network layer

NETWORK LAYER

Jaringan Komputer : layer 3 OSIBy : Eko Prasetyo

Teknik InformatikaUniv. Muhammadiyah Gresik

2011

Network layer• Membawa paket dari pengirim

ke penerima• Disisi pengirim, membungkus

paket kedalam datagram• Disisi penerima, menerima

paket dan menyampaikan ke transport layer

• Protokol network layer dalam setiap host, router

• Router memeriksa field header semua datagram IP yang melewatinya.

networkdata linkphysical








applicationtransportnetworkdata linkphysical


Key Network-Layer Functions

• forwarding: memindahkan paket dari input router ke output router yang tepat

• routing: menentukan rute yang harus diambil paket dari sumber ke tujuan

– Routing algorithms

analogi:

routing: proses perencanaan perjalanan dari sumber ke tujuan

forwarding: proses untuk mendapatkan pembelokan tunggal yang tepat

1

23

0111

value in arrivingpacket’s header

routing algorithm

local forwarding tableheader value output link

0100010101111001

3221

Interplay between routing and forwarding

Network Layer Design Isues

• Store-and-Forward Packet Switching• Services Provided to the Transport Layer• Implementation of Connectionless Service• Implementation of Connection-Oriented

Service• Comparison of Virtual-Circuit and Datagram

Subnets

Store-and-Forward Packet Switching

Lingkungan protokol network layer

fig 5-1

Implementation of Connectionless Service

Routing dalam diagram subnet.

Implementation of Connection-Oriented Service

Routing dalam virtual-circuit subnet.

Comparison of Virtual-Circuit and Datagram Subnets

5-4

Forwarding table12 22 32

1 23

VC number

interfacenumber

Incoming interface Incoming VC # Outgoing interface Outgoing VC #

1 12 2 222 63 1 18 3 7 2 171 97 3 87… … … …

Forwarding table innorthwest router:

Routers maintain connection state information!

Virtual circuits: signaling protocols

• used to setup, maintain teardown VC• used in ATM, frame-relay, X.25• not used in today’s Internet



1. Initiate call 2. incoming call3. Accept call4. Call connected

5. Data flow begins 6. Receive data

Datagram networks• no call setup at network layer• routers: no state about end-to-end connections

– no network-level concept of “connection”

• packets forwarded using destination host address– packets between same source-dest pair may take different paths



1. Send data 2. Receive data

SILAHKAN791, 1858, 950, 4632

Alamat NetworkAgar paket dapat mencapai tujuannya, maka dibutuhkan pengalamatan, sama seperti surat biasa.

Untuk IP, pengalamatan menggunakan 4 suku byte:

A.B.C.D

Yang masing-masing suku diwakili oleh satu byte.

Jl. Veteran 24 207.23.175.211001111.00010111.10101111.00000010

Aturan Pemberian IP• Semua komputer yang berada dalam satu segmen TCP/IP harus memiliki

NetID yang sama.

• Tidak ada dua komputer yang memiliki satu HostID yang sama.

• Semua komputer pada jaringan yang sama, harus memiliki subnet mask yang sama.

• IP address memiliki 32 bit angka biner yang merupakan logical address. Terbagi menjadi 4 segmen, masing-masing segmen 8 bit. Masing-masing segmen dipisah dengan tanda titik.

• IP address bersifat unique, artinya tidak ada device, station, host atau router yang memiliki IP address yang sama.

• Setiap alamat IP memiliki makna netID dan hostID. Netid adalah pada bit-bit terkiri dan hostid adalah bit-bit selain netid (terkanan).

Internet Protocol (IP)

Deskripsi IP

IP Addressing: introduction• IP address: 32-bit

identifier for host, router interface

• interface: connection between host/router and physical link– router’s typically have

multiple interfaces– host may have multiple

interfaces– IP addresses associated

with each interface

223.1.1.1

223.1.1.2

223.1.1.3

223.1.1.4 223.1.2.9

223.1.2.2

223.1.2.1

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001

223 1 11

IP Address

Jumlah Kelas Alamat Internet

Penentuan kelas• Bit pertama akan menentukan nilai 8 bit pertama dari masing – masing

kelas.• Jumlah bit yang menjadi Network ID akan menentukan jumlah jaringan

yang dihasilkan dari masing – masing kelas.• Jumlah bit yang menjadi Host ID akan menentukan jumlah Host yang bisa

dialokasikan pada suatu jaringan yang menggunakan kelas tertentu.• Bit – bit yang menjadi Network ID dan Host ID akan menentukan NetMask

yang digunakan.

