Computer Networks
Eko Prasetyo
Teknik Informatika
Universitas Muhammadiyah Gresik
2012






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.
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
2

 forwarding: memindahkan paket dari input router ke output router yang tepat
 routing: menentukan rute yang harus diambil paket dari sumber ke tujuan
◦ Routing algorithms value in arriving packet’s header routing algorithm local forwarding table header value output link
0100
0101
0111
1001
3
2
2
1
0111
3
2
1
3

•
•
•
•
•
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
4

Lingkungan protokol network layer
5



 used to setup, maintain teardown VC used in ATM, frame-relay, X.25
not used in today’s Internet application transport network data link physical
5. Data flow begins
4. Call connected
1. Initiate call
6. Receive data
3. Accept call
2. incoming call application transport network data link physical



 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 application transport network data link physical
1. Send data
2. Receive data application transport network data link physical

Host, router network layer functions:
Network layer
Routing protocols
•path selection
•RIP, OSPF, BGP
Transport layer: TCP, UDP
IP protocol
•addressing conventions
•datagram format
•packet handling conventions forwarding table
Link layer physical layer
ICMP protocol
•error reporting
•router “signaling”

Nomor versi protokol IP
32 bits header length
(bytes)
“type” of data
Jumlah maksimal hop yang tersisa
(menurun pada setiap router) ver head.
len type of service
16-bit identifier time to live upper layer flgs length fragment offset
Internet checksum
32 bit source IP address
32 bit destination IP address upper layer protocol to deliver payload to r r r how much overhead with TCP?
20 bytes of TCP
20 bytes of IP
= 40 bytes + app layer overhead
Options (if any) data
(variable length, typically a TCP or UDP segment) total panjang datagram
(bytes) for fragmentation/ reassembly
E.g. timestamp, record route taken, specify list of routers to visit.



Network links mempunyai
MTU (max.transfer unit) – kapasitas datagram maksimal frame
◦ Berbeda 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 reassembly fragmentation: in: one large datagram out: 3 smaller datagrams

r r
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 length
=4000
ID
=x fragflag
=0 offset
=0
Satu datagram besar menjadi beberapa datagram yang lebih kecil length
=1500
ID
=x fragflag
=1 offset
=0 length
=1500
ID
=x fragflag
=1 offset
=1480 length
=1040
ID
=x fragflag
=0 offset
=2960

5-4

Silahkan Presentasi
826 – 792 – 2131
13

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 description
0 0 echo reply (ping)
3 0 dest. network unreachable
3 1 dest host unreachable
3 2 dest protocol unreachable
3 3 dest port unreachable
3 6 dest network unknown
3 7 dest host unknown
4 0 source quench (congestion control - not used)
8 0 echo request (ping)
9 0 route advertisement
10 0 router discovery
11 0 TTL expired
12 0 bad IP header




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



Q: How does host get IP address?
Hard-coded by system admin in a file
◦ Windows: control-panel->network-
>configuration->tcp/ip->properties
◦ UNIX: /etc/rc.config
DHCP: D ynamic H ost C onfiguration P rotocol: dynamically get address from as server
◦ “plug-and-play”

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 : I nternet C orporation for A ssigned
N ames and N umbers
◦ Mengalokasikan lamat
◦ Mengelola DNS
◦ Memberikan mana domain, menyelesaikan perselisihan domain

Silahkan Presentasi
2663 – 2460 – 4213
19

rest of
Internet local network
(e.g., home network)
10.0.0/24
10.0.0.4
10.0.0.1
10.0.0.2
138.76.29.7
10.0.0.3
Semua datagrams meninggalkan jaringan lokal mempunyai alamat IP NAT tunggal yang sama : 138.76.29.7,
Yang berbeda nomor port sumber
Datagram dengan sumber atau tujuan
Dalam jaringan ini mempunyai alamat
10.0.0/24 untuk sumber, tujuan (biasanya)


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)

Implementation: NAT router must:
◦ outgoing datagrams: mengganti address, new port #)
(source IP address,
◦ remember (in NAT translation table) address, new port #) setiap pasangan
◦ incoming datagrams: mengganti (NAT IP address,

