Rangkuman CISCO Chapter 5 Full Section

 

CHAPTER 5 


Section 0---------------------------------------------------------------

Ethernet

Ethernet sekarang menjadi teknologi LAN yang dominan di dunia. Ethernet beroperasi pada lapisan data link dan lapisan fisik. Standar protokol Ethernet menentukan banyak aspek komunikasi jaringan termasuk format bingkai, ukuran bingkai, waktu, dan pengkodean. Saat pesan dikirim antara host di jaringan Ethernet, host memformat pesan ke dalam tata letak bingkai yang ditentukan oleh standar.

Section 1

Ethernet beroperasi pada lapisan data link dan lapisan fisik.. Ethernet mendukung bandwidth data: 10 Mb / dtk - 100.000 Mb / dtk

Standar Ethernet mendefinisikan baik protokol Layer 2 maupun teknologi Layer 1. Untuk protokol Layer 2, seperti dengan semua standar 802 IEEE, Ethernet mengandalkan dua sub-lapisan terpisah dari lapisan data link untuk beroperasi, Logical Link Control (LLC) dan sub-lapisan MAC.

Sublapisan LLC

Sublapisan Ethernet LLC menangani komunikasi antara lapisan atas dan lapisan bawah. Ini biasanya antara perangkat lunak jaringan dan perangkat keras perangkat. Sublapisan LLC mengambil data protokol jaringan, yang biasanya berupa paket IPv4, dan menambahkan informasi kontrol untuk membantu mengirimkan paket ke node tujuan. LLC digunakan untuk berkomunikasi dengan lapisan atas aplikasi, dan mentransisikan paket ke lapisan bawah untuk pengiriman.

Sublapisan MAC

MAC merupakan sublayer bawah dari lapisan data link. MAC diimplementasikan oleh perangkat keras, biasanya di NIC komputer. Secara spesifik tercantum dalam standar IEEE 802.3. Gambar 2 mencantumkan standar IEEE Ethernet yang umum.

Sub Layer MAC

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, sublayer MAC Ethernet memiliki dua tanggung jawab utama:

Enkapsulasi data, menyediakan tiga fungsi utama:

Pembatas bingkai - Proses pembingkaian menyediakan pembatas penting yang digunakan untuk mengidentifikasi sekelompok bit yang membentuk bingkai.

Pengalamatan - Proses enkapsulasi berisi Layer 3 PDU dan juga menyediakan pengalamatan lapisan data link.

Deteksi kesalahan - Setiap frame berisi trailer yang digunakan untuk mendeteksi kesalahan dalam transmisi.

Kontrol Akses Media

Tanggung jawab kedua dari sublayer MAC adalah kontrol akses media. Kontrol akses media bertanggung jawab atas penempatan bingkai pada media dan penghapusan bingkai dari media. Sesuai namanya, ia mengontrol akses ke media. Sublapisan ini berkomunikasi langsung dengan lapisan fisik.

Bidang Bingkai Ethernet

Ukuran bingkai Ethernet minimum adalah 64 byte dan maksimum adalah 1518 byte. Ini mencakup semua byte dari bidang Alamat MAC Tujuan melalui bidang Frame Check Sequence (FCS). Bidang Pembukaan tidak disertakan saat menjelaskan ukuran bingkai.

Setiap frame dengan panjang kurang dari 64 byte dianggap sebagai "collision fragment" atau "runt frame" dan secara otomatis dibuang oleh stasiun penerima. Bingkai dengan lebih dari 1500 byte data dianggap "jumbo" atau "bingkai bayi raksasa". Jika ukuran bingkai yang ditransmisikan kurang dari minimum atau lebih besar dari maksimum, perangkat penerima akan menjatuhkan bingkai.

MAC Address dan Hexadesimal

Alamat MAC Ethernet adalah nilai biner 48-bit yang dinyatakan sebagai 12 digit heksadesimal (4 bit per digit heksadesimal). Sama seperti desimal adalah sistem bilangan basis sepuluh, heksadesimal adalah sistem basis enam belas. Sistem bilangan basis enam belas menggunakan angka 0 hingga 9 dan huruf A hingga F. Gambar 1 menunjukkan nilai desimal dan heksadesimal yang setara untuk biner 0000 hingga 1111. Lebih mudah untuk mengekspresikan nilai sebagai digit heksadesimal tunggal daripada empat bit biner .