Ciri – ciri IP kelas A• Jika bit pertama dari IP Address adalah 0.• Bit ini dan 7 bit berikutnya (8 bit pertama) merupakan bit network.• 24 bit terakhir merupakan bit host.• Dengan demikian jumlah jaringan ada 128, yakni dari nomor 0.xxx.xxx.xxx sampai

127.xxx.xxx.xxx, tapi dalam praktiknya hanya ada 126 karena jaringan nomor 0.xxx.xxx.xxx dan 127.xxx.xxx.xxx masuk dalam kategori IP khusus yang tidak boleh digunakan.

• Satu network dapat menampung 16.777.216 host ( 256 x 256 x 256 ) (xxx adalah variabel, nilainya dari 0 s/d 255), tapi dalam prakteknya tiap jaringan dapat menampung 16.777.214 host karena ada 2 alamat IP khusus pada tiap jaringan yang tidak boleh digunakan sebagai alamat IP yaitu 0-127.0.0.0 ( IP terendah disebut juga Network Address ) dan 0-127.255.255.255 ( IP tertinggi dan Broadcast Address ).

Ciri – ciri IP kelas B• 2 bit pertama dari IP Address adalah 10.• Dua bit ini dan 14 bit berikutnya (16 bit pertama) merupakan bit network.• 16 bit terakhir merupakan bit host.• Dengan demikian terdapat 16.384 jaringan kelas B (64 x 256), yakni dari network

128.0.xxx.xxx - 191.255.xxx.xxx.• Setiap jaringan kelas B mampu menampung 65.536 host ( 256 x 256 x 256 ), tapi

dalam prakteknya tiap jaringan dapat menampung 65.534 host karena ada 2 alamat IP khusus pada tiap jaringan yang tidak boleh digunakan sebagai alamat IP yaitu 128-191.0-255.0.0 ( IP terendah disebut juga Network Address ) dan 128-191.0-255.255.255 ( IP tertinggi dan Broadcast Address ).

Ciri - ciri IP kelas C• 3 bit pertama dari IP Address adalah 110.• Tiga bit ini dan 21 bit berikutnya (24 bit pertama) merupakan bit network.• 8 bit terakhir merupakan bit host.• Dengan demikian terdapat 2.097.152 jaringan (32 x 256 x 256), yakni dari nomor

192.0.0.xxx sampai 223.255.255.xxx.• Setiap network kelas C hanya mampu menampung sekitar 256 host, tapi dalam

prakteknya tiap jaringan dapat menampung 256 host karena ada 2 alamat IP khusus pada tiap jaringan yang tidak boleh digunakan sebagai alamat IP yaitu 192-223.0-255.0-255.0 ( IP terendah disebut juga Network Address ) dan 192-223.0-255.0-255.255 ( IP tertinggi dan Broadcast Address ). Ilustrasinya dapat dilihat pada gambar 4.

IP Address

Gambar. Kelas-Kelas dalam notasi desimal

Syarat IP address yang di gunakan• Semua bit dari Network ID tidak boleh semuanya 0

– Hal ini terjadi pada IP kelas A karena 8 bit pertama IP kelas A terendah adalah 0

• 8 bit pertama dari IP tidak boleh menggunakan angka 127– Hal ini terjadi pada IP kelas A dimana 8 bit pertama tertinggi adalah 127. IP

dengan 8 bit pertama 127 secara otomatis akan digunakan sebagai loopback (memanggil dirinya sendiri ).

• Tidak boleh menggunakan address khusus – Network Address (semua bit host 0)– Broadcast Address (semua bit host 1)– Tidak boleh menggunakan alamat 0.0.0.0 (alamat dirinya sendiri)

• IP persediaan yang disediakan secara internasinal :– A : 10.0.0.0 – 10.255.255.255/8 (16,777,216 hosts) – B : 172.16.0.0 – 172.31.255.255/12 (1,048,576 hosts) – C : 192.168.0.0 – 192.168.255.255/16 (65,536 hosts)

NetMask

• Mengidentifikasi Network ID dan Host ID• Mengecek suatu IP apakah termasuk dalam

jaringan atau tidak

A set of IP address assignments

NetMask

• Tabel routing diupdate dengan 3 entry. Setiap entry berisi base address dan subnet mask– Address C : 11000010 00011000 00000000 00000000 – Mask C : 11111111 11111111 11111000 00000000 – Address E : 11000010 00011000 00001000 00000000 – Mask D : 11111111 11111111 11111100 00000000 – Address O : 11000010 00011000 00010000 00000000 – Mask O : 11111111 11111111 11110000 00000000

• Apa yang terjadi ketika ada paket yang datang pada router dengan alamat 194.24.17.4 yang jika direpresentasikan dalam 32 bit string biner : 11000010 00011000 00010001 00000100 ?

