Perancangan jaringan Komputer

Manajemen Jaringan Komputer 

Jaringan dalam kehidupan sangatlah penting contohnya pentingnya jaringan pada kegiatan perkantoran jaringan dapat menghubungkan antara satu komputer dengan komputer lain , sehingga desain manajemen jaringan sendiri dapat diartikan sebagai proses dalam merencanakan dan memanfaatkan suatu jaringan sehingga dapat berfungsi secara optimal , yin dar lin .

1. PERSYARATAN UNTUK JARINGAN KOMPUTER

• Ada minimal 2 komputer yang saling terhubung satu sama lain.
• Komputer tidak harus komputer desktop. Koneksi dapat wired,wireless, atau kombinas keduanya 
•  Ada pengguna.
•  Ada data, informasi yang dipertukarkan di dalamnya.
• Ada pemakaian bersama software, hardware.

     2. Selain itu ada beberapa sifat jaringan komputer

Connectivity :Mudah terhubung dan dihubungkan. Dalam sekumpulan node, link, graph. Memanfaatkan device : router, switch, hub, wired, wireless. Di dalam konektivitas terdapat istilah node , link , path .

• Node ( Latin nodus, 'simpul') adalah salah satu titik sambungan, titik redistribusi, atau titik akhir komunikasi (beberapa terminal peralatan). Definisi node tergantung pada jaringan dan protokol lapisan tersebut. Sebuah node jaringan fisik adalah aktif perangkat elektronik yang terpasang ke jaringan, dan mampu membuat, menerima, atau mengirimkan informasi melalui saluran komunikasi. Sebuah pasif titik distribusi seperti frame distribusi atau panel patch akibatnya tidak node.

• Link dapat diartikan sebagai sebuah konektivitas yang terhubung , misalnya Dikombinasikan dengan sebuah jaringan data dan sesuai dengan protokol akses, sebuah komputer dapat diminta untuk memperoleh sumber yang direferensikan. Tujuan dibuatnya link adalah sebagai jalan pintas atau shortcut menuju halaman atau website lain. Link dapat berupa tulisan ataupun gambar.

     3. Perbedaan antara wired dan wireless    

Jaringan kabel(wired) adalah jaringan dengan mengunakan kabel jaringan kabel memiliki kelebihan dan kekurangan.

(tambahan dari wikipedia)

kelebihan jaringan kabel(wired) antara lain:

• sambungan kabel terjamin mutunya
• tidak mengganggu jaringan lain.
• bandwidth besar/ sampai Gbps
• tidak terganggu cuaca, dll.

kekurangan jaringan kabel antara lain:

• instalasi fisik
• membutuhkan batasan waktu yang panjang
• maintenance kabel membutuhkan biaya.
• kabel putus belum tentu mudah disambung

jaringan nirkabel(wireless)adalah jaringan tanpa menggunakan kabel.

jaringan nirkabel juga memiliki kelebihan dan kekurangan.

kelebihan jaringan nirkabel(wireless) antara lain:

• kestabilan yang tinggi.
• kemudahan dalam instalasi dan konfigurasi.
• mudah dalam biaya.
• tanpa kabel fisik/cukup lewat gelombang radio.
• area kerja yang luas.
• infrastrukturnya berdimensi kecil, mudah untuk dibangun.
• kebebasan beraktivitas dan sebagainya.

Path: Routed or Switched?

Setiap upaya untuk menghubungkan dua node yang menunjukan alamat dari sebuah file , salah satu contoh dari router atau switched adalah mesin ATM .

• Routed : Merupakan protokol-protokol yang dapat dirutekan oleh sebuah router. Routed protocol memungkinkan router untuk secara tepat menginterpretasikan logical network.  Contoh dari routed protocol : IP, IPX, AppleTalk, dan DECnet

• Switched : yaitu suatu jaringan yang mengalokasikan sirkuit antara nodes dan terminal untuk digunakan pengguna untuk berkomunikasi.

Scalability (skabilitas):

Jaringan komputer dapat disesuaikan dengan kebutuhan, dapat berkembang, menghilangkan Batasan . Skabilitas Mampu menghubungkan 10 node sama sekali berbeda dengan mampu menghubungkan jutaan node. Karena apa yang bisa bekerja pada kelompok kecil tidak harus bekerja Pada kelompok besar, kita membutuhkan metode terukur untuk mencapai konektivitas.Didalam scabilotas terdapat LAN , MAN , WAN berikut adalah perbedaan dari ketiganya 

• LAN : local area network , artinya jaringan yang cakupanya keecil misalnya komputer yang terhubung (laboraturorium komputer) sehingga proeses backup mudah dan cepat , dan komunikasi dapat dari chat atau email 

• MAN : Metropolitan Area Network , jaringan yang saling terhubung akan tetapi cakupanya lebih luas , contohnya seperti perkantoran 

•  WAN : Wide Area Network  , jaringan yang saling terhubung akan tetapi cakupanya lebih luas , bisa mencakup daerah Geografis .

