PPP.

Format data frame PPP ditunjukkan pada gambar dibawah memiliki field-field sebagai berikut:

• Protocol: 1-2 byte, menyediakan nomor identifikasi untuk tipe protokol yang dilampirkan. Tipe yang memungkinkan antara lain paket LCP,NCP,IP, OSI network layer.
• Data terlampir/Enclosed data (0 atau lebih bytes).
• Padding (optional dengan panjang bervariasi ): byte-byte tambahan seperti yang diperlukan oleh protokol yang di desain dalam field protocol. Setiap protokol bertanggung jawab untuk menentukan bagaimana membedakan padding dari data terlampir.

Koneksi PPP

Siklus hidup dari koneksi PPP adalah sebagai berikut:

1. Koneksi terjalin dengan menggunakan proses negosiasi LCP.
2. Jika proses negosiasi pada langkah 1 menentukan pilihan konfigurasi untuk authentication, maka komputer-komputer yang saling berkomunikasi harus memasuki fase authentikasi.
3. PPP menggunakan paket NCP untuk menentukan informasi konfigurasi yang spesifik untuk setiap sistem protokol yang didukung (TCP/IP or IPX/SPX).
4. PPP mentransmit datagram yang kemudian diterima oleh protokol pada layer atas. Jika negosiasi pada langkah 1 menyertakan pilihan konfigurasi untuk monitoring kualitas link, maka protokol akan men-transmit informasi monitoring. NCP mungkin mentransmit informasi spesifik mengenai protokol.
5. PPP menutup jalinan koneksi melalui pertukarang paket terminasi LCP.

Link Control Protocol (LCP)

Sedikit banyak kekuatan dan fitur-fitur pendukung pada PPP berasal dari fungsi LCP yang menjalin, memanage, dan memutuskan koneksi. RFC 1661 mengidentifikasi 3 tipe paket LCP:

• Link configuration packets
• Link termination packets
• Link maintenance packets

Gambar dibawah menunjukkan format paket LCP.

Kode tipe paket LCP :

Application layer berada pada ujung protocol stack TCP/IP. Aplication layer pada TCP/IP adalah kumpulan dari beberapa komponen software yang mengirim dan menerima informasi dari port TCP dan UDP. Beberapa komponen pada application layer hanya sebagai alat untuk pengumpul informasi konfigurasi network dan beberapa lainnya boleh jadi adalah sebuah user interface atau Application Program Interface (API) yang mendukung desktop operating environment.

Application Layer pada TCP/IP dan OSI

Seperti telah disebutkan pada bahasan Bagaimana TCP/IP Bekerja, TCP/IP secara resmi tidak berusaha menyesuaikan dengan model tujuh layer OSI. Application layer pada TCP/IP setara dengan application layer, presentation layer, dan session layer pada OSI.

• Application layer: Application Layer pada OSI (jangan dibingungkan dengan kesamaan nama Application layer pada TCP/IP) memiliki komponen-komponen yang menyediakan servis-servis bagi aplikasi user dan juga memberikan support untuk mengakses network.
• Presentation layer: Presentation layer merubah data menjadi format yang netral dan juga menangani enkripsi dan kompresi.
• Session layer: Session layer mengatur komunikasi antar aplikasi dalam network. Layer ini menyediakan fungsi-fungsi yang berhubungan dengan koneksi yang tidak disediakan pada transport layer seperti : recognition dan security.

Network Services

Beberapa komponen application layer berupa network services. Sudah kita ketahui bahwa satu layer dalam protokol sistem menyediakan servis-servis untuk layer yang lain. Dalam hal ini, servis-servis tersebut termasuk bagian yang terintegrasi dalam protokol sistem.

Beberapa fitur pada application layer termasuk antara lain :

• File and print services
• Name resolution services
• Redirector services

File and Print Services

Server adalah komputer yang menyediakan servis-servis untuk komputer lain di dalam network. Misalnya file servers dan print servers.

Print server mengoperasikan printer dan memenuhi request-request untuk mengeprint dokumen pada printer tersebut. File server mengoperasikan sebuah perangkat penyimpanan data, misal hard drive, dan memenuhi request-request untuk membaca dan menulis data kedalam hard drive tersebut.

Name Resolution Services

Seperti yang sudah kita bahas dalam Apa itu TCP/IP?, name resolution adalah proses pemetaan IP address menjadi nama-nama alphanumeric. Domain Name Service (DNS) menyediakan layanan name resolution untuk Internet dan juga untuk jaringan-jaringan TCP/IP yang terisolasi. DNS menggunakan beberapa name server untuk meresolve queri-queri dari klien. Layanan ini berjalan pada application layer di komputer name server dan berkomunikasi dengan name server lain untuk bertukar informasi name resolution. Beberapa name resolution lain yang ada antara lain Network Information Service (NIS), name resolution NetBIOS,  dan sejumlah name service lain.

API dan Application Layer

Application Programming Interface (API) merupakan koleksi beberapa fungsi yang sudah terdefinisi yang digunakan oleh program/software untuk mengakses bagian-bagian dari operating system. Program/software juga menggunakan fungsi-fungsi API untuk berkomunikasi dengan operating system.

Socket API pada mulanya dikembangkan untuk operating sistem berbasis Unix BSD sebagai interface aplikasi untuk mengakses protocol stack TCP/IP. Kini socket digunakan secara luas pada operating system lain sebagai interface untuk mengakses TCP/IP.

TCP/IP Utilities

Hal-hal lain yang berada pada application layer adalah utility-utility TCP/IP. Utility-utility ini mulanya dikembangkan untuk Internet dan jaringan Unix. Kini utility-utility ini digunakan untuk mengkonfigurasi, memanage dan troubleshoot TCP/IP oleh hampir semua network yang ada saat ini.

• Connectivity Utilities : IPConfig, Ping, Arp, Traceroute, Route, Netstat, NBTstat, Hostname.
• File Transfer Utilities : ftp,tftp,Rcp
• Remote Utilities : Telnet, Rexec, Rsh, Finger, etc.
• Internet Utilities : Browsers, Newsreaders Email readers, Archie, Gopher, Whois.

Pada ulasan tentang Internet Layer dan Subnetting, kita mengenal banyak protokol yang sangat effektif dalam menyediakan keperluan informasi addressing dan routing sehingga data bisa sampai ke tujuan dengan sempurna. Addressing dan routing hanyalah satu bagian dari perjalanan data didalam network. Para developer membutuhkan layer yang lain diatas Internet Layer yang bisa menyediakan fitur-fitur yang dibutuhkan yang tidak terdapat pada Internet Layer. Secara spesifik, para developer TCP/IP menginginkan transport layer untuk menyediakan hal-hal berikut :

• Sebuah interface untuk network applications : dengan kata lain, menyediakan cara agar aplikasi bisa mengakses network. Desainer ingin bisa mengarahkan data tidak hanya pada komputer tujuan saja, tapi juga pada aplikasi spesifik pada komputer tujuan.
• Mekanisme multiplexing/demultiplexing. Multiplexing, dalam hal ini, berarti menerima data dari aplikasi-aplikasi dan mesin yang berbeda dan mengarahkan data-data tersebut pada satu aplikasi tertentu yang berjalan pada komputer tujuan. Dengan kata lain, transport layer harus mampu mendukung beberapa aplikasi network secara simultan dan mengatur alur data kepada Internet Layer. Pada komputer penerima, transport layer harus mampu menerima data dari Internet Layer dan mengarahkan data-data tersebut pada beberapa aplikasi yang berbeda. Fitur yang dikenal sebagai demultiplexing ini, memungkinkan sebuah komputer untuk men-support jalannya beberapa aplikasi network secara simultan, seperti web browser, email client, dan file-sharing. Aspek lain dari multiplexing/demultiplexing adalah satu aplikasi tunggal dapat me-maintain koneksi-koneksi dengan lebih dari satu komputer lain secara simultan.
• Error checking, flow control, dan verification.