• Lakukan operasi AND dengan Mask C, didapat : 11000010 00011000 00010000 00000000, ini tidak cocok dengan base address Cambridge

• Lakukan operasi AND dengan Mask E, didapat : 11000010 00011000 00010000 00000000, ini tidak cocok dengan base address Edinburgh

• Lakukan operasi AND dengan Mask O, didapat : 11000010 00011000 00010000 00000000, cocok dengan base address Oxford, maka paket akan dikirim ke alamat dalam jaringan tersebut.

NetMask

• Jika user didaerah Omaha, Nebraska ingin mengirimkan paket ke 3 kampus diatas sekaligus, bagaimana caranya ?

• Tiga alamat kampus diatas dilakukan aggregasi (penggabungan base address dengan operator AND). – Aggregasi tiga base address : 11000010 0000000 00000000 00000000– Netmask yang digunakan : 11111111 11111111 11100000 00000000– Dinotasikan single aggregation : 194.24.0.0/19

• Dengan aggregasi, tabel routing di Omaha dan Nebraska mengurangi menjadi 1 entry (yang semula 3 entry)

Forwarding table

Destination Address Range Link Interface

11001000 00010111 00010000 00000000 through 0 11001000 00010111 00010111 11111111

11001000 00010111 00011000 00000000 through 1 11001000 00010111 00011000 11111111

11001000 00010111 00011001 00000000 through 2 11001000 00010111 00011111 11111111

otherwise 3

4 billion possible entries

Longest prefix matching

Prefix Match Link Interface

11001000 00010111 00010 0 11001000 00010111 00011000 1 11001000 00010111 00011 2 otherwise 3

DA: 11001000 00010111 00011000 10101010

Examples

DA: 11001000 00010111 00010110 10100001 Which interface?

Which interface?

Router Architecture Overview

Two key router functions:

• run routing algorithms/protocol (RIP, OSPF, BGP)• forwarding datagrams from incoming to outgoing link

Input Port Functions

Decentralized switching: • given datagram dest., lookup output port using

forwarding table in input port memory• goal: complete input port processing at ‘line

speed’• queuing: if datagrams arrive faster than

forwarding rate into switch fabric

Physical layer:bit-level reception

Data link layer:e.g., Ethernetsee chapter 5

Three types of switching fabrics

Switching Via Memory

Ruter generasi pertama• komputer lama dengan switching dalam arahan CPU• Paket disalin ke memori sistem• Kecepatan dibatasi oleh bandwidth memori (2 bus crossings per datagram)

InputPort

OutputPort

Memory

System Bus

Switching Via a Bus

• Datagram dari port memori input ke port memori output lewat shared bus

• bus contention: switching speed limited oleh bus bandwidth

• 1 Gbps bus, Cisco 1900: cocok untuk router akses dan perusahaan (bukan regional atau backbone)

Switching Via An Interconnection Network

• Menyelesaikan pembatasan bandwidth bus• Banyan networks, interkoneksi jarinan lain diawali

pengembangan untuk menghubungan processor dalam multiprocessor

• Kelebihan desain : pemfragmentasion datagram dalam panjang cell yang tetap, switch cell melewati fabric

• Cisco 12000 : switch Gbps melalui interkoneksi jaringan

Output Ports

• Buffering dibutukan ketika datagram tiba dari fabric lebih cepat daripada laju pentransmisian

• Scheduling discipline memilih diantara antrian datagram untuk pentransmisian

The Internet Network layer

Host, router network layer functions:

forwardingtable

Routing protocols•path selection•RIP, OSPF, BGP

IP protocol•addressing conventions•datagram format•packet handling conventions

ICMP protocol•error reporting•router “signaling”

Transport layer: TCP, UDP

Link layer

physical layer

Networklayer

IP datagram format

ver length

32 bits

data (variable length,typically a TCP

or UDP segment)

16-bit identifier

Internet checksum

time tolive

32 bit source IP address

Nomor versi protokol IP

header length (bytes)

Jumlah maksimal hop yang tersisa(menurun pada

setiap router)

forfragmentation/reassembly

total panjang datagram(bytes)

upper layer protocolto deliver payload to

head.len

type ofservice

“type” of data flgs fragment offset

upper layer

32 bit destination IP address

Options (if any) E.g. timestamp,record routetaken, specifylist of routers to visit.

how much overhead with TCP?

