Cisco : Chapter 9 "Transport Layer"

 

Peran Transport Layer

Lapisan transport bertanggung jawab untuk membangun sesi komunikasi sementara antara dua aplikasi dan mengirimkan data di antara keduanya. Aplikasi menghasilkan data yang dikirim dari aplikasi pada host sumber ke aplikasi pada host tujuan. Ini tanpa memperhatikan jenis host tujuan, jenis media yang harus dilalui data, jalur yang diambil oleh data, kemacetan pada tautan, atau ukuran jaringan. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, lapisan transport adalah penghubung antara lapisan aplikasi dan lapisan bawah yang bertanggung jawab untuk transmisi jaringan.

Tanggung Jawab Lapisan Transportasi

Melacak Percakapan Individual

Pada lapisan transport, setiap kumpulan data yang mengalir antara aplikasi sumber dan aplikasi tujuan dikenal sebagai percakapan (Gambar 1). Sebuah host mungkin memiliki beberapa aplikasi yang berkomunikasi melalui jaringan secara bersamaan. Masing-masing aplikasi ini berkomunikasi dengan satu atau lebih aplikasi pada satu atau lebih host jarak jauh. Lapisan transport bertanggung jawab untuk memelihara dan melacak banyak percakapan ini.

Segmentasi Data dan Pemasangan Kembali Segmen

Data harus disiapkan untuk dikirim melalui media dalam bentuk yang dapat diatur. Sebagian besar jaringan memiliki batasan jumlah data yang dapat dimasukkan ke dalam satu paket. Protokol lapisan transport memiliki layanan yang mensegmentasi data aplikasi menjadi blok dengan ukuran yang sesuai (Gambar 2). Layanan ini mencakup enkapsulasi yang diperlukan pada setiap bagian data. Sebuah header, digunakan untuk perakitan ulang, ditambahkan ke setiap blok data. Header ini digunakan untuk melacak aliran data.

Di tempat tujuan, lapisan transport harus mampu merekonstruksi potongan-potongan data menjadi aliran data lengkap yang berguna untuk lapisan aplikasi. Protokol pada lapisan transport menjelaskan bagaimana informasi header lapisan transport digunakan untuk memasang kembali potongan data menjadi aliran untuk diteruskan ke lapisan aplikasi.

Mengidentifikasi Aplikasi

Untuk melewatkan aliran data ke aplikasi yang tepat, lapisan transport harus mengidentifikasi aplikasi target (Gambar 3). Untuk mencapai ini, lapisan transport memberikan setiap aplikasi pengenal yang disebut nomor port. Setiap proses perangkat lunak yang perlu mengakses jaringan diberikan nomor port yang unik untuk host tersebut.

Percakapan Multiplexing

Mengirimkan beberapa jenis data (misalnya, video streaming) melalui jaringan, sebagai satu aliran komunikasi lengkap, dapat menghabiskan semua bandwidth yang tersedia. Ini kemudian akan mencegah komunikasi lain terjadi pada waktu yang sama. Ini juga akan mempersulit pemulihan kesalahan dan pengiriman ulang data yang rusak.

Gambar tersebut menunjukkan bahwa membagi data menjadi potongan-potongan yang lebih kecil memungkinkan banyak komunikasi yang berbeda, dari banyak pengguna yang berbeda, untuk disisipkan (multipleks) pada jaringan yang sama.

Untuk mengidentifikasi setiap segmen data, lapisan transport menambahkan header yang berisi data biner yang diatur ke dalam beberapa bidang. Nilai-nilai di bidang inilah yang memungkinkan berbagai protokol lapisan transport untuk melakukan fungsi yang berbeda dalam mengelola komunikasi data.

Keandalan Lapisan Transportasi

Lapisan transport juga bertanggung jawab untuk mengelola persyaratan keandalan percakapan. Aplikasi yang berbeda memiliki persyaratan keandalan transportasi yang berbeda pula.

IP hanya berkaitan dengan struktur, pengalamatan, dan perutean paket. IP tidak menentukan bagaimana pengiriman atau pengangkutan 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), seperti yang ditunjukkan pada gambar. IP menggunakan protokol transport ini untuk memungkinkan host berkomunikasi dan mentransfer data.

