DATA LINK LAYER

DATA LINK LAYER

Lapisan data link (data link layer) merupakan lapisan kedua dari standar OSI. Tugas utama data link layer adalah sebagai fasilitas transmisi raw data dan mentransformasi data tersebut ke saluran yang bebas dari kesalahan transmisi. Sebelum diteruskan ke network layer, data link layer melaksanakan tugas ini dengan memungkinkan pengirim memecah-mecah data input menjadi sejumlah data frame (biasanya berjumlah ratusan atau ribuat byte).

Kemudian data link layer mentransmisikan frame tersebut secara berurutan dan memproses acknowledgement frame yang dikirim kembali oleh penerima. Karena physical layer menerima dan mengirim aliran bit tanpa mengindah arti atau arsitektur frame, maka tergantung pada data link layer-lah untuk membuat dan mengenali batas-batas frame itu. Hal ini bisa dilakukan dengan cara membubuhkan bit khusus ke awal dan akhir frame.

1 .Masalah-masalah Rancangan Data Link Layer

            Bila secara insidental pola-pola bit ini bisa ditemui pada data, maka diperlukan perhatian khusus untuk menyakinkan bahwa pola tersebut tidak secara salah dianggap sebagai batas-batas frame.

            Terjadinya noise pada saluran data merusak frame. Dalam hal ini, perangkat lunak data link layer pada mesin sumber dapat mengirim kembali frame yang rusak tersebut. Akan tetapi transmisi frame yang sama secara berulang-ulang bisa menimbulkan duplikasi frame. Duplikat frame perlu dikirim apabila acknowledgement frame dari penerima yangdikembalikan ke pengirim telah hilang. Tergantung pada layer inilah untuk mengatasi masalah-masalah yang disebabkan rusaknya, hilangnya dan duplikasi frame. Data link layer menyediakan beberapa kelas layanan bagi network layer. Kelas layanan ini dapat dibedakan dalam hal kualitas dan harganya.

            Masalah-masalah lainya yang timbul pada data linklayer (dan juga sebagian besar layer –layer di atasnya) adalah mengusahakan kelancaran proses pengiriman data dari pengirim yang cepat ke penerima yang lambat. Mekanime pengaturan lalu-lintas data yang harus memungkinkan pengirim mengetahui jumlah ruang buffer yang dimiliki penerima pada suatu saat tertentu. Seringkali pengaturan aliran dan penanganan error ini dilakukan secara terintegrasi.

            Saluran yang dapat mengirim data pada kedua arahnya juga bisa menimbulkan masalah. Sehingga dengan demikian perlu dijadikan bahan pertimbangan bagi software data link layer. Masalah yang dapat timbul disini adalah bahwa frame-frame acknowledgement yang mengalir dari A ke B bersaing saling mendahului dengan aliran dari B ke A.

            Lapisan data link ini terdiri dari dua sub layer, yaitu Logical Link Control (LLC) Dan Medium Access Control (MAC). Fungsi dari LLC adalah melakukan pemeriksaan kesalahan dan menangani transmisi frame. Setiap frame merupakan sebuah paket data dan nomor urut yang di gunakan untuk memastikan pengiriman dan sebuah checksum untuk melacak data yang hilang. Sedangkan fungsi dari MAC adalah berurusan dengan mengambil dan melepaskan data dari dan ke kabel, menentukan protokol untuk akses ke kabel yang di-share di dalam sebuah LAN.

            Sesuai dengan keterangan yang telah disebutkan di atas, bahwa data link layer memiliki beberapa fungsi spesifik, diantaranya penyediaan interface layanan yang baik bagi networklayer (mengenai network layer akan dibahas pada bab selanjutnya), penentuan cara pengelompokan bit dari physical layer ke dalam frame, hal hal yang berkaitan dengan error transmisi dan pengaturan aliran frame sehingga receiver yang lambat tidak akan terbanjiri oleh pengirim yang cepat.

1.1 Layanan yang Disediakan Bagi Network Layer

            Fungsi dari data link layer adalah menyediakan layanan bagi network layer. Layanannya yang penting adalah pemindahan data dari network layer di komputer sumber ke network layer di komputer  yang dituju. Tugas data link layer adalah mentrasmisikan bit-bit ke komputer yang dituju, sehingga bit-bit tersebut dapat diserahkan ke network layer(Gambar 1)

Data link layer dapat dirancang sehingga mampu bermacam-macam layanan. Layanan aktual yang ditawarkan suatu sistem akan berbeda dengan layanan sistem yang lainnya. Tiga layanan yang disediakan adalah sebagai berikut:

1.    Layanan unacknowledged connectionsless

2.    Layanan acknowledged connectionsless

3.    Layanan acknowledged connection-oriented

Setiap layanan yang diberikan data link layer akan dibahas satu persatu.