Resource sharing :

Pemakaian bersama (berbagi) resource (sumber daya) software hardware. Jadi kegiatan kegiatan dilakukan secara bersamaan ,yang bertujuan untuk meningkatkan 

Circuit switching merupakan metodologi penerapan jaringan telekomunikasi di mana dua node jaringan membentuk suatu saluran komunikasi khusus (sirkuit) melalui jaringan sebelum node dapat berkomunikasi. Rangkaian menjamin bandwidth penuh dari saluran dan tetap terhubung selama sesi komunikasi. Fungsi sirkuit seolah-olah node secara fisik terhubung sebagai dengan sebuah rangkaian listrik.

Packet switching adalah jaringan metode komunikasi digital yang kelompok semua data yang ditransmisikan – terlepas dari konten, tipe struktur, atau – menjadi blok-blok berukuran yang sesuai, yang disebut paket. Packet switching fitur pengiriman variabel-bit-rate data stream (urutan paket) melalui jaringan bersama. Ketika melintasi adapter jaringan, switch, router dan node jaringan lainnya, paket buffer dan antri, mengakibatkan penundaan variabel dan throughput tergantung pada beban lalu lintas dalam jaringan

Packetization (Paket)

Untuk mengirim pesan, bebrapa informasi header harus dilampirkan ke pesan bentuk sebuah paket sehingga jaringan tahu cara menanganinya Pesan itu sendiri saat itu disebut muatan paket. Informasi header biasanya berisi sumber dan alamat tujuan dan banyak bidang lainnya untuk mengontrol proses pengiriman paket.

Jadi penjelasnya informasi pada jaringan dapat di jadikan satu atau dalam sistem paket ,jadi paket dengan header dikelompokan sesuai jenisnya

Queuing
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, node jaringan mengalokasikan buffer antrian untuk menyerap gangguan yang disebabkan oleh kebanyakan data yang melebihi kapasitas .

Penjelasan untuk gambar di atas yaitu setelah paket bergerak ke anttrian kemudian di proses oleh prosesor dan di olah sesuai bidang header , prosesor node memutuskan untuk meneruskannya ke port transfer data lain, paketnya kemudian bergabung dengan antrian penyangga lain yang menunggu untuk ditransmisikan oleh pemancarnya pelabuhan

UNDERLYING PRINCIPLES (Prinsip Dasar)

Prinsip dasar jaringan dibagi menjadi beberapa bagian di antaranya yang pertama 

Performance Measures

Ukuran performansi suatu jaringan komputer di bagi menjadi beberapa bagian yaitu bandwith,throughput.

• Bandwith cirinya lebar pita/jumlah maksimum data yg dapat ditangani oleh sistem.
• Offered load/input traffic cirinya ukuran sibuk tidaknya suatu jaringan
• Throughput/output traffic adalah bandwith sebenarnya. Suatu bandwith sebesar 16kbps, suatu file yang akan diunduh sebesar 64kb, maka waktu yang diperlukan = 64kb/16kbps = 4s. Jika ternyata waktu yang dperlukan 8s, maka throughput = 64kb/8s = 8 kbps.

Operasi pada control plane.

• Operasi untuk mengontrol paket data--> routing (memetakan kemana paket akan dikirim), forwarding (proses pengiriman paket).--> paket disetujui (apply) untuk diforwarding secara berkala

Operasi pada Data Plane.

• Operasi pada data --> menyetujui (apply) semua paket untuk di forwarding secepatnya. Forwarding, classification, deep packet inspection, error control, traffic control, quality of service.

Interoperability.

Ada dua cara yang mungkin untuk berbagai perangkat untuk berbicara satu sama lain. Salah satunya adalah membeli semua perangkat dari hanya satu vendor. Yang lainnya adalah mendefinisikan protokol standar di antara perangkat sehingga selama vendor mengikuti protokol ini, kita dapat mengoperasikan perangkat yang dioperasikan dari vendor yang berbeda

Agar semua hardware dapat saling berkomunikasi dgn baik, ada 2 solusi :

1. Beli hadrware dari 1 vendor
2. Beli hardware dari beragam vendor dgn adanya protokol yang mendukung interoperability.

• Interoperability --> plug and play device dari beragam vendor, sehingga dapat berkomunikasi satu sama lain.
• Standar protocol --> standarisasi protokol yang akan digunakan di dalam jaringan.
• Protokol --> aturan yang mengatur komunikasi di dalam jaringan.

