Jump to content

Lapisan Protokol Data Link

From Wiki

Lapisan Data Link (bahasa Inggris: Data Link Layer) adalah lapisan kedua dalam model referensi OSI (Open Systems Interconnection) yang berfungsi untuk menentukan bagaimana bit-bit data dikelompokkan menjadi format yang disebut sebagai frame,. Lapisan ini menyediakan transmisi fisik data, menangani notifikasi kesalahan (error notification), topologi jaringan, serta kendali aliran (flow control). Dalam hierarki jaringan, lapisan ini bertugas memindahkan pesan dari lapisan Network menjadi bit-bit untuk ditransmisikan oleh lapisan fisik.

Fungsi Utama

Fungsi utama dari lapisan Data Link adalah memastikan pesan terkirim melalui perangkat yang sesuai dalam Local Area Network (LAN) menggunakan alamat perangkat keras (hardware address). Secara spesifik, lapisan ini memiliki tanggung jawab sebagai berikut:

  • Framing (Pembingkaian): Melakukan format pada pesan menjadi pecahan-pecahan yang disebut data frame dan menambahkan header yang terdiri dari alamat perangkat keras tujuan dan asal. Informasi tambahan ini membentuk kapsul yang membungkus data asli.
  • Pengalamatan Fisik: Lapisan ini mendefinisikan pengalamatan perangkat keras (MAC Address) yang digunakan untuk identifikasi perangkat dalam jaringan.
  • Koreksi Kesalahan dan Flow Control: Menyediakan mekanisme error correction dan flow control untuk memastikan integritas data selama transmisi.
  • Operasi Perangkat Jaringan: Menentukan bagaimana perangkat jaringan seperti Bridge dan Switch beroperasi pada Layer 2.

Sub-lapisan Standar IEEE 802

Menurut spesifikasi IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802, lapisan Data Link dibagi menjadi dua sub-lapisan, yaitu:

1. Media Access Control (MAC) 802.3

Sub-lapisan ini mendefinisikan bagaimana paket ditempatkan pada media transmisi. Ketentuan di sub-lapisan MAC umumnya menggunakan prinsip "yang datang duluan akan dilayani lebih dulu" (first come/first served), di mana setiap permintaan mendapatkan bandwidth yang sama. Pengalamatan fisik dan topologi logikal didefinisikan pada sub-lapisan ini.

Sub-lapisan ini bertanggung jawab untuk mengidentifikasi protokol-protokol Lapisan Network dan melakukan enkapsulasi terhadapnya. Header LLC memberitahukan lapisan Data Link tentang apa yang perlu dilakukan terhadap paket begitu frame diterima. Sub-lapisan ini juga menyediakan fungsi flow control dan pengurutan bit kontrol.

Perangkat Keras Terkait

Perangkat keras yang beroperasi pada lapisan Data Link meliputi Network Interface Card (NIC), Bridge, dan Switch.

  • Switch: Perangkat ini bekerja pada Layer 2 dan melakukan penyaringan jaringan menggunakan alamat MAC. Switch membaca setiap frame yang melaluinya dan mencatat alamat perangkat keras pengirim ke dalam sebuah tabel filter (filter table) untuk mengingat port mana yang menerima frame tersebut. Berbeda dengan Hub yang meneruskan sinyal ke semua port, Switch mampu mengirimkan data secara spesifik ke perangkat tujuan, sehingga setiap port pada Switch memiliki collision domain sendiri.
  • Bridge: Perangkat ini digunakan untuk menjembatani dua jaringan yang mungkin memiliki media komunikasi atau topologi yang berbeda. Bridge dapat membagi satu jaringan besar menjadi dua segmen untuk mengurangi kemacetan lalu lintas data, serta memiliki kemampuan mempelajari alamat MAC tujuan untuk menyaring lalu lintas antar segmen.

Pengalamatan Perangkat Keras (MAC Address)

Alamat MAC (Media Access Control) adalah identitas unik yang ditanamkan pada perangkat keras jaringan (network interface card atau NIC). Alamat ini terdiri dari 48-bit yang dibagi menjadi dua bagian:

  1. Manufacturer ID (24-bit): Kode yang diberikan oleh IEEE kepada vendor atau pabrik pembuat perangkat.
  2. Station ID (24-bit): Nomor serial unik yang ditentukan oleh vendor.