Karenanya, Transport layer, menyediakan dua jalur bagi aplikasi network untuk mengakses network, masing-masing dilengkapi dengan fitur-fitur interfacing dan multiplexing/demultiplexing yang dibutuhkan untuk mendukung aplikasi network, namun keduanya memiliki pendekatan jaminan kualitas yang sangat berbeda:

• Transport Control Protocol (TCP): TCP menyediakan fitur error control dan flow control yang diperluas untuk memastikan data terkirim dengan sempurna. TCP termasuk connection-oriented protocol.
• User Datagram Protocol (UDP): UDP menyediakan fitur error checking yang sangat remeh dan di desain untuk situasi dimana fitur-fitur tambahan pada TCP tidak diperlukan. UDP termasuk connectionless protocol.

Konsep Transport Layer

Beberapa konsep penting transport layer antara lain :

• Connection-oriented dan connectionless protocols
• Ports dan sockets
• Multiplexing

Connection-Oriented dan Connectionless Protocols

• Protokol connection-oriented membangun dan me-maintain koneksi antar komputer yang sedang berkomunikasi dan memonitor status koneksi tersebut setelah proses transmisi data. Dengan kata lain, untuk setiap paket data yang dikirimkan kedalam network harus ada acknowledgment yang diterima, dan mesin pengirim merekam status informasi untuk memastikan setiap paket diterima tanpa ada error, mengulang proses transmisi jika diperlukan. Pada akhir proses transmisi, mesin pengirim dan penerima memutuskan koneksi secara formal.
• Protokol connectionless mengirimkan datagram ke mesin tujuan dengan jalur searah dan tidak memberikan notifikasi pada mesin tujuan sebelum mengirimkan data. Mesin tujuan menerima data dan tidak memberikan konfirmasi pada pengirim tentang status data yang diterimanya.

Ports  dan  Sockets

Transport layer berfungsi sebagai interface antara network applications dengan network dan juga menyediakan metode untuk mengarahkan data-data yang diterima dari network kepada aplikasi-aplikasi tertentu secara spesifik. Dalam sistem TCP/IP, aplikasi-aplikasi bisa mengalamatkan data kepada salah satu modul protokol TCP atau UDP menggunakan nomor port. Port adalah internal address yang berfungsi sebagai jalur kecil dari aplikasi menuju transport layer dan sebaliknya. Misalnya, sebuah klien biasanya melakukan koneksi dengan aplikasi FTP pada server melalui TCP port 21.

Dengan memperhatikan lebih teliti, metode transport layer untuk pengalamatan data-data dari network pada aplikasi spesifik menunjukkan bahwa data-data TCP dan UDP sebenarnya dialamatkan kepada apa yang dikenal sebagai socket. Socket adalah sebuah address yang dibentuk dari gabungan IP address dan angka port. Misalnya socket 111.121.131.141.21 menunjukkan port 21 pada komputer dengan IP address 111.121.131.141.

Contoh berikut menunjukkan bagaimana komputer mengakses aplikasi pada mesin tujuan melewatu socket:

1. Komputer A menginisiasi koneksi dengan aplikasi pada komputer B melalui sebuah well-known port. Well-known port adalah nomor port yang sudah di assign pada aplikasi tertentu oleh ICANN dan menjadi standard. Well-known port tersebut digabungkan dengan IP address menjadi socket tujuan untuk komputer A. request yang dilakukan oleh komputer A juga mencantumkan data yang menunjukkan alamat socket yang bisa digunakan oleh komputer B untuk menjawab request komputer A.
2. Komputer B menerima request dari komputer A melalui well-known port dan memberikan respond yang ditujukan pada socket komputer A. Socket ini menjadi address tujuan untuk data yang dikirimkan dari aplikasi komputer B untuk aplikasi kokmputer A.

Multiplexing/Demultiplexing

Sistem pengalamatan socket ini memungkinkan TCP dan UDP menjalankan tugas penting yang lain: multiplexing and demultiplexing. Sudah disebutkan sebelumnya, multiplexing adalah membundel input dari beberapa sumber menjadi satu output tunggal, sedangkan demultiplexing adalah menerima input dari satu sumber dan mengirimkannya pada beberapa output.

Multiplexing/demultiplexing memungkinkan level bawah TCP/IP stack untuk memproses data tanpa memperhatikan aplikasi yang mana yang menginisiasi data tersebut. Semua yang berhubungan dengan aplikasi diselesaikan pada transport layer, dan data ditransfer dari dan ke internet layer sebagai satu entitas tunggal.

Memahami TCP dan UDP

TCP: Connection-Oriented Transport Protocol

TCP mempunyai beberapa fitur penting lain yang perlu diperhatikan :

• Stream-oriented processing: TCP memproses data dalam bentuk stream. Dengan kata lain, TCP dapat menerima data dalam bentuk 1 byte sebagai ganti block data yang belum diformat. TCP memformat data menjadi segment-segment yang akan diserahkan pada Internet layer.
• Resequencing: Menyusun kembali data-data yang datang secara acak sesuai dengan urutan aslinya.
• Flow control: fitur flow control ini memastikan data yang ditransmisikan tidak membanjiri mesin penerima melebihi kemampuannya menerima data dalam satu waktu.
• Precedence and security: Banyak software yang mengimplementasikan TCP, namun sedikit yang menyediakan fitur ini.
• Graceful close: TCP selalu menutup koneksi nya secara formal sebagaimana saat membentuk koneksi.

Pembahasan tentang TCP ini juga menunjukkan bahwa sebuah protokol lebih dari sekedar format data; ia adalah keseluruhan sistem proses interaksi dan desain prosedur untuk mencapai tujuan yang diinginkan.

Point penting lain yang perlu kita ketahui adalah, router tidak berhubungan dengan informasi-informasi pada transport layer. Router Cuma menyerahkan data dari transport layer dalam bentuk IP datagram. Informasi Kontrol dan verifikasi  yang di encode dalam segment TCP ditujukan semata-mata untuk software TCP pada mesin tujuan. Hal ini mempercepat routing internetwork karena router tidak ikut berpartisipasi pada proses-proses TCP.

Format Data TCP Data

Format TCP header seperti yang ditunjukkan oleh gambar dibawah ini.

Koneksi TCP

TCP mendukung dua tipe status open :

• Passive open: Proses aplikasi (server) tertentu memberitahukan TCP bahwa aplikasi tersebut sudah siap menerima datangnya rekues koneksi melalui TCP port. Karena itu, jalur dari TCP menuju aplikasi dibuka sebagai antisipasi datangnya rekues koneksi.
• Active open: Sebuah aplikasi (client) merekues TCP untuk menginisiasi koneksi dengan komputer lain yang berada pada status passive open.

