JARKOM (1)

JARINGAN KOMPUTER

Textbook: Communication Networks: Fundamental Concepts and Key Architectures, by Alberto Leon-Garcia and Indra Widjaja, McGraw-Hill

Bahan kuliah Chapter 1: Communication Networks and Services Chapter 2: Applications and Layered Architectures Chapter 3: Digital Transmission Fundamentals Chapter 4: Circuit Switching Networks Chapter 5: Peer to Peer Protocols and Data Link Layer Chapter 6: Media Access Control Protocols and Local

Area Networks Chapter 7: Packet Switching Networks

Chapter 1 Communication

Networks and ServicesMaterials :

Network Architecture and ServicesTelegraph Networks & Message SwitchingTelephone Networks and Circuit Switching

Computer Networks & Packet SwitchingFuture Network Architectures and Services

Key Factors in Network Evolution

Chapter 1 Communication

Networks and Services

Network Architecture and Services

(Arsitektur Jaringan dan Jenis Layanan-layanan)

Layanan-layanan Komunikasi & Aplikasi Sebuah layanan komunikasi memungkinkan

pertukaran informasi antar pengguna pada lokasi yang berbeda.

Layanan-layanan komunikasi & aplikasi dapat berada dimana saja.

E-mail

E-mail server

Pertukaran pesan text melalui server

Layanan-layanan Komunikasi & Aplikasi

Web Browsing

Web server

Perolehan kembali informasi dari web server

Instant Messaging

Pertukaran secara langsung pesan text

Layanan-layanan Komunikasi & Aplikasi Telephone

Pertukaran komunikasi dua arah secara langsung

Cell phone

Peertukaran suara secara langsung dengan pengguna telepon bergerak

Layanan-layanan Komunikasi & Aplikasi

Short Message Service

Pengiriman pesan text pendek secara cepat

Contoh-contoh lain! Apikasi Peer-to-peer

Napster, Gnutella, Kazaa : pertukaran file Pencarian sambungan teresterial secara cepat

dan tepat : (SETI@home) Audio & video streaming Network games On-line purchasing Text messaging in PDAs, cell phones (SMS) Voice-over-Internet (VoIP)

Layanan-layanan & Aplikasi Service: Kemampuan layanan dasar untuk informasi

Internet mengirimkan blok-blok informasai secara individual

Internet dapat mengirimkan serentetan data byte Mengirimkan sinyal suara secara Real-time

Aplikasi-aplikasi berdasar kepada layanan komunikasi E-mail & web berdasar kepada layanan stream yang

handal Fax and modems berdasar kepada layanan telepon

yang handal Aplikasi-aplikasi baru berdasar kepada sejumlah jaringan

SMS berdasar kepada keandalan layanan stram pada internet dan cellular

Apakah jaringan komunikasi ?

Peralatan (hardware & software) dan fasilitas yang menyediakan layanan dasar berkomunikasi

Tidak terlihat oleh pengguna; Digambarkan sebagai gulungan awan seperti diatas.

CommunicationNetwork

Equipment Routers, servers,

switches, multiplexers, hubs, modems, …

Facilities Copper wires, coaxial

cables, optical fiber Ducts, conduits,

telephone poles …

Bagaimana jaringan komunikasi didisain dan beroperasi ?

Jaringan Komunikasi dan Arsitektur Arsitektur jaringan: perencanaan yang

menspesifikasikan bagaimana jaringan di bangun dan dioperasikan

Arsitektur digerakkan oleh layanan-layanan jaringan

Proses komunikasi secara keseluruhan adalah kompleks

Arsitektur jaringan mempartisi proses komunikasi secara keseluruhan kedalam beberapa fungsi area-fungsi area, yang disebut sebagai layer-layer.