Format penulisan MAC Address biasanya menggunakan bilangan heksadesimal, contohnya 00:18:de:22:ee:b2. Alamat ini disimpan dalam ROM (Read Only Memory) pada perangkat keras dan tidak dapat diubah secara permanen.

Implementasi dalam Manajemen Jaringan

Dalam implementasi praktis seperti pada perangkat MikroTik, konsep lapisan Data Link digunakan dalam berbagai fitur:

  • Bridging: Teknik penggabungan dua atau lebih antarmuka (interface) seolah-olah berada dalam satu segmen jaringan yang sama. Bridge pada MikroTik dapat menghubungkan antarmuka ethernet dengan jaringan WiFi.
  • Akses Winbox: Aplikasi Winbox dapat mengakses router MikroTik menggunakan MAC Address (Layer 2) yang berguna ketika perangkat belum memiliki konfigurasi IP Address (Layer 3). Namun, koneksi menggunakan MAC Address dinilai kurang stabil dibandingkan menggunakan IP Address karena sifatnya yang broadcast.
  • Keamanan Wireless: Fitur Access List pada jaringan nirkabel menggunakan penyaringan berbasis MAC Address untuk menentukan perangkat mana yang diizinkan terhubung ke Access Point,.

Point-to-Point Protocol (PPP)

Serial Line Internet Protocol SLIP RFC 1055 dan Point-to-Point Protocol PPP RFC 1661 adalah dua protokol yang sering digunakan di komunikasi melalui saluran serial di komputer. Pada hari ini, SLIP dan PPP telah menjadi bagian dari semya sistem operasi di PC. Kita akan menggunakan PPP melalui modem telepon untuk tersambung ke Internet melalui ISP baik itu dial-up maupun sambungan 24 jam.

Salah satu kelebihan PPP adalah kemampuan untuk melakukan negosiasi pada saat sambungan awal, seperti password, IP address, kompresi, dan enkripsi. Di samping itu, PPP mendukung komunikasi beberapa protokol sekaligus di atas satu sambungan. Di jaringan seperti ISDN, PPP mendukung inverse multiplexing dan alikasi bandwidth secara dynamic melalui Multilink-PPP (ML-PPP) diterangkan di RFC 1990 (http://www.isi.edu/in-notes/rfc1990.txt) dan RFC 2125 (http://www.isi.edu/in-notes/rfc2125.txt).

frame PPP

PPP biasanya menggunakan format frame High Level Data Link Controller (HDLC) yang merupakan protokol bit-oriented biasanya digunakan dalam komunikasi data yang sifatnya sinkron. RFC 1661 tidak menyaratkan penggunan HDLC. HDLC mendefiniskan kolom pertama dan dua kolom yang terakhir dari frame.

  • Flag: 8-bit pattern "01111110" yang digunakan sebagai batas awal dan akhir pengiriman data / paket.
  • Address: Untuk PPP, digunakan address broadcast 8-bit, "11111111".
  • Frame Check Sequence (FCS): 8-bit sisa dari kalkulasi cyclic redundancy check (CRC), digunakan untuk dekteksi kesalahan bit.

RFC 1661 pada dasarnya menjelaskan penggunaan ke tiga kolom yang lain dalam frame:

  • Protocol: 8 atau 16 bit yang menentukan jenis datagram yang dibawa di kolom informasi. Kolom protokol menentukan jenis protokol yang digunakan di lapisan network (apakah itu IP, IPX atau DDP), atau PPP Link-layer Control Protocol (LCP). Daftar lengkap nilai PPP yang mungkin dapat di peroleh dari IANA list of PPP protocols. (http://www.iana.org/numbers.html#P)
  • Information: berisi datagram dari protokol yang di spesifikasikan di kolom protokol. Kolom ini dapat kosong, atau berisi beberapa oktet, hingga maksimum 1500 oktet (default). Tentunya untuk nilai yang berbeda dapat di negosiasikan.
  • Padding: bersifat optional untuk menambah panjang dari kolom informasi. Mungkin dibutuhkan di beberapa implementasi untuk menjamin panjang frame minimum dan/atau untuk menjamin alignment batas dari komputer word.

