internet dan jaringan komputer - gunadarma...

Internet dan Jaringan Komputer

Pendahuluan

Singgih jatmiko

Outline

• Apa itu Internet?

• Mengapa/bagaimana jaringan berubah?

• Struktur jaringan

• Tepi jaringan: Hosts (servers & clients) – Akses jaringan

– Inti (core) Jaringan

• Kinerja: loss, delay, throughput

• Lapisan (layer) Protokol

Apa itu jaringan?

• Konfigurasi komponen sistem yang memiliki interkoneksi

• Sistem sesuatu atau orang yang terkoneksi

– Contoh: jaringan mata-mata atau gosip

Apa itu jaringan?

Secara fisik: Infrastruktur fisik yang menginterkoneksikan end-devices • End-devices

– PC, workstations, PDA, TV, telefon selular… – Termasuk Network Interface Cards (NIC) dan OS

• Infrastruktur – Communication links (mis. fiber cable, radio) – Packet switches (mis. routers, link layer switches)

Secara logika: • Fasilitas yang menyediakan pertukaran informasi

antara aplikasi yang tidak berbagi memori

Apa itu Internet?

Secara fisik: • Jaringan publik dengan menggunakan

protokol untuk mengirim/menerima pesan – Jutaan end-devices, jaringan…

Secara logika: • Infratruktur jaringan yang menyediakan

pelayanan untuk aplikasi terdistribusi – mis. e-mail, world-wide web (www),

Instant Messaging (IM), game online, VoIP, TV dsb.

• Sebuah sarana untuk pengiriman data dari divais sumber ke devais tujuan

Outline

• Apa itu Internet?

• Mengapa/bagaimana jaringan berubah?

• Struktur jaringan

• Tepi jaringan: Hosts (servers & clients) – Akses jaringan

– Inti (core) Jaringan

• Kinerja: loss, delay, throughput

• Lapisan (layer) Protokol

Pengembangan Jaringan: Dorongan

• Mengapa jaringan komputer populer dan terus berubah?

– Dorongan Industri

– Dorongan industri

– Ekonomi

– Dorongan sosial

Keunggulan Teknologi: Jaringan Komunikasi

• Pertumbuhan kecepatan transfer data

http://www.siemon.com/us/white_papers/images/04-03-01_cabling-life2.gif

Peningkatan Proses

• Jumlah transistor yang terintegrasi didalam 1 proses meningkat 2 kali tiap dua tahun.

Dari http://www.intel.com

Ekonomi

• E-commerce – Electronic banking (mis. rabobank.nl)

– Electronic ticket reservation (mis. klm.com)

– Electronic shopping (mis. amazon.co.uk)

• E-commerce Belanda: 12 milyar $ industri ditahun 2011

Aspek Sosial

• Social networks

• Entertainment

• Komunikasi lebih baik/murah (IM, whatsapp, dll)

• E-learning

• Bekerja dari rumah

• Kehidupan kedua

• …

Evolusi: Bagaimana?

• Jadi… motivasi sudah jelas dari berbagai perspektif

• Pertanyaannya adalah:

– Bagaimana jaringan komunikasi berubah?

– Apa faktor kuncinya?

Faktor Kunci dalam evolusi jaringan komunikasi

Peran Teknologi dan Pasar

• Teknologi

– Tidak hanya tersedia, tetapi juga efektif dari segi biaya

• Pasar

– Trend dan publikasi

– Memaksimalkan teknologi memiliki konsekuensi! Lihat WAP, MMS, dsb.

Peran dari Standard

• Interoperabilitas peralatan antara berbagai vendor yang berbeda – Nilai jaringan tergantung pada ukuran komunitas yang

dapat mencapainya (hukum Metcalfe!)

• Semakin banyak suplier -> semakain tinggi kompetisi -> semain rendah harga

• Badan standarisasi: – International Telecommunication Union (ITU)

– Internet Engineering Task Force (IETF)

– Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

Peran Regulasi

• Regulasi pemerintah untuk memproteksi industri – Contoh: isu hak cipta

• Pensensoran – Contoh: dibeberapa negara

• Kompetisi pasar tebuka – Tidak ada monopoli

• Regulasi lokal (contoh. Regulasi institusi/perusahaan) – Contoh: beberapa organisasi memblokir akse ke

jaringan sosial, penggunaan BitTorrent, download/upload yang berlebihan

Outline

• Apa itu Internet?

