Chapter 9 CCNA - Transport Layer

Jaringan data dan Internet mendukung jaringan manusia dengan menyediakan komunikasi yang dapat diandalkan di antara orang-orang. Pada satu perangkat, orang dapat menggunakan beberapa aplikasi dan layanan seperti email, web, dan pesan instan untuk mengirim pesan atau mengambil informasi. Data dari masing-masing aplikasi ini dikemas, diangkut dan dikirimkan ke aplikasi yang sesuai pada perangkat tujuan.

a)      Transportation Data

1.      Peran Lapisan Transportasi

Lapisan transport bertanggung jawab untuk membentuk sesi komunikasi sementara antara dua aplikasi dan mengirimkan data di antara mereka. Aplikasi menghasilkan data yang dikirim dari aplikasi pada host sumber ke aplikasi pada host tujuan. Hal ini tanpa memperhatikan jenis host tujuan, jenis media di mana data harus melakukan perjalanan, jalur yang diambil oleh data, kemacetan pada tautan, atau ukuran jaringan.

2.      Tanggung Jawab Lapisan Transportasi adalah Melacak Percakapan Individu,  Segmentasi Segmen Data dan Penyatuan Kembali dan Mengidentifikasi Aplikasi.

3.      Percakapan Multiplexing

Mengirim beberapa jenis data (misalnya, video streaming) di seluruh jaringan, sebagai satu aliran komunikasi lengkap, dapat menggunakan semua bandwidth yang tersedia. Ini akan mencegah komunikasi lain terjadi pada saat yang bersamaan. Ini juga akan membuat pemulihan kesalahan dan pengiriman ulang data yang rusak menjadi sulit.

Untuk mengidentifikasi setiap segmen data, lapisan transport menambahkan header yang berisi data biner yang disusun dalam beberapa bidang. Ini adalah nilai dalam bidang ini yang memungkinkan berbagai protokol lapisan transport untuk melakukan fungsi yang berbeda dalam mengelola komunikasi data.

4.      Keandalan Lapisan Transportasi

Lapisan transport juga bertanggung jawab untuk mengelola persyaratan reliabilitas dari suatu percakapan. Aplikasi yang berbeda memiliki persyaratan keandalan transportasi yang berbeda. IP hanya terkait dengan struktur, pengalamatan, dan perutean paket. IP tidak menentukan bagaimana pengiriman atau pengiriman paket berlangsung. Protokol transport menentukan cara mentransfer pesan antar host. TCP / IP menyediakan dua protokol lapisan transport, Transmission Control Protocol (TCP) dan User Datagram Protocol (UDP).

5.      TCP

Transport TCP analog dengan mengirim paket yang dilacak dari sumber ke tujuan. Jika pesanan pengiriman dipecah menjadi beberapa paket, pelanggan dapat memeriksa secara online untuk melihat urutan pengiriman.

6.      UDP

UDP menyediakan fungsi dasar untuk mengirimkan segmen data antara aplikasi yang sesuai, dengan sangat sedikit overhead dan pemeriksaan data. UDP dikenal sebagai protokol pengiriman upaya terbaik. Dalam konteks jaringan, pengiriman upaya terbaik disebut tidak dapat diandalkan karena tidak ada pengakuan bahwa data diterima di tempat tujuan. Dengan UDP, tidak ada proses lapisan transport yang menginformasikan pengirim pengiriman yang sukses.

b)      TCP and UDP Overview

1.      Multiple Separate Conversations

Lapisan transport harus dapat memisahkan dan mengelola banyak komunikasi dengan kebutuhan kebutuhan transportasi yang berbeda. Pengguna berharap dapat secara bersamaan menerima dan mengirim email dan pesan instan, melihat situs web, dan melakukan panggilan telepon VoIP. Masing-masing aplikasi ini mengirim dan menerima data melalui jaringan pada saat yang bersamaan, meskipun persyaratan keandalannya berbeda. Selain itu, data dari panggilan telepon tidak ditujukan ke browser web, dan teks dari pesan instan tidak muncul dalam email. TCP dan UDP mengelola beberapa percakapan simultan ini dengan menggunakan bidang header yang dapat mengidentifikasi aplikasi ini secara unik. Pengenal unik ini adalah nomor port.

