CCNA CHAPTER 9 - TRANSPORT LAYER

 A. Transport Layer Protocol

Transpotation of Data

1) Role of The Transport

    Lapisan transport bertanggung jawab untuk membangun sesi komunikasi sementara antara dua aplikasi dan mengirikan data diantara 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.

2) Transport Layer Responsibilities

Melacak Percakapan Individual

    Sebuah host mungkin memiliki beberapa aplikasi yang berkomunikasi melalui jaringan secara bersamaan. Maing-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

    Layanan ini mencakup enkapsulasi yang diperlukan pada setiap bagian data. Sebuah header, digunakan untuk perakitan ulang, ditambah ke setiap blok data. Header ini digunakan untuk melacak aliran data.

    Di tempat lain, lapisan transport harus mampu merekontruksi 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

    Lapisan transport memberikan setiap aplikasi pengenal yang disebut nomor port. Setiap proses perangkat lunak perlu mengakses jaringan diberikan nomor port yang unik untuk host tersebut.

3) Conversation Multiplexing

    Gambar di atas menunjukkan bahwa membagi data menjadi potongan-potongan yang lebih kecil memungkinkan banyak komunkasi 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 melakukan fungsi yang berbeda dalam mengelola komunikasi data.

4) Transport Layer Reability

    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.

5) TCP

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

6) UDP

    UDP menyediakan fungsi dasar untuk mengirimkan segmen data antara aplikasi yang sesuai, dengan sedikit biaya tambahan dan pemeriksaan data. 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.

7) The Right Transport Layer Protocol For The Right Application

    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.

    Dalam kasus lain, aplikasi dapat mentolerir beberapa kehilangan data selama transmisi melalui jaringan, tetapi penundaan trasmisi 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, dan Voice over IP (VoIP). Ucapan terima kasih dan transmisi ulang akan memperlambat pengiriman.

TCP and UDP Overview

1) TCP Features

Membangun sesi

    TCP adalah protokol berorientasi koneksi. Protokol berorientasi koneksi adalah protokol yang menegosiasikan dan membuat koneksi permanen (atau sesi) antara perangkat sumber dan tujuan sebelum meneruskan lalu lintas apa pun.

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

    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.

2) TCP Header

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.

3) UDP Features

    User Datagram Protocol (UDP) dianggap sebagai protokol transport dengan upaya terbaik. UDP adalah protokol transport ringan yang menawarkan segmentasi dan perakitan ulang data 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.

4) UDP Header

    UDP adalah protokol tanpa negara, yang berarti klien, maupun server, berkewajiban untuk melacak keadaan sesi komunikasi. Data harus terus mengalir dengan cepat. Aplikasi video dan suara langsung dapat mentolerir beberapa kehilangan data dengan efek minial atau tidak terlihat, dan sangat cocok untuk UDP. Potongan-potongan komunikasi di UDP disebut datagram. Datagram ini dikirim sebagai upaya terbaik oleh protokol lapisan transport.

5) Multiple Separate Conversations

    Pengguna berharap dapat menerima dan mengirim email dan pesan instan secara bersamaan, melihat situs web, dan melakukan panggilan telepon VoIP. Masing-masing aplikasi ini mengirim dan menerima data melalui jaringan pada waktu yang sama, meskipun persyaratan keandalannya berbeda. Selain itu, data dari panggilan telepon tidak diarahkan 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 porta.

6) Port Numbers

Port sumber

    Nomor port sumber secara dinamis dibuat oleh perangkat pengirim untuk mengidentifikasi percakapan antara dua perangkat. Proses ini memungkinkan banyak percakapan terjadi secara bersamaan. 

Pelabuhan tujuan

    Klien menempatkan nomor port tujuan di segmen untuk memberi tahu server tujuan layanan apa yang diminta.