TCP dianggap sebagai protokol lapisan transport yang andal dan berfitur lengkap, yang memastikan bahwa semua data sampai di tujuan. Namun, ini membutuhkan kolom tambahan di header TCP yang meningkatkan ukuran paket dan juga meningkatkan penundaan. Sebaliknya, UDP adalah protokol lapisan transport yang lebih sederhana yang tidak menyediakan keandalan. Oleh karena itu, ia memiliki lebih sedikit bidang dan lebih cepat daripada TCP.

TCP

Transport TCP dapat dianalogikan sebagai pengiriman paket yang dilacak dari sumber ke tujuan. Jika pesanan pengiriman dipecah menjadi beberapa paket, pelanggan dapat mengecek secara online untuk melihat pesanan pengiriman.

Dengan TCP, ada tiga operasi dasar keandalan:

• Penomoran dan pelacakan segmen data yang dikirimkan ke host tertentu dari aplikasi tertentu

• Mengakui data yang diterima

• Mengirim ulang data yang tidak diakui setelah jangka waktu tertentu

UDP

Meskipun fungsi keandalan TCP menyediakan komunikasi yang lebih kuat antar aplikasi, fungsi tersebut juga menimbulkan overhead tambahan dan kemungkinan penundaan transmisi. Ada trade-off antara nilai keandalan dan beban yang dibebankan pada sumber daya jaringan. Menambahkan overhead untuk memastikan keandalan beberapa aplikasi dapat mengurangi kegunaan aplikasi dan bahkan dapat merugikan. Dalam kasus seperti itu, UDP adalah protokol transport yang lebih baik.

UDP menyediakan fungsi dasar untuk mengirimkan segmen data antara aplikasi yang sesuai, dengan sedikit biaya tambahan 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 telah diterima di tempat tujuan. Dengan UDP, tidak ada proses lapisan transport yang menginformasikan pengirim tentang pengiriman yang berhasil.

UDP mirip dengan menempatkan surat biasa, tidak terdaftar, melalui pos. Pengirim surat tidak mengetahui ketersediaan penerima untuk menerima surat tersebut. Kantor pos juga tidak bertanggung jawab untuk melacak surat tersebut atau memberi tahu pengirimnya jika surat tersebut tidak sampai di tujuan akhir.

Protokol Lapisan Transportasi yang Tepat untuk Aplikasi yang Tepat

Untuk beberapa aplikasi, segmen harus tiba dalam urutan yang sangat spesifik agar berhasil diproses. Dengan aplikasi lain, semua data harus diterima sepenuhnya sebelum ada yang dianggap berguna. Dalam kedua contoh ini, TCP digunakan sebagai protokol transport. Pengembang aplikasi harus memilih jenis protokol transport yang sesuai berdasarkan kebutuhan aplikasi.

Misalnya, aplikasi seperti database, browser web, dan klien email, mengharuskan semua data yang dikirim sampai di tujuan dalam kondisi aslinya. Setiap data yang hilang dapat menyebabkan komunikasi rusak yang tidak lengkap atau tidak dapat dibaca. Aplikasi ini dirancang untuk menggunakan TCP.

Dalam kasus lain, aplikasi dapat mentolerir beberapa kehilangan data selama transmisi melalui jaringan, tetapi penundaan transmisi tidak dapat diterima. UDP adalah pilihan yang lebih baik untuk aplikasi ini karena lebih sedikit overhead jaringan yang diperlukan. UDP lebih disukai untuk aplikasi seperti streaming audio langsung, video langsung, dan Voice over IP (VoIP). Ucapan terima kasih dan transmisi ulang akan memperlambat pengiriman.

Fitur TCP

Membangun Sesi

TCP adalah protokol berorientasi koneksi. Protokol berorientasi koneksi adalah protokol yang menegosiasikan dan menetapkan koneksi permanen (atau sesi) antara perangkat sumber dan tujuan sebelum meneruskan lalu lintas apa pun. Melalui pembentukan sesi, perangkat menegosiasikan jumlah lalu lintas yang dapat diteruskan pada waktu tertentu, dan data komunikasi antara keduanya dapat dikelola dengan cermat.