Klien adalah komputer yang melakukan rekues atau menerima servis dari komputer lain dalam network.

Server adalah komputer yang menawarkan servis pada komputer lain dalam network.

Menjalin Koneksi

Agar acknowledgement bisa dijalankan, mesin-mesin harus saling mensinkronkan nomor urut (sequence number) mereka terlebih dahulu. Proses sinkronisasi inilah yang dikenal sebagai three-way handshake. Tiga langkah dalam three-way handshake seperti berikut:

1. Komputer A mengirim segment data dengan
   SYN = 1; ACK = 0
   Sequence Number = X , dimana X adalah initial sequence number (ISN) komputer A
2. Komputer B menerima segment dari komputer A dan mengembalikan segment dengan
   SYN=1;ACK=1
   Sequence number = Y, dimana Y adalah ISN dari komputer B
   Acknowledgment number = M+1, dimana M adalah nilai sequence number yang terakhir diterima dari komputer A.
3. Komputer A mengirimkan segment pada komputer B yang berupa acknowledge atas ISN dari komputer B.
   SYN = 0; ACK=1
   Sequence number = sequence number selanjutnya (M+1)
   acknowledgment number = N +1, dimana N adalah nilai sequence number terakhir yang diterima dari komputer B.

Setelah three-way handshake, koneksi terjalin, dan modul-modul TCP mengirim dan menerima data menggunakan sequence dan acknowledgment.

TCP Flow Control

Field window pada TCP header berfungsi untuk mekanisme flow control koneksi. Tujuan dari field window tersebut adalah memastikan komputer pengirim tidak mengirim data terlalu banyak dan terlalu cepat yang bisa menyebabkan hilangnya data pada komputer penerima karena tidak terproses. Metode flow control yang digunakan TCP ini biasa disebut sliding window.

Closing a Connection

Saat tiba memutuskan koneksi, komputer yang menginginkan pemutusan koneksi, komputer A, menempatkan segment pada antrian dengan variable FIN di isi dengan angkat 1. Aplikasi kemudian memasuki status fin-wait. Dalam status fin-wait, software TCP komputer A tetap menerima segment dan memproses segment yang sudah berada pada antrian, tetapi tidak ada tambahan data yang diterima dari aplikasi. Ketika komputer B menerima segment FIN, ia akan memberikan acknowledgment, mengirimkan segment yang tersisa, dan membertahukan aplikasi lokal bahwa segment FIN telah diterima. Komputer B kemudian mengirimkan segment FIN ke komputer A, komputer A memberikan acknowledgment, dan koneksi dihentikan..

UDP: Connectionless Transport Protocol

UDP jauh lebih sederhana dibandingkan dengan TCP, UDP tidak menyediakan fungsi-fungsi seperti yang disebutkan diatas. Namun, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan tentang UDP ini.

Pertama, walaupun UDP dikatakan tidak punya kemampuan error-checking, faktanya, UDP mampu melakukan error-checking sederhana. Jadi akan lebih benar jika menyebut UDP sebagai protokol yang memiliki fungsi error-checking yang terbatas.

Kedua, UDP tidak menawarkan resequencing (pengurutan kembali) data seperti pada TCP.

Kemudian, UDP tidak melakukan transmisi ulang jika ada data yang korup atau hilang, tidak mengurutkan datagram yang diterima, tidak mengeliminasi duplikasi datagram, tidak memberikan acknowledgmnet atas segment yang diterima, juga tidak menjalin dan memutus koneksi. UDP pada dasarnya adalah mekanisme yang dibuat untuk aplikasi yang ingin mentransfer data tanpa kelebihan-kelebihan yang ditawarkan TCP.

Karena UDP header yang sebenarnya tidak menyertakan IP address sumber dan tujuan, maka mungkin saja, datagram disampaikan pada komputer yang tidak dituju. Bagian data yang digunakan untuk kalkulasi checksum adalah sebuah string yang diextract dari IP header yang dikenal sebagai pseudo-heder. Pseudo-header inilah yang menyediakan informasi IP address tujuan sehingga komputer penerima bisa menentukan apakah datagram UDP tersebut salah kirim atau tidak.

Firewalls

Firewall adalah sistem yang melindungi jaringan lokal dari serangan-serangan dari user-user tidak berkepentingan yang berusaha mengakses LAN dari internet. Firewalls melaksanakan beberapa fungsi. Namun, fitur dasar dari firewall bersinggungan dengan pembahasan kita diatas.

Fitur tersebut adalah kemampuan firewall untuk mem-block akses pada port-port TCP dan UDP tertentu. Kata firewall kadang-kadang digunakan sebagai sebuah usaha untuk menutup akses pada port.

Subnets dalam TCP/IP

Pengelompokan kelas-kelas address seperti disebutkan dalam bahasan sebelumnya mengenai Internet Layer, memungkinkan setiap mesin untuk mengidentifikasi network ID dari sebuah IP address dan mengirimkan datagram ke network yang benar. Namun, mengidentifikasi segment network sebagai kelas A,B,atau C melalui network ID memiliki kekurangan-kekurangan. Yang paling utama adalah pengelompokan tersebut tidak mengenali pembagian logik yang lebih kecil lagi semisal subnetwork.

Gambar dibawah menunjukkan suatu network kelas A.Seperti disebutkan pada bahasan sebelumnya, datagram tiba secara efisien pada gateway dan menyerahkan datagram pada network 99.0.0.0, sebuah block network yang berisi 16 juta IP address komputer. Lalu bagaimana gateway menyerahkan datagram pada 1 host tujuan yang berada diantara jutaan host?

Agar pengiriman data pada network yang besar menjadi lebih efisien, block address yang jutaan tersebut bisa dipecah-pecah kembali menjadi segment-segment network yang lebih kecil.

TCP/IP menyediakan pengelompokan logik sekunder setelah network ID yang disebut subnet. Subnet adalah pemecahan block address suatu network secara logik. Router dapat mengirimkan datagram pada sebuah subnet didalam sebuah network dan setelah datagram mencapai subnet yang dituju, ARP akan memetakan IP address tujuan menjadi physical address mesin tujuan.

TCP/IP menyediakan metode untuk meminjam beberapa bit dari host ID untuk digunakan sebagai subnet ID. Sebuah parameter yang disebut subnet mask menggambarkan berapa banyak bit address yang harus digunakan untuk subnet ID dan berapa banyak untuk host ID.

Seperti halnya IP address, subnet mask merupakan angka biner sebesar 32-bit. Bit-bit subnet mask disusun sedemikian rupa sehingga dapat mengungkapkan subnet ID dari IP address yang bersangkutan.

Subnet mask menggunakan biner 1 untuk setiap bit dalam IP address yang termasuk bagian dari network ID dan subnet ID. Untuk bagian host ID menggunakan biner 0.

Tabel routing yang digunakan oleh router dan mesin komputer yang lain pada network yang disubnet menyertakan informasi subnet mask yang sesuai dengan setiap IP address.