7) Socket Pairs

    Soket digunakan untuk mengidentifikasi server da layanan yamg diminta oleh klien. Soket memungkinkan banyak proses, berjalan pada klien untuk membedakan dirinya dari satu sama lain, dan beberapa koneksi ke proses server untuk dibedakan satu sama lain. Nomor port sumber bertindak sebagai alamat pengirim untuk aplikasi yang meminta. Lapisan transport melacak port ini dan aplikasi yang memulai permintaan sehingga ketika respons dikembalikan, itu bisa diteruskan ke aplikasi yang benar.

9) The Netstat Command

    Netstat adalah utilitas jaringan penting yang dapat digunakan untuk memverifikasi koneksi tersebut. Masukkan perintah netstat untuk mendaftar protokol yang digunakan, alamat lokal dan nomor port, alamat asing dan nomor port, dan status koneksi.

    Secara default, perintah netstat akan mencoba menyelesaikan alamat IP ke nama domain dan nomor port untuk aplikasi terkenal. Opsi -n dapat digunakan untuk menampilkan alamat IP dan nomor port dalam bentuk numeriknya.

B. TCP and UDP

TCP Communication Process

1) TCP Server Process

    Setiap proses aplikasi yang berjalan di server dikonfigurasi untuk menggunakan nomor port, baik secara default atau manual, oleh administrator sistem. Server individu tidak dapat memiliki dua layanan yang ditetapkan ke nomor port yang sama dalam layanan lapisan transport yang sama.

2) TCP Connection Estabilisment

Sambungan TCP dibuat dalam tiga langkah :

• Langkah 1 - Klien yang memulai meminta sesi komunikasi klien-ke-server dengan server.
• Langkah 2 -Server mengakui sesi komunikasi klien-ke-server dan meminta sesi komunikasi server-ke-klien.
• Langkah 3- Klien yang memulai mengakui sesi komunikasi server-ke-klien.

3) TCP Session Termination

    Untuk menutup koneksi, bendera kontrol Selesai (FIN) harus disetel di header segmen. Untuk mengakhiri setiap sesi TCP satu arah, jabat tangan dua arah, yang terdiri dari segmen FIN dan segmen Pengakuan (ACK), digunakan. Oleh karena itu, untuk mengakhiri percakapan tunggal yang didukung oleh TCP, diperlukan empat pertukaran untuk mengakhiri kedua sesi.

    Istilah klien dan server digunakan sebagai referensi untuk kesederhanaan, tetapi proses penghentian dapat dimulai oleh dua host mana saja yang memiliki sesi terbuka:

• Langkah 1 - Ketika klien tidak memiliki lebih banyak data untuk dikirim dalam aliran, ia mengirimkan segmen dengan set bendera FIN.
• Langkah 2 - Server mengirimkan ACK untuk mengakui penerimaan FIN untuk mengakhiri sesi dari klien ke server.
• Langkah 3 - Server mengirimkan FIN ke klien untuk mengakhiri sesi server-ke-klien.
• Langkah 4 - Klien merespons dengan ACK untuk mengakui FIN dari server.

4) TCP Three-Way Handshake Analysis

Jabat tangan tiga arah :

• Menetapkan bahwa perangkat tujuan ada di jaringan
• Memverifikasi bahwa perangkat tujuan memiliki layanan aktif dan menerima permintaan pada nomor port tujuan yang ingin digunakan oleh klien yang memulai
• Memberi tahu perangkat tujuan bahwa klien sumber bermaksud untuk membuat sesi komunikasi pada nomor port tersebut
• Setelah komunikasi selesai, sesi ditutup, dan koneksi diakhiri. Mekanisme koneksi dan sesi mengaktifkan fungsi keandalan TCP.

Reability and Flow Control

1) TCP Reability-Ordered Delivery

    Segmen TCP mungkin tiba di tujuannya karena rusak. Agar pesan asli dapat dipahami oleh penerima, data di segmen ini disusun kembali menjadi urutan aslinya. Nomor urutan ditetapkan di header setiap paket untuk mencapai tujuan ini. Nomor urutan mewakili byte data pertama dari segmen TCP. 

