Data Link Layer

 Pengertian Data Link Layer

Data link layer adalah layer kedua dari bawah dalam suatu model OSI, yang dapat melakukan konversi pada frame-frame jaringan yang berisi data yang dikirimkan menjadi bit-bit yang mentah agar dapat diproses oleh layer fisik. Layer ini merupakan layer yang akan melakukan transmisi data antara perangkat-perangkat jaringan yang saling berdekatan di dalam sebuah wide area network (WAN), atau antara node di dalam sebuah segmen local area network (LAN) yang sama. Layer ini bertanggungjawab dalam membuat frame, flow control, koreksi kesalahan dan pentransmisian ulang terhadap frame yang dianggap gagal.

Protokol Data Link Layer

Dalam Data Link Layer  terdapat  3 protokol utama yang dapat dijelaskan berdasarkan pengirim dan penerimanya. Protokol – protocol tersebut antara lain :

Unstircted Simplex Protokol

Dalam protokol ini tugas dari pengirim data dan penerima data dibedakan atas :

Dalam kegiatan ini pengirim mengambil paket dari NL dimana oleh proses dalam protocol di bentuk menjadi sebuha frame dan dikirimkan ke PL. Disini selanjutnya data siap untuk diterima oleh penerima.

Ketika ada frame yang sampai di PL maka Penerima akan segera beraksi dan mengambil frame tersebut dari PL. Lalu paket yang terbungkus oleh frame diambil lalu diolah. Ketika ada proses pengambilan tersebut maka penerima  juga mengirimkan paket sehingga penerima disini berubah menjadi pengirim.

Dalam Unstircted Simplex Protokol data yang ditransmisikan hanya ke satu arah saja dengan catatan NL baik di sisi Penerima dan Pengirim sudah siap. Protokol ini tidak terbatas dengan waktu karena waktu proses diabaikan. Buffer yang dimilikipun memiliki kapasitas yang tidak terhingga dan dengan kemampuan ini maka tidak ada frame yang rusak ataupun hilang.

Simplex stop and wait protocol

Perbedaan dengan protocol yang diatas adalah buffernya terbatas. Tetapi protocol ini memiliki saluran komunikasi yang error free dan trafik datanya : simplex. Dikarenakan buffer yang dimilikii terbatas maka kecepatan prosesnya pun terbatas pula.  Protokol ini merupakan protocol dimana pengirim mengirimkan satu frame dan kemudian menunggu ack sebelum melanjutkan pengiriman

Berikut aktivitas pengirim dan penerima data :

Data yang telah terbungkus dalam paket diambil dari NL kemudaia dibentuk menjadi frame dan menggunu ack untuk pengirimannya. Ketika ack sudah ada maka frame terbut akan dikirimkan ke PL.

Penerima akan merespon ketika ada frame yang datang dengan mengambilnya dari PL.  Frame yang telah diambil di buka dan diambil paketnya. Paket tadi kemudian dip roses dan dilewatkan ke NL dan kirim ack kembali.

Protokol Simplex untuk Kanal yang bernoise

Protokol ini digunakan untuk situasi yang seseungguhnya karena sebenarnya Kanal itu pasti bernoise. Dikarenakan kanalnya bernoise maka frame bias rusak atauoun hilang. Untuk mencegah kehilangan data maka protocol ini terdapat fasilitas checksum dimana akan mendeteksi frame – frame apa saja yang rusak dan hilang.

Protokol yang sebelumnya

Pada protocol sebelumnya alur kerjanya sebagai berikut :

Data yang ada di NL diambil kemudia membentuk frame dimana frame tersebut adalah DLL. Lalu frame dikirimkan lewat PL.  Ketika ada ack atau pemberitahuna dari penerima maka pengirim akan mengirimkan frame yang berikutnya dan bila tidak ada maka frame akan dikirimkan ulang. Begitu seterusnya hingga selesai

Data yang  diterima dari PL diproses dengan melakukan error checking. Kalau terjadi error maka data dibuang dan tidak mengirimkan ack, tetapi jika datanya bagus dan tidak ada error maka ack akan dikirimkan untuk mendapaatkan frame lagi dari pengirim. 