Mengkonversi subnet mask ke format dotted decimal

Dalam subnet mask, semua bit-bit bernilai 1 berada pada bagian kiri dan semua bit bernilai 0 berada dibagian kanan. Setiap satu octet yang semua bit-nya bernilai 1 setara dengan desimal bernilai 255. Dan satu octet yang semua bit-nya bernilai 0 setara dengan desimal 0. Karenanya subnet mask berikut

11111111111111111111111100000000

Dapat digambarkan dalam format dotted decimal sebagai 255.255.255.0. dan subnet mask berikut

11111111111111110000000000000000

Dapat digambarkan dalam format dotted decimal sebagai 255.255.0.0.

Untuk mengkonversi angka biner subnet mask menjadi bentuk dotted decimal, lakukan langkah-langkah berikut :

1. Pecah-pecahlah bit-bit subnet mask menjadi bentuk 4 buat octet (8-bit):11111111.11111111.11110000.00000000
2. Tuliskan desimal 255 intuk setiap octet yang semua bit-nya bernilai 1, tuliskan angka 0 untuk setiap octet yang semua bit-nya bernilai 0.
3. Konversikan octet yang bit-bitnya campuran 0 dan 1.
4. Tulisakan ulang dalam bentuk dotted decimal.255.255.240.0

Pada umumnya, subnet mask dalam format dotted decimal inilah yang dipakai dalam konfigurasi TCP/IP.

Bekerja dengan Subnets

Subnet mask mendefinisikan berapa banyak bit setelah network ID yang dipakai untuk subnet ID. Subnet ID bervariasi panjanganya, tergantung nilai yang dimasukkan kedalam subnet mask.

Assignment subnet ID (termasuk assignment subnet mask) bergantung pada konfigurasi network. Solusi terbaik adalah merancang desain network terlebih dahulu, menentukan jumlah subnet yang akan dibuat dan menentukan jumlah klien setiap subnet, kemudian meng-assign nilai setiap subnet ID. Jika memungkinkan sediakan cadangan untuk tambahan subnet di masa datang.

Contoh sederhana subnetting kelas B berikut ini dimana octet ketiga IP address di pakai untuk subnet ID. Pada gambar dibawah ini, network 129.100.0.0 dipecah-pecah menjadi 4 subnet. Network tersebut menggunakan subnet mask 255.255.255.0, menandakan bahwa network ID dan subnet mask diextent sampai octet ketiga. Karena network tersebut asalnya adalah kelas B, maka 2 octet pertama merupakan network ID. Dari gambar dibawah kita bisa menyimpulkan bahwa subnet A memiliki parameter sebagai berikut :

Network ID :129.100.0.0

Subnet ID:  0.0.128.0

Contoh lainnya, bayangkan sebuah network kelas C yang harus dipecah menjadi 5 subnet kecil. Berdasarkan aturan pengelompokan kelas, tersedia 8 bit seteelah network ID yang bisa digunakan untuk subnet ID dan host ID dalam network kelas C. kita bisa mendesain subnet mask sebagai berikut

11111111111111111111111111100000

5 bit sisanya akan digunakan sebagai host ID. 3 bit yang diambil dari host ID dipakai sebagai subnet ID, dengan 3 bit berarti tersedia 8 subnet dan masing-masing bisa menampung 30 host.

Untuk menuliskan subnet mask diatas dalam format dotted decimal, lakukan langkah-langkah berikut :

1. Tambahkan dot (.) untuk memisahkan setiap octet (8-bit)11111111.11111111.11111111.11100000
2. Konversi masing-masing octet menjadi bentuk desimal, kita dapatkan255.255.255.224

Addressing dan Delivering

Sebuah perangkat layer fisik (network access layer) seperti ethernet card tidak bisa mengetahui detail yang berada pada protokol layer lebih tinggi. Ia tidak tahu menahu mengenai IP address juga tidak tahu apakah suatu frame yang diterima ditujukan untuk telnet atau FTP. Ia hanya menerima frame yang datang, menunggu frame yang dialamatkan padanya dan menyerahkan frame tersebut ke layer yang lebih tinggi

Metode physical address ini bekerja dengan baik pada satu segment LAN tunggal. Sebuah network yang terdiri dari beberapa komputer dapat berjalan normal hanya dengan memanfaatkan physical address. Data bisa dikirimkan secara langsung dari satu network adapter ke network adapter yang lain memanfaatkan protokol-protokol yang berada di network access layer.

Sayangnya, pada routed network (network yang lebih besar, terdiri dari banyak LAN), transfer data tidak mungkin bisa dilakukan hanya dengan mengandalkan physical address. Penggunaan prosedur pengiriman data dengan menggunakan physical address tidak bisa bekerja melewati sebuah router.

Untuk pengiriman data pada sebuah routed network (lihat gambar dibawah), software TCP/IP menggunakan strategi sebagai berikut

1. Jika destination address (IP address tujuan) berada pada segment network yang sama (berada pada satu subnet/LAN yang sama) dengan pengirim, maka komputer pengirim akan menyerahkan paket secara langsung pada komputer tujuan. IP address diperoleh dari mapping dengan physical address menggunakan protokol ARP, dan data diserahkan langsung pada network adapter.
2. Jika destination address berada pada segment yang berbeda dengan komputer pengirim, maka akan ditempuh langkah-langkah sebagai berikut:
   • Datagram diarahkan menuju mesin gateway. Gateway adalah mesin dalam satu segment lokal network yang mempunyai kemampuan untuk mem-forward datagram ke segment network yang lain.
   • Datagram dikirimkan melewati mesin gateway menuju segment network yang lain dan proses dari nomer 1 akan berulang. Jika destination address berada pada segment yang baru, maka datagram akan langsung diserahkan pada mesin tujuan. Jika tidak, datagram akan diarahkan ke gateway yang lain lagi.
   • Datagram dikirimkan melalui rantaian beberapa gateway sehingga sampai pada network tujuan, dimana IP address di mapping ke physical address menggunakan ARP kemudian diserahkan langsung pada mesin tujuan.

Untuk melakukan pengiriman data dalam routed network yang kompleks, protokol internet layer harus bisa untuk :

• Mengidentifikasi semua komputer dalam sebuah network.
• Menyediakan metode untuk menentukan kapan sebuah datagram harus dikirimkan ke gateway kapan tidak.
• Menyediakan metode untuk mengidentifikasi network segment tujuan sehingga datagram bisa melalui router-router secara efektif menuju network yang benar.
• Menyediakan metode untuk mengkonversi IP Address tujuan menjadi physical address sehingga data bisa diserahkan pada network adapter komputer tujuan.

Internet Protocol (IP)

IP addresses dalam sebuah network diatur sedemikian rupa sehingga kita bisa mengetahui lokasi dari sebuah mesin (network atau subnet dimana mesin itu berada) dengan melihat IP Address nya.

Untuk itu IP address dibagi menjadi 2 bagian :

• Network ID
• Host ID

Field IP Header

Didalam IP header terdapat informasi-informasi penting antara lain IP address pengirim (source) dan IP address tujuan (destination), panjang datagram, versi IP, dan lain-lain.

Ukuran minimum sebuah IP header adalah 20 bytes.

Hop atau router hop adalah router yang harus dilewati/disinggahi oleh datagram untuk mencapai network tujuan. Jika sebuah datagram harus singgah ke 5 router sebelum mencapai network tujuan, maka network tujuan itu disebut network sejauh 5 hops dari perspektif komputer pengirim datagram.