Operasional PPP pada dasarnya sebagai berikut:


Local Area Network

Pada hari ini, jaringan lokal atau lebih dikenal sebagai Local Area Network (LAN) merupakan jaringan yang paling banyak di implementasikan untuk membentuk sebuah jaringan komputer.

Komputer yang terkait ke jaringan LAN biasanya di lengkapi dengan card Ethernet atau Network Interface Card / NIC atau lebih di kenal sebagai card LAN di toko-toko. Sebetulnya ada banyak tipe teknologi NIC, seperti, TokenRing, ARCNET dll, tapi yang paling populer adalah Ethernet & Wireless Ethernet / Wireless LAN.

Data melalui ethernet di kirim dalam unit frame, dimana setiap frame mempunyai awal dan akhir yang sangat jelas, Tampak pada gambar adalah struktur sebuah frame Ethernet versi 2.0 yang banyak di gunakan saat ini.

Frame Ethernet

Dalam frame Ethernet II, di definisikan:

  • Preamble:digunakan untuk sinkronisasi kecepatn / modem, 64 bit.
  • Alamat Ethernet Tujuan (Destination Address): dari mesin yang dituju, 48 bit
  • Alamat Ethernet Asal / Pengirim (Source Address): dari mesin pengirim, 48 bit
  • Tipe: Tipe data yang dikirim, seperti, IP, ARP, RARP, dll, 16 bit.
  • Kolom Data / Informasi: 46-1500 bytes, yang membawa informasi dan protokol yang lebih tinggi keluarga TCP/IP.
  • CRC Cyclical Redundancy Check: digunakan untuk mendeteksi kesalahan, 32 bit

Alamat Ethernet, atau lebih di kenal sebagai Media Access Control (MAC) address, kira-kira equivalen dengan nomor seri dari NIC. Setiap paket yang dikirim oleh NIC akan di bungkus di dalam frame Ethernet yang menggunakan MAC address untuk mengarahkan traffik di jaringan lokal. Oleh karena itu MAC address hanya penting di jaringan lokal saja. Pada saat paket berjalan di Internet, loncat dari satu router ke router yang lain IP address tidak berubah. Tapi MAC address akan di alokasikan lagi oleh setiap router yang di lewati. Proses / mekanisme perolehan informasi MAC address di jaringan menggunakan Address Resolution Protocol (ARP).

Sebetulnya masih banyak tipe Ethernet frame, beberapa diantaranya dapat dilihat di


WLAN: Wireless LAN IEEE 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g

Salah satu teknologi jaringan yang paling diminati pada saat ini (tahun 2006) adalah teknologi Wireless LAN yang memungkinkan kita membangun jaringan Internet pada kecepatan tinggi menggunakan radio pada frekuensi 2.4GHz & 5.8GHz tanpa menggunakan Telkom. Hal ini memungkinkan untuk membuat akses Internet menjadi murah.

Teknologi Wireless Local Area Network (WLAN) di definisikan melalui spesifikasi protokol IEEE 802.11. Pada saat ini ada cukup banyak spesifikasi yang ada, beberapa yang dominan adalah 802.11, 802.11a, 802.11b, and 802.11g. Semua menggunakan protokol Ethernet dan CSMA/CA (carrier sense multiple access with collision avoidance jadi bukan CSMA/CD) dalam mengakses channel radio secara bersama-sama.

802.11 – mendefinisikan jaringan wireless LAN yang mampu memberikan kecepatan 1 / 2 Mbps pada frekuensi 2.4GHz menggunakan modulasi Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) atau Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS). Teknologi IEEE 802.11 FHSS yang dominan pada hari ini adalah Bluetooth.

802.11a – merupakan extension dari 802.11 yang digunakan untuk Wireless LAN dan dapat memberikan kecepatan sampai dengan 54 Mbps di frekuensi 5-5.8 GHz. 802.11a menggunakan teknik modulasi / pengkodean Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) yang berbeda dengan FHSS atau DSSS.

