Saturday 22 February 2014

NETWORKING AND INTERNETWORKING

No comments




3.1 Introduction

Sistem terdistribusi menggunakan berbagai macam arsitektur jaringan, seperti local networking (Jaringan yang hany...), wide networking (jaringan ….) , internetworking (jaringan yang...) , untuk melakukan komunikasi. ada beberapa faktor kemampuan sistem yang dipengarhi oleh sistem komunikasi sistem terdistribusi yaitu performance, reliabilitas, scalabilitas, mobilitas and qualitas dari layanan.

Selain arsitektur jaringan sistem terdistribusi juga menggunakan bermaca-macam media transmisi, ada yang menggunakan kabel udp, fiber optic. dan perangkat keras yang lain seperti penggunaan router, switch, repeater. dan menggunakan macam2 software yang berbeda untuk melakukan komunikasi. akibat dari hterogenitas perangkat pendukung komunikasi sistem terdistribusi menyebabkan pengaruh yang bermacam-macam juga pada performansi sistem terdistribusi.

Lebih mengerucut lagi komunikasi sistem terdistribusi di dukung oleh berbagai macam komunikasi-komunikasi kecil yang dilakukan antar hardware pendukungnya, dalam konteks ini kita sebut dengan komunikasi subsistem

Networking issues for distributed systems

Pada awal jaringan komputer di desain pada skala kecil sehingga aplikasi yang digunakan masih bersifat sederhana, namun pada saat komersialisai internet terjadi banyak hubungan node yang membentuk suatu sistem yang luas dan besar sehingga kebutuhan akan reliabilitas, scalabilitas, mobilitas, keamanan dan kualitas dari services..

Performance • Performansi jaringan memperhatikan 2 aspek :

Latency adalah delay antara pesan dikirim dan sampai pada pesan diterima pada komputer tujuan. Kedua adalah Data transfer rate merupakan kecepatan transfer data biasanya ditulis dalam bit per second.

Scalabilitas - Merupakan suatu aspek yang mengacu pada semakin luasnya jaringan yang harus di tangani, dulu jaringan merupakan sebuah objek yang independent, karena ditemukannya internet semua jaringan yang ada melakukan keterhubungan sehingga membantuk jaringan yang luas.

Realibilitas - realibilitas pada sistem terdistribusi meintik tekankan pada pengangan eror, atau eror recovery. dengan semakin rumitnya arsitektur jaringan menyebabkan eror akan semakin menigkat dengan begitu dibutuhkan sistem yang handal.

Security - Atau bisa disebut keamanan , keamana digunakan sebagai pelindung dari derangan baik dari hacker ataupun virus. ada beberpa fitur yang di tambahkan sebagai pendukung keamanan pada jaringan seperti firewall, gateway dll.

Mobilitas - Dengan adanya teknologi jaringan tanpa kabel atau wireless maka mobilitas perangkan sangat mungkin dilakukan misalnya pada laptop handphone.

Kualitas layanan - Faktor yang diperhatikan selain beberpa faktor diatas adalah kualitas layanan, kualitas layanan ini bagaimana sebuah request dari client ditangani oleh server. dan bagai mana penjadwalan yang dilakukan.

Multicasting- Karena Jaringan tidak hanya komunikasi antara 2 komputer tapi sudah ribuan komputer maka dimungkinkan sebuah komputer menerima ribuan request dari client, maka diperlukan suatu penanganan atau disebut multi processing.


3.2 Types of network

Pada umumnya jaringan (network) dibagi menjadi beberapa tipe berdasarkan jangkauannya, yaitu:

Personal Area Networks (PANs), adalah jaringan komunikasi komputer (termasuk juga perangkat digital) yang hanya berjarak beberapa meter. Tipe ini memiliki cost yang sangat rendah. PAN sendiri memiliki dua tipe yaitu yang berbasis kabel (wired) dan nirkabel (wireless).

Local Area Networks (LANs), adalah tipe jaringan lokal yang dapat membawa pesan dengan kecepatan tinggi melalui media komunikasi berupa kabel (twisted pair, kabel koaksial, dan kabel optik) yang biasanya digunakan dalam lingkungan kecil seperti jaringan perkantoran, rumah dan kampus dan biasanya terdapat hub dan switch sebagai komponen penyusun jaringan LAN. Total bandwith dalam LAN tinggi dan latencynya rendah, kecuali ketika traffic sangat tinggi.