► Selanjutnya kita akan bahas mengenai evolusi tiga arsitektur jaringan, yaitu: telegraph, telephone, and jaringan-jaringan komputer

Evolusi Arsitektur Jaringan

1850 1875 1900 1925 1950 1975 20001.0E+00

1.0E+02

1.0E+04

1.0E+06

1.0E+08

1.0E+10

1.0E+12

1.0E+14

Telegraphnetworks

Telephonenetworks

Internet, Optical& Wireless networks

Info

rmat

ion

trans

fer

per s

econ

d

Next Generation Internet

?

Evolusi Arsitektur Jaringan Telegraph Networks

Message switching & digital transmission Telephone Networks

Circuit Switching Analog transmission → digital transmission Mobile communications

Internet Packet switching & computer applications

Next-Generation Internet Multiservice packet switching network

Chapter 1 Communication

Networks and ServicesTelegraph Networks & Message

Switching

Telegraphs & Long-Distance Communications Beberapa pendekatan pada long-distance

communications (komunikasi jarak jauh) Courier: pengangkutan/pengiriman pesan secara

fisik Messenger pigeons (merpati pos), pony express

(kuda), FedEx Telegraph: pesan dikirimkan melalui sebuah

jaringan dengan menggunakan sinyal-sinyal listrik Drums (drum2), beacons (rambu), mirrors

(cermin), smoke (asap), flags (bendera), semaphores…

Electricity (listrik), light (cahaya) Telegraph mengirimkan pesan sangat cepat

Optical (Visual) Telegraph Claude Chappe adalah penemu optical

telegraph pada tahun1790 Semaphore digambarkan sebagai

seseorang dengan kedua lengan terbentang dan menggenggam sebuah bendera pada masing-masing tangannya

Sudut kombinasi lengan dan tangan yang berbeda, membangkitkan ratusan kemungkinan sinyal

Kode untuk menuliskan pesan kedalam bentuk kode-kode tetap dirahasiakan

Sinyal dapat berpropagasi hingga 800 km dalam 3 menit

Message Switching Node-node jaringan dibuat

dimana sejumlah saluran optical telegraph bertemu (Paris dan daerah lainnya)

Store-and-Forward Operation: Pesan-pesan yang datang pada

masing saluran dikodekan Next-hop dalam route ditentukan

oleh address tujuan dari sebuah pesan

Tiap pesan dibawa oleh tangan ke line berikutnya, dan disimpan sampai operator dapat melakukan pengiriman selanjutnya

Northline

Southline

Westline

Eastline

NetworkNode

Digital Communications

Morse Code

Morse Code

Morse Code

Morse Code

A · — J · — — —

S · · · 2 · · — — —

B — · · · K — · — T — 3 · · · — —

C — · — · L · — · · U · · — 4 · · · · —

D — · · M — — V · · · — 5 · · · · ·

E · N — · W · — — 6 — · · · ·

F · · — · O — — — X — · · — 7 — — · · ·

G — — · P · — — · Y — · — — 8 — — — · ·

H · · · · Q — — · —

Z — — · · 9 — — — — ·

I · · R · — · 1 · — — — — 0 — — — — —

Kode morse mengkonversi pesan text kedalam susunan dot atau dash

Menggunakan sistem transmisi yang didisain untuk menyampaikan/membawa informasi dots and dashe

Switches

Message

Destination

SourceMessage

Message

Message

Electric Telegraph Networks Jaringan telegraph listrik meningkat tajam

Karna operasi Message switching & Store-and-Forward

Elemen kunci: Addressing, Routing, Forwarding Optical telegraph networks tidak

nampak/menghilang

Baudot Telegraph Multiplexer Operator hanya sanggup 25-30 words/minute

Tetapi sebuah kabel dapat lebih dari itu Baudot multiplexer: Menggabungkan 4 sinyal dalam

1 kabel Binary block code (cikal bakal kode ASCII)