20 bytes of TCP 20 bytes of IP = 40 bytes + app

layer overhead

IP Fragmentation & Reassembly• network links mempunyai MTU

(max.transfer unit) – kapasitas datagram maksimal frame– Beada tipe link, beda MTUs

• Data IP besar dipecah (“fragmented”) dalam jaringan jaringan– Satu datagram menjadi

beberapa datagram– “reassembled” hanya ditujuan

akhir– Bit IP header digunakan untuk

mengidentifikasi urutan fragmen yang berhubungan

fragmentation: in: one large datagramout: 3 smaller datagrams

reassembly

IP Fragmentation and Reassembly

ID=x

offset=0

fragflag=0

length=4000

ID=x

offset=0

fragflag=1

length=1500

ID=x

offset=1480

fragflag=1

length=1500

ID=x

offset=2960

fragflag=0

length=1040

Satu datagram besar menjadi beberapa datagram yang lebih kecil

Example 4000 byte datagram

(3980 byte data, 20 byte header IP)

MTU = 1500 bytes

1480 bytes in data field, 20 bytes in header IP

offset =0+1480

IP addressing: CIDRCIDR: Classless InterDomain Routing

– Pembagian subnet alamat dengan panjang yang diinginkan

– Format alamat : a.b.c.d/x ,dimana x adalah jumlah bit bagian subnet alamat

11001000 00010111 00010000 00000000

subnetpart

hostpart

200.23.16.0/23

Subnets• Alasan subnetting :

– Teknologi berbeda– Terbatasnya teknologi– Unjuk kerja jaringan

• What’s a subnet ?– Teknik pemecahan

jaringan menjadi subjaringan

– Alokasi host dalam jaringan menjadi berkurang

– Jumlah jaringan yang dikelola semakin banyak (sesuai jumlah sub)

223.1.1.1

223.1.1.2

223.1.1.3

223.1.1.4 223.1.2.9

223.1.2.2

223.1.2.1

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

network consisting of 3 subnets

LAN

Subnets 223.1.1.0/24223.1.2.0/24

223.1.3.0/24

Recipe• Untuk menentukan

subnet, lepaskan setiap interface dari router yang diikuti, buat pula untuk jaringan yang diisolasi. Setiap jaringan yang diisolasi disebut subnet.

Subnet mask: /24

SubnetsHow many? 223.1.1.1

223.1.1.3

223.1.1.4

223.1.2.2223.1.2.1

223.1.2.6

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

223.1.1.2

223.1.7.2

223.1.7.1223.1.8.2223.1.8.1

223.1.9.1

223.1.9.2

• Dasar yang perlu diketahui : Alamat 223.1.1.0/24

– 223.1.1.0 – Network Address– 223.1.1.255 – Broadcast Address– 255.255.255.0 - Netmask– 223.1.1.4 – Salah satu IP

• Langkah-langkah :– H adalah jumlah bit host dalam

jaringan awal– x : bit yang di-mask– Jumlah subnet : 2x-2– Jumlah maks host per subnet : 2H-

x -2

– Blok subnet :kelipatan 2H-x

Subnets : jumlah sujaringan 223.1.1.0/24

Alamat awal : 223.1.1.0/24• Jumlah bit host H=8• Tambahkan 2 pada jumlah subjaringan :

3+2 = 5• Bentuk binernya : 101 ada 3 bit yang

harus dimask (x=3)• Mask belum di sub :

11111111.11111111.11111111.00000000• Mask sudah di sub :

11111111.11111111.11111111.11100000• Jumlah subnet : 23-2 = 6• Jumlah maksimal host per subnet : 28-3-2 =

32-2 = 30• Blok subnet : 28-3 = 32

Akan dibagi menjadi 3 subjaringan

Subnet : Jumlah subjaringanPembagian blok :• Blok 1 : 11011111.00000001.00000001.00000000 tidak boleh digunakan• Blok 2 : 11011111.00000001.00000001.00100000 valid• Blok 3 : 11011111.00000001.00000001.01000000 valid• Blok 4 : 11011111.00000001.00000001.01100000 valid• Blok 5 : 11011111.00000001.00000001.10000000 valid• Blok 6 : 11011111.00000001.00000001.10100000 valid• Blok 7 : 11011111.00000001.00000001.11000000 valid• Blok 8 : 11011111.00000001.00000001.11100000 tidak boleh digunakan• Netmask yang digunakan : 11111111.11111111.11111111.11100000 = 255.255.255.224 (/27)

SUB KE

NETWORK ADDRESS

ALAMAT PERTAMA

ALAMAT TERAKHIR

BROADCAST ADDRESS

KETERANGAN

1 223.1.1.0 223.1.1.1 223.1.1.30 223.1.1.31 Invalid2 223.1.1.32 223.1.1.33 223.1.1.62 223.1.1.63 Valid3 223.1.1.64 223.1.1.65 223.1.1.94 223.1.1.95 Valid4 223.1.1.96 223.1.1.97 223.1.1.126 223.1.1.127 Valid5 223.1.1.128 223.1.1.129 223.1.1.158 223.1.1.159 Valid6 223.1.1.160 223.1.1.161 223.1.1.190 223.1.1.191 Valid7 223.1.1.192 223.1.1.193 223.1.1.222 223.1.1.223 Valid8 223.1.1.224 223.1.1.223 223.1.1.254 223.1.1.255 Invalid

172.16.0.0/16 berkapasitas 65534 host. Jika ingin jumlah maksimal host per sub jaringan 1000 host saja. Bagaimana alamat jaringan yang digunakan ?