2.      Port Number

Sumber Port

Nomor port sumber dihasilkan secara dinamis oleh perangkat pengirim untuk mengidentifikasi percakapan antara dua perangkat. Proses ini memungkinkan beberapa percakapan terjadi secara bersamaan. Merupakan hal yang umum bagi perangkat untuk mengirim beberapa permintaan layanan HTTP ke server web pada saat yang bersamaan. Setiap percakapan HTTP terpisah dilacak berdasarkan port sumber.

Port Tujuan

Klien menempatkan nomor port tujuan di segmen untuk memberi tahu server tujuan layanan apa yang diminta, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Sebagai contoh, ketika klien menentukan port 80 di port tujuan, server yang menerima pesan mengetahui bahwa layanan web sedang diminta. Sebuah server dapat menawarkan lebih dari satu layanan secara bersamaan seperti layanan web pada port 80 pada saat yang sama yang menawarkan pembentukan koneksi File Transfer Protocol (FTP) pada port 21.

3.      Socket Pair

Sumber dan port tujuan ditempatkan di dalam segmen. Segmen tersebut kemudian dikemas dalam paket IP. Paket IP berisi alamat IP sumber dan tujuan. Kombinasi sumber alamat IP dan nomor port sumber, atau alamat IP tujuan dan nomor port tujuan dikenal sebagai soket. Soket digunakan untuk mengidentifikasi server dan layanan yang diminta oleh klien. Soket memungkinkan beberapa proses, berjalan pada klien, untuk membedakan diri dari satu sama lain, dan beberapa koneksi ke proses server untuk dibedakan satu sama lain.

Nomor port sumber berfungsi sebagai alamat pengirim untuk aplikasi yang meminta. Lapisan transport melacak port ini dan aplikasi yang memulai permintaan sehingga ketika respon dikembalikan, itu dapat diteruskan ke aplikasi yang benar.

4.      Perintah Netstat

Netstat adalah utilitas jaringan penting yang dapat digunakan untuk memverifikasi koneksi tersebut. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, masukkan perintah netstat ke daftar protokol yang digunakan, alamat lokal dan nomor port, alamat dan nomor port asing, dan status koneksi. Secara default, perintah netstat akan mencoba untuk menyelesaikan alamat IP ke nama domain dan nomor port ke aplikasi terkenal. Opsi -n dapat digunakan untuk menampilkan alamat IP dan nomor port dalam bentuk numeriknya.

c)      TCP Communication Process

1.      TCP Server Processes

Setiap proses aplikasi yang berjalan di server dikonfigurasi untuk menggunakan nomor port, baik secara default atau manual, oleh administrator sistem. Server individual tidak dapat memiliki dua layanan yang ditugaskan ke nomor port yang sama dalam layanan lapisan transport yang sama. Misalnya, host yang menjalankan aplikasi server web dan aplikasi transfer file tidak dapat dikonfigurasi untuk menggunakan port yang sama (misalnya, port TCP 80). Aplikasi server aktif yang ditugaskan ke port tertentu dianggap terbuka, yang berarti bahwa lapisan transport menerima dan memproses segmen yang ditujukan ke port tersebut. Setiap permintaan klien masuk yang ditujukan ke soket yang benar diterima, dan data dilewatkan ke aplikasi server. Ada banyak port yang bisa dibuka secara bersamaan di server, satu untuk setiap aplikasi server aktif.

2.      TCP Connection Establishment

Di beberapa budaya, ketika dua orang bertemu, mereka sering saling menyapa dengan berjabat tangan. Tindakan berjabat tangan dipahami oleh kedua belah pihak sebagai sinyal untuk sambutan yang ramah. Koneksi di jaringan serupa. Dalam koneksi TCP, klien host menetapkan koneksi dengan server. Koneksi TCP dibuat dalam tiga langkah: Klien inisiasi meminta sesi komunikasi client-ke-server dengan server, Server mengakui sesi komunikasi client-ke-server dan meminta sesi komunikasi server-ke-client, dan Klien inisiasi mengakui sesi komunikasi server-ke-klien.