NAT: Network Address Translation
2: NAT router changes datagram source addr from
10.0.0.1, 3345 to
138.76.29.7, 5001, updates table
2
NAT translation table
WAN side addr LAN side addr
138.76.29.7, 5001 10.0.0.1, 3345
…… ……
S: 138.76.29.7, 5001
D: 128.119.40.186, 80
138.76.29.7
S: 128.119.40.186, 80
D: 138.76.29.7, 5001
3: Reply arrives dest. address:
138.76.29.7, 5001
3
1: host 10.0.0.1 sends datagram to
128.119.40, 80
S: 10.0.0.1, 3345
D: 128.119.40.186, 80
10.0.0.1
1
10.0.0.4
10.0.0.2
S: 128.119.40.186, 80
D: 10.0.0.1, 3345
4
4: NAT router changes datagram dest addr from
138.76.29.7, 5001 to 10.0.0.1, 3345
10.0.0.3

NAT: Network Address Translation


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



Initial motivation: Space alamat 32-bit akan habis teralokasikan.
Alasan tambahan:
◦ Format header membantu mempercepat processing/forwarding
◦ Header berubah untuk menfasilitasi QoS
IPv6 datagram format:
◦ Panjang header tetap 40 byte
◦ Tidak diperbolehkan fragmentasi

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




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



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



Tunneling dilakukan untuk migrasi secara bertahap dari ipv4 ke ipv6
Teknis tunneling otomatis di Linux bisa dibaca
Mekanisme : di blog myteks.wordpress.com
◦ Dual-stack. Cukup menambahkan ipv6 pada setiap komputer tanpa menghapus ipv4 nya. Di beberapa operating system yang baru, mereka rata rata telah menerapkan metode dual stack ini.
 Host
◦ Tunnel ipv6 didalam ipv4. Teknik ini menggunakan ipv4 sebagai datalink layer dan ipv6 akan dienkapsulasi kedalam jaringan ipv4  Host dan Router
◦ Transalasi dari network address translation ke protocol
transfer. Atau dengan menggunakan teknik tcp relay dari ipv4 ke ipv4. Dimana aplikasi yang menggunakan ipv6 di relay di domain name server yang kemudian diteruskan ke dns yang menggunakan ipv4.  Router dan server DNS

Silahkan Presentasi
2453 – 2328 – 4271
30




Routing algorithm: menentukan rute dan mengelola tabel routing
◦
1. correctness
◦
2. simplicity
◦
3. robustness with respect to failures and changing conditions
◦
4. stability of the routing decisions
◦
5. fairness of the resource allocation
◦
6. optimality of the packet travel times
Algoritma: dijkstra, distance vector, hierarchical
31



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
32





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
Hierarchical addressing allows efficient advertisement of routing information:
“Send me anything with addresses beginning
200.23.0.0/18”
Organization 0
200.23.17.0/23
Organization 1
200.23.18.0/23
Organization 2
200.23.20.0/23
Organization 7
.
.
.
200.23.30.0/23
Organization 8
200.23.33.0/23
Organization 9
200.23.62.0/23
.
.
.
Fly-By-Night-ISP
“Send me anything with addresses beginning
200.23.16.0/20”
ISPs-R-Us
“Send me anything with addresses beginning
200.23.32.0/19”
Toll-ISP
Internet
“Send me anything with addresses beginning
200.23.0.0/18”

Hierarchical addressing: more specific routes
ISPs-R-Us has a more specific route to Organization 1
Organization 0
200.23.16.0/23
“Send me anything with addresses beginning
Fly-By-Night-ISP
200.23.16.0/20”
Organization 2
200.23.20.0/23
Organization 7
.
.
.
200.23.30.0/23
Organization 1
199.31.1.0/18
Organization 8
200.23.33.0/23
Organization 9
200.23.62.0/23
.
.
.
ISPs-R-Us
“Send me anything with addresses
Beginning 200.23.32.0/19 or 199.31.0.0/18
”
“Send me anything with addresses beginning
200.23.0.0/18 or 199.31.0.0/18”
Internet
“Send me anything with addresses beginning
200.23.0.0/18 or 199.31.0.0/18”

ANY QUESTIONS ?
37