SILAHKAN2131, 2663, 792

IP addresses: how to get one?

Q: How does host get IP address?

• hard-coded by system admin in a file– Wintel: control-panel->network->configuration->tcp/ip-

>properties– UNIX: /etc/rc.config

• DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol: dynamically get address from as server– “plug-and-play”

(more in next chapter)

IP addresses: how to get one?

Q: Bagaimana jaringan mendapatkan bagian subnet alamat IP ?

A: Ambil bagian alokasi dari provider ISP yang mengatur alokasi alamat

ISP's block 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/20

Organization 0 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/23 Organization 1 11001000 00010111 00010010 00000000 200.23.18.0/23 Organization 2 11001000 00010111 00010100 00000000 200.23.20.0/23 ... ….. …. ….

Organization 7 11001000 00010111 00011110 00000000 200.23.30.0/23

IP addressing: the last word...

Q: Bagimana ISP mendapatkan block alamat ?A: ICANN: Internet Corporation for Assigned Names and Numbers

– Mengalokasikan lamat– Mengelola DNS– Memberikan mana domain, menyelesaikan

perselisihan domain

NAT: Network Address Translation

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3

10.0.0.4

138.76.29.7

local network(e.g., home network)

10.0.0/24

rest ofInternet

Datagram dengan sumber atau tujuanDalam jaringan ini mempunyai alamat

10.0.0/24 untuk sumber, tujuan (biasanya)

Semua datagrams meninggalkan jaringan lokal mempunyai alamat IP NAT tunggal

yang sama : 138.76.29.7,Yang berbeda nomor port sumber


• Motivation: jaringan lokal hanya menggunakan sati alamat IP yang leboh cepat untuk berhubungan dengan dunia luar (internet) :– Tidak membutuhkan alokasi range alamat dari ISP-hanya satu alamat IP

digunakan untuk banyak perangkat– Dapat mengubah alamat perangkat dalam jaringan lokasl tanpa

memberitahu dunia luar– Bisa mengganti ISP tanpa mengubah alamat perangkat dalam jaringan

lokal– Perangkat dalam jaringan lokal tidak dialamati secara eksplisit,

ditampakkan oleh dunia luar (security plus)

NAT: Network Address TranslationImplementation: NAT router must:

– outgoing datagrams: mengganti (source IP address, port #) setiap datagram yang keluar (NAT IP address, new port #)

. . . Server/klien remote (yang dituju) akan menjawab menggunakan (NAT IP address, new port #) sebagai alamat tujuan

– remember (in NAT translation table) setiap pasangan translasi (source IP address, port #) ke (NAT IP address, new port #)

– incoming datagrams: mengganti (NAT IP address, new port #) dalam field tujuan setiap datagram yang masuk dengan (source IP address, port #) terkait yang tersimpan dalam tabel NAT


10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3

S: 10.0.0.1, 3345D: 128.119.40.186, 80

1

10.0.0.4

138.76.29.7

1: host 10.0.0.1 sends datagram to 128.119.40, 80

NAT translation tableWAN side addr LAN side addr

138.76.29.7, 5001 10.0.0.1, 3345…… ……

S: 128.119.40.186, 80 D: 10.0.0.1, 3345 4

S: 138.76.29.7, 5001D: 128.119.40.186, 802

2: NAT routerchanges datagramsource addr from10.0.0.1, 3345 to138.76.29.7, 5001,updates table

S: 128.119.40.186, 80 D: 138.76.29.7, 5001 3

3: Reply arrives dest. address: 138.76.29.7, 5001

4: NAT routerchanges datagramdest addr from138.76.29.7, 5001 to 10.0.0.1, 3345


• Jumlah field port : – 60,000 koneksi simultan dengan sisi alamat LAN tunggal !