Sebuah karakter direpresentasikan oleh 5 bit Kode-kode biner untuk sejumlah karakter saling

berselang Framing di perlukan untuk mendapatkan kembali

karakter dari susunan data biner hasil multiplexer Keyboard mengkonversi karakter-karakter ke bentuk

bit-bit

Baudot Telegraph Multiplexer

…A2D1C1B1A1

PaperTapePrinter

PaperTapePrinter

PaperTapePrinter

PaperTapePrinter

BaudotDemultiplexer

Keyboard

… A

3 A2 A

1

…B2B

1

…C 2C 1

… D 3 D

2 D1

BaudotMultiplexer

5 bits / character

Elemen-elemen Arsitektur Jaringan Telegraph Digital transmission

Text messages dikonversikan kedalam simbol (dots/dashes, zeros/ones)

Sistem transmisi didisain untuk menyampaikan simbol-simbol

Multiplexing Framing diperlukan untuk proses pembangkitan kembali

karakter text Message Switching

Setiap pesan mengandung source & destination addresses Store-and-Forward: Pesan dikirimkan/diteruskan secara

hop-by-hop melalui jaringan Routing sesuai dengan destination address

Chapter 1 Communication

Networks and ServicesTelephone Networks and

Circuit Switching(Jaringan-jaringan Telepon da

Circuit Switching)

Bell’s Telephone Alexander Graham Bell (1875), mengembangkan

harmonic telegraph hingga multiplex telegraph signals Menemukan bahwa sinyal suara dapat ditransmisikan

secara langsung Microphone mengkonversi variasi tekanan suara dalan

bentuk sinyal listrik analog Loudspeaker mengkonversi balik sinyal listrik analog

tersebut menjadi sinyal suara Telephone mendapatkan paten pada 1876 Perusahaan Bell Telephone didirikan pada 1877

Signal for “ae” as in cat

Microphone Loudspeakeranalogelectricalsignalsound sound

Skema Telepon Bell

Pensinyalan Pensinyalan diperlukan untuk membangun

panggilan Lampu kedip dan peralatan bel untuk menandai

panggilan Yang dipanggil memberi tahu operator untuk

membentuk/memungkinkan koneksi dengan pemanggil

Signaling + voice signal transfer

The N2 Problem Untuk N pengguna, dapat terkoneksi secara

langsung Diperlukan N(N – 1)/2 koneksi Butuh banyak kabel Mahal & tidak efisien jika tidak keseluruhannya

selalu terkoneksi

N = 1000N(N – 1)/2 = 499500

1

2

34

N

. . .

Telephone Pole Congestion

Circuit Switching

Patch cord panel switch ditemukan pada 1877 Operator mengkoneksikan permintaan

sambungan Arus listrik mengalir dari inlet ke outlet

Hanya N koneksi diperlukan oleh central office

1

23

N – 1

N

Manual Switching

Strowger Switch Operator manusia pintar & flexible

Tetapi mahal dan tidak selalu discreet Strowger menemukan automated switch pada tahun 1888

Tiap arus pulsa menggeser maju wiper 1 posisi Panggilan mengendalikan setup koneksi

Penomoran telepon dengan bilangan desimal Struktur jaringan berhirarki menyederhanakan routing

Kode area, exchange (CO), nomor pelanggan tujuan

...

0

9

0

9...

0

9

0

9

...

1st digit 2nd digit . . .

Strowger Switch

Pelanggan telepon tersambung ke local CO (central office)Tandem & Toll switches terhubung ke CO’s

STRUKTUR HIRARKI JARINGAN

TandemCO

Toll

CO COCO

CO

Tandem

CO = central office

Network selects route;Sets up connection; Called party alerted

Telephonenetwork

Pick up phone

Dial tone.

Dial number

Exchange voice signals

1.

2.

3.

4.

5.

Telephonenetwork

Telephonenetwork

Telephonenetwork

Telephonenetwork

Telephonenetwork

Hang up.6.

Connection set up

Information transfer

Connection release

Tiga Tahap Pembentukan Koneksi

Komputer Pengendali Koneksi Sebuah komputer mengendalikan koneksi di sentral telepon

(telephone switch) Komputer-komputer saling bertukar sinyal-sinyal pesan, untuk :

Mengkoordinasikan pembentukan koneksi Mengimplementasikan layanan baru seperti ID, voice

mail, . . . Memungkinkan mobilitas dan roaming pada cellular networks

“Intelligence” didalam jaringan Diperlukan signaling network yang terpisah

SignalingComputer

Switch connectsInlets to Outlets. .