Mengingat bahwa 8 bit (satu byte) adalah pengelompokan biner umum, biner 00000000 hingga 11111111 dapat direpresentasikan dalam heksadesimal sebagai rentang 00 hingga FF, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Nol terdepan selalu ditampilkan untuk melengkapi representasi 8-bit. Misalnya, nilai biner 0000 1010 ditampilkan dalam heksadesimal sebagai 0A.

MAC Address: Identitas Ethernet

Struktur Alamat MAC

Nilai alamat MAC adalah akibat langsung dari aturan yang diberlakukan IEEE bagi vendor untuk memastikan alamat unik global untuk setiap perangkat Ethernet. Aturan yang ditetapkan oleh IEEE mengharuskan vendor yang menjual perangkat Ethernet untuk mendaftar ke IEEE. IEEE memberikan vendor kode 3-byte (24-bit), yang disebut Pengidentifikasi Unik Organisasi (OUI).

IEEE mengharuskan vendor untuk mengikuti dua aturan sederhana:

Semua alamat MAC yang ditetapkan ke NIC atau perangkat Ethernet lainnya harus menggunakan OUI yang ditetapkan vendor tersebut sebagai 3 byte pertama.

Semua alamat MAC dengan OUI yang sama harus diberi nilai unik dalam 3 byte terakhir.

Pemrosesan bingkai

Alamat MAC sering disebut sebagai alamat yang dibakar (BIA) karena, secara historis, alamat ini dibakar ke dalam ROM (Memori Hanya-Baca) di NIC. Ini berarti bahwa alamat tersebut dikodekan ke dalam chip ROM secara permanen. Saat komputer dinyalakan, hal pertama yang dilakukan NIC adalah menyalin alamat MAC dari ROM ke RAM. Saat sebuah perangkat meneruskan pesan ke jaringan Ethernet, ia melampirkan informasi header ke bingkai. Informasi header berisi alamat MAC sumber dan tujuan.

Representasi MAC Address

Pada host Windows, perintah ipconfig / all dapat digunakan untuk mengidentifikasi alamat MAC dari adaptor Ethernet. Alamat Fisik (MAC) komputer menjadi 00-18-DE-DD-A7-B2. Jika Anda memiliki akses, Anda mungkin ingin mencobanya di komputer Anda sendiri. Pada host MAC atau Linux, perintah ifconfig digunakan. Bergantung pada perangkat dan sistem operasi, Anda akan melihat berbagai representasi alamat MAC, seperti yang ditampilkan pada Gambar 2. Router dan sakelar Cisco menggunakan bentuk XXXX.XXXX.XXXX di mana X adalah karakter heksadesimal.

Unicast MAC Address

Di Ethernet, alamat MAC yang berbeda digunakan untuk komunikasi unicast, broadcast, dan multicast Layer 2. Alamat MAC unicast adalah alamat unik yang digunakan ketika bingkai dikirim dari satu perangkat transmisi ke perangkat tujuan tunggal. Proses yang digunakan host sumber untuk menentukan alamat MAC tujuan dikenal sebagai Address Resolution Protocol (ARP). ARP dibahas nanti dalam bab ini. Meskipun alamat MAC tujuan dapat berupa alamat unicast, broadcast, atau multicast, alamat MAC sumber harus selalu unicast.

Broadcast MAC Address

Paket siaran berisi alamat IPv4 tujuan yang memiliki semua satu (1s) di bagian host. Penomoran dalam alamat ini berarti bahwa semua host di jaringan lokal itu (domain siaran) akan menerima dan memproses paket. Banyak protokol jaringan, seperti DHCP dan ARP, menggunakan siaran.

Host sumber mengirimkan paket siaran IPv4 ke semua perangkat di jaringannya. Alamat tujuan IPv4 adalah alamat broadcast, 192.168.1.255. Ketika paket siaran IPv4 dienkapsulasi dalam bingkai Ethernet, alamat MAC tujuan adalah alamat MAC siaran FF-FF-FF-FF-FF-FF dalam heksadesimal (48 dalam biner).