3.      TCP Session Termination

Untuk menutup koneksi, tanda kontrol Finish (FIN) harus diatur dalam header segmen. Untuk mengakhiri setiap sesi TCP satu arah, jabat tangan dua arah, yang terdiri dari segmen FIN dan segmen Acknowledgement (ACK), digunakan. Oleh karena itu, untuk mengakhiri satu percakapan yang didukung oleh TCP, empat pertukaran diperlukan untuk mengakhiri kedua sesi.

d)     Reliability and Flow Control

1.      TCP Reliability - Ordered Delivery

Segmen TCP dapat tiba di tempat tujuan mereka rusak. Agar pesan asli dipahami oleh penerima, data dalam segmen ini disusun kembali ke dalam urutan asli. Nomor urut ditugaskan di header setiap paket untuk mencapai tujuan ini. Nomor urut mewakili byte data pertama dari segmen TCP. Selama pengaturan sesi, nomor urut awal (ISN) diatur. ISN ini mewakili nilai awal dari byte untuk sesi ini yang ditransmisikan ke aplikasi penerima. Karena data ditransmisikan selama sesi, nomor urut bertambah dengan jumlah byte yang telah ditransmisikan. Pelacakan byte data ini memungkinkan setiap segmen diidentifikasi dan diakui secara unik. Segmen yang hilang dapat diidentifikasi.

2.      TCP Flow Control - Window Size and Acknowledgments

TCP juga menyediakan mekanisme untuk kontrol aliran, jumlah data yang dapat diterima dan diproses oleh tujuan dengan andal. Kontrol aliran membantu menjaga keandalan transmisi TCP dengan menyesuaikan laju aliran data antara sumber dan tujuan untuk suatu sesi tertentu. Untuk mencapai hal ini, header TCP menyertakan bidang 16-bit yang disebut ukuran jendela. Angka tersebut menunjukkan contoh ukuran jendela dan ucapan terima kasih. Ukuran jendela adalah jumlah byte yang perangkat tujuan dari sesi TCP dapat menerima dan memproses pada satu waktu.

Ukuran jendela awal disepakati ketika sesi TCP dibuat selama jabat tangan tiga arah. Perangkat sumber harus membatasi jumlah byte yang dikirim ke perangkat tujuan berdasarkan ukuran jendela tujuan. Hanya setelah perangkat sumber menerima pengakuan bahwa byte telah diterima, dapat terus mengirim lebih banyak data untuk sesi. Biasanya, tujuan tidak akan menunggu semua byte untuk ukuran jendela yang akan diterima sebelum membalas dengan pengakuan. Ketika byte diterima dan diproses, tujuan akan mengirim ucapan terima kasih untuk menginformasikan sumber yang dapat terus mengirim byte tambahan.

3.      TCP Flow Control - Congestion Avoidance

Ketika kemacetan terjadi pada jaringan, itu menghasilkan paket yang dibuang oleh router yang kelebihan beban. Ketika paket yang berisi segmen TCP tidak mencapai tujuan mereka, mereka dibiarkan tidak diakui. Dengan menentukan tingkat di mana segmen TCP dikirim tetapi tidak diakui, sumber dapat mengasumsikan tingkat kemacetan jaringan tertentu. Setiap kali ada kemacetan, pengiriman ulang segmen TCP yang hilang dari sumber akan terjadi. Jika retransmisi tidak terkontrol dengan baik, pengiriman ulang tambahan dari segmen TCP dapat membuat kemacetan bahkan lebih buruk. Tidak hanya paket-paket baru dengan segmen TCP yang dimasukkan ke dalam jaringan, tetapi efek umpan balik dari segmen TCP yang ditransmisikan kembali yang hilang juga akan menambah kemacetan. Untuk menghindari dan mengendalikan kemacetan, TCP menggunakan beberapa mekanisme penanganan kemacetan, pengatur waktu, dan algoritma.

e)      UDP Communication

1.      UDP Low Overhead versus Reliability

UDP adalah protokol sederhana yang menyediakan fungsi lapisan transport dasar. Ini memiliki overhead yang jauh lebih rendah daripada TCP karena tidak berorientasi pada koneksi dan tidak menawarkan mekanisme retransmisi, sequencing, dan kontrol aliran canggih yang memberikan keandalan. Ini tidak berarti bahwa aplikasi yang menggunakan UDP selalu tidak dapat diandalkan, juga tidak berarti bahwa UDP adalah protokol inferior. Ini hanya berarti bahwa fungsi-fungsi ini tidak disediakan oleh protokol lapisan transport dan harus dilaksanakan di tempat lain jika diperlukan.

