Data Link Layer

1. Data Link Layer Arni Setiyani 201243501120/X3L Teknik Informatika

2. Data Link Layer Network Layer Data Link Layer • Bertanggungjawabuntuk memindahkanpesan (message) darisatu device (komputer) ke device berikutnya • Bertanggungjawabutktransmisiyghandaldaripaketmelaluisuatu link Physical Layer

3. Data Link Layer • Fungsi-fungsi yang diperlukanpada data link layer • Framing • Error control • Flow control • Asumsi data link  wirelike • Salurankomunikasi point-to-point • Koneksi pd jaringandimana message mengikutilintasanygsama • Utkjaringan broadcast isueutamakontrol access kekanal, DLL dibagikedalam 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)

4. DLL PDUs LLC MAC LLC MAC LLC MAC Frames Frames Bits Physical Physical Physical Signals Sub-Layer Data Link Layer • Medium access control (MAC): bertanggungjawabthdakseskontrolke shared medium. Bbrp protocol MAC ygumum: CSMA/CD, Token Ring dan Token Bus • Logical Link Control (LLC): mediasiantara network layer protocol danmacam-macam MAC protocols

5. Media Access Control (MAC) • Mengendalikankapandankomputermana transmit • Pentingsaatlebihdarisatukomputeringinkirim data (pd waktubersamaanmelalui circuit ygsama); mis., • Link half duplex point-to-point • Komputermendapatgiliran • Konfigurasi Multipoint • Menjamintdkadaduakomputerberusahautk transmit data pd waktubersamaan • Pendekatanutama • Controlled access • Contention based access

6. Controlled Access • Pengendalianakseskepenggunaanbersamasumberdaya • Bertindaksptlampulalulintas • Umumnyadigunakan pd mainframes • Menentukan client manaygmempunyaiakseskemainframe pd suatuwaktu • Jugadigunakan pd protokol LAN • Token ring, FDDI • Metodacontrolled access utama • X-ON/X-OFF dan • Polling

7. B A X-ON / X-OFF Protokolcontrolled access yg lama Request to Transmit X-ON not busy data transmitting data Pausing (periodically done) X-OFF busy X-ON not busy transmitting data data Masihdigunakanantarakomputerdanprinter Masihdigunakan pd bbrp circuit half duplex circuit, mulailangka

8. Polling • Client ransmitjikadimintadan/ataudiijinkan • Client menyimpaninformasiygakanditransmisikan • Server (secaraperiodik) tanya (poll) keclient apakahpunya data utkdikirimkan • Client, jikapunya data, kirim data • Jikatidakada data utkdikirim, client meresponsecara negative, danserver menanyakan client berikutnya • Tipe-tipepolling • Roll call polling • Hub polling (jugadisebuttoken passing)

9. Roll Call Polling Clients Periksatiapclient (secaraberurutandansecaraperiodik) utkmelihatapakahingin transmit: A, B, C, D, E, A, B, … D C • Adawaktutunggu: Poll and wait utksuaturespon • Perlusuatu timer utkmencegahlock-up (oleh client ygtdkmenjawab) E B Server A Client jugadpmempunyaiprioritasshgditanya (di-poll) lebihsering: A, B, A, C, A, D, A, E, A, B, ..

10. E D A C token B Hub Polling (Token Passing) • Satukomputeryg ‘memegang’ memulaipoll: • Kirim data (jikaada) lalu • Meneruskantoken kekomputerberikutnya Kontinyusecaraberurutansampai token mencapaikomputerpertamalagi, mulaimengulangsiklus polling danseterusnya

11. Contention • Transmit jika circuit bebas • Tabrakan (collisions) • Terjadijikalebihdarisatukomputer transmit pd saatbersamaan • Perlumenentukankomputermanaygdibolehkanutk transmit pertamasetelahterjaditabrakan • UmumdigunakanpadaEthernet LAN

12. PerformansiRelatif Tergantung pd kondisijaringan Jika vol. tinggi, performansimenurun(terlalubanyakcollisions) Bekerjalebihbaikutk jar dg volume tarfiktinggi Cross-over point: sekitar20 komputer Network lebihefisiendigunakan Bekerjalebihbaikutk jar lebihkecil dg penggunaanrendah

