Ethernet
Pengenalan .......................................................................................................................... 3
CSMA/CD....................................................................................................................... 3
Pilihan Medium............................................................................................................... 4
Full dan half duplex ........................................................................................................ 5
Perkakasan LAN ................................................................................................................. 6
Hub.................................................................................................................................. 6
Switch ............................................................................................................................. 8
Router.............................................................................................................................. 9
Protokol Penghalaaan (Routing Protocol) .................................................................... 11
Jenis -jenis Protokol Penghalaan .................................................................................. 12
Permasalahan Ethernet ...................................................................................................... 13
Troubleshooting Ethernet.............................................................................................. 13
2
Pengenalan
Rangkaian Kawasan Setempat atau LAN (Local Area Network) adalah sistem yang
mengandungi peranti (device) yang berhubung di antara satu sama lain di dalam kawasan
geografi yang terhad jaraknya, biasanya meliputi satu bangunan atau beberapa bangunan
yang berdekatan. Keluasan rangkaian LAN biasanya merangkumi radius 10km dan tidak
memerlukan teknologi sambungan jauh yang disediakan oleh syarikat telekomunikasi.
Ada beberapa teknologi LAN yang popular seperti Ethernet,Token Ring dan FDDI.
Setiap mereka mempunyai cara kerja dan perkakasan tersendiri , tetapi dalam tugasan ini
hanya akan membincangkan teknologi LAN yang paling popular iaitu Ethernet.
CSMA/CD
Ethernet menggunakan konsep Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
(CSMA/CD) protokol refer standard IEEE 802.3.
Konsep CSMA/CD adalah pengurusan bagi penghantaran data oleh komputer/device
secara serentak. Semua komputer boleh menghantar data pada bila-bila masa tetapi
sebelum data dihantar, ia akan cuba melihat dahulu jika ada komputer lain menghantar
data. Jika ada, ia akan menunggu untuk seketika (random time) dan menghantar semula
apabila berlaku kekosongan pada talian.
Secara teknikalnya apabila komputer A contohnya cuba menghantar packet ia akan
melihat dahulu jika ada kehadiran signal digital pada talian tersebut. Jika clear (tiada
signal ) maka penghantaran packet akan diteruskan dan jika ada signal (talian digunakan)
maka signal "jam "akan dihantar supaya komputer A berhenti menghantar packet
tersebut. Jika cubaan hantar sebanyak 15 kali berlaku (collision) dan line masih sibuk ,
"time out" akan berlaku dan packet perlu dihantar semula.
3
Pilihan Medium
Ethernet menyediakan pilihan medium penghantaran yang berbeza dari segi kelajuan dari
1Mbps sehinggalah 1000Mbps. Medium tersebut adalah tersenarai dibawah :-
1. Thick coaxial cable (kabel sepaksi tebal) dipanggil jalur asas (baseband),thicknet atau
10Base5. Frekuensi:(500MHz)
2. Thin coaxial cable dipanggil thinnet Frekuensi:(50MHz)
3. Kabel Kategori 3- Cat 3 10BaseT Frekuensi:(16 MHz)
4. Kabel Kategori 5 - Cat 5 10BaseT,100BaseT (Fast Ethernet)- Frekuensi:100MHz
5. Fiber optik 1000BaseT atau Gigabit Ethernet. – Frekuensi tidak terhad.
Nota: Kabel Kategori 4 (biasanya ia dipanggil menggunakan nama singkatan Cat4,Cat5
dan sebagainya) twisted pair hanya digunakan untuk 16Mbps bagi rangkaian Token Ring.
Dan jika dilihat penggunaan Cat 5 memudahkan bagi kita untuk rancangan upgrade akan
datang jika network kemudiannya diupgrade dari 10Mbps kepada 100Mbps atau Fast
Ethernet.
4
Lihat gambarajah disebelah. Pemilihan Gigabit Ethernet sebagai sambungan backbone
antara hub , dan peranti lain menggunakan Fast Ethernet adalah berdasarkan beban
yang dibawa oleh mereka.
Full dan half duplex
Satu lagi yang perlu diberi perhatian adalah penggunaan full duplex pada NIC. Full
duplex membolehkan menghantar dan menerima frame dengan serentak. Andaikan
dengan penggunaan full duplex penggunaan talian adalah seperti sebuah jalan raya dua
hala dibandingkan dengan jalan raya sehala iaitu operasi normal ethernet dengan half
duplex.Dengan full duplex, tiada perlanggaran berlaku dan operasi CSMA/CD tidak
dipraktikkan di sini.