• Mengapa/bagaimana jaringan berubah?

• Struktur jaringan

– Tepi jaringan: Hosts (servers & clients)

– Akses jaringan

– Inti (core) Jaringan

• Kinerja: loss, delay, throughput

• Lapisan (layer) Protokol

Struktur Jaringan

• Tepi jaringan: – Aplikasi dan host

• Jaringan akses, media fisik: – wired, wireless

communication links

• Core jaringan: – Router yang

terinterkoneksi

Tepi Jaringan

• Sistem akhir (hosts): – Menjalankan aplikasi pada

“tepi jaringan” – Contoh: Web, email

• Model client/server – Host client

memnintad/menerima service dari server yang selalu on, contoh: Web browser/server; e-mail client/server

• Model peer-to-peer: – (Tanpa atau) minimal

penggunaan server terdedikasi, seperti, Skype, BitTorrent

Jaringan Akses

Mengkoneksikan tepi sistem ke router tepi

• Jaringan akses residensial

• Akses institusional (Universitas, perusahaan)

• Jaringan akses bergerak

Core Jaringan

• Router-router yang terintekoneksi

• Pertanyaan mendasar: Bagaimana ditransfer

dari tepi ke tepi lainnya? – circuit switching – packet-switching data di kirim dengan

“potongan-potongan” diskrit

Circuit switching

Menyediakan: • Sirkuit terdedikasi per call/session • Sumberdaya terdedikasi untuk call yang

dilakukan (tidak berbagi) – mis. link bandwidth, switch capacity – Kinerja mirip sirkuit (terjamin)

• Dibutuhkan call setup • Sumberdaya yang tidak digunakan oleh call

idle (menganggur) Bagaimana untuk membuat sirkuit tersebut? • Bandwidth jaringan dibagi menjadi

beberap bagian – Pembagian frekuensi – Pembagian waktu

Circuit switching: FDM dan TDM

Packet switching

Setiap end-to-end data stream dibagi kedalam paket-paket • Paket-paket berbagi sumberdaya jaringan bersama • Setiap paket menggunakan penuh link bandwidth • Sumberdaya digunakan jika dibutuhkan (tanpa

reservasi) • Mencegah waktu idle Permasalahan sumberdaya: • Permintaan bandwith dapat melampaui jumlah yang

tersedia (tumbukan): terlalu banyak paket • store and forward: paket-paket bergerak satu hop

setiap kali – Node menerima paket lengkap sebelum meneruskannya

Packet switching: Statistical multiplexing

Packet switching: Store-and-forward

• Membutuhkan L/R detik untuk mentransmit (push out) paket L bits pada link dengan R bps

• store and forward: diterima seluruhnya sebelum dapat ditransmit pada link berikutnya

• delay = 3L/R (dengan asumsi zero propagation delay)

Packet switching vs. circuit switching

• Contoh: 1 Mb/s link

• Setiap user:

– 100 kb/s ketika aktif

– Aktif 10% dari waktu

– circuit-switching:

Berapa banyak user?

– packet switching:

Berapa banyak user?

Packet switching vs. circuit switching

• Contoh: 1 Mb/s link • Setiap user:

– 100 kb/s ketika aktif – Aktif 10% dari waktu – circuit-switching: 10 user – packet switching:

Dengan 35 user, probabilitas > 10 aktif dalam waktu yang bersamaan lebih kecil dari .0004

Packet switching vs. circuit switching

Apakah packet switching “pemenangnya?” • Cocok untuk bursty data

– resource sharing – no call setup

• Tumbukan tinggi: packet delay dan hilang – Protokol diperlukan untuk transfer data yang dapat

diandalkan dan kontrol tumbukan

• Q: Bagaimana menyediakan sumberdaya yang terjamin (perilaku mirip-sirkuit)? – Jaminan bandwidth dibutuhkan untuk aplikasi audio/video – Problem yang masih belum terpecahkan

Struktur jaringan: Jaringan dari jaringan • Secara umum hirarki

• Ditengah: ISP “tier-1” (mis., Verizon, Sprint, AT&T)

• Cakupan nasional/internasional

– Memperlakukan lainnya setara

Struktur jaringan: Jaringan dari jaringan

• ISP “Tier-2”: ISP lebih kecil (terkadang regional)

– Terkoneksi ke satu atau lebih ISP tier-1, mungkin juga dengan ISP tier-2 lainnya

Struktur jaringan: Jaringan dari jaringan

• ISP “Tier-3”dan ISP lokal

• – hop terakhir jaringan (“akses”), terdekat dengan sistem tepi

Struktur jaringan: Jaringan dari jaringan

• Paket melintas banyak jaringan!