Multicast MAC Address

Alamat multicast memungkinkan perangkat sumber mengirim paket ke sekelompok perangkat. Perangkat yang termasuk dalam grup multicast diberi alamat IP grup multicast. Rentang alamat multicast IPv4 adalah 224.0.0.0 hingga 239.255.255.255. Kisaran alamat multicast IPv6 dimulai dengan FF00 :: / 8. Karena alamat multicast mewakili sekelompok alamat (kadang-kadang disebut grup host), mereka hanya dapat digunakan sebagai tujuan paket. Sumber akan selalu berupa alamat unicast.

 

Section 2---------------------------------------------------------------

Fundamental Switch

Sakelar Ethernet Layer 2 menggunakan alamat MAC untuk membuat keputusan penerusan. Ini sama sekali tidak menyadari protokol yang dibawa dalam bagian data frame, seperti paket IPv4. Switch membuat keputusan penerusannya hanya berdasarkan alamat MAC Ethernet Layer 2. Tidak seperti hub Ethernet lama yang mengulang bit-bit semua port kecuali port masuk, switch Ethernet berkonsultasi dengan tabel alamat MAC untuk membuat keputusan penerusan untuk setiap frame. Pada gambar, sakelar empat port baru saja dihidupkan. Itu belum mempelajari alamat MAC untuk empat PC yang terpasang.

Menyaring Frame

Saat sakelar menerima bingkai dari perangkat yang berbeda, sakelar dapat mengisi tabel alamat MAC-nya dengan memeriksa alamat MAC sumber dari setiap bingkai. Ketika tabel alamat MAC sakelar berisi alamat MAC tujuan, ia dapat memfilter bingkai dan meneruskan satu port.

Metode Frame Forwarding di Cisco Switch

Dalam pengalihan simpan-dan-maju, ketika sakelar menerima bingkai, ia menyimpan data dalam buffer sampai bingkai lengkap telah diterima. Selama proses penyimpanan, sakelar menganalisis bingkai untuk informasi tentang tujuannya. Dalam proses ini, sakelar juga melakukan pemeriksaan kesalahan menggunakan bagian trailer Cyclic Redundancy Check (CRC) dari bingkai Ethernet.

CRC menggunakan rumus matematika, berdasarkan jumlah bit (1s) dalam frame, untuk menentukan apakah frame yang diterima mengalami error. Setelah memastikan integritas frame, frame tersebut diteruskan ke port yang sesuai, menuju tujuannya. Ketika kesalahan terdeteksi dalam bingkai, sakelar membuang bingkai. Membuang bingkai dengan kesalahan mengurangi jumlah bandwidth yang dikonsumsi oleh data yang rusak. Perpindahan toko-dan-maju diperlukan untuk analisis Quality of Service (QoS) pada jaringan konvergen di mana klasifikasi bingkai untuk prioritas lalu lintas diperlukan.

Memotong melalui Switching

Dalam cut-through switching, sakelar bertindak atas data segera setelah diterima, bahkan jika transmisi tidak selesai. Switch menyangga frame yang cukup untuk membaca alamat MAC tujuan sehingga dapat menentukan ke port mana untuk meneruskan data. Alamat MAC tujuan terletak di 6 byte pertama dari frame setelah pembukaan. Switch mencari alamat MAC tujuan dalam tabel switching, menentukan port antarmuka keluar, dan meneruskan frame ke tujuannya melalui port switch yang ditentukan. Saklar tidak melakukan pengecekan error apapun pada frame.

Ada dua varian peralihan pintas:

Peralihan maju cepat - Peralihan maju cepat menawarkan tingkat latensi terendah. Peralihan maju cepat segera meneruskan paket setelah membaca alamat tujuan. Karena peralihan maju cepat mulai meneruskan sebelum seluruh paket diterima, mungkin ada kalanya paket dikirimkan dengan kesalahan. Ini jarang terjadi, dan adaptor jaringan tujuan membuang paket yang salah setelah diterima

Perpindahan bebas fragmen - Dalam perpindahan bebas fragmen, saklar menyimpan 64 byte pertama dari frame sebelum meneruskan. Perpindahan bebas fragmen dapat dipandang sebagai kompromi antara pengalihan simpan-dan-maju dan pengalihan maju cepat. Alasan perpindahan bebas fragmen hanya menyimpan 64 byte pertama dari frame adalah karena sebagian besar kesalahan jaringan dan benturan terjadi selama 64 byte pertama.