Wired Area Networks (WANs), adalah jaringan dengan kecepatan membawa pesan yang rendah karena terletak di berbagai kota, negara atau benua yang memiliki jarak yang jauh dan biasanya merupakan jaringan milik sebuah organisasi. WAN mengunakan media komunikasi berupa router yang mengelola jaringan komunikasi dan merutekan pesan atau paket ke tujuan. Namun WAN memiliki delay di setiap rutenya sehingga nilai latencynya dihitung berdasarkan rute yang dilalui.

Metropolitan Area Networks (MANs), adalah jaringan yang tersebar di kota-kota besar yang biasanya digunakan untuk transmisi video, suara dan data lainnya dengan jarak kurang lebih 50 Km dan memiliki meida komunikasi berupa kabel tembaga dengan bandwith yang tinggi atau dengan kabel optik.

Wireless Local Area Networks (WLANs), adalah jaringan lokal nirkabel yang tidak menggunakan media komunikasi berupa kabel seperti LAN. WLAN biasanya digunakan untuk menyediakan jaringan untuk perangkat mobile, atau untuk mengurangi cost dari kabel yang digunakan oleh jaringan LAN. WLAN menggunakan standar IEEE 802.11 (WiFi).

Wireless Metropolitan Area Networks (WMANs), adalah jaringan yang menggunakan standar IEEE 802.16 (WiMAX) yang bertujuan untuk memberi alternatif dari koneksi jaringan yang berbasis kabel ke rumah-rumah dan perkantoran dan juga untuk menggantikan jaringan WiFi.

Wireless Wide Area Networks (WWANs), adalah jaringan yang digunakan hampir di seluruh dunia untuk telepon genggam seperti standar jaringan GSM (Global System for Mobile communications) yang bisa beroperasi di area yang sangat luas (seperti komunikasi negara antar negara menggunakan telepon genggam).

Kecepatan jaringan ini relatif rendah, namun dengan adanya jaringan generasi ketiga telepon genggam, yaitu 3G yang memiliki kecepatan yang lebih baik. Bahkan sudah ada jaringan 4G yang memiliki kecepat lebih tinggi lagi dibanding 3G.

Berikut adalah tabel perbandingan performansi dari tiap tipe jaringan diatas:


Ada pula Internetworks, yaitu subsistem dalam komunikasi yang menghubungkan antar dua atau lebih segmen jaringan dimana jaringan tersebut saling dihubungkan untuk menyediakan fasilitas komunikasi data sehigga jaringan yang terbentuk lebih besar lagi. Jaringan tersebut dihubungkan melalui sebuah router.

Namun dari beberapa tipe jaringan diatas, tentu saja ada error yang bisa terjadi. Kehandalan dari tiap tipe jaringan dapat dinilai dari media komunikasi yang digunakan dimana jaringan yang menggunakan kabel lebih handal dibanding dengan jaringan wireless, dikarenakan jaringan wireles mendapati kendala seperti packet loss akibat faktor dari luar yang bisa mempengaruhi transmisi data. Namun tidak meutup kemungkinan juga terjadinya packet loss di jaringan berbasis kabel, karen packet loss juga bisa disebabkan oleh adanya delay dan buffer overflow pada switch dan node yang dituju.

3.3 Network principles

Dasar dari semua jaringan internet adalah teknik paket switching yang dapat memungkinkan paket data dikirim / dialamatkan kebeberapa tujuan yang berbeda menggunakan satu link, dimana paket data diproses menggunakan teknik buffer, ketika link kosong maka paket data baru akan di kirim lewat satu link tersebut.

3.3.1 Packet Transmission (Pengiriman Paket)

Sebagian besar aplikasi pada jaringan komputer bertugas untuk mengirimkan sejumlah informasi lojik / pesan yang dimana pesan tersebut dipecah-pecah terlebih dahulu kedalam paket-paket. Contohnya adalah urutan data biner dengan panjang berbatas yang juga disematkan kode sumber dan tujuan komputer. Pemecahan pesan menjadi paket memiliki fungsi yaitu :

a. Agar setiap komputer mampu mengalokasikan penyimpanan data yang cukup untuk menampung kemungkinan data yang besar, karena buffer tidak mampu menampung data besar sekaligus, sehingga harus dipecah-pecah menjadi bagian kecil

b. Untuk mencegah delay / penundaan pengiriman pesan, jika data tidak dipecah maka pasti dalam antrian data selanjutnya harus menunggu sampai data pertama selesai dikirim, dengan pemecahan dapat dimungkinkan untuk mengirimkan paket-paket yang berbeda.

