Data Link Layer

Arni Setiyani201243501120

/X3LTeknik

Informatika

Data Link Layer Bertanggung jawab untuk memindahkan pesan

(message) dari satu device (komputer) ke device berikutnya

Bertanggung jawab utk transmisi yg handal dari paket melalui suatu link

Data Link Layer

Physical Layer

Network Layer

Data Link Layer Fungsi-fungsi yang diperlukan pada data link layer

Framing Error control Flow control Asumsi data link wirelike

Saluran komunikasi point-to-point Koneksi pd jaringan dimana message mengikuti lintasan yg sama

Utk jaringan broadcast isue utama kontrol access ke kanal, DLL dibagi kedalam 2 sublayer: Media Access Control (MAC) sub-layer Logical Link Control (LLC): IEEE 802.2

Standar data link control ISO: High-level Data Link Control (HDLC)

Sub-Layer Data Link Layer Medium access control (MAC): bertanggung jawab

thd akses kontrol ke shared medium. Bbrp protocol MAC yg umum: CSMA/CD, Token Ring dan Token Bus

Logical Link Control (LLC): mediasi antara network layer protocol dan macam-macam MAC protocols

Physical PhysicalPhysical

Signals

Bits

FramesLLC

MACFrames

LLC

MAC

LLC

MAC

DLL PDUs

Media Access Control (MAC) Mengendalikan kapan dan komputer mana transmit

Penting saat lebih dari satu komputer ingin kirim data (pd waktu bersamaan melalui circuit yg sama); mis., Link half duplex point-to-point

Komputer mendapat giliran Konfigurasi Multipoint

Menjamin tdk ada dua komputer berusaha utk transmit data pd waktu bersamaan

Pendekatan utama Controlled access Contention based access

Controlled Access Pengendalian akses ke penggunaan

bersama sumberdaya Bertindak spt lampu lalu lintas

Umumnya digunakan pd mainframes Menentukan client mana yg mempunyai

akses ke mainframe pd suatu waktu Juga digunakan pd protokol LAN

Token ring, FDDI Metoda controlled access utama

X-ON/X-OFF dan Polling

X-ON / X-OFFA B

X-ON not busy

Request to Transmit

transmitting

Pausing (periodically done)

busyX-OFF

X-ON not busytransmitting

datadata

datadata

Protokol controlled access yg lama

Masih digunakan pd bbrp circuit half duplex circuit, mulai langka

Masih digunakan antara komputer dan printer

Polling Client ransmit jika diminta dan/atau

diijinkan Client menyimpan informasi yg akan

ditransmisikan Server (secara periodik) tanya (poll) ke client

apakah punya data utk dikirimkan Client, jika punya data, kirim data Jika tidak ada data utk dikirim, client merespon

secara negative, dan server menanyakan client berikutnya

Tipe-tipe polling Roll call polling Hub polling (juga disebut token passing)

Roll Call Polling

Ada waktu tunggu: Poll and wait utk suatu respon

Perlu suatu timer utk mencegah lock-up (oleh client yg tdk menjawab)

Server

EB

CD

A

Periksa tiap client (secara berurutan dan secara periodik) utk melihat apakah ingin transmit: A, B, C, D, E, A, B, …

Client juga dp mempunyai prioritas shg ditanya (di-poll) lebih sering: A, B, A, C, A, D, A, E, A, B, ..

Clients

Hub Polling (Token Passing) E

BC

D

Atoken

Satu komputer yg ‘memegang’ memulai poll:• Kirim data (jika ada) lalu

• Meneruskan token ke komputer berikutnya Kontinyu secara berurutan

sampai token mencapai komputer pertama lagi, mulai mengulang siklus polling dan seterusnya

Contention Transmit jika circuit bebas Tabrakan (collisions)

Terjadi jika lebih dari satu komputer transmit pd saat bersamaan

Perlu menentukan komputer mana yg dibolehkan utk transmit pertama setelah terjadi tabrakan

Umum digunakan pada Ethernet LAN

Performansi RelatifTergantung pd kondisi jaringan

Bekerja lebih baik utk jar lebih kecil dg penggunaan rendah

Bekerja lebih baik utk jar dg volume tarfik tinggi

Jika vol. tinggi, performansi menurun (terlalu banyak collisions)