Memory Buffering pada Switch

Sakelar Ethernet dapat menggunakan teknik buffering untuk menyimpan bingkai sebelum meneruskannya. Buffering juga dapat digunakan saat port tujuan sibuk karena kemacetan dan switch menyimpan frame hingga dapat dikirim. Ada dua metode buffering memori: memori berbasis port dan memori bersama.

Penyangga Memori Berbasis Port

Dalam buffering memori berbasis port, bingkai disimpan dalam antrian yang ditautkan ke port masuk dan keluar tertentu. Sebuah frame ditransmisikan ke port keluar hanya ketika semua frame di depannya dalam antrian telah berhasil dikirim. Mungkin saja satu frame menunda transmisi semua frame dalam memori karena port tujuan yang sibuk. Penundaan ini terjadi bahkan jika bingkai lain dapat dikirim ke port tujuan terbuka.

Buffer Memori Bersama

Buffer memori bersama menyimpan semua frame ke dalam buffer memori umum yang digunakan oleh semua port pada sakelar. Jumlah memori buffer yang dibutuhkan oleh port dialokasikan secara dinamis. Frame dalam buffer dihubungkan secara dinamis ke port tujuan. Hal ini memungkinkan paket diterima di satu port dan kemudian dikirim ke port lain, tanpa memindahkannya ke antrian yang berbeda.

Duplex dan Pengaturan Kecepatan

Ada dua jenis pengaturan dupleks yang digunakan untuk komunikasi di jaringan Ethernet:

Full-duplex - Kedua ujung koneksi dapat mengirim dan menerima secara bersamaan.

Half-duplex - Hanya satu ujung koneksi yang dapat dikirim dalam satu waktu.

Negosiasi otomatis adalah fungsi opsional yang ditemukan di sebagian besar sakelar Ethernet dan NIC. Autonegotiation memungkinkan dua perangkat untuk secara otomatis bertukar informasi tentang kecepatan dan kemampuan dupleks. Sakelar dan perangkat yang terhubung akan memilih mode kinerja tertinggi. Full-duplex dipilih jika kedua perangkat memiliki kemampuan bersama dengan bandwidth umum tertinggi.

Auto-MDIX

Selain memiliki pengaturan dupleks yang benar, jenis kabel yang benar juga harus ditentukan untuk setiap port. Koneksi antara perangkat tertentu, seperti switch-to-switch, switch-to-router, switch-to-host, dan perangkat router-to-host, pernah memerlukan penggunaan jenis kabel tertentu (crossover atau straight-through). Sebagian besar perangkat sakelar sekarang mendukung perintah konfigurasi antarmuka otomatis mdix di CLI untuk mengaktifkan fitur crossover antarmuka tergantung media otomatis (MDIX) otomatis. Jika fitur MDIX otomatis diaktifkan, sakelar mendeteksi jenis kabel yang terpasang ke port, dan mengkonfigurasi antarmuka yang sesuai. Oleh karena itu, Anda dapat menggunakan crossover atau kabel straight-through untuk koneksi ke port tembaga 10/100/1000 pada sakelar, terlepas dari jenis perangkat di ujung lain koneksi.

 

Section 3---------------------------------------------------------------

Tujuan di Jaringan Yang Sama

Ada dua alamat utama yang ditetapkan ke perangkat di LAN Ethernet:

Alamat fisik (alamat MAC) - Digunakan untuk komunikasi Ethernet NIC ke Ethernet NIC di jaringan yang sama.

Alamat logis (alamat IP) - Digunakan untuk mengirim paket dari sumber asli ke tujuan akhir.

Bingkai Ethernet Layer 2 berisi:

Alamat MAC tujuan - Ini adalah alamat MAC dari NIC Ethernet server file.

Alamat MAC sumber - Ini adalah alamat MAC dari NIC Ethernet PC-A.

Paket Layer 3 IP berisi:

Alamat IP sumber - Ini adalah alamat IP sumber asli, PC-A.

Alamat IP tujuan - Ini adalah alamat IP tujuan akhir, server file.