802.11b (juga di kenal sebagai 802.11 kecepatan tinggi, atau Wireless Fidelity / WiFi) – merupakan extension dari 802.11 yang digunakan untuk Wireless LAN dan memberikan kecepatan sampai dengan 11 Mbps (dan dapat turun automatis menjadi 5.5, 2 dan1 Mbps) pada frekuensi 2.4 GHz. 802.11b hanya menggunakan DSSS. 802.11b merupakan ratifikasi dari standard 802.11 yang awal, yang memungkinkan jaringan wireless LAN mempunyai kemampuan yang hampir sama dengan Ethernet kabel.

802.11g – memungkinkan wireless LAN kecepatan tinggi 54Mbps di 2.4GHz untuk jarak dekat. 802.11g menggunakan teknik pengkodean / modulasi OFDM.

Modulasi yang digunakan di 802.11 awalnya adalah Phase-Shift Keying (PSK). Metoda modulasi yang digunakan di 802.11b adalah Complementary Code Keying (CCK), yang memungkinkan kecepatan tinggi dan lebih tahan terhadap interferensi propagasi multipath. 802.11a menggunakan modulasi Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) yang memungkinkan kecepatan tinggi sampai 54 Mbps, tapi umumnya komunikasi data berlangsung pada kecepatan 5.5 Mbps, 11 Mbps, atau 24 Mbps.

Untuk jarak dekat & low power (kurang dari 10 meter) terutama di peralatan personal, seperti PDA, Bluetooth dan standard IEEE 802.15 menjadi dominan. Untuk jarak jauh dan kota besar, WiMAX dan IEEE 802.16 menjadi dominan. Struktur MAC frame IEE 802.11 tampak sebagai berikut tampak pada gambar

Frame Wireless LAN

Definisi kolom di MAC IEEE 802.11b adalah:

  • Frame Control (FC): Versi protokol dan jenis frame yang di jelaskan lebih detail di Frame Control.
  • Duration/ID (ID) : digunakan untuk untuk message poll untuk power-save. Nilai waktu-nya digunakan untuk perhitungan Network Allocation Vector (NAV).
  • Sequence Control (SC): terdiri dari nomor fragment dan nomor urut. Digunakan untuk merepresentasikan urutan dari berbagai potongan dari frame yang sama, atau untuk mendeteksi duplikasi.
  • Kolom alamat (1-4): berisi 4 address (source, destination, transmittion dan receiver address) tergantung pada bit ToDS dan FromDS yang ada di Frame Control.
  • Kolom Data / Informasi: 0-2312 bytes, yang membawa informasi dan protokol yang lebih tinggi keluarga TCP/IP.
  • CRC Cyclical Redundancy Check: digunakan untuk mendeteksi kesalahan, 32 bit
ToDS FromDS Address 1 Address 2 Address 3 Address 4
0 0 DA SA APA -
0 1 DA APA SA -
1 0 APA SA DA -
1 1 RA TA DA SA


Dimana: 

DA	Destination Address (alamat tujuan)
SA	Source Address (alamat pengirim)
RA	Receipent Address (alamat penerima)
TA	Transmitter Address (alamat pemancar)
APA	Access Point Address (alamat access point)

Format Frame Control (FC) adalah sebagai berikut:

WEP (Wired Equivalent Privacy): menujukan bahwa data yang dikirim di enkrip berdasarkan algoritma WEP.

  • Order: menunjukan bahwa frame yang dikirim menggunakan aturan yang ketat.
Bit b3 b2 Penjelasan Bit b7 b6 b5 b4 Penjelasan
00 Management 0000 Associate Request
00 Management 0001 Associate Responds
00 Management 0010 Reassociate Request
00 Management 0011 Reassociate Responds
00 Management 0100 Probe Request
00 Management 0101 Probe Responds
00 Management 0110-0111 Reserved
00 Management 1000 Beacon
00 Management 1001 ATIM
00 Management 1010 Disassociation
00 Management 1100 Deauthentication
00 Management 1101-1111 Reserved
01 Control 0000-0001 Reserved
01 Control 1010 PS-Poll
01 Control 1011 RTS
01 Control 1100 CTS
01 Control 1101 ACK
01 Control 1110 CF End
01 Control 1111 CF End + CF-ACK
10 Data 0000 Data
10 Data 0001 Data + CF-ACK
10 Data 0010 Data + CF-Poll
10 Data 0011 Data + CF-ACK + CF-Poll
10 Data 0100 Null Function (no data)
10 Data 0101 CF-ACK (no data)
10 Data 0110 CF-Poll (no data)
10 Data 0111 CF-ACK + CF-Poll (no data)
10 Data 1000-1111 Reserved