Network lebih efisien digunakan

Cross-over point: sekitar 20 komputer

Kontrol Error Menangani error jaringan yg disebabkan

masalah transmisi Network errors

mis, perubahan nilai suatu bit saat transmisi Dikendalikan oleh network hardware dan

software Human errors:

mis., kesalahan dlm pengetikan angka Dikendalikan oleh program aplikasi

Kategori dari error jaringan Data terkorupsi (perubahan data) Data hilang

Sumber-Sumber Error Noise saluran dan distorsi –

penyebab utama Lebih mungkin pd media elektrik

Sinyal elektrik yg tdk diinginkan Disebabkan gangguan peralatan dan

alam Menurunkan performansi suatu circuit

Tanda-tanda Bit-bit extra Bit-bit berubah (“flipped” bits) Bit-bit hilang

Deteksi Error

Mathematical calculations

?=

Mathematical calculations

Data yg akan ditransmisikan

Pengirim mengkalkulasi Error Detection Value (EDV) dan mentransmisikan bersama data

Penerima kalkulasi ulang EDV dan bandingkan dg EDV yg diterima

–Jika sama tdk ada error saat transmisi–Jika berbeda Terjadi error saat transmisi

EDV

Makin besar ukuran, makin baik deteksi error (tetapi efisiensi lebih rendah)

Teknik Deteksi Error Parity checks Longitudinal Redundancy Checking

(LRC) Polynomial checking

Checksum Cyclic Redundancy Check (CRC)

Parity Checking Satu yg paling tua dan paling sederhana Satu bit ditambahkan pd tiap karakter

Even parity: penambahan 1 bit parity jumlah bit 1 genap (even)

Odd parity : penambahan 1 bit parity jumlah bit 1 ganjil (odd)

Sisi penerima kalkulasi ulang parity bit Jika satu bit mengalami error transmisi jumlah bit

1 tdk sesuai dg parity yg digunakan Sederhana, tetapi tdk dp mendeteksi semua

error Jika dua (atau sejumlah genap) bit mengalami

error, parity check tampak benar Mendeteksi sekitar 50% dari error

Contoh Penggunaan Parity

sender receiver01101010

EVEN parity

parity

Jum semua 1 ditransmisikan EVEN

Utk dikirimkan: huruf V pd 7-bit ASCII: 0110101

sender receiver01101011

ODD parity

parityJum semua 1 ditransmisikan ODD

LRC - Longitudinal Redundancy Checking Tambahkan karakter tambahan (bukan satu

bit) Block Check Character (BCC) pd tiap blok data Ditentukan spt parity, tetapi menghitung secara

longitudinal pd pesan (dan juga secara vertikal) Kalkulasi berdasarkan pd bit ke-1, ke-2 dst (dari

semua karakter) pd blok Bit ke-1 dari BCC jumlah 1 pada bit ke-1 dari

karakter Bit ke-2 dari BCC jumlah 1 pada bit ke-2 dari

karakter Perbaikan signifikan dibandingkan parity

checking 98% laju deteksi error utk burst errors ( > 10 bit) Kurang mampu deteksi single bit errors

Penggunaan LRC Utk Deteksi Error

LetterDATA

Cat. parity bit BCC juga ditentukan dg parity

BCC 1 1 0 1 1 1 1 1

Parity bit1101

Contoh: kirim pesan “DATA” dg ODD parity dan LRC

ASCII 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 11 0 1 0 1 0 01 0 0 0 0 0 1

Polynomial Checking Tambahkan 1 atau lebih karakter pd akhir

pesan (berdasarkan algoritma matematik) Dua tipe: Checksum dan CRC Checksum

Kalkulasi dg menambahkan nilai desimal dari tiap karakter pd pesan

Bagi total dg255 dan Simpan sisanya (nilai 1 byte) dan gunakan ini

sbg checksum 95% efektif

Cyclic Redundancy Check (CRC) Dihitung dg kalkukasi sisa ke problem

pembagian

Cyclic Redundancy Check (CRC)

–Paling powerful dan paling umum–Deteksi 100% error, jika jum error ≤ ukuran R

• Kalau tdk: CRC-16 (99.998%) dan CRC-32 (99.9999%)

P / G = Q + R / G

Message (dianggap sbg bil. biner yg panjang)

Sebuah bil tetap (menentukan panjang R)

Remainder:Ditambahkan ke message sbg EDV Dp 8 bit, 16 bit, 24 bit, atau 32 bit

Quotient (keseluruhan bil.)