Protocol 

Protokol adalah Seperangkat aturan yang mengatur tata komunikasi di dalam jaringan komputer. protokol harus ada standarisasi (misal ISO).  mendesain  membuat protokol? Ilmu rekayasa protokol salah satu bagian berkaitan dgn algoritma. Tidak semua algoritma pada control plane dan data plane distandarisasi, tapi semua implementasi bergantung pada desain  contoh : Djikstra algorithm

Control protocol yaitu menempatkan control data di header pada protocol message untuk membantu operasi pada control plane.

Layered protokol merupakan protocol stack terdiri atas sekumpulan layer protokol. Setiap protokol pada layer berbeda dapat  berkomunikasi melalui send dan recv

A. Solusi konektifitas 

Dua titik akhir yang terputus dihubungkan melalui jalur dengan node dan link. Untuk memutuskan membangun dan memelihara konektivitas end-to-end ini di Internet, seseorang harus membuat tiga keputusan

1. konektivitas yang dialihkan atau dialihkan
2. mekanisme end-to-end atau hop-byhop untuk mempertahankan kebenaran pengiriman paket yang andal dan teratur) dari konektivitas ini, dan
3. bagaimana mengatur tugas dalam membangun dan memelihara konektivitas ini. Untuk Internet, diputuskan untuk merutekan konektivitas ini, mempertahankan kebenarannya pada tingkat end-to-end, dan mengatur tugas menjadi empat lapisan protokol.

B. Solutions to Scalability 

Bagaimana mengelompokkan sejumlah besar node menentukan seberapa terukur suatu sistem. Mengatasi simpul ini adalah isu utama

• berapa tingkat hierarki
• berapa banyak entitas di setiap hierarki
• bagaimana mengelola hirarki ini

Jika pengelompokan node hanya memiliki satu tingkat dan ukuran kelompok adalah 256, jumlah kelompok akan menjadi 16.777.216, yang terlalu besar untuk ditangani oleh router interkoneksi. Router ini harus sadar akan sejumlah besar kelompok

C. Solutions to Resource Sharing

Komunikasi data memiliki banyak sekali aplikasi dibandingkan dengan telekomunikasi, yang terutama digunakan untuk teleponi saja. Hal ini kemudian penting untuk memutuskan apakah arsitektur Internet harus memiliki beberapa jenis konektivitas, satu untuk setiap jenis aplikasi.

Sebagai aplikasi bukan satu-satunya masalah. Kemacetan karena packet switching menghadirkan tantangan yang lebih berat. Beberapa jenis kontrol kongesti dan kontrol aliran harus dilakukan untuk menghindari buffer overflow di jaringan dan pada receiver. Berasal dari argumen end-to-end, diyakini bahwa kontrol lalu lintas harus dilakukan terutama pada sumber, bukan pada router menengah.

Singkatnya, tiga pertanyaan telah dijawab oleh arsitektur Internet dalam menentukan cara pembagian sumber daya: (1) apakah akan membedakan perlakuan lalu lintas dari aplikasi yang berbeda, (2) kebijakan berbagi sumber daya apa adanya, dan (3) tempat meletakkan mekanisme kontrol lalu lintas untuk memberlakukan kebijakan tersebut. Internet menawarkan layanan usaha terbaik yang umum di dalam jaringan saat menggunakan kemacetan dan arus end-to-end

D. Control-Plane and Data-Plane Operations

Operasi Data-Plane

Meneruskan paket sebenarnya adalah proses pencarian tabel, mengambil alamat IP tujuan dalam paket agar sesuai dengan awalan IP dalam entri tabel. Untuk intra-AS dan inter-AS forwarding, granularitas entri tabel adalah per-subnet dan per-AS. Awalan IP untuk subnet atau AS mungkin panjangnya dari 2 sampai 32. Entri dengan awalan yang sesuai berisi informasi next-hop untuk meneruskan paket. Namun, dimungkinkan untuk memiliki lebih dari satu awalan yang cocok jika blok alamat dialokasikan ke dua subnet atau AS. Misalnya, jika blok alamat 140.113 dibagi menjadi dua bagian, 140.113.23 dan sisanya, dan ditugaskan ke dua AS, tabel penerusan antar-AS akan berisi dua entri dengan awalan 140.113 dan 140.113.23. Bila sebuah paket yang ditujukan ke 140.113.23.52 diterima, maka akan cocok dengan kedua entri tersebut. Secara default, yang memiliki pencocokan awalan terpanjang diikuti.