Services / Layanan Data Link Layer

Fungsi dari lapisan data link adalah menyediakan layanan bagi lapisan jaringan. Layanannya yang penting adalah pemindahan data dari lapisan jaringan pada node sumber ke lapisan jaringan di pada node yang dituju. Tugas lapisan data link adalah menstransmisikan bit-bit ke komputer yang dituju, sehingga bit-bit tersebut dapat diserahkan ke lapisan jaringan.

Transmisi aktual yang mengikuti lintasan akan lebih mudah lagi jika dianggap sebagai proses dua lapisan data-link yang berkomunikasi menggunakan protokol data link Lapisan data-linkdapat dirancang sehingga mampu menyediakan bermacam-macam layanan. Layanan aktual yang ditawarkan suatu sistem akan berbeda dengan layanan sistem yang lainnya. Tiga layanan yang disediakan adalah sebagai berikut :

Layanan jenis ini mempunyai arti di mana node sumber mengirimkan sejumlah frame ke node lain yang dituju dengan tidak memberikan acknowledgment bagi diterimanya frame-frame tersebut. Tidak ada koneksi yang dibuat baik sebelum atau sesudah dikirimkannya frame. Bila sebuah frame hilang sehubungan dengan adanya noise, maka tidak ada usaha untuk memperbaiki masalah tersebut di lapisan data-link. Jenis layanan ini cocok bila laju kesalahan (error rate) sangat rendah, sehingga recovery bisa dilakukan oleh lapisan yang lebih tinggi. Sebagian besar teknologi [LAN] meggunakan layanan unacknowledgment connectionless pada lapisan data link.

Pada layanan jenis ini berkaitan dengan masalah reabilitas. Layanan ini juga tidak menggunakan koneksi, akan tetapi setiap frame dikirimkan secara independen dan secara acknowledged. Dalam hal ini, si pengirim akan mengetahui apakah frame yang dikirimkan ke komputer tujuan telah diterima dengan baik atau tidak. Bila ternyata belum tiba pada interval waktu yang telah ditentukan, makaframe akan dikirimkan kembali. Layanan ini akan berguna untuk saluran unreliable, seperti sistem nirkabel.

Layanan jenis ini merupakan layanan yang paling canggih dari semua layanan yang disediakan oleh lapisan data-link bagi lapisan jaringan. Dengan layanan ini, node sumber dan node tujuan membuat koneksi sebelum memindahkan datanya. Setiap frame yang dikirim tentu saja diterima. Selain itu, layanan ini menjamin bahwa setiap frame yang diterima benar-benar hanya sekali dan semua framediterima dalam urutan yang benar. Sebaliknya dengan layanan connectionless, mungkin saja hilangnya acknowledgment akan meyebabkan sebuah frame perlu dikirimkan beberapa kali dankan diterima dalam beberapa kali juga. Sedangkan layanan connection-oriented menyediakan proses-proses lapisan jaringan dengan aliran bit yang bisa diandalkan.

Pada saat layanan connection oriented dipakai, pemindahan data mengalami tiga fase. Pada fase pertama koneksi ditentukan dengan membuat kedua node menginisialisasi variabel-variabel dancounter-counter yang diperlukan untuk mengawasi frame yang mana yang diterima dan yang belum diterima. Dalam fase kedua, satu frame atau lebih mulai ditransmisikan dari node sumber ke nodetujuan. Pada fase ketiga, koneksi dilepaskan, pembebasan variabel, buffer dan sumber daya yang lain yang dipakai untuk menjaga berlangsungnya koneksi.

SWITCHING

Dalam switching dikenal dua hal yaitu circuit dan packet switching. 