IP Addressing

IP address merupakan bilangan biner sepanjang 32-bit. 32-bit ini dipilah-pilah menjadi empat buah segment masing-masing 8-bit yang disebut octets. 32-bit biner ataupun 8-bit octets ini masih sangat sulit untuk dibaca oleh manusia. Karena itu IP address hampir selalu di tuliskan dalam format dotted decimal. Dalam format dotted decimal ini, keempat octet masing-masing dikonversi menjadi angka desimal. Keempat angka desimal tersebut dipisahkan dengan sebuah titik(.). Jadi setiap 8-bit biner bisa di wakili oleh nilai desimal antara 0 sampai 255, berikut contoh IP Address dalam format dotted decimal : 209.121.131.14.

Sebagian dari IP address digunakan untuk mengidentifikasikan network ID, dan sebagian sisanya untuk merepresentasikan host ID. Kebanyakan IP address tergolong kedalam kelas sebagai berikut:

• Class A addresses: 8-bit pertama IP address digunakan untuk network ID. Sisanya 24-bit untuk host ID.
• Class B addresses: 16-bit pertama IP address digunakan untuk network ID. 16-bit sisanya untuk host ID.
• Class C addresses: 24-bit pertama IP address digunakan untuk network ID. 8-bit sisanya untuk host ID.

Classes D and E

Umumnya komunikasi TCP/IP termasuk host-to-host (data dikirim dari satu komputer untuk satu komputer tujuan) atau broadcast (data dikirim untuk semua komputer dalam satu segment network). Sebaliknya, address kelas D, digunakan untuk multicast. Multicast adalah sebuah pesan tunggal yang dikirimkan untuk 1 atau lebih mesin dalam satu network. 4 bit pertama dari kelas ini bernilai 1110, sesuai dengan angka desimal antara 224 sampai 239.

Network kelas E untuk tujuan experimental. 5-bit pertama bernilai 11110, sesuai dengan angka desimal antara 240 sampai 247.

IP Address spesial

Bit-bit Host ID yang semuanya bernilai 1 berarti merupakan address broadcast. Pesan broadcast ditujukan untuk semua komputer dalam satu network. IP address 129.152.255.255 adalah contoh address broadcast kelas B dengan network ID 129.152.

Address 255.255.255.255 juga bisa digunakan untuk address broadcast dalam semua network.

IP Address dalam format dotted decimal yang angka pertamanya 127 digunakan untuk loopback. Pesan yang ditujukan untuk loopback akan dikirimkan ke mesin pengirim itu sendiri. Address loopback digunakan untuk memverifikasi apakah TCP/IP berfungsi dalam mesin.

RFC 1597 juga menyediakan beberapa range IP address untuk private networks:

• 10.0.0.0 sampai 10.255.255.255
• 172.16.0.0 sampai 172.31.255.255
• 192.168.0.0 sampai 192.168.255.255

Address Resolution Protocol (ARP)

Komputer-komputer yang berada pada satu network lokal menggunakan Address Resolution Protocol (ARP) untuk memetakan IP addresses ke physical addresses.

Setiap mesin dalam sebuah segment network memiliki tabel dalam memory yang disebut ARP table atau ARP cache. ARP cache menghubungkan IP address mesin lain dalam satu network dengan physical address nya. Saat mesin ingin mengirimkan data ke mesin lain dalam segment yang sama, mesin akan mengecek ARP cache untuk mencari physical address dari mesin tujuan. Jika tidak ditemukan maka mesin mengirimkan paket broadcast yang disebut ARP request frame.

ARP request frame berisi IP address yang belum diketahui physical addressnya. ARP request frame juga berisi IP address dan physical address dari mesin pengirim. Mesin lain yang menerima ARP request dan memiliki IP address yang dicari akan merespon dengan mengirimkan physical address nya ke mesin yang merequest tadi. Mesin yang merequest akan menambahkan kedalam ARP cache nya IP address + physical address yang baru diterima tersebut.

RARP

RARP singkatan dari Reverse ARP. RARP adalah kebalikan dari ARP. RARP digunakan saat diketahu physical address tapi IP address nya belum diketahui. RARP seringkali digunakan bersama dengan protokol BOOTP untuk mem-boot diskless workstations.

Internet Control Message Protocol (ICMP)

ICMP biasa digunakan untuk diagnosis dan troubleshooting masalah-masalah yang ada pada jaringan. Pesan-pesan ICMP yang popular diantaranya :

• Echo Request dan Echo Reply: ICMP sering digunakan untuk testing koneksi. Ketika user melakukan ping ke komputer lain, user tersebut menggunakan ICMP. ping mengirimkan datagram pada sebuah IP address dan me-request komputer tujuan untuk mengembalikan data tersebut sebagai respon. Perintah yang sebenarnya digunakan dalam hal ini adalah ICMP Echo Request and Echo Reply.
• Source Quench: Jika sebuah komputer berkecepatan tinggi mengirimkan sejumlah data yang besar pada komputer tujuan, maka volume traffik bisa mengganggu operasi router. Router menggunakan ICMP untuk mengirimkan pesan Quench message pada mesin tersebut untuk memperlambat traffik pengiriman datanya.
• Destination Unreachable: Jika sebuah router menerima datagram yang tidak dapat dikirimkan, ICMP mengembalikan pesan Destination Unreachable kepada komputer pengirim.
• Time Exceeded: ICMP mengirimkan pesan ini kepada komputer pengirim jika datagram diabaikan karena TTL-nya sudah mencapai nol.
• Fragmentation Needed: ICMP mengirimkan pesan ini jika menerima datagram yang diset untuk tidak di fragment, tapi router harus mem-fragment data tersebut agar bisa diforward.

Protocols dan Hardware

Network Access layer bertanggung jawab terhadap :

• Menjadi perantara/antarmuka dengan network adapter (kartu jaringan/network card/NIC)
• Mengkoordinir transmisi data dengan konvensi dan metode akses yang sesuai.
• Memformat data menjadi sebuah unit yang disebut frame dan mengkonversi frame tersebut menjadi arus elektrik untuk kemudian di kirimkan melewati medium transmisi.
• Mengecek error-error pada frame yang datang. (error-checking)
• Menambahkan informasi error-checking pada frame yang keluar sehingga komputer penerima dapat mengecek adanya error pada frame.
• Mengirimkan paket ACK(acknowledgement) sebagai tanda telah diterimanya frame-frame data, juga mengirim ulang frame jika tidak ada ACK yang diterima dari pihak seberang.

Tentu saja, proses-proses yang telah dilakukan terhadap frame yang dikirim harus di reverse ketika frame sampai pada komputer penerima.

Ada banyak tipe physical networks dan masing-masing memiliki konvensi tersendiri, dan setiap mesin dalam physical network ini dapat membentuk dasar dari sebuah Network Access layer:

• Ethernet
• Token ring
• FDDI
• PPP (Point-to-Point Protocol, through a modem)
• Wireless networks

Network Access Layer dan OSI Model

OSI Data Link layer melaksanakan dua fungsi terpisah dan dibagi lagi menjadi 2 sub-layer :

• Media Access Control (MAC)- Sub-layer ini berfungsi sebagai interface dengan network adapter. Hardware address yang sudah burned in dalam kartu jaringan sering disebut dengan sebutan MAC address.
• Logical Link Control (LLC)- Sub-layer ini melakukan fungsi-fungsi error-checking pada frame yang dikirimkan lewat subnet dan juga me-manage link-link antar device yang berkomunikasi dalam subnet.