Implementasi di Linux dan Open Source

Arsitektur Internet menghadirkan serangkaian solusi terintegrasi untuk memenuhi persyaratan dan prinsip komunikasi data, dan rangkaian solusi ini merupakan standar terbuka. Implementasi open source arsitektur Internet mendorong semangat keterbukaan yang sama satu langkah lebih jauh. Bagian ini membahas mengapa dan bagaimana implementasi open source arsitektur Internet. Kami terlebih dahulu membandingkan praktik implementasi terbuka dan tertutup. Kemudian kita menggambarkan arsitektur perangkat lunak dalam sistem Linux, baik itu host atau router. Arsitektur ini kemudian didekonstruksi menjadi beberapa bagian: kernel, drivers, daemon, dan pengendali, dengan masing-masing bagian diberi tinjauan singkat.

Open vs. Closed

Vendors: System, IC, Hardware, and Software

Sebelum menjelaskan cara menerapkan arsitektur Internet, kita harus mengidentifikasi komponen utama dalam sistem dan vendor yang terlibat. Untuk host atau router, sistem terdiri dari perangkat lunak, perangkat keras, dan komponen IC. Di host, arsitektur Internet sebagian besar diimplementasikan dalam perangkat lunak dan sebagian di IC. Di antara tumpukan protokol, TCP, UDP, dan IP diimplementasikan dalam sistem operasi, sedangkan protokol aplikasi dan protokol tautan diimplementasikan dalam program aplikasi dan IC pada kartu antarmuka. Implementasi di router serupa kecuali bagian dari implementasi protokol mungkin dialihkan dari perangkat lunak ke IC jika CPU tidak dapat memberikan pemrosesan kecepatan kawat yang diinginkan.

Software Architecture in Linux Systems

Proses model 

Seperti sistem operasi UNIX lainnya atau sistem operasi modern lainnya, sistem Linux memiliki ruang pengguna dan program ruang kernel. Program ruang kernel menyediakan layanan untuk program ruang pengguna. Sebuah proses adalah sebuah inkarnasi dari ruang pengguna atau program ruang kernel yang dapat dijadwalkan untuk dijalankan pada CPU. Proses ruang kernel berada di ruang memori kernel untuk mengelola operasi sistem sehingga bisa memberikan layanan kepada proses ruang pengguna, meski tidak memberikan layanan secara langsung. Proses ruang pengguna berada di ruang memori pengguna dan dapat berjalan di latar depan sebagai klien aplikasi atau latar belakang sebagai server aplikasi. Dalam ruang kernel, ada beberapa program, yang disebut device driver, untuk menjalankan beberapa operasi I / O pada perangkat periferal. Driver adalah perangkat keras yang bergantung dan harus menyadari perangkat keras perifer untuk mengendalikannya.

Di dalam Router dan Host Berikut adalah dua contoh untuk menunjukkan kepada pembaca apa operasi umum yang diterapkan di node jaringan dan tempat mereka ditempatkan. Gambar 1.13 mengilustrasikan operasi umum sebuah router. Protokol routing (RIP, OSPF, BGP, dll.) Diimplementasikan dalam program daemon (routed, gated, atau zebra untuk protokol routing tingkat lanjut), yang memperbarui tabel routing (juga disebut tabel forwarding) di dalam kernel untuk "protokol sopir "untuk melihat ke atas. Driver protokol terdiri dari IP, ICMP, TCP, dan UDP dan memanggil driver adaptor untuk mengirim dan menerima paket. Dasmon lain, inetd (daemon jaringan super), memanggil berbagai program untuk layanan terkait jaringan. Sebagai baris panah menunjukkan, paket pada pesawat kontrol diproses dalam driver protokol oleh ICMP atau naik di daemon oleh RIP, OSPF, BGP, dll. Namun, paket pada bidang data harus diteruskan pada lapisan IP di pengandar protocol

Kernel Linux

Setelah memposisikan entitas protokol menjadi daemon, kernel Linux, driver, dan IC, mari kita periksa bagian dalam komponen ini. Kami tidak bermaksud untuk menutupi mereka dengan sangat rinci. Sebagai gantinya, kita hanya menyentuh fitur utama dari masing-masing komponen

Setiap komponen memiliki dua lapisan: hardware-independent dan hardware-dependent. Bagian yang bergantung pada perangkat keras sebenarnya adalah driver untuk disk, konsol, dan kartu adaptor, atau kode tergantung arsitektur CPU dan manajer memori virtual untuk berbagai arsitektur CPU. Diantara komponen ini, networking menjadi fokus kepedulian kita. Lampiran B menggambarkan pohon sumber kernel Linux, terutama bagian jaringannya.