Cicuit Switching

Circuit Switching adalah jaringan simpul-simpul komunikasi yang secara fisik dirancang untuk melaksanakan pemindahan data dari satu simpul ke simpul yang lain hingga tujuan dicapai,

Ada simpul yang terhubung ke simpul lain, tugasnya semata-mata hanya untuk switching data. Simpul lain terhubung ke stasiun, tugasnya selain untuk switching juga untuk menerima data dari stasiun. Jalur-jalur simpul biasanya di-multipleks, baik FDM (frequency division multiplexing) maupun TDM (time division multiplexing). Biasanya jaringan tidak sepenuhnya dikoneksikan, untuk menjaga reliabilitas jaringan, selalu disediakan kelebihan jalur.

Komunikasi melalui jaringan simpul meliputi tiga tahap, yaitu:

Packet Switching

Sebuah metode yang digunakan untuk memindahkan data dalam jaringan internet. Dalam packet switching, seluruh paket data yang dikirim dari sebuah node akan dipecah menjadi beberapa bagian. Setiap bagian memiliki keterangan mengenai asal dan tujuan dari paket data tersebut. Hal ini memungkinkan sejumlah besar potongan-potongan data dari berbagai sumber dikirimkan secara bersamaan melalui saluran yang sama, untuk kemudian diurutkan dan diarahkan ke rute yang berbeda melalui router.

MEKANISME ERROR DETECTION

Pada gangguan transmisi serta efek rate data, dan rasio sinyal?terhadap?derau pada rate kesalahan bit. Dengan mengabaikan desain sistem transmisi, akan terjadi kesalahan yang disebabkan oleh perubahan satu bit atau lebih dalam frame yang transmisikan.

Sekarang kita menetapkan probabilitas?probabilitas berikut dengan memperhatikan kesalahan yang terjadi pada frame?frame yang ditransmisikan:

P_b: Probabilitas kesalahan bit tunggal, disebut juga dengan the bit kesalahan rate (Bit Error Rate – BER)

P_l:  Probabilitas di mana frame tiba tanpa kesalahan bit.

P₂: Probabilitas di mana frame tiba dengan satu atau lebih kesalahan bit yang tak terdeteksi.

P₃: Probabilitas di mana frame tiba dengan satu atau lebih kesalahan bit yang terdeteksi namun tanpa 

kesalahan bit yang tak terdeteksi.

Pertama?tama amati kasus saat tidak ada cara yang diambil untuk mendeteksi kesalahan. Maka probabilitas kesalahan yang terdeteksi (P₃) menjadi nol. Untuk menyatakan probabilitas yang tersisa, asumsikan probabilitas dimana bit?bit tersebut yang mengalami kesalahan (P_b), konstan dan bebas untuk masing?masing bit. Maka kita dapat:

                                                                P₁ = (1 ? P_b)^F
                                                                P₂ = 1 –P₁

dimana F adalah jumlah bit per frame. Maksudnya, probabilitas di mana sebuah frame tiba tanpa penurunan kesalahan bit bila probabilitas kesalahan bit tunggal meningkat, seperti yang diharapkan. Selain itu, probabilitas di mana sebuah frame tiba tanpa penurunan kesalahan apabila dengan panjang frame juga meningkat; semakin panjang frame, semakin banyak bit yang dimiliki dan semakin tinggi probabilitas kesalahannya.

Kita ambil satu contoh sederhana untuk menggambarkan keterkaitan ini. Suatu tujuan yang ditetapkan untuk koneksi ISDN adalah BER pada cartel 64?kbps harus kurang dari 10^?6 pada sedikitnya 90 persen dari interval 1 menit yang diamati. Anggap saja sekarang kita memiliki persyaratan yang lebih sederhana yang berada pada rata?rata satu frame dengan kesalahan bit tak terdeteksi yang bisa terjadi per hari pada kanal 64 kbps yang dipergunakan terus?menerus. Selain kita asumsikan pula panjang frame sebesar 1000 bit. 