    Selama penyetelan sesi, nomor urutan awal (ISN) ditetapkan. ISN ini mewakili nilai awal byte untuk sesi ini yang dikirimkan ke aplikasi penerima. Nomor urut segmen menunjukkan cara memasang kembali dan menyusun ulang segmen yang diterima

    Proses menerima TCP menempatkan data dari segmen ke buffer penerima. Segmen ditempatkan dalam urutan urutan yang benar dan diteruskan ke lapisan aplikasi saat dipasang kembali. Segmen apa pun yang datang dengan nomor urut yang rusak akan disimpan untuk diproses nanti. Kemudian, ketika segmen dengan byte yang hilang tiba, segmen ini diproses secara berurutan.

2) TCP-Flow Control-Window Size and Acknowledgements

    Proses tujuan pengiriman ucapan terima kasih saat memproses byte yang diterima dan penyesuaian berkelanjutan dari jendela pengiriman sumber dikenal sebagai jendela geser.

    Jika ketersediaan ruang buffer tujuan berkurang, itu dapat mengurangi ukuran jendelanya untuk memberi tahu sumber untuk mengurangi jumlah byte yang harus dikirim tanpa menerima pengakuan.

3) TCP Flow Control-Congestion Avoidance

    Jika sumber menentukan bahwa segmen TCP tidak diakui atau tidak diakui secara tepat waktu, maka sumber dapat mengurangi jumlah byte yang dikirim sebelum menerima pengakuan. Perhatikan bahwa ini adalah sumber yang mengurangi jumlah byte yang tidak diakui yang dikirimnya dan bukan ukuran jendela yang ditentukan oleh tujuan.

UDP Communication

1) UDP Low Overhead Versus Reability

    Overhead UDP yang rendah membuatnya sangat diinginkan untuk protokol yang membuat transaksi balasan dan permintaan sederhana. Misalnya, menggunakan TCP untuk DHCP akan menyebabkan 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

    Seperti segmen dengan TCP, 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 ulang datagram menjadi urutan transmisi mereka, seperti yang ditunjukkan pada gambar.

    Oleh karena itu, UDP hanya memasang kembali data sesuai urutan penerimaannya 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

    Seperti aplikasi berbasis TCP, aplikasi server berbasis UDP diberikan nomor port yang terkenal atau terdaftar, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Ketika aplikasi atau proses ini berjalan di server, mereka menerima data yang cocok dengan nomor port yang ditetapkan. Ketika UDP menerima datagram yang ditujukan untuk salah satu port ini, UDP meneruskan data aplikasi ke aplikasi yang sesuai berdasarkan nomor portnya.

4) UDP Client Processes

    Seperti TCP, komunikasi klien-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 merupakan nomor port terkenal atau terdaftar yang ditetapkan ke proses server.

    Setelah klien memilih port sumber dan tujuan, pasangan port yang sama digunakan di header semua datagram yang digunakan dalam transaksi. Untuk data yang dikembalikan ke klien dari server, nomor port sumber dan tujuan di header datagram dibalik.

TCP or UDP

1) Applications That Use TCP

    TCP adalah contoh yang bagus tentang bagaimana berbagai lapisan rangkaian protokol TCP / IP memiliki peran khusus. TCP menangani semua tugas yang terkait dengan membagi aliran data menjadi beberapa segmen, menyediakan keandalan, mengontrol aliran data, dan menyusun ulang segmen. TCP membebaskan aplikasi dari keharusan untuk mengelola salah satu tugas ini. Aplikasi, seperti yang ditunjukkan pada gambar, dapat dengan mudah mengirim aliran data ke lapisan transport dan menggunakan layanan TCP.

2) Application That Use UDP

Ada tiga jenis aplikasi yang paling cocok untuk UDP:

• Video langsung dan aplikasi multimedia - Dapat mentolerir beberapa kehilangan data, tetapi memerlukan sedikit atau tanpa penundaan. Contohnya termasuk VoIP dan video streaming langsung.
• 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.
• Aplikasi yang menangani sendiri keandalannya - Komunikasi searah di mana kontrol aliran, deteksi kesalahan, pengakuan, dan pemulihan kesalahan tidak diperlukan atau dapat ditangani oleh aplikasi. Contohnya termasuk SNMP dan TFTP.