Network Architecture

Network architecture adalah desain untuk physical network dan sekumpulan spesifikasi yang mendefinisikan komunikasi dalam physical network tersebut. Spesifikasi-spesifikasi tersebut mempertimbangkan beberapa hal sebagai berikut :

• Access method: adalah sekumpulan rule/aturan yang mendefinisikan bagaimana komputer-komputer saling berbagi medium transmisi. Untuk menghindari terjadinya benturan data (collision), komputer-komputer harus mengikut aturan-aturan ini sebelum men-transmisikan data mereka.
• Data frame format: datagram dari Internet layer dienkapsulasi/dibungkus dalam sebuah data frame dengan sebuah format yang telah ditentukan. Data yang dilampirkan kedalam header harus berisi informasi-informasi yang dibutuhkan untuk menyampaikan data melalui physical network.
• Tipe pengkabelan/Cabling type: Jenis pengkabelan pada suatu network memiliki effek pada parameter desain yang lain, seperti properti elektrik dari bitstream (arus bit) yang di transmisikan oleh adapter (kartu jaringan).
• Aturan pengkabelan/ Cabling rules:Protokol-protokol, tipe kabel, dan properti elektrik dari sebuah transmisi memiliki effek maksimum dan minimum panjang kabel

Physical Addressing

Seperti yang kita bahas pada postingan-postingan sebelumnya, Network Access layer diperlukan untuk menghubungkan IP address logik, yang dikonfigur dengan sebuah software, dengan physical address dari sebuah network adapter. Frame-frame data yang dikirimkan melewati LAN harus menggunakan physical address untuk mengidentifikasi adapter dari komputer pengirim dan penerima. Tetapi format physical address ini sulit untuk diingat dan tidak praktis untuk digunakan oleh manusia. Karena itu, TCP/IP menggunakan Address Resolution Protocol (ARP) and Reverse Address Resolution Protocol (RARP) untuk menghubungkan IP addresses dengan physical addresses dari sebuah network adapter.

Anatomy Sebuah Frame

Perangkat lunak (software) yang beroperasi Network Access layer menerima datagram dari Internet layer dan mengkonversi data tersebut kedalam bentuk konsisten dengan spesifikasi-spesifikasi dari physical network. Karena begitu banyak bentuk physical network yang ada, maka banyak pula format-format data untuk data pada Network Access layer.

Ketika software dalam ethernet menerima datagram dari layer diatasnya (Internet layer), maka ia akan melakukan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Memecah-mecah data dari IP layer menjadi beberapa bagian yang lebih kecil jika diperlukan yang kemudian akan dikirimkan didalam field dari ethernet frame. Total ukuran dari sebuah ethernet frame harus berada pada kisaran 64 bytes dan 1.518 bytes (tidak termasuk header).
2. Membungkus bagian-bagian kecil data tersebut menjadi frame. Setiap frame menyertakan data dan juga informasi yang lain yang dibutuhkan oleh network adapter untuk memproses frame.
3. Menyerahkan frame data komponen lebih rendah yang bersesuaian dengan physical layer pada OSI, yang kemudian akan mengkonversi frame tersebut menjadi arus listrik dan mengirimkannya melewati medium transmisi.

Network adapter lain pada ethernet menerima dan mengecek (physical) address tujuan dari frame tersebut. Jika address tujuan sesuai dengan address dari network adapter, maka software akan memproses frame yang datang dan menyerahkan data pada layer yang lebih tinggi pada protocol stack.

Teknologi LAN

Asitek network yang paling populer antara lain :

• Ethernet
• Token ring

Ethernet

Ethernet dan saudaranya Fast Ethernet adalah teknologi LAN yang paling banyak digunakan saat ini. Ethernet menjadi popular karena harganya yang sangat murah; kabel ethernet murah dan gampang diinstal. Network adapter ethernet dan komponen hardware ethernet juga relatif murah.

Pada jaringan ethernet, semua komputer berbagi medium transmisi yang sama. Ethernet menggunakan metode Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect (CSMA/CD) untuk menentukan kapan sebuah komputer bisa mentransmisikan data kedalam medium akses. Dengan menggunakan CSMA/CD, semua komputer memonitor keadaan medium transmisi dan menungu sampai traffik data sepi sebelum mulai mentransmisikan data. Jika dua komputer berusaha mentransmisikan data pada saat bersamaan, akan terjadi benturan data (collision). Kemudian komputer-komputer tersebut akan berhenti dan berusaha mentransmisikan lagi.

A 10BASE-2 coaxial ethernet network.

A 10BASE-T hub-based ethernet network.

Technology Name	Media Type	Operating Speed	Maximum Distance
10BASE-2	Thin coax	10 megabits	185 meters
10BASE-5	Thick coax	10 megabits	500 meters
10BASE-T	CAT3 or CAT5 UTP	10 megabits	100 meters
10BASE-F	Fiber optic	10 megabits	2,000 meters
100BASE-TX	CAT 5 UTP or STP	100 megabits	100 meters
100BASE-FX	Fiber optic	100 megabits	2,000 meters

Token Ring

Teknologi Token ring menggunakan konsep yang benar-benar berbeda dari ethernet agar network adapter bisa mentransmisikan data kedalam media. Metode akses ini dikenal dengan sebutan token passing.

Pada metode akses token passing ini, komputer-komputer dalam LAN terhubung sedemikian hingga data dikirimkan dalam network mirip dengan ring secara logik. Konfigurasi token ring mengharuskan semua komputer didalamnya agar terhubung ke central hub yang disebut MAU atau MSAU.

Secara teknik Token ring lebih canggih daripada ethernet, dan ia juga menyertakan sejumlah diagnosis dan mekanisme pengkoreksian secara built-in yang bisa membantu untuk melakukan troubleshoot jika ada masalah-masalah dalam network. Token ring biasanya beroperasi pada 4Mbps atau 16Mbps. Ada juga yang beroperasi pada 100Mbps.

FDDI

Fiber Distributed Data Interface (FDDI) teknologi LAN yang mahal yang menggunakan sepasang ring fiber-optic. Satu ring sebagai primer dan satu lagi sebagai bekup jika ring primer mengalami gangguan. FDDI menggunakan metode akses token passing mirip dengan token ring.

Kabel Fiber-optic seperti yang dipakai oleh FDDI dapat mendukung volume data yang sangat besar dengan jarak yang cukup jauh.

Sistem Protokol TCP/IP

Sebuah sistem protokol seperti TCP/IP harus bertanggung jawab untuk melaksanakan tugas-tugas seperti berikut :

• Memecah data menjadi bagian-bagian kecil sehingga data bisa melewati medium transmisi dengan efisien.
• Menjadi antarmuka dengan hardware network adapter/kartu jaringan
• Addressing/Pengalamatan: Komputer pengirim harus mampu mengarahkan data kepada komputer penerima. Komputer penerima harus bisa mengenali pesan yang seharusnya dia terima.
• Routing (mengarahkan) data menuju subnet dimana komputer tujuan berada, meski physical network subnet dari komputer pengirim tidak sama dengan physical network subnet dari komputer penerima.
• Menyediakan fungsi error control, flow control, dan acknowledgment (konfirmasi diterimanya data penerima kepada pengirim) : agar komunikasi bisa diandalkan (reliable) komputer pengirim dan penerima harus bisa mengidentifikasi dan mengoreksi kesalahan transmisi dan juga mengontrol aliran data.
• Menerima data dari sebuah aplikasi dan menyampaikannya pada network.
• Menerima data dari network dan menyampaikannya pada aplikasi.