13. Kontrol Error • Menangani error jaringanygdisebabkanmasalahtransmisi • Network errors • mis, perubahannilaisuatubit saattransmisi • Dikendalikanolehnetwork hardware dansoftware • Human errors: • mis., kesalahandlmpengetikanangka • Dikendalikanoleh program aplikasi • Kategoridari error jaringan • Data terkorupsi (perubahan data) • Data hilang

14. Sumber-Sumber Error • Noise salurandandistorsi– penyebabutama • Lebihmungkin pd media elektrik • Sinyalelektrikygtdkdiinginkan • Disebabkangangguanperalatandanalam • Menurunkanperformansisuatu circuit • Tanda-tanda • Bit-bit extra • Bit-bit berubah (“flipped” bits) • Bit-bit hilang

15. Deteksi Error PenerimakalkulasiulangEDV danbandingkan dg EDV ygditerima Pengirimmengkalkulasi Error Detection Value (EDV) danmentransmisikanbersamadata Mathematical calculations Mathematical calculations ? = Data ygakanditransmisikan EDV • Jikasamatdkada error • saattransmisi • Jikaberbeda Terjadi • error saattransmisi Makin besarukuran, makinbaikdeteksierror (tetapiefisiensilebihrendah)

16. TeknikDeteksi Error • Parity checks • Longitudinal Redundancy Checking (LRC) • Polynomial checking • Checksum • Cyclic Redundancy Check (CRC)

17. Parity Checking • Satuyg paling tuadan paling sederhana • Satubit ditambahkan pd tiapkarakter • Even parity: penambahan 1 bit parity  jumlah bit 1 genap (even) • Odd parity : penambahan 1 bit parity jumlah bit 1 ganjil (odd) • Sisipenerimakalkulasiulangparity bit • Jikasatu bit mengalami error transmisijumlah bit 1 tdksesuai dg parity ygdigunakan • Sederhana, tetapitdkdpmendeteksisemua error • Jikadua (atausejumlahgenap) bit mengalami error, parity check tampakbenar • Mendeteksisekitar 50% dari error

18. sender receiver EVEN parity 01101010 Jumsemua 1 ditransmisikan EVEN parity sender receiver ODD parity 01101011 Jumsemua 1 ditransmisikan ODD parity ContohPenggunaan Parity Utkdikirimkan: hurufV pd 7-bit ASCII: 0110101

19. LRC - Longitudinal Redundancy Checking • Tambahkankaraktertambahan (bukansatubit) • Block Check Character (BCC) pd tiapblok data • Ditentukanspt parity, tetapimenghitungsecara longitudinal pd pesan (danjugasecaravertikal) • Kalkulasiberdasarkan pd bit ke-1, ke-2 dst (darisemuakarakter) pd blok • Bit ke-1 dariBCC jumlah 1 pada bit ke-1 darikarakter • Bit ke-2 dari BCC jumlah 1 pada bit ke-2 darikarakter • Perbaikansignifikandibandingkan parity checking • 98% lajudeteksi error utk burst errors ( > 10 bit) • Kurangmampudeteksisingle bit errors

20. PenggunaanLRC UtkDeteksi Error Contoh: kirimpesan“DATA” dg ODD parity danLRC Letter D A T A ASCII 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 Parity bit 1 1 0 1 BCC1 1 0 1 1 1 1 1 Cat. parity bit BCC jugaditentukan dg parity

21. Polynomial Checking • Tambahkan1 ataulebihkarakter pd akhirpesan (berdasarkanalgoritmamatematik) • Duatipe: ChecksumdanCRC • Checksum • Kalkulasi dg menambahkannilaidesimaldaritiapkarakter pd pesan • Bagi total dg255 dan • Simpansisanya (nilai 1 byte) dangunakaninisbg checksum • 95% efektif • Cyclic Redundancy Check (CRC) • Dihitung dg kalkukasisisake problem pembagian

22. Cyclic Redundancy Check (CRC) P / G = Q + R / G Contoh: P = 58 G = 8 Q = 7 R = 2 Quotient (keseluruhan bil.) Message (dianggapsbgbil. binerygpanjang) Remainder:Ditambahkanke message sbg EDV Dp 8 bit, 16 bit, 24 bit, atau 32 bit Sebuahbiltetap (menentukanpanjangR) Hanyailsutrasiaktualnyalebihkomplekskrnmenggunakanpembagian polynomial bukanpembagianbiasa • Paling powerful dan paling umum • Deteksi100% error, jikajum error ≤ ukuran R • Kalautdk: CRC-16 (99.998%) danCRC-32 (99.9999%)