Jumlah frame yang dapat ditransmisikan dalam sehari bisa mencapai 5,529 x 10⁶ , yang menghasilkan rate kesalahan frame yang diharapkan sebesar P₂ = 1/(5,529 x 10⁶) = 0,18 x 10^?6 Namun bila kita mengasumsikan nilai P_b sebesar 10^?6, maka P₁ = (0,999999)¹⁰⁰⁰ = 0,9999 dan karenanya P₂ = 10^?3, yang kira?kira tiga orde dari magnituda terlalu besar untuk memenuhi persyaratan ini.

Ini merupakan hasil yang mendorong penggunaan teknik?teknik pendeteksian kesalahan. Seluruh teknik ini beroperasi menurut prinsip berikut. Untuk frame bit tertentu, tambahan bit yang merupakan suatu kode pendeteksian kesalahan ditambahkan oleh transmitter. Kode ini dihitung sebagai fungsi dari bit?bit yang ditransmisikan lainnya. Receiver menunjukkan kalkulasi yang sama dan membandingkan dua hasilnya. 

Kesalahan yang terdeteksi terjadi bila clan hanya bila terdapat ketidaksamaan. Sehingga P₃ adalah probabilitas bahwa frame berisi kesalahan clan bahwa skema pendeteksian kesalahan akan mendapati kenyataan itu. P₂juga disebut sebagai rate kesalahan tersisa dan merupakan probabilitas yang berarti bahwa kesalahan akan menjadi tak terdeteksi walaupun skema pendeteksian kesalahan dipergunakan.

SLIDING WINDOW

Fakta dalam flow control ini adalah bahwa hanya satu frame yang dapat dikirimkan pada saat yang sama. Dalam keadaan antrian bit yang akan dikirimkan lebih besar dari panjang frame (a>1) maka diperlukan suatu efisiensi. Untuk memperbesar efisiensi yang dapat dilakukan dengan memperbolehkan transmisi lebih dari satu frame pada saat yang sama.

GAMBAR: Pemanfaatan saluran untuk Stop-And-Wait

Bila suatu stasiun A dan B dihubungkan dengan jalur full-duplex, stasiun B mengalokasikan buffers dengan selebar n frame, yang berarti stasiun B dapat menerima n frame, dan stasiun A diperbolehkan untuk mengirim frame sebanyak n tanpa menunggu adanya jawaban.

Untuk menjaga jejak dimana frame yang dikirimkan sedang dijawab maka masing-masing jawaban diberi label dengan nomor yang urut. Stasiun B menjawab frame dengan mengirimkan jawaban yang dilengkapi nomor urut dari frame berikutnya yang diinginkan. Jawaban ini juga memiliki maksud untuk memberitahukan bahwa stasiun B siap untuk menerima n frame berikutnya, dimulai dengan nomer urut yang telah tercantum.

Skema ini juga dapat dipergunakan untuk menjawab lebih dari satu frame. Misalnya stasiun B dapat menerima frame 2, 3 dan 4, tetapi menahan jawaban sampai sampai frame ke 4 tiba, dengan kembali jawaban dengan nomer urut 5, stasiun B menjawab frame 2, 3, dan 4 pada satu saat. Stasiun A memeliharan daftar nomer urutan yang boleh dikirim, sedangkan stasiun B menyimpan daftar nomer urutan yang siap akan diterima. Masing-masing daftar tersebut dapat dianggap sebagai window dari frame, sehingga prinsip 

kerjanya disebut dengan pengontrol aliran sliding-window.

