Rangkaian Perhubungan Data

1. Rangkaian Perhubungan Data BAB 13 Teknoloji LAN (Local Area Network Technology)

2. Aplikasi (Penggunaan) LAN (1) • Untuk penyambungan antara Entiti/PC dalam kawasan “Kecil” • Murah • Kadar data terhad • Untuk Rangkaian Kawasan Penyimpanan (Storage Area Networks) • Menyambungkan sistem2 yang besar (File Server & Printer Server, Web Server, Database Server dll) • Mestilah mempunyai kadar data yang tinggi • Kelajuan antaramuka yang tinggi (High speed interface) • Capaian tertabur (Distributed Access) • Jarak yang terhad • Jumlah peranti yang terhad

3. Aplikasi (Penggunaan) LAN (2) • Rangkaian pejabat kelajuan tinggi (High speed office networks) • Pemprosesan imej (Desktop image processing, fail-fail imej seperti Autocad) • Penyimpanan tempatan berkapasiti tinggi (High capacity local storage/Database) contoh fail-fail homepage, fail-fail pelajar, kakitangan dsb. • Tulang-Belakang LAN (Backbone LAN) • Penyambungan antara kelajuan rendah LAN2 tempatan • Keboleh-harapan yang tinggi (Reliability) • Berkapasiti tinggi • Penjimatan kos

4. Senibina LAN (LAN Architecture) Terdiri dari : Senibina Protokol (Protocol Architecture) • Topologi (Topologies) • Kawalan Capaian Media (Medium Access Control/MAC) • Kawalan Talian Lojikal (Logical Link Control)

5. Senibina Protokol (Protocol Architecture) • Hanya berkaitan dgn lapisan bawah model OSI sahaja • Model rujukan ialah IEEE 802 Terdiri dari 3 Lapisan : 1. Lapisan Fizikal (Physical) 2. Lapisan Logical link control (LLC) 3. Lapisan Media access control (MAC)

6. Perbandingan IEEE 802 v OSI

7. OSI IEEE 802 Network layer Network layer 802.2 Logical link control LLC Data link layer 802.11 Wireless LAN Other LANs 802.3 CSMA-CD 802.5 Token Ring MAC Physical layer Various physical layers Physical layer Sub-Lapisan MAC

8. Lapisan 802 - Fizikal • Fungsi-fungsi lapisan fizikal: • Mengkod & Menyahkod data (Encoding/decoding) • Permulaan penjanaan/pembuangan (preamble generation/removal) • Penghantaran & Penerimaan Bit (Bit transmission/reception) • Sebagai Media Penghantaran & Topoloji (Transmission medium and topology)

9. Lapisan 802 -Logical Link Control • Fungsi-fungsi LLC: • Antaramuka ke lapisan diatasnya (Interface to Higher Levels) • Bertanggungjawab keatas Kawalan Aliran & Ralat (Flow and Error Control) • TIGA servis disediakan oleh LLC: 1. Servis tanpa sambungan & tanpa acknowlegde (Unacknowledged connectionless service) ~ sama spt datagram 2. Servis Mod-sambungan (Connection mode service) 3. Servis Tanpa-sambungan berserta acknowledge (Acknowledged connectionless service)

10. Lapisan 802 -Medium Access Control • Fungsi-fungsi MAC: • Menggabungkan data ke dalam bentuk frame yg mempunyai alamat & pengesan ralat • Memecahkan frame melalui • Pengenalan Alamat (Address recognition) • Pengesanan ralat (Error detection) • Mengawal hak capaian oleh pengguna/entiti dalam media penghantaran • Untuk LLC yang sama ada beberapa pilihan MAC (token ring, CSMA/CA, CSMA/CD dll)

11. Konteks Protocol LAN TRANSPORT IP DATALINK

12. Topoloji-Topoloji Umum • Pokok (Tree) • Bas (Bus) • Cincin (Ring) • Bintang (Star)

13. Bentuk-bentuk Topoloji LAN

14. Bas & Pokok (BUS & TREE) • Media Pelbagai titik (Multipoint medium) • Penghantaran data melalui media • Didengar oleh semua stesen • Perlu kenalpasti stesen sasaran • Setiap stesen punyai alamat yg. Unik • Sambungan adalah ‘Full duplex’ antara stesen & tap • Utk benarkan penghantaran & penerimaan • Perlu kepada kawalan penghantaran (regulate transmission) utk • elak pertembungan frame (collisions) • elak hogging • Terminator perlu untuk serap frame disetiap penghujung media