3.3.2 Data Streaming

Streaming merupakan proses pengiriman dan penampilan multimedia (audio/video) secara real time. Dimana penjaminan terhadap proses ini harus tinggi dengan latency yang serendah-rendahnya, karena waktu memainkan frame media tersebut harus sama saat pada client juga. Bandwidth rata-rata yang dibutuhkan untuk melakukan video streaming adalah 1,5 Mbpd untuk data terkompresi dan 120 Mbps untuk data tidak terkompresi, dengan jenis transmisi umumnya adalah UDP. Namun dikarenakan UDP masih terdapat kekurangan, maka dibuatlah pembangunan rute saluran dari sumber ke tujuan dimana rute saluran tersebut akan diatur sebelumnya, dimana hal ini untuk menentukan mana saluran yang kosong / sedikit trafficnya. Pembuatan rute ini bertujuan untuk menyeimbangkan jaringan agar proses data streaming semakin lancar dan data tidak hilang.

Teknologi jaringan yang dapat menyediakan bandwidth tinggi adalah jaringan ATM dengan jenis IP yaitu IPv6 yang dapat menurunkan tingkat latency dan dapat menjamin kualitas service. Bagian komunikasi sistem yang menyediakan QoS harus memiliki kemampuan untuk preallocation sumber daya jaringan.

3.3.3 Switching Schemes

Sebuah jaringan terdiri dari beberapa set node yang terhubungkan oleh sirkuit, untuk mengirimkan informasi antar node tersebut maka dibutuhkan sebuah sistem switching.

a. Broadcast merupakan teknik pengiriman data yang tidak melibatkan switching. Sehingga semua informasi dikirimkan ke semua node dan tujuan dari pengiriman informasi ini akan terdeteksi oleh user potensial dengan melihat address pengirimnya.

b. Circuit Switching
Teknik ini menyerupai cara kita menggunakan telepon, dimana ketika pengirim akan mengirimkan data, maka jalur dari sumber akan diteruskan ke server untuk kemudian dari server akan diteruskan ke jalur yang sesuai dengan permintaan sumber pengirim.

c. Packet Switching (store and forward network)
Hampir sama dengan teknik Circuit, namun pada packet switching yang dipertukarkan pada server / pos penukaran adalah berupa paket data, dimana ketika paket data datang pada pos 1 maka paket tersebut akan disimpan di memori komputer pos 1, kemudian akan diteruskan oleh suatu proram ke pos terdekat berikutnya.

d. Frame Relay
Pada kenyataannya, menggunakan teknik circuit dan packet mengalamin kendala pada waktu delay yang lumayan besar, oleh karena itu pada teknik frame relay akan dapat menangani waktu delay tersebut dengan menukar (switching) paket-paket kecil (frame) pada sebuah kawat / jalur kecil. Jadi ketika pertukaran node terjadi, maka akan dicek bit pertama pada data yang masuk kesana, kemudian untuk frame-frame dari data tersebut tidak akan disimpan pada node, melaikan akan diteruskan hingga sampai tujuan, sehingga akan menurutkan waktu delay.



3.3.4 Protocols

Protokol merupakan sekumpulan aturan dan format yang digunakan dalam berkomunikasi antar proses dalam perihal melaksanakan sebuah tugas. Definisi dari protokol memiliki 2 bagian penting yaitu :

a. spesifikasi dari urutan pesan yang harus ditukar;
b. spesifikasi dari format data pada pesan.
Sebuah protokol diimplementasikan oleh sepasang modul software yang terletak pada sisi pengirim dan penerima. Dimana alur protokol akan didahului oleh protokol lapis atas, kemudian turun kelapisan bawah (hardware) dan di sisi penerima akan berjalan sebaliknya.

1. Protocol Layers

Software jaringan tersusun dari hirarki lapisan-lapisan, dimana setiap lapisan merepresentasikan antarmuka ke layar diatasnya. Sebuah layer itu terepresentasikan oleh setiap modul, dimana modul-modul tersebut akan saling berkomunikasi pada layer yang sejenis di setiap komputer yang terhubung dengannya. Namun tetap modul tidak dapat begitu saja dapat berkomunikasi antar sesama, melaikan harus melewati hirarki layer yang ada di tempatnya (komputernya).

Bentuk data di setiap layer hampir berbeda satu dengan yang lainnya dimana disetiap layer akan di enkapsulasi untuk dicocokan sesuai dengan layernya.