Keterangan teknis lebih mendalam tentang format frame protokol Wireless LAN IEEE 802.11b terutama dapat di ambil di http://umsis.miami.edu/~ksarinna/IEEE80211b.html.

Keterangan lebih lanjut tentang berbagai informasi tentang teknologi Wireless LAN cukup mudah di peroleh di Google. Terutama untuk membuat infrastruktur Internet murah ada beberapa site yang mungkin bisa untuk memulai-nya adalah

Paket Radio

Teknik radio paket merupakan cikal bakal / teknik awal dari berbagai teknik Internet menggunakan radio yang sekarang marak. Teknik ini cukup populer di Indonesia di awal tahun 80-an. Memang kecepatan jaringan komputer yang menggunakan radio paket sangat rendah, hanya sekitar 1200-9600 bps, sangat rendah di bandingkan dengan teknologi WiFi 11-150Mbps yang sekarang kita nikmati.

Akan tetapi, saya sendiri cukup kaget mengetahui bahwa teknologi radio paket masih di gunakan oleh banyak saudara kita di Indonesia khususnya di daerah-daerah terpencil di Nusa Tenggara dll. Melihat kenyataan ini, saya memasukan pembahasan frame protokol AX.25 yang merupakan standard yang digunakan di radio paket.

Adapun format frame AX.25 radio paket adalah sebagai berikut:

Frame AX.25 Packet Radio

AX.25 sama seperti PPP menggunakan format frame High Level Data Link Controller (HDLC) yang merupakan protokol bit-oriented biasanya digunakan dalam komunikasi data yang sifatnya sinkron. HDLC mendefiniskan kolom pertama dan dua kolom yang terakhir dari frame.

  • Flag: 8-bit pattern "01111110" yang digunakan sebagai batas awal dan akhir pengiriman data / paket.
  • Control: 8 / 16bit , adalah kolom kontrol pada AX.25 yang mengacu pada operasi HDLC balances operation yang pada dasarnya terdiri dari tiga (3) mekanisme, yaitu, frame informasi (I), supervisory (S) dan unnumbered (U). Frame untuk mengirimkan data adalah frame informasi (I).
  • Address: 112 / 224 bit, pada AX.25, digunakan callsign Amatir radio untuk stasiun tujuan, stasiun penerima, dan beberapa stasiun relay jika ada. Di tambah Secondary Station Identifier (SSID). Total per address akan memakan 7 byte ( 48bit).
  • Protocol: 8 bit yang menentukan jenis datagram yang dibawa di kolom informasi. Kolom protokol menentukan jenis protokol yang digunakan di lapisan network (apakah itu IP, ARP, NET/ROM, TEXNET, FlexNet dll).
  • Information: berisi datagram dari protokol yang di spesifikasikan di kolom protokol. Kolom ini dapat kosong, atau N kali 8 bit.
  • Frame Check Sequence (FCS): 16-bit sisa dari kalkulasi cyclic redundancy check (CRC), digunakan untuk dekteksi kesalahan bit.

Teknik Control secara lengkap dan Protokol ID yang di dukung di AX.25 dapat dilihat di spesifikasi AX.25 versi 2.2 yang dapat di ambil dari http://www.tapr.org.

Bagi anda yang berminat untuk mengoprek teknologi radio paket, terutama mengunakan Linux, dapat mengambil berbagai referensi-nya disini.

Retrieved from "https://kangtain.com/wiki/index.php?title=Lapisan_Protokol_Data_Link&oldid=9022"