Jika NIC anda menyokong penggunaan full duplex maka bolehlah anda gunakan tetapi
perubahan setting perlu dibuat kepada kedua-dua belah pihak, jika tidak sambungan
tersebut akan menghasilkan banyak error.Perhatian perlu diberi iaitu full duplex hanya
boleh digunakan pada sambungan kepada switch dan router sahaja. Hub tidak boleh
menggunakan full duplex. Auto-negotiation
5
Perkakasan LAN
Hub
Hub berbanding dengan switch bekerja di lapisan fizikal OSI Layer. Ia juga dipanggil
multiport repeaters atau concentrators maka hanya bekerja untuk menguatkan signal
yang diterima dan menghantar semula kepada port-port lain. Hub yang murah dipasaran
mungkin mempunyai ciri-ciri intelligent yang minimum tanpa sebarang processor.
Hub digunakan pada network yang menggunakan topologi bintang (star topology). Ia
merupakan tempat pertemuan peranti rangkaian (PC, printer dan sebagainya).Hub
biasanya disimpan didalam kabinet rangkaian dan mempunyai sambungan RJ45 kepada
peralatan komputer atau kepada plate dinding terlebih dahulu.
6
Kelebihan sambungan star topologi ini adalah lebih mudah untuk mengawal dan men
"trouble shoot" masalah jika berlaku failure didalam network yang besar kerana semua
kabel datang dari punca yang berpusat pada satu tempat. Peralatan network seperti
komputer dan printer juga mudah untuk dipindahkan apabila perlu tanpa mengganggu
peralatan network yang lain.
Satu lagi perhatian yang perlu diberikan adalah mengenai sambungan kabel 10BaseT
yang digunakan untuk menghubungkan hub kepada hub/switch lain adalah
menggunakan crossover kabel. Tetapi ada juga hub yang boleh menggunakan straight
through kabel seperti hub yang mempunyai MDI unit .
7
Switch
Konsep switch adalah hampir sama dengan hub. Kita boleh katakan switch adalah
sebuah hub tetapi hub bukanlah sebuah switch kerana ciri-cirinya intelligent yang ada
pada switch.Istilah switch selalu dikelirukan dengan hub.Perbandingan antara switch
dan hub
Disini saya ambil contoh perbandingan antara 10MB Ethernet hub dan switch.
Hub Switch
Semua port dalam sebuah hub Switch pula boleh mencapai 10MB
berkongsi 10MB bandwidth bandwidth bagi setiap port. Semua user
contohnya bagi hub yang boleh mendapat sambungan maksimum
mempunyai 8 port , 10MB akan 10MB dan juga jika Raju adalah bos dalam
dikongsi oleh 8 user. Bermakna jika sebuah organisasi maka dia boleh
ada seorang user bernama Abu menyuruh system adminnya mendedikasi
mendownload sebuah file multimedia sambungan 10MB untuk PCnya sahaja dan
yang bersaiz besar, maka hanya sambungan bandwidth yang kurang untuk
sedikit sahaja bandwidth yang boleh user2 lain.
digunakan untuk user lain
Hub akan menghantar semua packet Switch pula lebih bijak dari hub dan akan
yang diterima oleh satu port ke semua menghantar packet kepada destinasinya
port2 lain walaupun hanya satu port sahaja. Kelebihan ini adalah kerana switch
sahaja yang sepatutnya menerima mempunyai ciri2 intelligent iaitu boleh
packet tersebut. Contohnya komputer menyimpan table MAC address NIC
X menghantar data ke komputer Y, (network interface card) peralatan
maka setiap port akan menerima komputer lain dengan membuat
packet tersebut walaupun hanya perbandingan sebelum menghantar ke
komputer Y yang sepatutnya destinasinya yang betul.
menerimanya. Dengan cara ini "network utilisation" dapat
dikurangkan kerana bandwidth digunakan
dengan lebih efficient.
Collision kerap berlaku kerana 10MB Collision mungkin tidak/kurang berlaku
bandwidth dikongsi oleh beberapa kerana network boleh disegmenkan kerana
ports. Jika berlaku penghantaran packet hanya dihantar ke destinasinya dan
packet serentak diantara user2 bukan ke semua port2 lain.
tersebut packet tersebut menunggu
8
masa yang lebih lama sebelum
dihantar semula.
Router
Router bekerja di lapisan ke 3 OSI Layer. Secara amnya tugas router adalah untuk
menghantar/menghalakan packet dengan menggunakan metrik yang paling optimal ke
destinasinya.