• NAT is controversial:– Router seharusnya hanya memproses sampai dengan layer

3– Melanggar argumen end-to-end

• NAT memungkinkan untuk diambil sebagai account oleh desainer aplikasi, misalnya aplikasi P2P

– Pemendekan alamat harus diselesaikan dengan IPv6

ICMP: Internet Control Message Protocol

• Digunakan oleh host dan router untuk menginformasikan komunikasi pada level network– Pelaporan error: unreachable

host, network, port, protocol– echo request/reply (digunakan

oleh ping)• network-layer “above” IP:

– Pesan ICMP dibawa dalam IP datagrams

• ICMP message: type, code ditambah 8 bytes pertama IP datagram yang menyebabkan error

Type Code description0 0 echo reply (ping)3 0 dest. network unreachable3 1 dest host unreachable3 2 dest protocol unreachable3 3 dest port unreachable3 6 dest network unknown3 7 dest host unknown4 0 source quench (congestion control - not used)8 0 echo request (ping)9 0 route advertisement10 0 router discovery11 0 TTL expired12 0 bad IP header

Traceroute dan ICMP• Sumber mengirim serangkaian

segment UDP pada tujuan– Pertama mempunyai TTL=1– Kedua mempunyai TTL=2, dsb.– Tidak seperti nomor port

• Ketika datagram tiba di router ke-n

• When nth datagram arrives to nth router:– Router membuang datagram– Dan mengirim pesan ICMP ke

sumber (type 11, code 0)– Pesan termasuk nama router dan

alamat IP

• Ketika pesan ICMP tiba, sumber menghitung RTT

• Traceroute melakukan hal ini tiga kali

Stopping criterion• Segmen UDP kadang tiba di host

tujuan• Tujuan mengembalikan paket

ICMP “host unreachable” (type 3, code 3)

• Ketika sumber mendapati ICMP ini, berhenti

SILAHKAN2460, 4213, 1918

IPv6• Initial motivation: Space alamat 32-bit akan

habis teralokasikan. • Alasan tambahan:

– Format header membantu mempercepat processing/forwarding

– Header berubah untuk menfasilitasi QoSIPv6 datagram format: – Panjang header tetap 40 byte– Tidak diperbolehkan fragmentasi

IPv6 Header (Cont)Priority: identifikasi prioritas diantara datagram dalam flowFlow Label: identifikasi datagrams dalam “flow.” yang sama (concept “flow” tidak terdefinisi dengan baik).Next header: identifikasi protokol upper layer untuk data

Perubahan lain dari IPv4

• Checksum: Dihilangkan untuk mengurangi waktu pemrosesan pada tiap hop

• Options: diperbolehkan, tapi diluar header, diindikasikan oleh field “Next Header”

• ICMPv6: versi baru ICMP– Ada tipe pesan tambahan,mis “Packet Too Big”– Fungsi manajemen multicast group

Transition From IPv4 To IPv6

• Tidak semua router dapat diupgrade simultan– Tidak ada “flag days”– Bagaimana akan mengoperasikan dalam jaringan

yang menggunakan router IPv4 dan IPv6 saja

• Tunneling: IPv6 membawa payload seperti pada IPv4 datagram diantara router IPv4

Routing algorithm: menentukan rute dan mengelolatabel routing

Properti yang dibutuhkan bagi algoritma routing:1. correctness2. simplicity3. robustness with respect to failures and changing conditions4. stability of the routing decisions5. fairness of the resource allocation6. optimality of the packet travel times

Routing Algorithm

Sumber informasi tabel Routing

• Manual– Tabel dibuat oleh admin– Berguna dalam jaringan kecil– Berguna jika rute tidak pernah berubah

• Automatic routing– Software membuat/mengganti tabel– Diperlukan dalam jaringan besar– Ada perubahan rute ketika kegagalan terjadi

Static (nonadaptive) RoutingTabel routing tidak berubah menurut kondisi jaringan

Adaptive Routing• centralized routing : satu node mengkalkulasi tabel routng• isolated routing : tidak menukar informasi dengan node

yang lain• distributed routing : node menukar informasi dan membuat

keputusan routing sendiri

Sumber informasi tabel Routing

Shortest Path Routingdijkstra’s Algorithm

Notation:• N : himpunan node yang rute terpendeknya belum

diketahui• D(x,y,v) : jarak terpendek ke node x melewati y sebesar

v• N’ : himpunan node yang sudah dipermanenkan karena

sudah diketahui rute terpendek dari node asal• E : himpunan link antara dua node• E’ : himpunan link permanen

Network Layer 4-67

u

yx

wv

z2

21

3

1

1

2

53

5

Graph: G = (N,E)

N = set of routers = { u, v, w, x, y, z }

E = set of links ={ (u,v), (u,x), (v,x), (v,w), (x,w), (x,y), (w,y), (w,z), (y,z) }

Graph abstraction

Remark: Graph abstraction is useful in other network contexts

Example: P2P, where N is set of peers and E is set of TCP connections

Network Layer 4-68

Graph abstraction: costs

u

yx

wv

z2

21

3

1

1

2

53

5 • D(x,y,v) = jarak/biaya link (x,y) sebesar 5• Jika biaya yang dihitung adalah bandwidth maka perlu diinvers, jika congestionmaka tidak perlu diinvers dahulu

Question: What’s the least-cost path between u and z ?