2. Protocol Suites

Merupakan sekumpulan set yang utuh dari layer-layer pada jaringan. Pada umumnya contoh jenis protocol suites adalah OSI (Open Sistem Interkoneksi) layer dengan 7 lapisan layernya, dimana selain itu terdapat pula jenis TCP/IP dengan 5 lapisan layernya. Untuk saat ini akan membahas mengenai OSI layer.

3. Packet Assembly

Pada lapisan transport biasanya dilakukan pemecahan pesan menjadi paket-paket yang siap dikirimkan dan kemudian merangkai ulang paket-paket tadi menjadi pesan yang sama. Pada layer network, paket yang masuk kesana akan terdiri dari header dan panjang data, dimana panjang data / maximum transfer unit (MTU). Jika paket data melebihi MTU yang telah ditentukan maka paket tersebut harus dipecah lagi menyesuaikan dengan batas MTU.

4. Ports

Tugas pada layer transport adalah untuk memberikan layanan pengiriman pesan antar pasangan port jaringan . Ports adalah software yang menjelaskan tentang tujuan pada komputer pengguna, dimana ports berada pada proses-proses sehingga memungkinkan pengiriman paket data ke node tujuan sesuai dengan alamat yang telah di tentukan pada layer ini. Ininya ports berugas untuk merouting data agar sampe dengan tujuan dengan tepat.

5. Addressing

Alamat dari sebuah jaringan merupakan sebuah angka numerik yang unik yang menerangkan sebuah komputer pengguna dan memungkinkan untuk dilacak oleh nodes. Contohnya internet service yang memperbolehkan node untuk dilacak adalah HTTP dan FTP, dengan nomor port HTTP adalah 80 sedangkan FTP adalah 21.

6. Packet Delivery

Terdapat 2 jenis pendekatan mengenai pengiriman paket data :

a. Datagram packet delivery
Merupakan jenis pengiriman paket data dimana paket data tidak perlu untuk di setup sebelum dikirim dan ketika paket data telah dikirim maka jaringan tidak memiliki informasi mengenai data tersebut / acuh. Urutan pengiriman paket data dapat mengikuti rute yang berbeda-beda sehingga memungkinkan paket data yang diterima tidak berurutan seperti semula.

Contohnya adalah UDP.

b. Virtual Circuit Packet Delivery

Pada jenis pengiriman ini, akan ditentukan rute untuk pengiriman dengan menggunakan virtual circuit dimana akan dilakukan pengecekan kesetiap node yang memungkinkan untuk dibuat rute.Contohnya adalah TCP.

3.3.5 Routing

Routing adalah suatu fungsi dalam suatu jaringan kecuali pada jaringan LAN contohnya Ethernet. Pada jaringan yang berskala luas diberlakukan adaptive routing : merupakan rute terbaik untuk berkomunikasi antara dua titik dalam jaringan yang dievaluasi berkala, dengan mempertimbangkan arus lalu lintas dalam jaringan. Terdapat 2 bagian pada algoritma routing, yaitu :

1. Masing- masing paket menentukan rute mana yang akan ditempuh saat perjalanan di jaringan. Pada lapisan circuit-switch dan framerelay jaringan seperti ATM dna rute ditentukan setiap sirkuit virtual atau koneksi didirikan.

2. Dinamis
Algoritma yang digunakan saat routing yaitu distance vector algorithm. Ada method yang namanya Bellman method, metode ini memanfaatkan shoertest past algorithem sehingga cocok untuk digunakan pada pada penentuan rute di jaringan yang luas.

Dirouting sendiri memiliki yang namanya routing table, routing table berisikan satu kemungkinan rute (next hop) dalam perjalanan suatu paket.Pertukaran info antar node dilakukan dengan mengirim summary pada routing table menggunakan Router Information protocol (RIP). RIP secara informal mendeskripsikan secara::

1. Periodik, setiap local routing table berubah nilainya maka table summary akan memberitahukan node tetangganya.
2. Saat informasi telah diterima dari router tetangga, table yang menerima info akan memperlihatkan rute perjalanan baru dengan kondisi lower-cost. Setelah mendapat nilai rute yang terbaik maka table akan memperbaharui isi local table dengan rute baru tersebut.

