Network Layer

NETWORK Layer by cap tawon

• Anggarica Mudji Pratama (2A/01/0731130028) • Eko Adi Santoso (2A/06/0731130013) • Puspita Dewi Triwulandari (2A/16/0731130092)

N O W A T 8 P 0 CA k 20 a j se

Pendahuluan ❒ Fungsi utama dari layer network adalah

pengalamatan dan routing (coming soon). ❒ Routing merupakan fungsi yang berrtanggung jawab membawa data melewati sekumpulan jaringan dengan cara memilih jalur terbaik untuk dilewati data ❒ Pengalamatan pada layer network merupakan pengalamatan secara logical

Pengalamatan di Komputer Nama Pengirim Alamat Pengirim Kode Pos Pengirim

Isbat Uzzin Jl. Bendul Merisi No 19A Surabaya 60111

• Prinsip pengalamatan sama dengan Pos • Kode pos akan membawa surat ke kantor pos terdekat. Selanjutnya jalan dan nomor rumah akan membawa surat ke rumah.

Pengalamatan Komputer ❒ Seperti Pengalamatan Pos, kombinasi dari

Alamat Rumah dan Kode Pos ❒ Pengalamatan Jaringan merupakan kombinasi dari Pengalamatan Fisik (MAC Address) dan Pengalamatan Logik (IP Address)

Pengalamatan Komputer Layer 2 (Ethernet) dan Layer 3 (IP) Addresses dibutuhkan: ❒ Layer 2 / MAC address ❍ ❍ ❍

Ada pada NIC Tidak pernah berubah Identitas nyata dari perangkat

❒ Layer 3 / Protocol address ❍ ❍

Di set dengan software (Sist. Operasi) Bisa berubah jika kita berpindah tempat

Mana MAC Address Mana IP Address?

Fungsi network layer ❒ Membawa paket dari host

pengirim ke penerima ❒ Protokol network layer ada di setiap host dan router Tiga fungsi utama: ❒ path determination: menentukan rute yang ditempuh paket dari sumber ke tujuan (Routing algorithms) ❒ switching: memindahkan paket dari input router ke output router ❒ call setup: beberapa arsitektur jaringan mensyaratkan router call setup sepanjang jalur sebleum data dialirkan

application transport network data link physical

network data link physical

network data link physical network data link physical

network data link physical

network data link physical

network data link physical

network data link physical network data link physical

application transport network data link physical

7

Network service model Q: Model kanal apakah yang digunakan untuk membawa paket dari pengirim ke penerima? service abstraction

❒ guaranteed bandwidth? ❒ preservation of inter-packet

timing (no jitter)? ❒ loss-free delivery? ❒ in-order delivery? ❒ congestion feedback to sender?

The most important

abstraction provided by network layer:

? ? ?

virtual circuit or datagram?

8

Virtual circuits “Jalur dari source-ke-destination seperti sirkit telepon”

❒ call setup dan pemutusan koneksi untuk setiap panggilan

sebelum data dapat mengalir ❒ Setiap paket membawa VC identifier ❒ Setiap router pada jalur dari source ke destination mempertahankan “state” untuk setiap koneksi yang dilewatkan ❍

Koneksi transport-layer hanya melibatkan dua end systems

router resources (bandwidth, buffers) dialokasikan untuk VC

❒ Link dan ❍

to get circuit-like performance.

9

Virtual circuits: signaling protocols ❒ Digunakan untuk membentuk (setup),

mempertahankan (maintain), dan memutuskan VC ❒ Digunakan pada ATM, frame-relay, X.25 ❒ Tidak digunakan pada Internet

application transport 5. Data flow begins network 4. Call connected data link 1. Initiate call physical

6. Receive data application 3. Accept call transport 2. incoming call network

data link physical

10

Datagram networks:

the Internet model

network layer ❒ Pada routers: tidak ada state tentang koneksi end-to-end ❒ Tidak ada call setup pada ❍

Tidak ada konsep koneksi pada level jaringan

❒ Paket biasanya dirutekan menggunakan ❍

destination host ID

Paket-paket antara pasangan source-destination yang sama dapat menempuh jalur yang sama

application transport network data link 1. Send data physical

application transport 2. Receive data network data link physical 11

Network layer service models: Network Architecture Internet

Service Model

Guarantees ?