Algoritma routing: algoritma yang mencari lintasan dengan biaya terkecil

Algoritma dijkstra

• Tetapkan node asal• N’={node asal}; E’={}• Hitung jarak terpendek dari node

dalam N’ ke node dalam N-N’ :– Masukkan node dengan jarak

terpendek ke N’,– Masukkan jarak tersebut ke E’– Keluarkan node tersebut dari N– Permanenkan node dan lintasan

baru tersebut• Ulangi langkah 3 sampai tidak

lintasan ke node dalam N-N’

u

yx

wv

z2

21

3

1

1

2

53

5

Algoritma dijkstraN={u,v,w,x,y,z}; N’={u}; E’={}Iterasi 1• D = min{(v,u,2),(x,u,1),(w,u,5)} = (x,u,1)• N’={u}+{x}={u,x}• E’={(x,u,1)}

Iterasi 2• D = min{(v,u,2),(w,u,5),(w,x,4),(y,x,2),

(v,x,3)} = (v,u,2)• N’={u,x}+{v}={u,x,v}• E’={(x,u,1),(v,u,2)}

Iterasi 3• D = min{(w,u,5),(w,x,4),(y,x,2),(w,v,5)} =

(y,x,2)• N’={u,x,v}+{y}={u,x,v,y}• E’={(x,u,1),(v,u,2),(y,x,2)}

u

yx

wv

z2

21

3

1

1

2

53

5

Iterasi 4• D = min{(w,u,5),(w,x,4),(w,v,5),(w,y,3),

(z,y,4)} = (w,y,3)• N’={u,x,v,y}+{w}={u,x,v,y,w}• E’={(x,u,1),(v,u,2),(y,x,2),(w,y,3)}

Iterasi 5• D = min{(z,w,8),(z,y,4)} = (z,y,4)• N’={u,x,v,y,w}+{z}={u,x,v,y,w,z}• E’={(x,u,1),(v,u,2),(y,x,2),(w,y,3),(z,y,4)}

N-N’={}; D=min{}

Distance Vector Routing• Setiap router mengelola

tabelnya dengan menerima jarak terbaik dari setiap router tetangganya ke semua node yang tergabung dalam jaringan.

• Update dilakukan dengan pertukaran informasi dengan tetangga.

• Disebut juga distributed Bellman-Ford routing dan Ford-Fulkerson algorithm.

• Masih digunakan dalam jaringan internet dalam aturan RIP.

(a) A subnet. (b) Input from A, I, H, K, and the new routing table for J.

Hierarchical Routing

Hierarchical addressing: route aggregation

“Send me anythingwith addresses beginning 200.23.16.0/20”

200.23.17.0/23

200.23.18.0/23

200.23.30.0/23

Fly-By-Night-ISP

Organization 0

Organization 7

“Send me anything with addresses beginning200.23.0.0/18”Organization 1

ISPs-R-Us “Send me anythingwith addresses beginning 200.23.32.0/19”

200.23.20.0/23Organization 2

...

...

Hierarchical addressing allows efficient advertisement of routing information:

Internet

200.23.33.0/23

Organization 8

200.23.62.0/23

Organization 9

Toll-ISP

“Send me anything with addresses beginning200.23.0.0/18”

Hierarchical addressing: more specific routes

ISPs-R-Us has a more specific route to Organization 1

“Send me anythingwith addresses beginning 200.23.16.0/20”

200.23.16.0/23

199.31.1.0/18

200.23.30.0/23

Fly-By-Night-ISP

Organization 0

Organization 7

Organization 1ISPs-R-Us “Send me anything

with addresses Beginning 200.23.32.0/19 or 199.31.0.0/18”

200.23.20.0/23Organization 2

...

...

200.23.33.0/23

Organization 8

200.23.62.0/23

Organization 9

Internet

“Send me anything with addresses beginning200.23.0.0/18or 199.31.0.0/18”

“Send me anything with addresses beginning200.23.0.0/18or 199.31.0.0/18”

SILAHKAN2453, 2328, 4271

Network Layer 4-76

Intra-AS Routing

• Also known as Interior Gateway Protocols (IGP)• Most common Intra-AS routing protocols:

– RIP: Routing Information Protocol (Link State Routing : dijkstra)

– OSPF: Open Shortest Path First (Distance Vector Routing, Hierachical Routing)

– IGRP: Interior Gateway Routing Protocol (Cisco proprietary)

Congestion Control

Ketika trafik yang terjadi terlalu tinggi, kontrol kesibukan dan kinerja menurun drastis

General Principles of Congestion Control

1.Menjaga sistem– Mendeteksi kapan dan dimana kepadatan

terjadi2.Melewatkan informasi yang manakah aksi yang

dilakukan3.Menyesuaikan operasi sistem untuk

memperbaiki masalah

Kebijakan pencegahan kepadatan

Policies that affect congestion.