Outline

• Apa itu Internet?

• Mengapa/bagaimana jaringan berubah?

• Struktur jaringan

– Tepi jaringan: Hosts (servers & clients)

– Akses jaringan

– Inti (core) Jaringan

• Kinerja: loss, delay, throughput

• Lapisan (layer) Protokol

Bagaimana loss dan delay terjadi?

Antrian paket dalam buffer router • Laju kedatangan paket ke link melebihi kapasitas

output link • Antrian paket, tunggu giliran

Empat sumber delay paket

1. Pemrosesan nodal: • Error bit-bit check • Menentukan link

output

2. Pengantrian • Menunggu waktu transmisi pada

link output • Tergantung pada tumbukan

Empat sumber delay paket (2)

3. Delay transmisi: • R=bandwith link (bps) • L=panjang paket (bits) • Waktu pengiriman bits ke

link = L/R

4. Delay propagasi • d = panjang link fisik • s = kecepatan propagasi di

media (~2x108 m/sec) • Delay propagasi = d/s

Cat: s dan R merupakan kuantitas yang sangat berbeda!

Analogi Karavan

• Kendaraan “propagasi” pada 100 km/jam

• Toll booth membutuhkan 12 detik untuk melayani kendaraan (waktu transmisi)

• Kendaraan ~ bit; caravan ~ paket • ?: Berapa lama waktu yang

dibutuhkan untuk karavan mengantri pada toll booth yang kedua?

• Waktu untuk “mendorong” seluruh karavan melewati toll booth yang pertama = 12*10 = 120 detik

• Waktu propagasi kendaraan terakhir dari toll booth pertama ke kedua: 100km/(100km/jam)= 1 jam

• A: 62 menit

Analogi Karavan(more)

• “Propagasi” kendaraan sekarang 1000 km/jam

• Toll booth membutuhkan 1 mnt untuk melayani kendaraan

• ?: Apakah kendaraan tiba di booth kedua sebelum semua kendaraan dilayani pada booth pertama?

• Ya! Setelah 7 mnt, kendaraan pertama tiba di booth kedua dan 3 kendaraan masih di booth pertama.

• Kesimpulan! Bit pertama paket dapat tiba pada router kedua sebelum paket ditransmit pada router pertama

Delay nodal

• dpros = delay pemrosesan – Biasanya beberapa microsecs atau kurang

• dantrian = delay antrian – Tergantung pada tumbukan

• dtrans = delay transmisi – = L/R, signifikan untuk link berkecepatan rendah

• dprop = delay propagasi – Beberapa microsecs sampai ratusan msecs

𝑑𝑛𝑜𝑑𝑎𝑙 = 𝑑𝑝𝑟𝑜𝑠 + 𝑑𝑎𝑛𝑡𝑟𝑖𝑎𝑛 + 𝑑𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 + 𝑑𝑝𝑟𝑜𝑝

Delay Antrian (revisited)

• R=bandwith link (bps) • L=panjang paket (bits) • a=laju kedatangan paket

intensitas traffic = La/R • La/R ~ 0: delay rata-rata antrian kecil • La/R -> 1: delay membesar • La/R > 1: jumlah kedatangan “pekerjaan” lebih banyak

ketimbang yang bisa dilayani, delay rata-rata tak terhingga!

Delay dan Rute Internet “Nyata”

• Program Traceroute: memberikan pengukuran delay dari sumber ke router sepanjang jalur internet end-to-end menuju tujuan. Untuk semua i: – Kirim tiga paket yang akan mencapai router i pada jalur

mengarah ke tujuan

– router i akan mengembalikan paket ke pengirim

– Pengirim menghitung interval antara transmisi dan reply.