1.1.1 Layanan Unacknowledged Connectionsless

            Layanan jenis ini mempunyai arti dimana komputer sumber mengirimkan sejumlah frame ke komputer 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 data link layer. Jenis layanan ini cocok bila laju error sangat rendah, sehingga recovery bisa dilakukan oleh layer yang lebih tinggi sebagian besar LAN menggunakan layanan unacknowledgement connectionless pada data link layer

1.1.2 Layanan Acknowledged Connectionless

            Pada layanan jenis ini berkaitan dengan masalah rehabilitas. Layanan ini  juga tidak menggunakan koneksi, akan tetapi setiapframe dikirim secara independen dan secara acknowledged. Dalam hal ini, si pengirim akan mengetahui apakah frame yang dikirim ke komputer tujuan telah diterima dengan baik atau tidak. Bila ternyata belum tiba pada interfal waktu yang telah ditentukan maka frame akan dikirimkan kembali layannan ini akan berguna untuk saluran unreliable, seperti sistem tanpa kabel.

1.1.3 layanan Acknowledged Connection-oriented

            Layanan jenis ini merupakan layanan yang paling canggih dari semua layanan yang di sediakan data link layer bagi network layer. Dengan layanan ini, komputer sumber dan komputer 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 frame diterima dalam urutan yang benar. Sebaliknya dengan layanan connectionsless, mungkin saja hilangnya acknowledgement akan menyebabkan sebuah frame perlu dikirimkan beberapa kali juga. Sedangkan layanan connections-oriented menyediakan proses-proses network layer 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 komputer menginisiasi variabel-variabel dan counter-counter yang diperlukan untuk mengawasi frame yang mana telah diterima dan yang mana yang belum. Dlam fase kedua, satu frame atau lebih mulai ditransmisikan. Pada fase ketiga, koneksi dilepaskan, pembebasan variabel, buffer dan resource yang lain yang dipakai untuk menjaga berlangsungnya koneksi.

1.2 Framming

            Untuk melayani network layer, data link layer harus menggunakan layanan yang disediakan oleh physical layer. Apa yang dilakukan phisical layer adalah menerima aliran raw bit dan berusaha mengirimkannya ke tujuan. Aliran bit ini tidak di jamin bebas dari error. Jumlah bit  yang diterima mungkin bisa lebih sedikit, sama atau lebih banyak dari jumlah bit yang di transmisikan dan juga bit-bit itu memiliki nilai yang berbeda-beda. Bila diperlukan, data link layer bertanggung jawab untuk mendeteksi dan mengoreksi error.

            Pendekatan yang umum dipakai adalah data link layer memecahkan aliran bit menjadi frame-frame dan menghitung checksum setiap frame-nya. Memecahkan-mecahkan aliran bit menjadi frame-frame lebih sulit dibanding dengan apa yang di bayangkan.

            Untuk memecah-mecahkan aliran bit ini, digunakan metode-metode khusus. Ada empat buah metode yang dipakai dalam pemecahan bit menjadi frame, yaitu:

1.    Karakter penghitung.

2.    Pemberian karakter awal dan akhir, dengan pengisian karakter.

3.    Pemberian flag awal dan akhir, dengan pengisian bit.

4.    Pelanggaran pengkodean physical layer.

1.2.1.    Karakter penghitung

Metode ini menggunakan sebuah field pada header untuk menspesifikasikan jumlah karakter di dalam frame. ketika data link layer pada komputer yang dituju melihat karakter penghitung, maka data link layer akan mengetahui jumlah karakter yang mengikutinya dan kemudian juga akan mengetahui posisi ujung frame-nya. Teknik ini bisa dilihat pada Gambar 4.3 di bawah ini, dimana ada empat buah frame yang masing-masing berukuran 5,5,8 dan 8 karakter.

Gambar 3sebuah aliran karakter tanpa error

Masalah yang akan timbul pada aliran karakter ini apabila terjadi error transmisi. Misalnya, bila hitungan karakter 5 pada frame kedua menjadi 7 (Gambar 4.4), maka tempat yang dituju tidak sinkron dan tidak akan dapat mengetahui awal frame berikutnya. Oleh karena permasalahan ini, metode hitungan karakter sudah jarang dilakukan.

Gambar 4sebuah aliran karakter dengan sebuah

1.2.2.    Pemberian karakter awal dan akhir

Metode yang kedua ini mengatasi masalah resinkronisasi setelah terjadi suatu error dengan membuat masing-masing frame diawali dengan deretan karakter DLE, STX, ASCII, dan ETX.

