Penjelasan Konsep Dasar Layer 2 - Switching
fathurhoho

Penjelasan Konsep Dasar Layer 2 - Switching

Published by:
Jika berbicara Layer 2, itu berarti kita sedang berbicara tentang Data Link. Kalau sudah berbicara data link, berarti maksud tulisan saya disini engga jauh-jauh dari frame. Kalau sudah berbicara frame, itu berarti saya sedang menjelaskan tentang switching.

Setelah adanya teknologi switching, performa jaringan komputer sekarang ini meningkat berkali-kali lipat. Salah satu faktor utama yang menjadikan switch layer 2 menjadi efisien adalah switch sama sekali tidak melakukan modifikasi paket, melainkan hanya membaca frame dan memforwardnya ke interface yang sesuai.
Basic Concepts Layer 2 Switching
Switch menggunakan integrated circuit (IC) yang dinamakan ASICs (Application Specific Integration Circuit) yang bertugas untuk membangun dan me-maintain tabel MAC address (CAM).
Sekali lagi, switch berbeda dengan hub. Switch memecah collision domain, sedangkan hub tidak.
Setiap port, setiap interface, setiap koneksi memiliki bandwidth mereka sendiri, collision domain sendiri.

hemm heemmm, hemmm.
Rasanya kalimat ini sering sekali saya ulang-ulang.
Kalau sampai disini kamu sudah bingung tentang apa itu frame, data link, collision domain, etc etc etc. Maka dengan berat hati saya mengharuskan kamu membaca tulisan saya sebelumnya:
  1.  Dasar internetwork, penjelasan dasar jaringan komputer.
  2.  Ethernet networking, hubungan dan perbedaan switch, hub, dan router.
Kay...
So, basically, the main role of switch is forwarding the frame, it doesn't care anymore about the packet, just read the frame and forward it.
Feel better now.
yuk kita lanjutkan.

Di artikel diatas terdapat pembahasan switch dan bridge. Kedua perangkat ini pada umumnya sama, dalam hal collision dan broadcast domain. Bagaimanapun, artikel ini akan lebih menjelaskan lebih detil tentang switch.
Baiklah, sebelum kita masuk ke penjelasan fungsi-fungsi utama switch, ada beberapa hal yang menjadikan switch jauh lebih baik dari bridge.

Beberapa kelebihan switch dibanding bridge



1. Switch bisa memiliki banyak port.
2. Buffer yang dimiliki switch jauh lebih besar dibanding bridge.
3. Semua port di bridge sama speednya, sedangkan switch bisa beragam seperti FastEthernet atau GigabitEthernet.
4. Kinerja jauh lebih cepat switch, tentu. ASICs (jangan dibaca aseeek).

Secara umum, switching mode ada 3 jenis.
Bisa juga disebut internal processing; Store-and-forward, cut-through, dan fragment-free.

A. Store-and-Forward

Frame yang diterima oleh switch selalu dalam keadaan lengkap, field-field preamble, source mac address, destination mac address, dan seterusnya, sampai disini disebut store.
Dibagian akhir frame tadi terdapat field FCS (Frame Check Sequence) isinya nanti adalah Cyclic Redundancy Check (CRC). Pengecekan disini cuma mastiin saja kalau frame tadi memang benar sebuah hasil bungkusan dari data-data diatasnya (baca lagi enkapsulasi de-enkapsulasi kalau bingung). Kalau oke, di forward, kalau enggak, discard.

B. Cut-Through

Berbeda dengan diatas, proses yang ini ga harus menunggu sampai dia menerima semua frame. Switch langsung saja membaca destination mac address, lalu memforwardnya, secepatnya. Tentu latency disini akan berkurang, forwarding frame jauh lebih cepat, kurangnya tidak ada action untuk frame yang fail di FCS tersebut.

C. Fragment-Free

Kerjanya mirip dengan cut-through. Bedanya, dia menanti frame seperti store and forward.
Uniknya, fragment-free menanti frame tersebut diterima pasti dengan ukuran 64 bytes.

Karena switch sekarang sudah canggih, port nya dah kenceng-kenceng ampe Giga-an, dan ASICs nya dah dibuat makin cerdas, pada umumnya sudah menggunakan mode store and forward semua. Cisco Catalyst yang saya ketahui menggunakan mode store and forward semua, kecuali Nexus. Nexus Switch mengadaptasi mode cut-through, tidak perlu dipikirkan dalam lingkup CCNA.

Teorinya begitu.
Prakteknya bisa kamu lakukan dengan mengamati Ethernet_II frame (yang digunakan saat ini) dengan menggunakan GNS3 dan wireshark.

Are you ready to rock?
Kita akan memulai pembahasan switch dengan cara yang tidak membosankan, not full in theory i'm sure.
Mari kita pelajari sembari praktek langsung.