Destination Remote Network

Jika alamat IP tujuan berada di jaringan jarak jauh, alamat MAC tujuan akan menjadi alamat gateway default host, NIC router, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Ketika router menerima bingkai Ethernet, itu menghilangkan enkapsulasi informasi Layer 2. Menggunakan alamat IP tujuan, ini menentukan perangkat hop berikutnya, dan kemudian merangkum paket IP dalam bingkai tautan data baru untuk antarmuka keluar. Sepanjang setiap tautan di jalur, paket IP dikemas dalam bingkai khusus untuk teknologi tautan data tertentu yang terkait dengan tautan itu, seperti Ethernet. Jika perangkat hop berikutnya adalah tujuan akhir, alamat MAC tujuan akan menjadi NIC Ethernet perangkat.

Pengenalan ARP

Ingatlah bahwa setiap perangkat dengan alamat IP di jaringan Ethernet juga memiliki alamat MAC Ethernet. Saat perangkat mengirim bingkai Ethernet, itu berisi dua alamat ini:

Alamat MAC tujuan - Alamat MAC dari NIC Ethernet, yang bisa berupa alamat MAC dari perangkat tujuan akhir atau router.

Alamat MAC sumber - Alamat MAC NIC Ethernet pengirim.

Untuk menentukan alamat MAC tujuan, perangkat menggunakan ARP. ARP menyediakan dua fungsi dasar: Menyelesaikan alamat IPv4 ke alamat MAC, Mempertahankan tabel pemetaan

Fungsi ARP

Menyelesaikan Alamat IPv4 ke Alamat MAC

Ketika sebuah paket dikirim ke lapisan data link untuk dienkapsulasi ke dalam bingkai Ethernet, perangkat merujuk ke tabel di memorinya untuk menemukan alamat MAC yang dipetakan ke alamat IPv4. Tabel ini disebut tabel ARP atau cache ARP. Tabel ARP disimpan di RAM perangkat. Perangkat pengirim akan mencari tabel ARP untuk alamat IPv4 tujuan dan alamat MAC yang sesuai.

Tabel ARP dan Menghapus entry pada tabel ARP

Untuk setiap perangkat, pengatur waktu cache ARP menghapus entri ARP yang tidak digunakan selama jangka waktu tertentu. Waktu berbeda tergantung pada sistem operasi perangkat. Misalnya, beberapa sistem operasi Windows menyimpan entri cache ARP selama 2 menit. Perintah juga dapat digunakan untuk secara manual menghapus semua atau beberapa entri dalam tabel ARP. Setelah entri dihapus, proses untuk mengirim permintaan ARP dan menerima balasan ARP harus terjadi lagi untuk memasukkan peta dalam tabel ARP.

Pada router Cisco, perintah show ip arp digunakan untuk menampilkan tabel ARP.

Pada PC Windows 7, perintah arp –a digunakan untuk menampilkan tabel ARP.

ARP Broadcast

Sebagai frame siaran, permintaan ARP diterima dan diproses oleh setiap perangkat di jaringan lokal. Pada jaringan bisnis biasa, siaran ini mungkin akan berdampak minimal pada kinerja jaringan. Namun, jika sejumlah besar perangkat akan dihidupkan dan semua mulai mengakses layanan jaringan pada saat yang sama, mungkin ada penurunan kinerja untuk jangka waktu yang singkat. Setelah perangkat mengirimkan siaran ARP awal dan mempelajari alamat MAC yang diperlukan, dampak apa pun pada jaringan akan diminimalkan.

Penipuan ARP

Dalam beberapa kasus, penggunaan ARP dapat menyebabkan risiko keamanan potensial yang dikenal sebagai spoofing ARP atau keracunan ARP. Ini adalah teknik yang digunakan oleh penyerang untuk membalas permintaan ARP untuk alamat IPv4 milik perangkat lain, seperti gateway default. Penyerang mengirimkan balasan ARP dengan alamat MAC-nya sendiri. Penerima balasan ARP akan menambahkan alamat MAC yang salah ke tabel ARP-nya dan mengirim paket ini ke penyerang. Sakelar tingkat perusahaan mencakup teknik mitigasi yang dikenal sebagai inspeksi ARP dinamis (DAI).

Komentar