23. Koreksi Error • Begituterdeteksi, error harusdikoreksi • TeknikKoreksi Error • Retransmisi(Backward error correction) • Sederhana, efektif, murah, umumdigunakan • Dikoreksi dg retransmisi data • Penerima, jikamendeteksierror, memintapengirimutk retransmit message • SeringdisebutAutomatic Repeat Request (ARQ) • Forward Error Correction • Peralatanpenerimadapatmengkoreksisendiri messages ygdatang

24. Automatic Repeat Request (ARQ) • Proses untuk meminta data transmisidikirimulang • Protokolutama ARQ • Stop and Wait ARQ (teknikhalf duplex) • Sender mengirimkansebuahmessage danmenunggu acknowledgment, lalukjrim message berikutnya • Receiver menerimamessage danmengirimkanacknowledgement, danmenunggu message berikutnya • Continuous ARQ (teknikfull duplex) • Sender secarakontinyumengirimkanpakettanpamenunggu acknowledge daripenerima • Receiver secarakontinyumenerima messages tanpaharusmemberikanacknowledment dg segera

25. Stop and Wait ARQ Sender Receiver Kirimpaket, lalutunggukabardari receiver Kirimacknowledgement Kirimpaketberikutnya Kirimnegative acknowledgement Kirimulangpaket

26. Continuous ARQ Sender kirimpaketsecarakontinyutanpamenunggu acknowledge dari receiver Perhatikanbhwacknowledgments skrgmengidentifikasipaketygdi- acknowledged Receiver kirimkembali NAK utkspesifikpaketutkdikirimulang

27. Flow Control denganARQ • Menjamin sender tdk transmit terlalucepatutk receiver • Stop-and-wait ARQ • Receiver kirimACK atauNAK jikasiap (utkmenerimapaketlebihlanjut) • Continuous ARQ • Keduasisisepakatthdukuran sliding window • Jumlah messages ygdpditanganioleh receiver tanpamenyebabkan delay ygsignifikan

28. sender receiver ...3 2 1 0 ACK 0... ...4 ACK 4... …8 7 6 5 ACK 7.. ..9 ...9 8 Contoh Flow Control 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 (slide window) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 set window size to 2 (slide window) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (timeout) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

29. Forward Error Correction (FEC) • Peralatanpenerimadpmengkoreksisendiri message ygdatang (tanparetransmisi) • Perluinformasiekstrautkkoreksi • Kirimbersama dg data • Memungkinkan data utkdi-check dandikoreksiolehpenerima • Jumlahinformasi extra : biasanya50-100% daridata • Bergunautktransmisisatelit • Transmisisatuarah(retransmisitidakdimungkinkan) • Waktutransmisisangatpanjang(retransmisiakanmemakanwaktu lama) • Biaya FEC tdksignifikan (dibandingkanbiaya total peralatan)

30. Hamming Code – Contoh FEC Kalkulasitiga parity bit EVEN dari data Only works for one bit errors Hanyabekerjautksatu bit error Jikasatu bit (parity ataudata) berubahperubahan pd bit data dpdideteksi & dikoreksi

31. Protokol Data Link • Klasifikasi • Asynchronous transmission • Synchronous transmission • Berbedaoleh • Message delineation • Frame length • Frame field structure frame k frame k-1 frame k+1

32. Asynchronous Transmission Kadangdisebutstart-stop transmission Digunakanolehreceiver utkmemisahkankarakterdanutksynch. Tiapkarakterdikirimsecaraindependen Kirimantaratransmisi (deretanstop bits) Digunakan pd point-to-point full duplex circuits (digunakanolehTelnet saatmenghubungkankekomputer Unix/Linux)

33. Asynchronous File Transfer • Digunakanpada • Point-to-point asynchronous circuits • Biasanyamelaluisaltelepon via modem • Komputerkekomputerutktransfer file data • Karakteristikdari file transfer protocols • Dirancangutktransmit error-free data • Kelompokandata kedlm blocks utkditransmisikan (tidakdikirimkan character by character) • File transfer Protocols ygpopuler • Xmodem, Zmodem, danKermit