Congestion Bandwidth Loss Order Timing feedback

best effort none

ATM

CBR

ATM

VBR

ATM

ABR

ATM

UBR

constant rate guaranteed rate guaranteed minimum none

no

no

no

yes

yes

yes

yes

yes

yes

no

yes

no

no (inferred via loss) no congestion no congestion yes

no

yes

no

no

❒ Internet model is getting extended: Intserv, Diffserv 12

Routing Routing protocol Goal: menentukan suatu jalur yang “baik” (router-router yang berurutan) melalui suatu jaringan dari source kedestination.

Graph abstraction untuk algoritma routing : ❒ graph nodes adalah routers ❒ graph edges adalah link fisik ❍

link cost: delay, biaya, atau level kongesti

5 2

A

B 2

1

D

3

C 3

1

5

F

1

E

2

❒ Jalur yang “baik” : ❍ Biasanya berarti jalur dengan biaya yang minimum ❍ Bisa jadi ada definisi lain 13

Routing Algorithm classification Global or decentralized information?

Global: ❒ Semua routers mempunyai informasi yang lengkap mengenai topologi dan biaya link ❒ “link state” algorithms Decentralized: ❒ router hanya mengetahui perangkat yang terhubung kepadanya secara fisik sera biayanya ❒ Proses komputasi yang iteratif iterative process of dan pertukaran informasi dengan tetangganya ❒ “distance vector” algorithms

Static or dynamic? Static: ❒ Pergantian rute berlangsung lambat Dynamic: ❒ Rute berganti lebih cepat ❍ periodic update ❍ in response to link cost changes

14

The Internet Network layer Host, router network layer functions: Transport layer: TCP, UDP

Network layer

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

Routing protocols •path selection •RIP, OSPF, BGP

routing table

ICMP protocol •error reporting •router “signaling”

Link layer physical layer

15

IP Addressing ❒ IP address: 32-bit

identifier untuk host, router atau interface ❒ interface: koneksi antar host, router dan link fisik ❍

❍

❍

Router biasanya memiliki interface lebih dari satu host dapat memiliki interface lebih dari satu IP addresses dihubungkan dengan interface, bukan dengan host dan router

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.1.3

223.1.2.1 223.1.2.9

223.1.3.27

223.1.2.2

223.1.3.2

223.1.3.1

223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001 223

1

1

1 16

IP Addressing ❒ IP address: ❍

❍

❒

network part (high order bits) host part (low order bits)

What’s a network ? (from

IP address perspective) ❍ Interface-interface yang memiliki bagian network IP address yang sama ❍ Dapat saling berhubungan satu sama lain secara fisik tanpa melibatkan router

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.1.3

223.1.2.1 223.1.2.9

223.1.3.27

223.1.2.2

LAN 223.1.3.1

223.1.3.2

Jaringan yang terdiri dari 3 IP networks (untuk IP addresses berawalan 223, 24 bit pertama adalah network address) 17

IP Addresses given notion of “network”, let’s re-examine IP addresses: “class-full” addressing: class A

0 network

B

10

C

110

D

1110

1.0.0.0 to 127.255.255.255

host

network

128.0.0.0 to 191.255.255.255

host

network multicast address

host

192.0.0.0 to 223.255.255.255 224.0.0.0 to 239.255.255.255

32 bits 18

IP addresses: how to get one? Hosts (host portion): ❒ Diberi oleh administrator, atau menggunakan ❒ DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol: host mengirimkan msg “DHCP discover” secara broadcasts ❍ DHCP server merespon dengan msg “DHCP offer” ❍ host meminta IP address : “DHCP request” msg ❍ DHCP server mengirimkan address: “DHCP ack” msg ❍

19

IP addresses: how to get one? Network (network portion): ❒ get allocated portion of ISP’s address space: 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 20

IP addressing: the last word... Q: How does an ISP get block of addresses? A: ICANN: Internet Corporation for Assigned Names and Numbers ❍ allocates addresses ❍ manages DNS ❍ assigns domain names, resolves disputes

21

Membawa datagram dari source ke dest. routing table in A

Dest. Net. next router Nhops 223.1.1 223.1.2 223.1.3

IP datagram: misc source dest fields IP addr IP addr

data

A

B

223.1.1.4 223.1.1.4

1 2 2

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.1.3 223.1.3.1

223.1.2.1 223.1.2.9

223.1.3.27

223.1.2.2

E

223.1.3.2

22

Membawa datagram dari source ke dest. misc data fields 223.1.1.1 223.1.1.3

Dest. Net. next router Nhops 223.1.1 223.1.2 223.1.3

IP datagram akan dikirimkan dari Ake B: ❒ Melihat net. address dari B ❒ Ternyata B terletak pada

jaringan yang sama dengan A ❒ link layer akan mengirimkan datagram (di dalam frame linklayer) langsung ke B ❍ B dan A terhubung langsung