Arah packet yang dihantar mungkin boleh dipelajari dari maklumat lapisan ke 3 OSI
layer iaitu IP address. Selalu dikaitkan sebagai gateway tetapi sebenarnya tidak
semestinya gateway adalah router. Router mengandungi komponen hardware dan juga
software contohnya bagi router Cisco software yang digunakan bernama Cisco IOS
(Internetworking Operating System). Hardware sebuah router terdiri daripada CPU
contohnya Cisco router 2505 menggunakan processor 20MHz Motorola 68EC030.Selain
dari itu ia juga mempunyai komponen memori seperti ,NVRAM,flash RAM dan juga
RAM. Sambungan ke peralatan network lain menggunakan ports contohnya serial ports.
Gambar sebuah Cisco Router 4000 Series.
9
Contoh penggunaan router untuk menghubungkan dua LAN yang berada dua lokasi yang
berlainan melalui sambungan WAN.
Router menghubungkan dua LAN biasanya melalui sambungan WAN.
Ambil contoh gambar di atas. "Logical path" atau route antara LAN Host ABC dan LAN
Host XYZ melalui beberapa jenis rangkaian data link iaitu ethernet,FDDI dan token ring.
Untuk melaluinya frame akan di "encapsulate" (dikapsulkan), andaikan seperti surat yang
dimasukkan kedalam sampul surat yang pada level ini dipanggil packet.
10
Setiap kali melalui rangkaian data link tersebut, frame mempunyai format yang
tersendiri.(contohnya, format frame yang melalui ethernet akan berbeza dengan FDDI
dan token ring.) tetapi data yang dihantar tetap sama.
1) Host ABC mengkapsulkan data yang dihantar kepada sebuah packet untuk melalui
rangkaian data link ethernet (LAN). Data akan dihantar kepada default gateway iaitu
router A . (Data dimasukkan ke dalam sampul surat pertama dan seterusnya dimasukkan
ke sampul surat yang lebih besar apabila sampai ke router A). Destinasi yang dikenalpasti
bagi frame tersebut adalah interface pada router A dan asal (source) pula adalah host
ABC.
2) Router A akan menanggalkan packet tadi dari ethernet frame kerana router A sudah
mengenalpasti bahawa hop seterusnya adalah dari jenis rangkaian data link FDDI yang
berbeza jenis formatnya. Sebelum keluar dari interface router A , data akan dikapsulkan
lagi ke dalam format frame FDDI. Sekarang destinasi yang dikenalpasti bagi frame ini
adalah FDDI interface bagi router B dan asal (source) pula adalah FDDI interface bagi
router B.
3) Perkara yang sama berlaku pada rangkaian C iaitu proses penanggalan format frame
pada rangkaian yang seterusnya seperti sebelumnya.Destinasi yang dikenalpasti adalah
sebuah WAN menggunakan link serial yang mungkin menggunakan format HDLC dan
sebagainya dan source asal juga adalah serial interface router B.
4) Akhirnya, pada peringkat terakhir router C menggunakan frame format Token Ring
setelah mengetahui bahawa destinasi terakhir ini menggunakan rangkaian token ring.
Packet akhirnya sampai ke destinasi iaitu host XYZ.
Contoh diatas menunjukkan cara asas bagaimana router berfungsi apabila melalui
berbagai jenis rangkaian datalink yang berbeza. Proses pengkapsulan(encapsulation) dan
penyahkapsulan (de-encapsulation) berlaku apabila melalui jenis rangkaian yang berbeza.
Protokol Penghalaaan (Routing Protocol)
Dalam sebuah rangkaian yang besar dan kompleks, router mungkin mempunyai banyak
pilihan jalan yang boleh digunakan untuk menghantar data ke destinasinya. Tugas router
di sini adalah untuk memilih cara/jalan terbaik dan optimum dari maklumat yang
dihasilkan melalui proses pertukaran maklumat antara router tersebut dan yang lain.
Prosedur untuk memilih "route" yang terbaik ini dipanggil "routing protocol".
"Routing table" boleh dibina oleh router untuk memudahkan data dihantar ke
destinasinya. Bagaimanakah ianya dibina? Ada dua cara pertama melalui definisi yang
ditetapkan sendiri oleh pengguna router melalui "static routing" atau keduanya melalui
dynamic routing protocol di mana routing table dibina secara dinamik oleh routing
protocol seperti RIP,OSPF dan sebagainya.
11
Jenis -jenis Protokol Penghalaan
Ada beberapa jenis routing protocol.