Pengiriman yang Andal

Dalam istilah jaringan, keandalan berarti memastikan bahwa setiap segmen yang dikirim sumber tiba di tempat tujuan. Karena berbagai alasan, ada kemungkinan segmen rusak atau hilang sama sekali, saat dikirimkan melalui jaringan.

Pengiriman Pesanan Sama

Karena jaringan mungkin menyediakan beberapa rute yang dapat memiliki kecepatan transmisi berbeda, data dapat sampai dalam urutan yang salah. Dengan penomoran dan pengurutan segmen, TCP dapat memastikan bahwa segmen ini dipasang kembali ke urutan yang benar.

Alur kontrol

Host jaringan memiliki sumber daya yang terbatas, seperti memori dan daya pemrosesan. Ketika TCP menyadari bahwa sumber daya ini kelebihan pajak, TCP dapat meminta aplikasi pengirim untuk mengurangi laju aliran data. Ini dilakukan oleh TCP yang mengatur jumlah data yang dikirim sumber. Kontrol aliran dapat mencegah kebutuhan untuk transmisi ulang data ketika sumber host penerima kewalahan.

Tajuk TCP

TCP adalah protokol stateful. Protokol stateful adalah protokol yang melacak status sesi komunikasi. Untuk melacak status sesi, TCP mencatat informasi mana yang telah dikirim dan informasi mana yang telah diakui. Sesi stateful dimulai dengan pembentukan sesi dan diakhiri ketika ditutup dengan penghentian sesi.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, setiap segmen TCP memiliki 20 byte overhead di header yang merangkum data lapisan aplikasi:

• Port Sumber (16 bit) dan Port Tujuan (16 bit) - Digunakan untuk mengidentifikasi aplikasi.

• Nomor urutan (32 bit) - Digunakan untuk tujuan perakitan ulang data.

• Nomor pengakuan (32 bit) - Menunjukkan data telah diterima dan byte berikutnya diharapkan dari sumber.

• Panjang header (4 bit) - Dikenal sebagai ʺdata offsetʺ. Menunjukkan panjang tajuk segmen TCP.

• Dicadangkan (6 bit) - Bidang ini disediakan untuk masa depan.

• Bit kontrol (6 bit) - Termasuk kode bit, atau bendera, yang menunjukkan tujuan dan fungsi segmen TCP.

• Ukuran jendela (16 bit) - Menunjukkan jumlah byte yang dapat diterima dalam satu waktu.

• Checksum (16 bits) - Digunakan untuk pengecekan error pada header segmen dan data.

• Mendesak (16 bit) - Menunjukkan jika data mendesak.

Fitur UDP

User Datagram Protocol (UDP) dianggap sebagai protokol pengangkutan upaya terbaik. UDP adalah protokol transport ringan yang menawarkan segmentasi data dan perakitan ulang yang sama seperti TCP, tetapi tanpa keandalan dan kontrol aliran TCP. UDP adalah protokol sederhana yang biasanya dijelaskan dalam istilah apa yang tidak dilakukannya dibandingkan dengan TCP.

Header UDP

UDP adalah protokol tanpa kewarganegaraan, yang berarti baik klien, maupun server, berkewajiban untuk melacak status sesi komunikasi. Jika kehandalan diperlukan saat menggunakan UDP sebagai protokol transport, itu harus ditangani oleh aplikasi.

Salah satu persyaratan terpenting untuk mengirimkan video dan suara langsung melalui jaringan adalah data terus mengalir dengan cepat. Aplikasi video dan suara langsung dapat mentolerir beberapa kehilangan data dengan efek minimal atau tidak terlihat, dan sangat cocok untuk UDP.

Potongan-potongan komunikasi di UDP disebut datagram, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Datagram ini dikirim sebagai upaya terbaik oleh protokol lapisan transport. UDP memiliki overhead rendah sebesar 8 byte.