Berikut pseudocode algoritmanya yang terjadi di routing table :

Send: Each t seconds or when Tl changes, send Tl on each non-faulty outgoing link.
Receive: Whenever a routing table Tr is received on link n:
for all rows Rr in Tr {
if (Rr.link 􀂏 n) {
Rr.cost = Rr.cost + 1;
Rr.link = n;
if (Rr.destination is not in Tl) add Rr to Tl; // add new destination to Tl
else for all rows Rl in Tl {
if (Rr.destination = Rl.destination and

(Rr.cost < Rl.cost or Rl.link = n)) Rl = Rr;

// Rr.cost < Rl.cost : remote node has better route

// Rl.link = n : remote node is more authoritative

}

}



3.3.6 Congestion Control

Congestion kontrol merupakan kapasitas dalam suatu jaringan yang memiliki batas link komunikasi dan switching node. Jika kapsitas mendakati bebanya maka paket yang ada didalam node akan dikirimkan. Jika kapasitas melebihi beban maka proses yang terjadi akan berlanjut dan bekerja sampai batas ruang yang tersedia.

Setelah kondisi mencapai node yang diinginkan, tetapi akan ada beberapa node yang tidak sampai karena ada beberapa packet data yang tidak dikirim karen sesekali mengalami loss packet. Jika ada tingkat packet loss yang mencapai tingkat tinggi efeknya akan berakibat pada throuput didalam jaringan.

Jika didalam perjalanannya terjadi high traffic maka langkah terbaik yang diamb il agar paket data bisa terkirim semua sampai tujuan yaitu dengan menahan paket di node awal sampai traffic mengalami penurunan kemudian baru dilanjutkan kembali. Tetapi juga ada kondisi dimana di suatu traffic mengalami buffering paket yang lebih lama sehingga menyebabkan aplikasi pada akhirnya yang harus menangani jaringan sampai selesai.

Seacara umum, congestion control memiliki tujuan untuk menginformasikan segala bentuk node baik yang mengalami high traffic menjadi berkurang. Semua lapisan jaringan berbasis datagram, IP, dan ethernet. Kualitas pada layananpun mempengaruhi dari congestion control ini, sehingga dapat memonitoring dan memastikan bahwa proses pada jalur dapat dilakukan sesuahi kebutuhan yang ada.

3.3.7 Internetworking
Membangun suatu jaringan yang terintegrasi (internetworking) harus memiliiki banyak subnet. Untuk itu dibutuhkanlah hal-hal seperti

1. Skema pengalamatan internetwork terpadu yang memungkinkan paket yang akan ditujukan kepada semua host yang terhubung ke setiap subnet
2. Protokol mendefinisikan format paket internetwork dan memberikan aturan sesuaiyang mereka tangani
3. Interkoneksi komponen yang rute paket ke tujuan mereka berada dalam alamat internetwork, transmisi paket menggunakan subnet dengan berbagai teknologi jaringan.

Berikut contoh gambaran dari internetworking pada sebuah university

Routers : Router bertanggung jawab untuk meneruskan paket internetwork yang tiba pada setiap sambungan ke koneksi keluar yang benar, sebagaimana dijelaskan di atas. Mereka mempertahankan tabel routing untuk tujuan itu.

Bridges : Bridge menghubungkan jaringan dari berbagai jenis. Beberapa bridge menghubungkan ke beberapa jaringan, dan ini disebut sebagai bridge / router karena mereka juga melakukan fungsi routing.

Hubs : Hub merupakan cara mudah untuk menghubungkan host dan memperluas segmen Ethernet dan broadcast teknologi jaringan lokal lainnya. Hub juga dapat digunakan untuk mengatasi keterbatasan jarak segmen tunggal dan menyediakan cara untuk menambahkan host.

Switches : Switch memiliki fungsi yang sama dengan router, tapi untuk jaringan lokal (biasanya Ethernets) saja. Keuntungan dari switch daripada hub adalah bahwa mereka memisahkan lalu lintas masuk dan mengirimkan hanya pada jaringan keluar yang relevan, mengurangi kemacetan di sisi lain jaringan yang terhubung.

Tunneling : Sepasang node yang terhubung ke jaringan yang terpisah dari jenis yang sama dapat berkomunikasi melalui jenis lain pada jaringan dengan membangun protokol ‘tunneling’'.Protokol ini merupakan lapisan perangkat lunak yang mengirimkan paket melalui lingkungan jaringan asing.

Berikut gambar yang mengilustrasikan penggunaan tunneling untuk mendukung migrasi Internet ke IPv6 Protokol.

Paket IPv6 diringkas dalam IPv4 dan diangkut melalui intervensi jaringan IPv4.