Beberapa tambahan komentar diperlukan, karena nomer urut yang dipakai menempati daerah didalam frame, komentar tambahan ini dibatasai oleh terbatasnya tempat yang tersedia. Misalnya untuk daerah dengan panjang 3 bit, maka nomer urut jangkauannya antara 0 s.d 7 saja, sehingga frame diberi nomer dengan modulo 8, jadi sesudah nomer urut 7 berikutnya adalah nomer 0. Pada umumnya untuk daerah dengan panjang k-bit, maka jangkauan nomer urut dari 0 sampai dengan 2^k-1, dan frame diberi nomer dengan modulo 2^k.

Pada gambar dibawah menggambarkan proses sliding-windows, dengan diasumsikan nomer urut menggunakan 3-bit sehingga frame diberi nomor urut 0 s.d. 7, selanjutnya nomer yang sama dipakai kembali sebagai bagian urutan frame. Gambar segiempat yang diberi bayangan (disebut window) menunjukkan transmitter dapat mengirimkan 7 frame, dimulai dengan frame nomer 6. Setiap waktu frame dikirimkan maka window yang digambarkan sebagai kotak dibayangi akan menyusut, setiap waktu jawaban diterima, window akan membesar.

Ukuran panjang window sebenarnya tidak diperlukan sebanyak ukuran maksimumnya untuk diisi sepanjang nomer urut. Sebagai contoh, nomer urut menggunakan 3-bit, stasiun dapat membentuk window dengan ukuran 4, menggunakan protokol pengatur aliran sliding-window.

Sebuah contoh digambarkan pada gambar berikutnya (Gambar: Contoh protokol sliding-window). Misalnya diasumsikan memiliki daerah nomer urut 3-bit dan maksimum ukuran window adalah 7 frame. Dimulai dari stasiun A dan B telah menandai window dan stasiun A mengirimkan 7 frame yang dimulai dengan frame 0 (F0), sesudah mengirimkan 3 frame (F0, F1, dan F2) tanpa jawaban maka stasiun A telah menyusutkan window nya menjadi 4 frame. Window menandati bahwa stasiun A dapat mengirimkan 4 frame, dimulai dari frame nomer 3 selanjutnya stasiun B mengirim receive-ready (RR) yang berarti semua frame telah diterima sampai frame nomer 2 dan selanjutnya siap menerima frame nomer 3, tetapi pada kenyataannya disiapkan menerima 7 frame, dimulai frame nomer 3. Stasiun A terus mengirimkan frame nomer 3, 4, 5, dan 6, kemudian stasiun B menjawab RR7 sebagai jawaban dari semua frame yang diterima dan pengusulkan stasiun A mengirim 7 frame, dimulai frame nomer 7.

Receiver harus dapat menampung 7 frame belebihi satu jawaban yang telah dikirim, sebagian besar protokol juga memperbolehkan suatu stasiun untuk memutuskan aliran frame dari sisi (arah) lain dengan cara mengirimkan pesarreceive-not-ready (RNR), yang dijawab frame terlebih dulu, tetapi melarang transfer frame berikutnya.

GAMBAR: Skema Aliran Sliding-Window

Bila dua stasiun saling bertukar data (dua arah) maka masing-masing perlu mengatur dua window, jadi satu untuk transmit dan satu untuk receive dan masingmasing sisi (arah) saling mengirim jawaban. Untuk memberikan dukungan agar efiisien seperti yang diinginkan, dipersiapkan piggy-backing (celengan), masing- masing frame data dilengkapi dengan daerah yang menangkap urutan nomer dari frame, ditambah daerah yang menangkap urutan nomer yang dipakai sebagai jawaban. Selanjutnya bila suatu stasiun memiliki data yang akan dikirim dan jawaban yang akan dikirimkan, maka dikirimkan bersama-sama dalam satu frame, cara yang demikian dapat meningkatkan kapasitas komunikasi.