Contoh:P = 58G = 8Q = 7R = 2

Hanya ilsutrasi aktualnya lebih kompleks krn menggunakan pembagian polynomial bukan pembagian biasa

Koreksi Error Begitu terdeteksi, error harus dikoreksi Teknik Koreksi Error

Retransmisi (Backward error correction) Sederhana, efektif, murah, umum digunakan Dikoreksi dg retransmisi data

Penerima, jika mendeteksi error, meminta pengirim utk retransmit message

Sering disebut Automatic Repeat Request (ARQ)

Forward Error Correction Peralatan penerima dapat mengkoreksi

sendiri messages yg datang

Automatic Repeat Request (ARQ) Proses untuk meminta data transmisi dikirim

ulang Protokol utama ARQ

Stop and Wait ARQ (teknik half duplex) Sender mengirimkan sebuah message dan

menunggu acknowledgment, lalu kjrim message berikutnya

Receiver menerima message dan mengirimkan acknowledgement, dan menunggu message berikutnya

Continuous ARQ (teknik full duplex) Sender secara kontinyu mengirimkan paket tanpa

menunggu acknowledge dari penerima Receiver secara kontinyu menerima messages tanpa

harus memberikan acknowledment dg segera

Stop and Wait ARQ

Kirim negative acknowledgement

Kirim paket, lalu tunggu kabar dari receiver

Kirim acknowledgement

Kirim ulang paket

Kirim paket berikutnya

Sender Receiver

Continuous ARQSender kirim paket secara kontinyu tanpa menunggu

acknowledge dari receiver

Perhatikan bhw acknowledgments skrg

mengidentifikasi paket yg di- acknowledged

Receiver kirim kembali NAK utk spesifik paket

utk dikirim ulang

Flow Control dengan ARQ Menjamin sender tdk transmit terlalu

cepat utk receiver Stop-and-wait ARQ

Receiver kirim ACK atau NAK jika siap (utk menerima paket lebih lanjut)

Continuous ARQ Kedua sisi sepakat thd ukuran sliding

window Jumlah messages yg dp ditangani oleh receiver

tanpa menyebabkan delay yg signifikan

Contoh Flow Controlreceiversender

...3 2 1 0

ACK 0...

...4

ACK 4...

…8 7 6 5

ACK 7.. set window size to 2

..9

...9 8

window size =4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

(slide window) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

(slide window)

(slide window)

(timeout)

Forward Error Correction (FEC) Peralatan penerima dp mengkoreksi sendiri

message yg datang (tanpa retransmisi) Perlu informasi ekstra utk koreksi

Kirim bersama dg data Memungkinkan data utk di-check dan dikoreksi

oleh penerima Jumlah informasi extra : biasanya 50-100% dari

data Berguna utk transmisi satelit

Transmisi satu arah (retransmisi tidak dimungkinkan)

Waktu transmisi sangat panjang (retransmisi akan memakan waktu lama)

Biaya FEC tdk signifikan (dibandingkan biaya total peralatan)

Hamming Code – Contoh FEC

Kalkulasi tiga parity bit EVEN dari data

Jika satu bit (parity atau data) berubah perubahan pd bit data dp dideteksi & dikoreksi

Only works for one bit errors

Hanya bekerja utk satu bit error

Protokol Data Link Klasifikasi

Asynchronous transmission Synchronous transmission

Berbeda oleh Message delineation Frame length Frame field structure

frame k frame k+1frame k-1

Asynchronous Transmission

Tiap karakter dikirim secara independen

Kadang disebut start-stop transmission

Kirim antara transmisi (deretan stop bits)

Digunakan oleh receiver utk

memisahkan karakter dan utk

synch.

Digunakan pd point-to-point full duplex circuits(digunakan oleh Telnet saat menghubungkan ke komputer Unix/Linux)

Asynchronous File Transfer Digunakan pada

Point-to-point asynchronous circuits Biasanya melalui sal telepon via modem Komputer ke komputer utk transfer file

data Karakteristik dari file transfer protocols

Dirancang utk transmit error-free data Kelompokan data kedlm blocks utk

ditransmisikan (tidak dikirimkan character by character)

File transfer Protocols yg populer Xmodem, Zmodem, dan Kermit

File Transfer Protocols

SOH Packet # Packet # compl. (128 bytes)

Checksum

Start of Header

• satu dari async file transfer protocol paling tua• menggunakan stop-and-wait ARQ.