Masalah yang akan terjadi pada metode ini adalah ketika data biner ditransmisikan. Karakter-karakter DLE, STK, DLE dan ETX yang terdapat pada data akan mudah sekali mengganggu framming. Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan membuat data link layer, yaitu pengirim menyisipkan sebuah karakter DLE ASCII tepat

sebelum karakter DLE pada data. Teknik ini disebut character stuffing (pengisian karakter) dan cara pengisiannya dapat dilihat pada gambar 4.5

                        

DLE

A

DLE

DLE

DLE

ETX

B

STX

 

ETX

DLE

B

DLE

A

STX

DLE

                                                            DLE yang disisipkan

Gambar .5 pengisian karakter

1.2.2.1.        Pemberian flag awal dan akhir

Teknik baru memungkinkan frame data berisi sejumlah bit dan mengijinkan kode karakter dengan sejumlah bit per karakter. Setiap frame diawali dan diakhiri oleh pola bit khusus, 01111110, yang disebut byte flag. Kapanpun data link layer pada pengirim menemukan lima buah flag yang berurutan pada data, maka data link layer secara otomatis mengisikan sebuah bit 0 ke aliran bit keluar. Pengisian bit ini analog dengan pengisian karakter, dimana sebuah DLE diisikan ke aliran karakter keluar sebelum DLE pada data (Gambar 4.6)

Ketika penerima melihat lima buah bit 1 masuk yang berurutan, yang diikuti  oleh sebuah bit 0, maka penerima secara otomatis menghapus bit 0 tersebut. Bila data pengguna berisi pola flag, 01111110, maka flag ini akan ditransmisikan kembali sebagai 0111111010 tapi akan disimpan di memori penerima sebagai 01111110.

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

0

1

0

0

1

0

                                                                  Pengisian bit

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

0

                                          Gambar 6 pengisian bit

1.2.2.2.        pelanggaran pengkodean physical layer

Metode  yang terakhir hanya bisa digunakan bagi jaringan yang encoding pada medium fisiknya mengandung pengulangan. Misalnya, sebagian LAN melakukan encode bit 1 data dengan menggunakan 2 bit fisik. Umumnya, bit 1 merupakan pasangan tinggi rendah dan bit 0 adalah pasangan rendah-tinggi. Kombinasi pasangan tinggi-tinggi dan rendah-rendah tidak digunakan bagi data.

1.3.        Paket data

Pada saat data akan ditransmisikan, maka data akan dibagi menjadi paket yang kecil-kecil. Hal ini dilakukan karena:

1.    Jaringan tertentu hanya dapat menerima paket dengan panjang tertentu (misal ARPANET hanya mampu mengirim paket sebanyak 8063).

2.    Jenis flow control tertentu akan efisien jika berita yang dikirim dibagi dalam paket-paket yang kecil (misal pada select repeat ARQ bila terjadi kerusakan data pada saat transmisi, maka transmitter hanya perlu mengirim kembali paket data tersebut)

3.    Agar pengiriman jaringan tidak didominasi oleh user tertentu, karena dengan paket data maka setiap user dapat di batasi jumlah paket data yang akan dikirimkan sehingga dapat bergantian dengan user lainnya dalam memanfaatkan jaringan tersebut.

4.    Paket data yang kecil hanya memerlukan buffer yang kecil pada bagian receiver.

Akan tetapi dalam melakukan pemotongan data menjadi paket data menjadi paket data, harus memperhatikan bahwa data tidak boleh dipotong terlalu kecil, karena :

1.    Setiap data memerlukan bit overhead (tiap paket harus disertai dengan SYN, ADDRESS, CONTROL FIELD, CRC, FLAG, dan lain-lain). Pengiriman paketakan efisien jika bagian data lebih besar dari bit overhead.

2.    Bila paket data terlalu kecil maka waktu pemrosesan yang di perlukan untuk pemrosesan sebuah paket yang besar.

Berikut ini beberapa contoh paket (frame) data dari standart IEEE 802 yang secara umum telah banyak digunakan sebagai standart paket data.

1.    Format frame data standart IEEE 802.3 (Gambar 4.7).

Bytes               7            1                      2 of 6                                                 2 or 6              2     d-1500      0-40              4

Preamble

Destination adress,

Sourea adress

Data

pad

Ehedesum

                                               

                                    Start of frame delimeter                                         sength of data bold

Gambar 7 format frame IEEE 802.3 (gambar 4.7)

2.    Format frame data standart IEEE 802.4 (Gambar 4.8)

Bytes    1    1    1                2 or 6                       2 or 6                  0-0162           4               1

Destination address

Sourcea adress

data

ehedesum

Frame control

                        Start delimeter

preamble

Gambar 8 format frame IEEE 802.4

3.    Format frame data standart IEEE 802.5 (gambar 4.9).

Bytes              1     1      1        2 or 6                                      2 or 6                      no limit        4              1        1