Sistem protokol TCP/IP dibagi-bagi menjadi beberapa layer yang masing-masing menjalankan tugas yang spesifik. Model berupa protocol stack (tumpukan protokol layer) ini bermula sejak pertama kali TCP/IP dibuat. Berikut adalah layer-layer protokol TCP/IP secara official.

• Network Access layer: Berfungsi sebagai perantara/antarmuka dengan jaringan fisik. Memformat data disesuaikan dengan medium transmisi dan juga mengalamatkan data pada kepada subnet berdasarkan address fisik hardwarenya. Menyediakan error control pada data yang akan dikirim kedalam network.
• Internet layer: Menyediakan pengalamatan logik terlepas dari jenis hardwarenya sehingga data bisa dikirim melewati subnet-subnet yang berbeda arsitektur fisiknya. Menyediakan fungsi routing untuk mengurangi traffik dan mendukung pengiriman data melalui internetwork. (istilah internetwork dipakai untuk menggambarkan beberapa LAN yang lebih besar yang terhubung seperti yang kita temui dalam perusahaan besar atau dalam internet). Mengkorelasikan physical address/alamat fisik (yang berada pada Network Access Layer) dengan logical address.
• Transport layer: Menyediakan fungsi flow control (mengontrol aliran data), error control, dan juga acknowledgment (konfirmasi diterimanya data penerima kepada pengirim). Berperan sebagai interface untuk aplikasi network.
• Application layer: menyediakan aplikasi-aplikasi untuk troubleshooting network, transfer file, remote control, dan aktivitas-aktivias internet yang lainnya. Juga mendukung Network Application Programming Interface (API) yang memungkinkan program dalam operating sistem untuk mengakses network.

Saat software protokol TCP/IP menyiapkan data untuk pengiriman kedalam network, setiap layer dalam komputer pengirim akan menambahkan informasi kedalam data yang relevan dengan layer yang bersesuain (layer yang sama) pada komputer penerima. Misalnya, Internet Layer dari komputer pengirim menambahkan header berisi informasi-informasi penting bagi internet layer pada komputer penerima. Proses ini kadang disebut sebagai encapsulation.

TCP/IP dan Model OSI

TCP/IP sudah berada dalam tahap pengembangan ketika arsitektur standard OSI muncul, dan pada hakekatnya, TCP/IP tidak menyesuaikan dengan model OSI. Akan tetapi, kedua model tersebut memiliki tujuan yang sama.

Berikut definisi dari setiap layer pada OSI:

• Physical layer: Mengkonversi data menjadi arus listrik yang akan dikirimkan melewati media transmisi, juga mengatur proses transmisi data.
• Data Link layer: Sebagai interface dengan network adapter (kartu jaringan), juga memelihara link-link logik pada subnet.
• Network layer: Mendukung logical addressing dan proses routing.
• Transport layer: Menyediakan fungsi error control dan flow control.
• Session layer: Menetapkan session diantara aplikasi-aplikasi yang berkomunikasi dalam komputer.
• Presentation layer: men-translate data kedalam format standar; mengatur enkripsi dan kompresi data.
• Application layer: Sebagai interface antara network dan aplikasi/software; membantu aplikasi-aplikasi network untuk transfer file, komunikasi dan sebagainya.

Perlu diingat bahwa model TCP/IP dan OSI adalah sebuah standard, bukan implemenasi. Dalam dunia nyata, implementasi TCP/IP tidak selalu dipetakan persis seperti gambar diatas.

Paket-Paket Data

Hal yang penting untuk diingat mengenai protokol stack TCP/IP adalah bahwa setiap layer memainkan perannya dalam proses komunikasi. Setiap layer menjalankan servis-servis yang diperlukan untuk memainkan perannya. Ketika data yang akan dikirimkan turun melewati stack, setiap layer akan menyertakan kedalam data sebuah bundel yang berisi informasi yang relevan yang disebut header. Bungkusan data yang berupa data+header tersebut menjadi data baru yang akan dibungkus lagi pada layer berikut yang lebih rendah dengan header yang sesuai pada layer tersebut.

Pada komputer penerima, enkapsulasi/bungkusan data tersebut akan dibuka, satu persatu setiap kali data menaiki protokol stack. Internet layer pada komputer penerima akan menggunakan informasi pada header internet layer. Transport layer akan memanfaatkan informasi yang ada pada header transport layer.

Paket data nampak berbeda-beda pada setiap layer, dan pada tiap layer disebut dengan nama yang berbeda pula. Nama-nama tersebut seperti berikut :

• Paket data yang dibuat pada application layer dinamakan message.
• Paket data yang dibuat pada transport layer, yang membungkus message dari application layer dinamakan segment jika datang melalui protokol TCP dan disebut datagram jika datang melalui protokol UDP.
• Paket data pada Internet layer, yang membungkus segment dari transport layer, dinamakan datagram.
• Paket data pada Network Access Layer, yang membungkus dan mungkin memecah-mecah datagram menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dinamakan frame. Frame inilah yang akan dirubah menjadi arus listrik pada sublayer paling bawah dari Network Access Layer.

Sekilas Networking TCP/IP

Gambar berikut memaparkan dasar dari sistem networking protokol TCP/IP. Tentu saja tidak sedetail yang sebenarnya, tapi gambar dibawah sudah cukup mewakili sebagian besarnya.

Skenario dasarnya seperti berikut :

1. Data disampaikan dari aplikasi TCP/IP, atau dari interface program dari network application, melewati port TCP atau UDP untuk kemudian diterima oleh protokol TCP atau UDP pada transport layer. Program dapat mengakses network melalui salah satu dari TCP atau UDP, tergantung requirement dari program bersangkutan.
   • TCP adalah protokol yang connection-oriented. Protokol connection-oriented menyediakan fitur flow control dan error checking yang lebih canggih daripada protokol connectionless. TCP memberikan usaha yang besar untuk menjamin sampainya data. TCP lebih bisa diandalkan daripada UDP, tapi dengan tambahan fitur error checking dan flow control membuat TCP lebih lambat daripada UDP.
   • UDP adalah protokol yang connectionless. Ia lebih cepat dibandingkan dengan TCP, namun kurang bisa diandalkan. UDP menyerahkan tanggung jawab fungsi error-checking kepada program/aplikasi.
2. Segment data kemudian diserahkan pada Internet Level, dimana protokol IP menyediakan informasi logical-addressing dan membungkus data menjadi sebuah datagram.
3. IP datagram memasuki Network Access layer, dimana dia akan diserahkan pada komponen software yang di desain sebagai antarmuka dengan physical network. Network Access layer membuat satu atau lebih data frames yang di desain untuk dimasukkan kedalam physical network. Jika physical network berupa sistem LAN seperti ethernet, kemungkinan frame akan mengandung informasi physical address yang diperoleh dari sebuah tabel lookup yang di maintain menggunakan protokol ARP dan RARP.
4. Data frame dikonversi menjadi arus listrik (aliran bit-bit) yang akan ditransmisikan melewati media jaringan.