Rendahnya overhead UDP membuatnya sangat diinginkan untuk protokol yang membuat transaksi permintaan dan balasan yang sederhana. Misalnya, menggunakan TCP untuk DHCP akan memperkenalkan lalu lintas jaringan yang tidak perlu. Jika ada masalah dengan permintaan atau balasan, perangkat hanya mengirim permintaan lagi jika tidak ada tanggapan yang diterima.

2.      UDP Datagram Reassembly

Ketika datagram UDP dikirim ke tujuan, mereka sering mengambil jalur yang berbeda dan tiba dalam urutan yang salah. UDP tidak melacak nomor urut seperti yang dilakukan TCP. UDP tidak memiliki cara untuk menyusun kembali datagram ke dalam urutan transmisi mereka. Oleh karena itu, UDP hanya menyusun kembali data dalam urutan yang diterima dan meneruskannya ke aplikasi. Jika urutan data penting untuk aplikasi, aplikasi harus mengidentifikasi urutan yang tepat dan menentukan bagaimana data harus diproses.

3.      UDP Server Processes and Requests

Aplikasi server berbasis UDP diberi nomor port yang terkenal atau terdaftar, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Ketika aplikasi atau proses ini berjalan di server, mereka menerima data yang dicocokkan dengan nomor port yang ditetapkan. Ketika UDP menerima datagram yang ditujukan untuk salah satu port ini, maka data aplikasi akan diteruskan ke aplikasi yang sesuai berdasarkan nomor portnya.

4.      UDP Client Processes

Komunikasi client-server dimulai oleh aplikasi klien yang meminta data dari proses server. Proses klien UDP secara dinamis memilih nomor port dari kisaran nomor port dan menggunakan ini sebagai port sumber untuk percakapan. Port tujuan biasanya adalah nomor port yang terkenal atau terdaftar yang ditugaskan untuk proses server. Setelah klien memilih port sumber dan tujuan, sepasang port yang sama digunakan di header dari semua datagram yang digunakan dalam transaksi. Untuk mengembalikan data ke klien dari server, nomor port sumber dan tujuan di header datagram dibalik.

f)       TCP or UDP

1.      Aplikasi yang menggunakan TCP

TCP adalah contoh yang bagus tentang bagaimana berbagai lapisan dari protokol TCP / IP memiliki peran tertentu. TCP menangani semua tugas yang terkait dengan membagi aliran data menjadi segmen, menyediakan keandalan, mengontrol aliran data, dan penataan kembali segmen. TCP membebaskan aplikasi dari harus mengelola salah satu tugas ini. Aplikasi, dapat mengirim aliran data ke lapisan transport dan menggunakan layanan TCP yaitu FTP, HTTP, SMTP, Telnet.

2.      Aplikasi yang menggunakan UDP

Ada tiga jenis aplikasi yang paling cocok untuk UDP:

a.       Aplikasi video dan multimedia langsung - Dapat menoleransi beberapa kehilangan data, tetapi memerlukan sedikit atau tanpa penundaan. Contohnya termasuk VoIP dan video streaming langsung.

b.      Aplikasi permintaan dan balasan sederhana - Aplikasi dengan transaksi sederhana di mana tuan rumah mengirim permintaan dan mungkin atau mungkin tidak menerima balasan. Contohnya termasuk DNS dan DHCP.

c.       Aplikasi yang menangani keandalan itu sendiri - Komunikasi searah di mana kontrol aliran, deteksi kesalahan, ucapan terima kasih, dan pemulihan kesalahan tidak diperlukan atau dapat ditangani oleh aplikasi. Contohnya termasuk SNMP dan TFTP.