15. Penghantaran Frame - Bus LAN terminator

16. Topologi Cincin (Ring Topology) • Repeater2 disambung secara ‘closed loop’ dgn stesen • Data diterima pada satu talian & satu talian lagi utk hantar data • Talian-talian (Links) antara Repeater adalah unidirectional • Stesen disambung ke Repeater • Data dalam bentuk frames • Berputar melalui semua stesen • Destinasi pastikan alamat & salin frame • Frame berputar semula ke sumber dan frame dimusnahkan oleh sumber • MAC tentukan bila stesen boleh masukkan frame

17. Penghantaran Frame dalam LAN Cincin

18. Topologi Bintang (Star Topology) • Setiap stesen disambung terus ke Nod Pusat (Central Node) • Biasanya dgn 2 talian ‘point to point’ • Nod Pusat mempunyai kebolehan utk ‘broadcast’ data/frame • Secara Fizikal bintang (star), secara lojik bas (bus) • Hanya satu stesen boleh hantar frame pada satu ketika/masa • Nod Pusat berfungsi sebagai suis frame

19. Medium Access Control (MAC) • 2 ciri-ciri MAC • Berdasarkan • 1) Lokasi • Samada BerPusat (Central) • Kawalan yang lebih kuat • Capaian yang mudah ke stesen • Tidak ada masalah utk co-ordination • Satu titik kegagalan (Single point of failure) • Tapi, boleh menyebabkan ‘bottleneck’ • Secara tertabur (Distributed) • Sistem yang mudah diimplemtasikan • Kebolehupayaan yang tinggi • 2) Kaedah • Synchronous • Kapasiti yang tetap utk satu sambungan (TDM,FDM) • Asynchronous • Berdasarkan respond dari stesen

20. Kaedah Sistem Asynchronous • 1. Round robin (cth. Token Bus, Token Ring) • Bagus utk stesen yg sentiasa ada data yang hendak dihantar • 2. Reservation (cth. DQDB) • Bagus untuk aliran trafik yang tetap • 3. Contention (cth. CSMA, CSMA/CD, CSMA-CA (Wi-FI)) • Bagus utk ‘bursty traffic’ • Semua stesen akan cuba menghantar data • Kawalan Secara tertabur (Distributed) • Mudah diimplementasikan • Efisyen utk trafik yang medium • Tidak bagus utk beban trafik yg tinggi

21. Format Frame MAC (PDU Frame) • Lapisan MAC terima data dari lapisan LLC & bertanggungjawab untuk fungsi dalam MAC kemudian hantar data; format frame mengandungi • Kawalan MAC (MAC Control) • Alamat destinasi MAC • Alamat sumber MAC • Jenis LLC • CRC • i) Lapisan MAC kesan ralat & musnahkan frame • ii) LLC hantar-semula frame yang rosak & yg tak sampai (tambahan) • Dalam OSI i) & ii) digabungkan dalam satu lapisan (dalam Data Link Layer)

22. LLC (Logical Link Control ) • B’tanggung jawab ke atas penghantaran PDU pada tahap-talian (link-level PDU) antara 2 entiti/stesen tanpa suis perantara (intermediate switch) • Mestilah boleh ‘support’ multiaccess, shared medium • Addressing terlibat dlm menspesifikasikan LLC antara sumber & destinasi pengguna • Alamat LLC pengguna dirujuk sebagai ‘service access points’ (SAP) untuk OSI dan ‘port’ untuk TCP/IP • Biasanya protokol tahap tinggi (higher level protocol) ~ iaitu aplikasi pengguna

23. Servis2 LLC • LLC memspesifikkan mekanisma untuk addressing pada setiap stesen & mengawal pertukaran data antara 2 pengguna : • Format & operasi berdasarkan Protokol HDLC • TIGA servis disediakan oleh LLC: 1. Servis tanpa sambungan & tanpa acknowlegde (Unacknowledged connectionless service) ~ sama spt datagram 2. Servis Mod-sambungan (Connection mode service) 3. Servis Tanpa-sambungan berserta acknowledge (Acknowledged connectionless service) • Operasi LLC hampir sama spt. TCP/UDP

24. Protokol LLC • Dimodelkan berdasarkan HDLC - (ingat lagi ABM!!, ARM !!) • Asynchronous balanced mode (ABM) utk bantu Servis Mod-Sambungan LLC • Unnumbered information PDUs utk bantu Servis Tanpa-sambungan berserta acknowledge (Type 1) • LLC membenarkan Multiplexing mengggunakan LSAP (LLC Service Access Points) • Lebih lanjut baca Stalling ms 439.