Fungsi Switch dan Cara Kerja Switch

Sebelum switch memutuskan kearah mana frame tersebut akan dilempar (baca: forward), dia harus memiliki database terlebih dahulu. Data ini dimuat dalam sebuah tabel, selanjutnya akan disebut dengan mac address table.
Ada 3 fungsi utama switch
  1. Learning Address
  2. Forward/Filter Decision
  3. Loop Avoidance
Agar menjadi menarik, mari kita simak penjelasan switching kali ini sambil nge-lab.
Tunggu apa lagi?
Fire up your packet tracer!

Berikut topologi yang akan saya gunakan.
Mac Address Table

#1 Switch is learning the mac address

Yuk biar lebih paham silakan buat simulasi sendiri, gunakan topologi yang mirip dengan diatas atau berbeda juga tidak masalah.
Okay. Gunakan perintah # show mac address-table
Pertama kali dinyalakan, tabel mac address switch akan kosong. Karena switch belum mempelajari dan menyimpan mac address perangkat manapun.

Nanti, kalau ada frame yang lewat dari port manapun, switch akan menyimpan mac address tersebut ke tabelnya.
Disini saya akan melakukan ping dari PC-A ke PC-D..
1. PC-A mengirim frame dengan source mac address 00:20:9E:8E:F8:00 ke PC-D 00:20:9E:D1:77:00.
2. Switch menerima frame melalui port G0/0 lalu menyimpannya di tabel CAM.
3. Karena mac address PC-D belum terdaftar di tabel, mac address akan memforward frame tersebut ke semua port kecuali G0/0.
4. PC-D merespon dan mengkonfirmasi mac address miliknya, lalu disimpan oleh switch dengan label G0/3.
5. PC-A dan PC-D bisa saling berkomunikasi. Mac address kedua PC ini akan disimpan oleh switch dalam rentang waktu tertentu, selama itu pula switch bisa langsung memforward frame ke PC-D jika ada frame yang bertujuan ke 00:20:9E:D1:77:00, dan sebaliknya.

#2 Making decision, forward/filter it, or drop the frame

Sampai disini kita setuju kalau switch menerima frame yang akan menuju 00:20:9E:D1:77:00, frame tersebut akan di forward ke G0/3.
Namun bagaimana jika destination address dari frame tersebut belum terdaftar di tabel?
Switch akan melakukan flood ke semua port KECUALI port dimana frame itu datang.
Ini disebut dengan frame filtering.
Switch Learned Mac Addresses

Sampai disini mungkin kamu pernah mendengar istilah frame flooding atau frame broadcast. Perbedaannya yang saya ketahui adalah seperti ini:

Frame Broadcast

• Anggap PC-A melakukan ping broadcast, alamatnya tujuannya 255.255.255.255 atau 192.168.1.255. Destination mac address yang dibentuk nanti akan diisi dengan ff:ff:ff:ff:ff:ff.
• Ketika frame tersebut sampai ke switch, switch akan membroadcast frame tersebut kesemua port nya terkecuali G0/0.
• Semua perangkat yang terhubung ke switch harus give attention ke pesan broadcast ini dengan membalas alamat mac address mereka. They should give attention, no matter what!

Frame Flooding

• Seperti proses pada learning address, anggap PC-A akan mengirim pesan ke PC-C. Karena mac address PC-C belum terdaftar di tabel, switch akan melakukan frame flooding ke semua port kecuali G0/0.
• PC-C akan merespon dan membalas pesan dengan alamat mac addressnya.
• Sedangkan PC yang lain akan mengabaikan frame tersebut.

# Pertanyaan

Sebuah tabel mac address adalah sebagai berikut:
Switch#sh mac address-table
Vlan Mac Address Type Ports
---- ----------- -------- -----
1 0005.dccb.d74b DYNAMIC Fa0/1
1 000a.f467.9e80 DYNAMIC Fa0/3
1 000a.f467.9e8b DYNAMIC Fa0/4
1 000a.f467.9e8c DYNAMIC Fa0/3
1 0010.7b7f.c2b0 DYNAMIC Fa0/3
1 0030.80dc.460b DYNAMIC Fa0/3
1 0030.9492.a5dd DYNAMIC Fa0/1
1 00d0.58ad.05f4 DYNAMIC Fa0/1

"Sebuah frame dengan source: 000a.f467.9e80 dan destination: 000a.f467.9e8b.
Ke port mana frame tersebut akan di forward oleh switch?"

Perhatikan lagi..
Terdapat beberapa mac address, dan terdaftar ke sebuah port yang sama, fa0/1 misalnya.
Hal itu dikarenakan switch terhubung ke switch yang lain, asumsikan Switch-B , dan di Switch-B terhubung beberapa perangkat (yang sudah learned) dengan mac address seperti diatas.

Pada kolom kedua (DYNAMIC) berarti: mac address of those devices has been learned dynamically by switch. Selama waktu tertentu. Defaultnya adalah 300 detik (5 menit). Setelah itu switch harus learning their mac address lagi.
Dalam keadaan tertentu kita bisa mendaftarkan mac address suatu perangkat ke salah satu port secara statis.