Clients and Daemon Servers

Di atas kernel, proses ruang pengguna menjalankan program ruang pengguna mereka, walaupun kadang-kadang memanggil panggilan sistem dan beralih ke kernel untuk menerima layanan. Untuk layanan jaringan, API soket menyediakan satu set panggilan sistem untuk proses pengguna-ruang untuk berkomunikasi dengan proses ruang pengguna jarak jauh lainnya (melalui soket TCP atau UDP), menghasilkan paket IP sendiri (melalui soket mentah), dengarkan kartu antarmuka secara langsung ( melalui soket Antarmuka Data Link Provider), atau berbicara dengan kernel dari mesin yang sama (melalui soket routing). Soket ini diilustrasikan pada Gambar 1.16. Untuk setiap sistem memanggil API soket tertentu, kernel Linux mengimplementasikan sistem ini dengan satu set fungsi ruang karnel

Soket ini digunakan dalam berbagai aplikasi. Misalnya, server Apache, bersama dengan banyak server lainnya, menggunakan soket TCP. Daemon routing zebra menggunakan soket routing untuk memperbarui tabel penerusan di dalam kernel, saat menggunakan soket UDP, soket mentah, dan soket TCP untuk mengirim dan menerima pesan protokol RIP, OSPF, dan BGP. Tumpukan protokol pada Gambar 1.10 (a) menunjukkan soket API yang mereka pilih. RIP, OSPF, dan BGP berada di atas UDP, IP, dan TCP.

Interface Drivers

         Driver perangkat adalah seperangkat fungsi yang terhubung secara dinamis yang disebut oleh kernel. Penting untuk diketahui bahwa operasi pengemudi dipicu oleh interupsi perangkat keras. Perangkat menghasilkan interupsi perangkat keras saat menyelesaikan operasi I / O atau mendeteksi kejadian yang perlu ditangani. Interrupt ini harus ditangani oleh driver yang mengerti perangkat ini, tapi semua interupsi pertama kali ditangani oleh kernel. Bagaimana kernel mengetahui driver mana yang bisa

Gambar 1.17 menunjukkan driver untuk kartu antarmuka jaringan. Penerima paket dan bagian pemancar paket terdaftar sebagai rutin layanan interupsi untuk kartu antarmuka. Mereka dipanggil oleh kernel karena interupsi perangkat keras dari kartu antarmuka. Bagian pemancar tidak terdaftar dalam rutinitas layanan interupsi karena disebut saat kernel memiliki paket untuk ditransmisikan.

Device Controllers

driver berdiri di belakang kernel untuk menangani interupsi yang dihasilkan oleh perangkat. Selain itu, admin perlu mengonfigurasi perangkat pada fase inisialisasi atau bila kernel ingin mengubah beberapa konfigurasi. Lalu bagaimana pengemudi bisa berbicara dengan perangkat? Padahal, di dalam perangkat ada device controller, yang biasanya merupakan integrated circuit (IC) chip yang bertanggung jawab untuk berkomunikasi dengan pengguna. Pengontrol menyediakan satu set register untuk driver untuk membaca dan menulis. Dengan menulis atau membaca register ini, pengguna dapat mengeluarkan perintah atau membaca status dari perangkat. Selain itu, berdasarkan jenis arsitektur CPU, ada dua metode yang berbeda untuk mengakses register ini. Beberapa CPU menyediakan satu set perintah I / O khusus, misalnya masuk dan keluar, agar pengguna bisa berbicara dengan perangkat sementara beberapa memesan berbagai alamat memori agar driver mengeluarkan perintah I / O seperti akses memori, yaitu memori -memasukkan I / O.

Pengontrol perangkat memang merupakan inti perangkat. Ini terus memantau perangkat dan segera merespon kejadian dari lingkungan luar atau pengemudi. Sebagai contoh, pengontrol dalam adaptor jaringan dapat menjalankan protokol MAC untuk mentransmisikan paket setelah merasakan bahwa pengemudi telah mengirimkan perintah pengiriman ke dalam daftar perintahnya. Ini mungkin berulang kali mencoba mentransmisikan ulang jika tabrakan terjadi. Sementara itu, monitor akan memantau jalur jaringan untuk mendeteksi paket masuk, menerimanya ke dalam memori adaptor, memeriksa kebenarannya berdasarkan pada header MAC, dan kemudian memicu interupsi untuk meminta driver yang sesuai untuk memindahkan paket ke memori host.