25. Format Frame Tipikal (biasa)

26. LAN Bas (Bus LANs) • Pengimbangan Isyarat (Signal balancing) • Isyarat mestilah mempunyai kekuatan yang cukup untuk penerima mengesan • SNR yang berpatutan • Tidak terlalu kuat agar tidak ‘overload’ pemancar • Biasanya rangkaian dibahagi2kan kepada beberapa segmen • Segmen talian sediakan penguat (amplifier) atau pengulang (repeater)

27. Media Penghantaran • Twisted pair • Tidak praktikal utk ‘shared bus’ pada kadar data yg tinggi • Baseband coaxial cable/unshielded twisted pair • Digunakan dalam Ethernet • Broadband coaxial cable • Tak/Jarang digunakan lagi • Optical fiber • Mahal (biasanya utk backbone) • Jarang digunakan-kecuali utk kadar data yg tinggi

28. Baseband Coaxial Cable • Menggunakan isyarat digital • Pengkodan Manchester atau Differential • Seluruh spektrum frekuensi (pada media) digunakan • Satu saluran utk satu kabel (Single channel on cable) • Bi-directional • Jarak dalam beberapa kilometer • Ethernet (802.3) dgn kelajuan 10Mbps • Rintangan kabel 50 ohm (kabel UTP adalah yang biasa digunakan • Kini 1Gbps (GE), dalam proses 10Gbps (kabel UTP digunakan)

29. 10Base5untuk Coaxial cable • Ethernet & 802.3 asalnya guna 0.4 inci diameter kabel pada kelajuan 10Mbps • Panjang maksimum 500m • Jarak antara setiap tap ialah 2.5m • Pantulan sama fasa mestilah dipastikan tidak berlaku dari tap • Maksimum 100 tap

30. 10Base2 • Cheapernet (lebih murah dari 10Base5) • Kabel 0.25 inci • Lebih fleksibel • Mudah dipasang/kendali • Peranti electronik murah • Attenuation tinggi • Kekebalan rendah terhadap hingar • Maksimum tap (30) • Jarak (185m)

31. Pengulang (Repeaters) • Diperlukan apabila jumlah stesen telah capai maksimum (~ untuk besarkan rangkaian) • Boleh menghantar isyarat pada 2 arah • Diperlukan untuk menyambungkan 2 segmen kabel • Tiada buffering, jika 2 stesen dari 2 segmen berasingan menghantar paket pada waktu yg sama, paket mungkin akan bertembung • Oleh itu hanya satu pengulang untuk 2 segmen

32. Konfigurasi Baseband (Tradisional)

33. LAN Cincin • Setiap Pengulang (Repeater) antara 2 segmen melalui talian penghantaran satu-hala (unidirectional transmission links) • Data dipindahkan bit demi bit daripada satu pengulang dgn pengulang • Pengulang menjana-semula (regenerates) & hantar-semula (retransmits) setiap bit • Pengulang melaksanakan operasi memasukkan, menerima & memusnahkan data (data insertion, reception & data removal) • Pengulang sebagai salah satu titik sambungan (attachment point) • Paket akan dimusnahkan oleh penghantar selepas paket melalui satu pusingan

34. 3 Keadaan Pengulang Cincin

35. Fungsi semasa keadaan Listen • Imbas bit yang melaluinya samada corak bit-bit tersebut menyamai : • Alamat stesen yg bersambungan dgnnya • Atau bit tersebut ialah token • Salin bit yang sampai dan hantar ke stesen yg bersambungan dgnnya • Ubahsuai bit (di dalam frame) semasa ia sampai • cth untuk memberitahu bahawa paket telah disalin (ACK)

36. Fungsi semasa keadaan Transmit • Ketika ini stesen mempunyai data yang hendak dihantar • Pengulang juga mempunyai kebenaran (permission) • Pengulang akan menghantar bit-bit dari stesen tersebut ke talian keluaran