Perintahnya seperti ini:
Switch(config)#mac address-table static 00:20:9E:8E:F8:00 vlan 1 interface ?
GigabitEthernet GigabitEthernet IEEE 802.3z
Multilink Multilink-group interface
Port-channel Ethernet Channel of interfaces

Setelah itu pilih mau ke interface mana mac address tersebut akan didaftarkan. Tidak saya bahas.
Yang ingin saya jelaskan adalah baris VLAN di perintah tersebut, juga di kolom pertama tabel mac address.

Sekali lagi, secanggih apapun sebuah switch, tetap saja dalam sebuah broadcast domain.
Efeknya seperti skenario yang telah saya jelaskan diatas, flood, bisa bisa switchnya mabok. Bisa aja, apalagi kalau disengaja.
Satu broadcast domain = berada dalam VLAN yang sama. Itu kenapa implementasi switching tanpa konfigurasi VLAN sama saja tidak maksimal. 1 broadcast domain, dan ini buruk!

Di packet tracer kamu dapat melakukan broadcast (ini paling mudah, tanpa tools). Caranya seperti gambar dibawah ini.
Setelah itu create PDU, lalu amati behavior switch dalam menanggapi pesan broadcast tersebut.
Lakukan skenario seperti penjelasan saya diatas, unknown frame, broadcast frame, flood frame, dan seterusnya.
Jangan lupa simulation mode nya.
Complex PDU Broadcast
Jika kamu tidak familiar dengan simulation mode di packet tracer, saya turut bersedih. Ini fitur yang sangat membantu sekali dalam mempelajari dasar jaringan komputer.
Tenang saja, saya sudah menuliskan penjelasan penggunaan simulation mode di packet tracer. Silakan dibaca.

Setelah kamu melakukan skenario tersebut atau sudah memiliki bayangan atas skenario tersebut.
Kita akan setuju bahwa broadcast domain adalah hal serius di jaringan ethernet dan perlu di efisiensikan. Caranya adalah melakukan segmentasi jaringan, memecah broadcast domain, dengan mengkonfigurasi VLAN.
Akan saya jelaskan di lain kesempatan. Karena sebelum sampai ke VLAN kita harus memahami switchport (port pada switch) terlebih dahulu.

#3 Heyaa frame, do not loop my link!

Jadi, cara kerja switch itu sebenarnya simpel dan sangat sederhana sekali. Tidak banyak yang ia lakukan, tapi switch memiliki tanggung jawab besar di jaringan, karena dialah yang bertugas menentukan kearah mana frame akan lewat.
Karena fungsi yang vital ini, jaringan switching yang baik adalah yang memiliki redundant link.

Maksudnya?
Redundant link itu, link yang redundant. (apasih..)
Gitu.
Ada beberapa kabel. kalo yang satu mokad, copot ketendang, digigit tikus atau rusak karena faktor-faktor lainnya, masih ada link yang lain, sebagai backup. Sederhananya gitu. Kalo di logic programming orang bilang ini failover. Kalo di jaringan komputer fisik ini disebutnya redundant.

Nah. Fungsi terakhir switch ada disini.
Perhatikan topologi berikut.
Loop Avoidance Switch
Sw1 pertama akan menyebar pesan ARP, karena itu pesan broadcast. Switch-switch yang lain ikut membroadcast ke setiap port nya (kecuali port frame tersebut diterima).
Akan terus begitu..... muter-muter.
Ini disebut frame looping. Disinilah tugas switch sebagai loop avoidance.

Loop avoidance ini berfungsi untuk mencegah terjadinya frame-looping, akhirnya nanti dari topologi tersebut akan ada port yang modenya menjadi blocked. Ini dilakukan dengan menggunakan protokol yang disebut Spanning Tree.
Spanning tree ga saya bahas disini. Karena konsepnya lumayan panjang dan harus dipisahkan sendiri.

Kesimpulan

Konsep dasar Layer 2 switching sampai disitu saja. Tidak panjang. Jaringan komputer manapun selalu pake switch (biasanya) baik small home office apalagi enterprise. Issue issue di switch ini juga banyak nanti. Yang penting dasarnya sudah paham kalo switch itu bekerja berdasarkan mac address tabel nya, alur-alur kerjanya seperti apa, sudah saya jelaskan diatas.
Berbeda dengan router, dia bekerja berdasarkan routing tabel.

Baca juga: Konsep Dasar Routing dan Konfigurasinya

Jika ada yang ingin didiskusikan, silakan mengisi kolom komentar dibawah ini.
Selanjutnya kamu bisa membaca Konfigurasi Dasar Cisco Switch.
Semoga bermanfaat ^ ^

Referensi

• Todd Lammle - CCNA Routing Switching Complete Study Guide 2nd Version
• Wendell Odom - CCENT/CCNA ICND1 100-105 Official Certification Guide

0 comments:

Post a Comment

Back to top