5-26

Congestion Control in Virtual-Circuit Subnets

(a) A congested subnet. (b) A redrawn subnet, eliminates congestion and a virtual circuit from A to B.

Hop-by-Hop Choke Packets

(a) A choke packet that affects only the source.

(b) A choke packet that affects each hop it passes through.

Jitter Control

(a) High jitter. (b) Low jitter.

• Untuk aplikasi seperti audio dan video streaming, tidak ada masalah paket datang dengan waktu 20 msec atau 30 msec (maksimal 150 msec) untuk diterimakan, sepanjang waktu transitnya sama.

• Variasi (standart deviasi) dalam waktu penerimaan paket disebut Jitter Control. Jitter yang tinggi, misalnya beberapa paket membutuhkan waktu 20 msec dan yang lain membutuhkan 30 msec akan memberikan kualitas yang kurang baik pada suara.

• Sebaliknya, jika 99% paket diterima dengan range delay 24.5 msec sampai 25.5 msec akan lebih diterima.

Network Layer 4-83

RIP ( Routing Information Protocol)

• Distance vector algorithm• Included in BSD-UNIX Distribution in 1982• Distance metric: # of hops (max = 15 hops)

DC

BA

u v

w

x

yz

destination hops u 1 v 2 w 2 x 3 y 3 z 2

Network Layer 4-84

RIP advertisements

• Distance vectors: exchanged among neighbors every 30 sec via Response Message (also called advertisement)

• Each advertisement: list of up to 25 destination nets within AS

Network Layer 4-85

RIP: Example

Destination Network Next Router Num. of hops to dest.

w A 2y B 2

z B 7x -- 1…. …. ....

w x y

z

A

C

D B

Routing table in D

Network Layer 4-86

RIP: Example

Destination Network Next Router Num. of hops to dest.

w A 2y B 2

z B A 7 5x -- 1…. …. ....

Routing table in D

w x y

z

A

C

D B

Dest Next hops w - - x - - z C 4 …. … ...

Advertisementfrom A to D

Network Layer 4-87

RIP: Link Failure and Recovery If no advertisement heard after 180 sec --> neighbor/link

declared dead

– routes via neighbor invalidated– new advertisements sent to neighbors– neighbors in turn send out new advertisements (if

tables changed)– link failure info quickly propagates to entire net– poison reverse used to prevent ping-pong loops

(infinite distance = 16 hops)

Network Layer 4-88

RIP Table processing

• RIP routing tables managed by application-level process called route-d (daemon)

• advertisements sent in UDP packets, periodically repeated

physical

link

network forwarding (IP) table

Transprt (UDP)

routed

physical

link

network (IP)

Transprt (UDP)

routed

forwardingtable

TUGAS

• Perusahaan X akan mengimplementasikan jaringan pada semua komputer dalam perusahaannya. Terbagi menjadi 5 subjaringan : IT OFFICE (IO), ACCOUNTING (AC), PRODUKSI (PR), HRD (HR), dan HEAD OFFICE (HO).

• IO ada 11 komputer, AC ada 18 komputer, PR ada 45 komputer, HR ada 6 komputer, HO ada 13 komputer.

• Masing-masing subnet dihubungkan dengan router (seperti pada gambar), sehingga ada subnet K1, K2, K3 untuk interkoneksi 4 router yang digunakan.

• Lakukan pemecahan blok alamat yang digunakan (terlampir) untuk setiap subnet di perusahaan X tersebut.

Pembagian subnet jaringan perusahaan X

HRD HEAD OFFICE

PRODUKSI

IT OFFICE

ACCOUNTINGK3 K2

K1

TUGAS• Dibagi menjadi 6 kelompok, anggota masing-

masing kelompok sudah ditentukan.• Masing-masing kelompok mengerjakan

tugas masing-masing bersama-sama. File yang dikirim semua anggota dalam satu kelompok boleh satu file yang sama.

• Anggota kelompok sama dengan tugas sebelumnya (MAC)

• Tugas di kirim ke [email protected] oleh masing-masing anggota (tidak kolektif) paling lambat ….. pukul 24:00

• Format nama file : tugas-network-noreg-nama.doc

• Format subject email : tugas-network-noreg-nama

Kelompok Blok alamat

1 10.10.10.0/24

2 10.20.8.0/24

3 172.16.0.0/24

4 172.16.128.0/24

5 192.168.0.0/24

6 192.168.2.0/24

Blok alamat tiap kelompok

mailto:[email protected]

network layer

Documents