GAMBAR:Contoh Protokol Sliding-Window

Jika suatu stasiun memiliki jawaban tetapi tidak memiliki data yang akan dikirim, maka stasiun tersebut mengirimkan frame jawaban yang terpisah. Jika suatu stasiun memiliki data yang akan dikirimkan tetapi tidak memiliki jawaban baru yang akan dikirim maka stasiun tersebut mengulangi dengan mengirimkan jawaban terakhir yang dikirim, hal ini disebabkan frame data dilengkapi daerah untuk nomor jawaban, dengan suatu nilai (angka) yang harus diletakkan kedalam daerah tersebut. Jika suatu stasiun menerima jawaban yang sama (duplikat) maka tinggal mengabaikan jawaban tersebut.

Sliding-window dikatakan lebih efisien karena jalur komunikasi disiapkan seperti pipa saluran yang setiap saat dapat diisi beberapa frame yang sedang berjalan, tetapi pada stop-and-wait hanya satu frame saja yang boleh mengalir dalam pipa saluran tersebut.

Logical Link Control (LLC) adalah sub-layer tingkat atas dari Data Link Layer (dimana Layer Datalink sendiri adalah layer 2, diatas Layer Phisycal) pada tujuh layer OSI. Datalink menyediakan berbagai mekanisme yang memungkinkan untuk beberapa network protokol (IP, IPX) dapat berdampingan dengan  multipoint network and ditranportasikan melewati media jaringan yang sama, dan dapat juga memberikan mekanisme flow control.

LLC sub-layer berjalan sesperti sebuah interface antara sub – layer Media Access Control (MAC) dan network layer

Penggunaan protokol untuk LLC pada jaringan IEEE 802, seperti IEEE 802.3 / Ethernet (jika field EtherType tidak digunakan),  IEEE 802.5, dan IEEE 802.11, dan pada beberapa jaringan bukan IEEE802 seperti FDDI, yang dispesifikasikan dengan IEEE 802.2 standard.

Beberapa protokol bukan IEEE 802 dapat diterima selama dapat dibagi dua ke dalam layer MAC dan 

LLC. Sebaggai contoh, dengan HDLC menspesifikasikan antara fungsi MAC (membuat frame dari paket) dan fungsi LLC (multiplexing protokol, flow control, detection, dan error control, menyiapkan sebuah pentrasmisian kembali dari kegagalan paket ketika terindikasi), beberapa protokol seperti Cisco HDLC dapat menggunakan HDLC seperti pemberian frame dan protokkol LLC mereka sendiri.

Contoh lainnya daari Layer Data Link dimana yang terbagi antara LLC (untuk flow dan error control) dan 

MAC (untuk multiple access) adlah standard ITU – T G.hn, dimana yang menyediakan jaringan lokal berkecpatan tinggi melalui pengkabelan rumahan yang sudah ada (saluran power, saluran telepon, dan kabel coaxial).

Sebuah LLC header memberi tahu layer Data ink apa yang harus dilakukan dengan sebuah paket saat frame diterima. Dia bekerja seperti ini : Host akan menerima sebuah frame dan melihat pada header LLC  untuk mencari dimana paket ditujukan, sebagai contoh, IP protokol pada layer Network atau IPX.

Pada umumnya ada dua bentuk dari MAC : yaitu mendistribusikan dan memusatkan. Keduanya mungkin membandingkan untuk mengkomunikasikan antara personal orang. Dalam sebuah jaringan yang dibuat oleh pembicaran manusia contohnya dialog, kita melihat petunjuk – petunjuk dari teman – teman kita yang berbicara, terlihat jika salah satu dari mereka muncul untuk berbicara. Jika dua orang berbicara pada saat yang bersamaan, mereka akan kembali dan memulai pada permainan yang sudah lama yang mengatakan “tidak anda duluan”.

MAC juga menentukan mana data frame yang berakhir dan selanjutnya mana yang mulai yang selanjutnya dikenal frame synchronization. Ada 4 pengertian dari frame synchronization : berdasarkan waktu, penghitungan karakter, kesanggupan byte, kesanggupan bit.

 SUMBER : http://blog.ub.ac.id/bayu/2011/03/27/data-link-layer/