1) Penghalaan statik (static routing) - Dalam statik routing, hala dimana packet dihantar
adalah tetap dan tidak berubah.Dalam kes ini, pengguna router telah mendefinisikan
bahawa packet perlu dihantar menggunakan mapping yang telah ditetapkan walaupun ada
cara lain untuk packet tersebut sampai ke destinasinya. Kelemahan penghalaan jenis ini
adalah, router tidak mempunyai pilihan jika berlaku perubahan topologi rangkaian
contohnya apabila hala yang ditetapkan itu tiba-tiba gagal berfungsi.
2) Penghalaan dinamik. (dynamic routing) - Dynamic routing ini dibina dari "routing
updates" yang diterima oleh router. Mesej "routing updates" ini memberitahu router
tentang maklumat terbaru yang diterima jika berlaku perubahan dalam rangkaian yang
memerlukan algoritma routing ini (contohnya untuk memilih route yang terbaik) dikira
semula dan routing table akan dikemaskini dari maklumat tersebut. Antara dynamic
routing protocols yang popular adalah dari jenis RIP,IGRP,OSPFdan BGP.
12
Permasalahan Ethernet
Di sini saya ingin berkongsi pengalaman mengenai masalah biasa yang menyebabkan
rangkaian Ethernet kita slow dan mungkin juga intermitent. Insyaallah kita boleh kongsi
bersama.
Troubleshooting Ethernet
Saya senaraikan antara error yang menyebabkan rangkaian Ethernet memberikan
masalah:
1. CRC (Cyclic Redundancy Check) atau FCS (Frame Check Sequence) error.
Setiap frame yang dihantar oleh ethernet akan disertakan pada hujungnya 32 bit CRC.
Dan jika penerima frame tersebut mengesan "error" . Lihat gambarajah di bawah
berdasarkan Ethernet IEEE 802.3.
Destination Source Length
Data
Preamble SFD (destinasi) (Punca) atau FCS
46 hingga
56 bit 8it Address Address Type 32bits
1500bytes
48bit 48 bits 16 bits
Secara teorinya nilai FCS bergantung kepada pengiraan polynomial berdasarkan bit-bit
terdahulu iaitu destination address,source,type dan data. Dari nilai tersebut jumlah nilai
FCS dihasilkan dan penerima frame akan mengira semula nilai tersebut sekali lagi dan
membandingkan dengan nilai FCS yang diterima. Jika jumlah tersebut berlainan maka
bermakna frame tersebut telah rosak dan tidak boleh digunakan. Error jenis ini sepatutnya
jarang berlaku tetapi kemungkinan berlakunya mungkin berpunca dari masalah
sambungan kabel , sambungan connector yang tidak sempurna dan juga interface
(mungkin NIC, mungkin port ) yang tidak baik. Jika masalah ini berlaku mungkin apa
yang boleh dibuat adalah menggunakan cable tester untuk melihat sama ada nilai
sambungan connector atau kabel menurut spesifikasi.
2. Alignment errors.
Berpunca dari pengiraan frame yang tidak mempunyai jumlah octet dalam bentuk integer
dan mempunyai nilai FCS yang rosak. Mungkin disebabkan oleh transmitter yang rosak
atau masalah kabel.
3. Runts atau Fragments
Runts dalam Bahasa Malaysia membawa maksud kecil,lemah dan tidak penting. Di sini
13
membawa erti frame yang saiznya kurang dari 64 bytes dan selalunya mempunyai nilai
FCS yang tidak valid. Perkara ini adalah normal kerana berlakunya collision.
4. Jabbers -Jabber adalah frame yang saiznya lebih dari standard 1518 bytes dan
mempunyai FCS error. Mungkin berpunca dari interface yang tidak elok.
5. Collisions - ini bukanlah error malah perkara normal bagi Ethernet (sila rujuk cara
Ethernet berfungsi) tetapi collisions yang tinggi boleh menyebabkan masalah pada
segmen. Satu masalah yang pernah saya jumpa disebabkan oleh collision adalah
disebabkan oleh duplex setting yang tidak betul contohnya NIC A menggunakan Full
Duplex tetapi NIC B menggunakan half duplex. Juga berlaku disebabkan oleh spesifikasi
vendor yang berlainan terutamanya apabila auto negotiation digunakan. Cara
penyelesaian ialah menggunakan cara manual (force bukan auto negotiate) pada kedua
belah pihak (NIC/port) di"set"kan duplex dan speed yang sama.
Anda mungkin mendapatkan symptom-symptom di atas melalui sniffer atau pun dari
statistik dan log yang dihasilkan oleh SNMP dan RMON.
14