A

B

223.1.1.4 223.1.1.4

1 2 2

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.1.3 223.1.3.1

223.1.2.1 223.1.2.9

223.1.3.27

223.1.2.2

E

223.1.3.2

23

Membawa datagram dari source ke dest. misc data fields 223.1.1.1 223.1.2.3 Source A, dest. E: ❒ Melihat network address E ❒ E ada di jaringan yang berbeda ❍ A dan E tidak terhubung langsung ❒ Tabel routing : router pada hop berikutnya untuk menuju E adalah 223.1.1.4 ❒ link layer mengirimkan datagram (dalam frame link-layer) ke router 223.1.1.4 ❒ datagram sampai di 223.1.1.4 ❒ bersambung…..

Dest. Net. next router Nhops 223.1.1 223.1.2 223.1.3 A

B

223.1.1.4 223.1.1.4

1 2 2

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.1.3 223.1.3.1

223.1.2.1 223.1.2.9

223.1.3.27

223.1.2.2

E

223.1.3.2

24

Membawa datagram dari source ke dest. misc data fields 223.1.1.1 223.1.2.3

Sampai di 223.1.1.4, lalu akan dikirim ke 223.1.2.2

network address E ❒ E ada pada jaringan yang sama dengan interface router 223.1.2.9 ❍ Router dan E terhubung langsung ❒ link layer mengirim datagram ke 223.1.2.2 dalam frame linklayer melalui interface 223.1.2.9 ❒ datagram sampai di 223.1.2.2!!! ❒ Melihat

Dest. next network router Nhops interface 223.1.1 223.1.2 223.1.3 A

B

-

1 1 1

223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.3.27

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.1.3 223.1.3.1

223.1.2.1 223.1.2.9

223.1.3.27

223.1.2.2

E

223.1.3.2

25

IP datagram format IP protocol version number header length (bytes) “type” of data max number remaining hops (decremented at each router) upper layer protocol to deliver payload to

32 bits ver head. type of len service

length fragment 16-bit identifier flgs offset time to upper Internet layer live checksum

total datagram length (bytes) for fragmentation/ reassembly

32 bit source IP address 32 bit destination IP address Options (if any)

data (variable length, typically a TCP or UDP segment)

E.g. timestamp, record route taken, pecify list of routers to visit.

26

IP Fragmentation & Reassembly jaringan data link mempunyai spesifikasi MTU (max.transfer size) tertentu ❒ IP datagram yang besar (tidak sesuai dengan MTU jaringan link layer) akan dipotong (“fragmented”) ❍ Satu datagram menjadi beberapa datagram ❍ “penyusunan kembali” hanya dilakukan di penerima ❍ Bit-bit header pada IP datagram digunakan untuk menyusun kembali potongan datagram ❒

fragmentation: in: one large datagram out: 3 smaller datagrams

reassembly

27

IP Fragmentation and Reassembly length ID fragflag offset =4000 =x =0 =0 One large datagram becomes several smaller datagrams length ID fragflag offset =1480 =x =1 =0 length ID fragflag offset =1480 =x =1 =1480 length ID fragflag offset =1040 =x =0 =2960

28

IPv6 ❒ Motivasi awal: 32-bit address space (IPv4)

diperkirakan akan habis pada tahun 2008. ❒ Motivasi tambahan:

Format header membantu kecepatan pengolahan /forwarding ❍ Perubahan header untuk mengakomodasi QoS ❍ Alamat “anycast” baru ❍

❒ Format IPv6 datagram : ❍ fixed-length 40 byte header ❍ no fragmentation allowed 29

IPv6 Header (Cont) Priority: identifikasi prioritas dari datagram Flow Label: identifikasi datagrams dalam “flow” yang sama (konsep “flow” belum didefinisikan). Next header: identitas upper layer protocol untuk data

30

Perubahan lai dibandingkan IPv4 Checksum: dihilangkan untk mengurangi waktu pengolahan di setiap hop ❒ Options: diperbolehkan, tetapi terletak diluar header, ditunjukkan oleh field “Next Header” ❒ ICMPv6: versi baru dari ICMP ❒

31

Transition From IPv4 To IPv6 ❒ Two proposed approaches: ❍ Dual Stack: beberapa router dengan dual stack (v6, v4) dapat men-“translate” antar format ❍ Tunneling: IPv6 dibawa sebagi payload datagram IPv4 bila melewati router dengan IPv4

32

Dual Stack Approach

33

Tunneling

IPv6 inside IPv4 where needed

34