• Xmodem-CRC: menggunakan 1 byte CRC (drpd checksum) • Xmodem-1K: Xmodem-CRC + message field 1024 byte

Xmodem

Zmodem

Kermit

• Menggunakan CRC-32 dg continuous ARQ• Pengaturan dinamis dari ukuran paket (tergantung circuit)

• Sangat fleksibel, powerful dan popular• Biasanya menggunakan CRC-24 dan ukuran 1K, tetapi adjustable

Synchronous Transmission Data dikirim dalam satu blok yg besar

disebut frame atau paket Biasanya sekitar seribu karakter (bytes)

Mencakup informasi addressing Terutama berguna dlm multipoint circuits

Mencakup satu serie dari karakter-karakter synchronization (SYN) Digunakan utk membantu receiver mengenali

data yg datang Kategori Synchronous transmission protocols

Bit-oriented protocols: SDLC, HDLC Byte-count protocols: Ethernet Byte-oriented protocols: PPP

Byte-Oriented Protocol

STX - start of text ETX - end of text Masalah: bagaimana jika ETX muncul pd bagian data

dari frame Solusi:

Gunakan karakter khusus DLE (“Data Link Escape”) sebelumnya

Jika DLE muncul dalam text, gunakan DLE lainnya sebelumnya

Contoh-contoh protocol: Bisync, PPP, DDCMP

Text (Data)STX ETX

8 8

Byte-Count Protocol Sender: Menyisipkan panjang data (dalam

byte) pada awal frame Receiver: mengekstrak panjang ini dan

menguranginya setiap satu byte dibaca, jika counter menjadi nol satu frame lengkap diproses

Contoh: Ethernet

Bit-Oriented Protocol

Digunakan suatu flag: deretan bit tetap (pola tetap) utk indikasi awal dan akhir suatu paket Pola start sequence dan end sequence dapat sama, mis pd HDLC”

‘01111110’ Secara prinsip, sembarang deretan dp digunakan, tetapi kemunculan

flag harus dicegah di dlm data Protokol standard menggunakan deretan 8-bit 01111110 sbg satu flag INVENTED ~ 1970 oleh IBM utk SDLC (synchronous data link protocol) Data transparan

Krnnya 0111111 yg tdk boleh muncul di didlm data Untuk mencegah pola start dan end sequence pada data digunakan ‘bit

stuffing’

Text (Data)Startsequence

8 8

Endsequence

Bit Stuffing (Pengirim) Digunakan utk menghilangkan flag dari data original Satu 0 disisipkan setelah 1 berturutan pd frame original

Mengapa perlu menyisipkan 0 pd 0111110? Jika tidak

0111110111 0111110111 011111111 0111110111

Bagaimana membedakannya pd penerima?

Destuffing (Penerima) Jika 11111 diikuti 0, buang 0

SDLC – Synchronous Data Link Control

Address tujuan(8 atau 16 bit)

Identifikasi tipe frame:- Informasi (utk transfer data user)- Supervisory (utk error dan flow control)

data CRC-32

Akhir(01111110)

Awal(01111110)

• Bit-oriented protocol dikembangkan IBM• Menggunakan controlled media access protocol

Masalah Transparansi pd SDLC Problem: Transparansi

Data user dp berisi pola bit spt flags (01111110) Receiver dp menginterpretasi sbg akhir frame

dan mengabaikan yg lainnya Solusi: Bit stuffing (zero insertion)

Sender menyisipkan 0 jika mendeteksi 11111 (lima deretan 1)

Jika receiver melihat lima deretan 1, check bit-bit berikutnya jika 0, hilangkan (stuffed bit) jika10, akhir dari frame marker (01111110) jika 11, error (tujuh deretan tdk mungkin dlm data)

Bekerja tetapi menambah kompleksitas

HDLC – High-Level Data Link Control Standar formal dikembangkan oleh ISO Sama spt SDLC, kecuali

Address dan field control lebih panjang Ukuran sliding window lebih besar Lainnya

Dasar bagi banyak Data Link Layer protocol lainnya LAP-B (Link Accedes Protocol – Balanced)

Digunakan pada teknologi X.25 LAP-D (Link Accedes Protocol – Balanced)

Digunakan pada teknologi ISDN LAP- F (digunakan pd teknologi Frame Relay)