S d

A c

F c

Destination adress

Source adress

data

ehedesum

e d

F s

                                                                                                                  Frame status

                        Acces controlframe control                                                                  end delimeter

Starting dalimeter

Gambar .9 format frame IEEE 802.5

1.4.        Sistem penyandian bit data

Penyandian adalah proses penggambaran dari satu set simbol menjadi set simbol yang lain. Sandi yang digunakan tergantung dari interface atau hubungan yang dikehendaki. Sistem penyandian yang utama dan banyak dipakai adalah:

1.    American standart code for information interchange (ASCII)

2.    Sandi baudot code (CCITT Alfabet no 2/Telex code)

3.    Sandi 4 atau 8

4.    Binary code decimal

5.    EBCDIC

Pada umumnya sistem sandi ASCII merupakan standart umum yang sering dipergunakan. Pemilihan sandi tergantung pada kecepatan dan kehandalah yang di miliki.

1.2.1.    American standart code for information tnterchange (ASCII)

hampir sama dengan CCITT alfabeth no 5, ASCII merupakan sandi 7 bit, sehingga terdapat 2 pangkat 7 yang berarti ada 128 macam simbol yang dapat disandikan dengan sistem sandi ini, sedangkan bit ke 8 merupakan bit paritas. Sandi ini dapat dikatakan yang paling banyak dipakai sebagai standart pensiyalan pada peralatan komunikasi data. Untuk transmisi asinkron tiap karakter disandikan dalam 10 atau 11 bit yang terdiri dari 1 bit awal, 7 bit data, 1 bit paritas, 1 atau 2 bit akhir.

            Sandi ASCII dapat dilihat pada tabel 4.1 berikut ini.

                                   

Tabel 4.1 sandi ASCII

                                               

1.2.1.1.        karakter data

      pada komunikasi data diadakan pertukaran informasi antara si pengirim dan penerima. Informasi yang dipertukaran terdiri atas dua grup baik untuk ASCII maupun EBCDIC yaitu karakter data dan karakter kendali.

      Untuk melakukan encoding dari berita yang dikirimkan, ada terminal yang hanya mengenal huruf besar saja, sehingga set untuk huruf kecil tidak di pakai. Tiap karakter mempunyai kombinasi yang unik, sehingga tidak akan terdapat salah penafsiran.

1.2.1.2.        karakter kendali

       karakter kendali digunakan untuk mengendalikan transmisi data, bentuk atau format data, hubungan data dan fungsi fisik terminal. Karakter kendali dibedakan atas:

1.    transmission control berfungsi untuk membentuk paket data yang mudah di kenal dan menggendalikan transmisi data dalam media transmisi.

2.    Format effectors berfungsi untuk mengendalikan tata letak fisik informasi pada print out atau tampilan layar.

3.    Device control  berfungsi untuk mengendalikan peralatan tambahan pada terminal.

4.    Information separators berfungsi untuk mengelompokan data secara logis.

            Dibawah ini akan diuraikan masing-masing karakter yang telah disebutkan di atas.

4.3.1.2.1      transmission control

            bentuk berita tergantung pada sitem komunikasi yang dipilih. Isi atau informasi berita biasa biasanya disebut teks. Kalau berita tersebut di pecah-pecah dalam blok yang lebih kecil.

            Blok teks ini kemudian disalurkan melalui saluran transmisi ke tempat tujuannya. Untuk mengenali dan mengetahui apa yang harus dilakukan dengan blok data yang diterima digunakan karakter transmission control.

            Karakter transmission control yang umum dikenal adalah sebagai berikut:

1.    SOH (Start of header); digunakan sebagai karakter pertama yang menunjukkan bahwa karakter berikutnya adalah header.

2.    STK (start of text); digunakan untuk mengakhiri header dan menunjukkan awal dari informasi atau teks.

3.    ETX (End of text); digunakan untuk mengakhiri teks.

4.    EOT (End of Transmission); untuk menyatakan bahwa transmisi dari teks baik satu maupun lebih telah berakhir.

5.    ENQ (Enquiry); untuk meminta agar remote station mengirimkan tanggapan. Tanggapannya dapat berupa identifikasinya atau status.

6.    ACK (Acknowledge); untuk memberikan tanggapan positif ke pengirim dari si penerima.

7.    NACK (Negative acknowledge); merupakan tanggapan negatif dari penerima ke pengirim.

8.    SYN (Synchonous); digunakan dalam transmisi sinkron untuk menjaga atau memperoleh sinkronisasi antar perlatan terminal.

9.    ETB (End of Transmission Block); digunakan untuk menyatakan akhir dari blok data yang ditransmisikan, bila berita dipecah menjadi beberapa blok.

10.  DLE (Data Link Escape); mengubah arti karakter berikutnya.

Hanya digunakan untuk lebih mengendalikan transmisi data.