.

. . . Voice

Digitalisasi Jaringan Telepon

Pulse Code Modulation ► sinyal suara digital Voice gives 8 bits/sample x 8000 samples/sec = 64x103 bps

Time Division Multiplexing untuk digital voice T-1 multiplexing (1961): 24 voice signals = 1.544x106 bps

Digital Switching (1980s) Switch TDM signals without conversion to analog form

Digital Cellular Telephony (1990s) Optical Digital Transmission (1990s)

One OC-192 optical signal = 10x109 bps One optical fiber carries 160 OC-192 signals = 1.6x1012 bps!

All digital transmission, switching, and control

Digital Transmission Evolution

1850 1875 1900 1925 1950 1975 20001.0E+00

1.0E+02

1.0E+04

1.0E+06

1.0E+08

1.0E+10

1.0E+12

1.0E+14

Morse

T-1 CarrierSONETOpticalCarrier

Info

rmat

ion

trans

fer

per s

econ

d

WavelengthDivisionMultiplexing ?

Baudot

Elemen-elemen dari Arsitektur Jaringan Telepon Transmisi Digital & switching

Digital voice; Time Division Multiplexing Circuit switching

Sinyal-sinyal pelanggan untuk pembangunan dan pemutusan panggilan

Pemilihan ruting selama pembangunan koneksi Koneksi End-to-end melalui jaringan Pensinyalan mengkoordinasikan pembentukan koneksi

Hierarchical Network Sistem penomoran desimal Struktur yang berhirarki; penyederhanaan routing; skalabilitas

Signaling Network Kecerdasan dalam jaringan

Chapter 1 Communication

Networks and Services

Computer Networks & Packet Switching

Evolusi Jaringan Komputer 1950s: Teknologi Telegraph diadaptasikan pada

komputer 1960s: Dumb terminals access shared host computer

SABRE airline reservation system 1970s: Komputer-komputer saling terhubung secara

langsung ARPANET packet switching network TCP/IP internet protocols Ethernet local area network

1980s & 1990s: Aplikasi-aplikasi baru dan pertumbuhan internet Commercialization of Internet E-mail, file transfer, web, P2P, . . . Internet traffic surpasses (melebihi) voice traffic

Protokol Komunikasi antar komputer-komputer

membutuhkan aturan-aturan yang tidak membingungkan

Sebuah protokol adalah sekumpulan aturan-aturan yang mengatur bagaimana dua atau lebih pihak yang berkomunikasi saling berinteraksi Internet Protocol (IP) Transmission Control Protocol (TCP) HyperText Transfer Protocol (HTTP) Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)

Protokol Sederhana

“Do you have a first name or street?”

Caller

“What name?”

“Simpson”

Caller replies

System replies with number

System replies

System replies

System replies

Operator replies

“Thank you, please hold”

“Evergreen Terrace”

Caller replies

“Springfield”

Dials 411

“What city”?

Caller replies

Operator replies

Caller waits

“Thank you, please hold”Caller waits

Caller dials

Terminal-Oriented Networks Early computer systems very expensive Time-sharing methods allowed multiple

terminals to share local computer Remote access via telephone modems

Host computer

Terminal

Terminal. .

.

TerminalModem ModemTelephoneNetwork

Medium Access Control Pengalokasian saluran komunikasi bagi setiap pengguna secara

dedicated sangat mahal Setiap terminal membangkitkan pesan-pesan secara sporadis Frame-frame membawa pesan-pesan dari dan ke terminal yang

dituju Alamat pada frame header mengidentifikasikan terminal Medium Access Controls untuk berbagi saluran dikembangkan Example: Polling protocol on a multidrop line

Host computer

TerminalTerminal . . . Terminal

Terminal-terminal pada lokasi yang berbeda dalam sebuah kota harus mencegah tabrakan pada inbound line

Polling frames & output frames

input frames