34. SOH Checksum Packet # Packet # compl. (128 bytes) File Transfer Protocols • satudariasync file transfer protocol paling tua • menggunakanstop-and-wait ARQ. Xmodem Start of Header • Xmodem-CRC: menggunakan1 byte CRC (drpdchecksum) • Xmodem-1K: Xmodem-CRC + message field 1024 byte • MenggunakanCRC-32 dg continuous ARQ • Pengaturandinamisdariukuranpaket (tergantungcircuit) Zmodem • Sangatfleksibel, powerful danpopular • BiasanyamenggunakanCRC-24 danukuran 1K, • tetapiadjustable Kermit

35. Synchronous Transmission • Data dikirimdalamsatublokygbesar • disebutframe ataupaket • Biasanyasekitarseribukarakter(bytes) • Mencakupinformasi addressing • Terutamabergunadlmmultipoint circuits • Mencakupsatuseriedarikarakter-karaktersynchronization (SYN) • Digunakanutkmembantu receiver mengenali data ygdatang • Kategori Synchronous transmission protocols • Bit-oriented protocols: SDLC, HDLC • Byte-count protocols: Ethernet • Byte-oriented protocols: PPP

36. 8 8 STX Text (Data) ETX Byte-Oriented Protocol • STX - start of text • ETX - end of text • Masalah: bagaimanajika ETX muncul pd bagian data dari frame • Solusi: • Gunakankarakterkhusus DLE (“Data Link Escape”) sebelumnya • Jika DLE munculdalam text, gunakan DLE lainnyasebelumnya • Contoh-contoh protocol: • Bisync, PPP, DDCMP

37. Byte-Count Protocol • Sender: Menyisipkanpanjang data (dalam byte) padaawalframe • Receiver: mengekstrakpanjanginidanmenguranginyasetiapsatu byte dibaca, jika counter menjadinolsatu frame lengkapdiproses • Contoh: Ethernet

38. 8 8 End sequence Start sequence Text (Data) Bit-Oriented Protocol • Digunakansuatu flag: deretan bit tetap (polatetap) utkindikasiawaldanakhirsuatupaket • Pola start sequence dan end sequence dapatsama, mis pd HDLC” ‘01111110’ • Secaraprinsip, sembarangderetandpdigunakan, tetapikemunculan flag harusdicegahdidlm data • Protokol standard menggunakanderetan 8-bit 01111110 sbgsatu flag • INVENTED ~ 1970 oleh IBM utk SDLC (synchronous data link protocol) • Data transparan • Krnnya 0111111 ygtdkbolehmunculdididlm data • Untukmencegahpola start dan end sequence pada data digunakan ‘bit stuffing’

39. Bit Stuffing (Pengirim) • Digunakanutkmenghilangkan flag dari data original • Satu 0 disisipkansetelah 1 berturutanpd frame original • Mengapaperlumenyisipkan 0 pd 0111110? • Jikatidak 0111110111  0111110111 011111111  0111110111 • Bagaimanamembedakannyapdpenerima?

40. Destuffing (Penerima) • Jika 11111 diikuti 0, buang 0

41. SDLC – Synchronous Data Link Control • Bit-oriented protocol dikembangkanIBM • Menggunakancontrolled media access protocol Awal (01111110) Akhir (01111110) data CRC-32 Address tujuan(8 atau16 bit) Identifikasitipe frame:- Informasi (utk transfer data user)- Supervisory (utkerror danflow control)

42. MasalahTransparansi pd SDLC • Problem: Transparansi • Data user dpberisipola bit sptflags (01111110) • Receiver dpmenginterpretasisbgakhir frame danmengabaikanyglainnya • Solusi: Bit stuffing (zero insertion) • Sender menyisipkan0 jikamendeteksi 11111 (lima deretan 1) • Jikareceiver melihat lima deretan 1, check bit-bit berikutnya • jika0, hilangkan(stuffed bit) • jika10, akhirdariframe marker (01111110) • jika11, error (tujuhderetantdkmungkindlmdata) • Bekerjatetapimenambahkompleksitas

43. HDLC – High-Level Data Link Control • Standar formal dikembangkanolehISO • SamasptSDLC, kecuali • Address dan field control lebihpanjang • Ukuransliding window lebihbesar • Lainnya • DasarbagibanyakData Link Layer protocol lainnya • LAP-B (Link Accedes Protocol – Balanced) • Digunakanpadateknologi X.25 • LAP-D (Link Accedes Protocol – Balanced) • Digunakanpadateknologi ISDN • LAP- F (digunakan pd teknologiFrame Relay)