Rute dan Delay Internet “Nyata” traceroute: gaia.cs.umass.edu to www.eurecom.fr

1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms

2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms

3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms

4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms

5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms

6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms

7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms

8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms

9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms

10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms

11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms

12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms

13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms

14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms

15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms

16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms

17 * * *

18 * * *

19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms

Tiga delay terukur dari gaia.cs.umass.edu ke cs-gw.cs.umass.edu

trans-oceanic link

* Artinya tidak ada respons (probe lost, router not replying)

Loss Paket • Antrian (buffer) pada link sebelumnya memiliki kapasitas yang

terbatas • Paket yang datang ke antrian penuh akan di dropped (hilang) • Kemudian bagaimana?

– Paket yang hilang mungkin diretransmit oleh node sebelumnya, – Paket hilang dapat diretransmisi oleh sistem akhir sumber, – Paket yang hilang mungkin tidak diretransmisi sama sekali

Throughput

• Throughput: laju (bits/unit waktu) di mana bit yang ditransfer antara pengirim/penerima – instantaneous: laju pada waktu tertentu

– average: laju dengan periode waktu yang lebih panjang

Throughput (masih)

• Rs < Rc Berapa throughput end-to-end rata-rata?

Rs > Rc Berapa throughput end-to-end rata-rata?

Bottleneck link: link pada jalur end-to-end yang membatasi throughput maksimum

Throughput: Skenario Internet

• Throughput end-to-end per-koneksi: – min(Rc,Rs,R/10)

• Rc atau Rs seringnya merupakan bottleneck

Asumsikan 10 koneksi (berbagi) share backbone bottleneck link R bits/detik

Outline

• Apa itu Internet?

• Mengapa/bagaimana jaringan berubah?

• Struktur jaringan

– Tepi jaringan: Hosts (servers & clients)

– Akses jaringan

– Inti (core) Jaringan

• Kinerja: loss, delay, throughput

• Lapisan (layer) Protokol

Apa itu protokol? • Definisi (Kurose & Ross)

– Sebuah protokol mendefinisikan format dan urutan pesan yang dipertukarkan antara dua atau lebih entitas berkomunikasi, serta tindakan yang diambil pada transmisi dan / atau penerimaan pesan atau kejadian lainnya..

• Analogi manusia

Seluruh komunikasi Internet diatur oleh protokol!

Banyak protokol pada tingkat yang berbeda

Jaringan kompleks!

• Banyak “potongan”:

– hosts

– routers

– berbagai media link

– aplikasi

– protokol

Pertanyaan: Bagaimana mengorganisasikan struktur jaringan?

Organisasi Perjalanan Udara

• deretan langkah

Lapisan Fungsionalitas Penerbangan

• Lapisan: setiap lapisan mengimplementasikan pelayanan – Melalui tindakan layer-internalnya sendiri – Mengandalkan pelayanan yang diberikan oleh lapisan yang ada

dibawahnya

Mengapa layering?

• Divide and conquer!

– Membagi sistem kompleks ke potongan yang lebih sederhana dengaqn struktur yang eksplisit

• Layering membuat lebih mudah dirawat dan diperbaharui

– Perubahan pada pelayanan layer tertentu transparan terhadap bagian sistem lainnya

• Contoh: perubahan pada prosedur gerbang tidak mempengaruhi bagian sistem yang lainnya

Stack Protokol Interne • aplikasi: mendukung aplikasi

network – Contoh: FTP, SMTP, HTTP

• transport: transfer data dari proses ke proses – TCP, UDP

• network: routing data sumber dan tujuan – IP, protokol routing

• link: transfer data antara elemen jaringan tetangga – PPP, Ethernet

• Fisik: bits “pada kabel”

Enkapsulasi

Exercises 1. In some networks, the data link layer handles transmission errors by

requesting damaged frames to be retransmitted. If the probability of a frame being damaged is p, what is the mean number of transmissions required to send a frame? Assume that acknowledgements are never lost.

2. The performance of a client-server system is influenced by two network factors: a. the bandwidth of the network(how many bits/sec it can transport) b. the latency (how many seconds it takes for the first bit to get from the client

to the server). Give an example of a network that exhibits high bandwidth and high latency. Then give an example of one with low bandwidth and low latency.

3. Imagine that you have trained your St. Bernard, Bernie, to carry a box of three 8mm tapes instead of a flask of brandy. (When your disk fills up, you consider that an emergency). These tapes each contain 7 gigabytes. The dog can travel to your side, wherever you may be, at 18 km/hour. For what range of distances does Bernie have a higher data rate than a transmission line whose data rate (excluding overhead) is 150 Mbps?