Kuis

Untuk melihat jawaban Highlight bagian dibawah pertanyaan.

Apakah keuntungan utama dari desain modular?

Karena desain modular dari TCP/IP, maka protokol stack TCP/IP bisa beradaptasi dengan mudah dengan berbagai macam hardware dan operating system yang berbeda-beda.

Fungsi apakah yang disediakan oleh Network Access layer?

Network Access layer menyediakan servis-servis yang berhubungan dengan physical network secara spesifik. Layanan-layanan ini antara lain menyiapkan, men-transmisikan, dan menerima frame dari media transmisi tertentu, misal ethernet.

Layer OSI yang mana yang bersesuaian dengan Internet layer pada TCP/IP?

Network layer.

Mengapa informasi header dilampirkan pada setiap layer pada protokol stack TCP/IP?

Karena setiap protokol layer pada mesin penerima membutuhkan informasi yang berbeda-beda untuk memproses data yang diterima, setiap layer pada mesin pengirim melampirkan informasi header masing-masing.

Networks dan Protocols

Network adalah sekumpulan komputer atau perangkat-perangkat yang mirip komputer yang bisa berkomunikasi satu sama lain melalui suatu media transmisi.

Dalam sebuah network, request dan data dari satu komputer ke komputer lainnya akan dikirimkan melalui sebuah medium transmisi (bisa saja berupa kabel jaringan atau kabel telepon)

Protokol jaringan/network protocol, adalah sebuah sistem yang terdiri dari beberapa aturan untuk membantu mendefinisikan proses-proses yang komplek pada saat mentransfer data. Data-data berlalu lalang dari satu aplikasi pada satu komputer menyeberang melewati medium transmisi dan diterima oleh komputer tujuan untuk kemudian di proses oleh aplikasi penerima yang bersesuaian.

TCP/IP dan protokol-protokol yang berkaitan membentuk sebuah sistem yang komplit yang mendefinisikan bagaimana seharusnya data-data di proses, dikirim, dan diterima dalam suatu jaringan TCP/IP. Sistem yang terdiri dari protokol-protokol yang saling berkaitan seperti TCP/IP ini kemudian dikenal dengan protocol suite.

Perlu kita ketahui perbedaan dari 2 istilah berikut ini :

• Standard TCP/IP adalah sistem yang terdiri dari aturan-aturan (rules) yang mendefinisikan komunikasi dalam jaringan TCP/IP.
• Implementasi TCP/IP adalah komponen perangkat lunak yang melaksanakan suatu fungsi yang memungkinkan sebuah komputer dapat ikut berpartisipasi dalam suatu jaringan TCP/IP.

Tujuan dari standard TCP/IP adalah untuk memastikan kecocokan dari semua implementasi TCP/IP terlepas dari versi dan vendor-nya.

Fitur-Fitur TCP/IP

TCP/IP menyertakan banyak fitur-fitur penting yang harus kita ketahui diantaranya :

• Logical addressing
• Routing
• Name service
• Error control dan flow control
• Application support

Logical Addressing

Network administrator seringkali melakukan segmentasi network (pembagi-bagian menjadi beberapa bagian yang lebih kecil) menggunakan sebuah perangkat seperti router untuk mengurangi padatnya trafik data dalam jaringan. Dalam sebuah routed networks seperti itu, administrator membutuhkan metode untuk membagi lagi jaringan menjadi bagian-bagian yang lebih kecil yang disebut subnetworks (subnet) dan menerapkan desain yang hirarkis sehingga data dapat mencapai tujuannya dengan efisien. TCP/IP menyediakan kemampuan subnetting ini melalui metode yang disebut logical addressing. Logical address adalah sebuah address (alamat komputer) yang dapat dikonfigurasi melalui software jaringan. Dalam TCP/IP, logical address dari suatu komputer disebut IP address. Setelah kita mempelajari “Internet Layer” dan “Subnetting” nanti kita akan tahu bahwa IP address dapat terdiri dari :

• Sebuah network ID yang mengidentifikasikan network
• Sebuah subnet ID yang mengidentifikasikan subnet dalam network.
• Sebuah host ID yang mengidentifikasikan komputer dalam sebuah subnet.

Dalam TCP/IP, logical address dapat diterjemahkan dari dan menjadi physical address dengan menggunakan protokol ARP dan RARP.

Routing

Router adalah perangkat khusus yang dapat membaca informasi logical address dan mem-forward data ke network yang dituju. Pada level sederhana, sebuah router memecah network yang besar menjadi beberapa subnet yang lebih kecil.

Data yang ditujukan pada komputer atau perangkat lain dalam sebuah subnet lokal tidak perlu/akan melewati router dan karena itu tidak mengganggu jalur transmisi pada network lain. Jika data ditujukan pada komputer yang berada diluar subnet maka router akan mem-forward-kan data tersebut ke tujuan yang dimaksud.

Name Resolution

Kita mungkin kesulitan mengingat address komputer apakah 111.121.131.146 ataukah 111.121.131.156. Karena itu, TCP/IP, menyediakan sistem penamaan yang bersesuaian dengan angka-angka logical address yang disebut domain name atau DNS name. pemetaan domain name ke IP Address ini disebut resolution. Sebuah server khusus yang disebut name server menyimpan table yang berisi cara untuk menerjemahkan domain name dari dan ke IP address.

Address komputer yang diasosiasikan dengan email atau World Wide Web diexpresikan sebagai sebuah nama, misalnya www.itb.ac.id atau google.co.id.

DNS adalah sistem name resolution untuk internet dan metode name resolution yang paling banyak digunakan. Tetapi, beberapa jaringan TCP/IP juga mendukung metode lain diantaranya Windows Internet Name Services (WINS) untuk menterjemahkan name Microsoft Windows NetBIOS ke IP addresses.

Error Control dan Flow Control

Adalah fitur-fitur protokol suite TCP/IP yang memastikan transfer data yang handal didalam network. Fitur-fitur ini menyertakan pengecekan data untuk error-error yang terjadi saat transmisi data dan juga konfirmasi data yang diterima dengan baik.

Application Support

Beberapa aplikasi jaringan bisa saja berjalan pada satu komputer yang sama. Protokol software harus menyediakan metode untuk menentukan paket data yang diterima ditujukan untuk aplikasi jaringan yang mana. Dalam TCP/IP, interface dari network ke aplikasi ini bisa ditempuh dengan sistem pen-channel-an secara logik yang disebut ports.

Beberapa Organisasi Standard dan RFC

Berikut adalah beberapa organisasi yang berjasa dalam pengembangan TCP/IP dan internet:

• Internet Advisory Board (IAB)- Komite pemerintah yang menentukan kebijakan-kebijakan internet dan mengatur pengembangan selanjutnya dari standard TCP/IP.
• Internet Engineering Task Force (IETF)- Cabang IAB yang mempelajari dan mengatur isu-isu pengembangan.
• Internet Research Task Force (IRTF)- Cabang IAB yang mendanai riset-riset jangka panjang.
• Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN)- Sebuah organisi yang dibangun pada tahun 1998 yang mengatur pembagian IP address, domain names, dan parameter-parameter protokol secara global seperti nomor port. (www.icann.com).
• InterNIC- The Internet information service.