37. Keadaan Bypass • Isyarat merambat melepasi pengulang tanpa lengahan • Keadaan dimana tiada data yang hendak dihantar oleh stesen (biasanya stesen rosak) • Dalam keadaan ini Pengulang tidak perlu periksa frame

38. Media Cincin • Biasa digunakan • Twisted pair • Baseband coaxial • Fiber optic

39. Masalah Topologi Cincin • Rangkaian tidak akan berfungsi • Jika salah satu talian terputus atau • Kerosakan pada Pengulang • Penambahan Pengulang sukar - perlu tahu Pengulang yang bersebelahan • Masalah di atas boleh diatasi dengan guna senibina bintang-cincin (star-ring architecture)

40. Binaan Bintang-Cincin (Star- Ring) • Masukkan semua talian Pengulang kepada satu tempat • Dengan menggunakan Concentrator • Secara tak langsung menyediakan capaian berpusat oleh semua talian • Cara ini mudah utk kesan kerosakan • Penambahan Pengulang boleh dilakukan dgn mudah • Wb/pun senibina ini perlu kabel yang panjang (kos lebih sedikit) • Jika terdapat lebih dari satu rangkaian cincin Bridge/Repeater digunakan

41. LAN Bintang • Sejak kebelakangan ini kabel UTP sangat popular • Kos pemasangan yang minimum • Setiap kabel UTP disambung ke Hub Aktif secara berpusat • 2 talian (satu kabel UTP sekurang2nya ada 2 pasangan wayar) untuk isyarat • Hantar & Terima (Transmit and receive) • Fungsi Hub; ulang isyarat masukan kepada semua talian keluaran • Panjang kabel maksimum ~ 100m • Gentian optik ~ 500m

42. Topologi Bintang 2 Tahap

43. Hub & Suis • Shared Medium Hub • Hub Berpusat (Central Hub) • Hub akan menerima isyarat dari slah satu port dan siarlan (broadcast) ke port yg lain • Satu entiti/stesen boleh hantar dalam satu ketika (Ethernet & Token Ring) • 10Mbps LAN, total capacity is 10Mbps • Switched LAN Hub • Hub berfungsi sebagai suis • Frame yang sampai pada mana2 port akan di”suis”kan ke port yang berkenaan sahaja • Port yang lain boleh digunakan oleh entiti yang lain • Cara ini akan menambahkan kapasiti kepada 20Mbps

44. Hub Tersuis (Switched Hubs) • Setiap peranti ada kapasiti laluan yang didedikasikan (dedicated capacity) • Mudah utk unjuran (Scales well) • 2 jenis Hub Tersuis (Switched Hub) I) Store and Forward switch • Terima masukan, buffer utk seketika & hantar keluar II) Cut Through switch • Frame sampai periksa alamat dan terus hantar ke keluaran • Masalah - mungkin frame yang rosak yg dihantar keluar

45. Hub & Suis TOPOLOJI BAS TOPOLOJI Bintang

46. POP KUIZ • Soalan??? • Macamana Suis tahu dimana entiti berada pada port ?? • Alamat apakah yang digunakan??? • Lapisan OSI yang mana operasi ini dilaksanakan?? • HUB dah tak jual, kini SUIS lebih popular dan banyak dipasaran !!! Kenapa??

47. LAN Tanpa Wayar (Wireless LANs) • Mudahalih (Mobility) • Fleksibel (Flexibility) • Sesuai utk kawasan yg sukar untuk buat pendawaian (hard to wire areas) • Dapat mengurangkan kos pendawaian (Reduced cost of wireless systems) • Rangkaian Sementara (Ad-Hoc) • Contoh: WI-FI

48. Aplikasi Wireless LAN (1) • Sebagai sambungan LAN (LAN Extension) kepada LAN yang sedia ada • Penyambungan antara bangunan (Cross building interconnection) • Capaian Nomadic (Capaian dari mana-mana tempat) • Sebagai Rangkaian sementara (Ad hoc networks)

49. Aplikasi Wireless LAN (2) • Bangunan yang mempunyai kawasan terbuka yang luas dan sukar untuk pendawaian • Kilang-kilang pembuatan (Manufacturing plants) • Gudang-gudang (Warehouses) • Kawasan pendawaian yang sukar dilakukan spt: • Bangunan bersejarah • Pejabat kecil (seperti bilik penempatan pelajar)

50. LAN Tanpa Wayar Satu Sel (Single Cell Wireless LAN)