ARSITEKTUR PROTOKOL, TCP/IP DAN APLIKASI BERBASIS INTERNET

A.   Protokol

Protokol adalah sebuah aturan atau standar yang mengatur atau mengijinkan terjadinya hubungan, komunikasi, dan perpindahan data antara dua atau lebih titik komputer. Protokol dapat diterapkan pada perangkat keras, perangkat lunak atau kombinasi dari keduanya. Pada tingkatan yang terendah, protokol mendefinisikan koneksi perangkat keras. Prinsip dalam membuat protokol ada tiga hal yang harus dipertimbangkan, yaitu efektivitas, kehandalan, dan Kemampuan dalam kondisi gagal di network. Protokol distandarisasi oleh beberapa organisasi yaitu IETF, ETSI, ITU, dan ANSI.

1.       Arsitektur Protokol

Karakteristik penting sebuah protokol adalah sebagai berikut.

a.       Langsung/tidak langsung

Bila dua sistem menggunakan point-to-point link, entiti-entiti pada sistem dapat dikatakan berkomunikasi secara langsung; yakni kontrol informasi dan data melintas langsung diantara kedua entiti tanpa adanya pengatur lain. Apabila sistem dihubungkan dengan switch jaringan komunikasi, atau mempunyai konfigurasi multipoint, maka tidak akan terjadi komunikasi protokol secara langsung. Kedua entiti yang berkomunikasi harus bergantung pada fungsi entiti-entiti lain untuk dapat saling menukar data. Pada rangkaian jaringan yang lebih luas, dimana dua entiti tidak hanya terhubung jaringan switch akan tetapi terhubung juga secara tidak langsung dengan dua jaringan atau lebih diistilahkan Internet.

b.      Monolitis/terstruktur

Pada sistem monolitis, task-task komunikasi pada sebuah entiti diperlakukan sebagai sebuah unit. Sehingga semua tugas dilakukan secara mandiri oleh unit tersebut. Misalnya, pada dua unit yang saling bertukar data, maka semua logic yang berhubungan dengan pertukaran data dilakukan oleh masing-masing unit.

c.       Simetris/tidak simetris

Sebuah protokol bersifat simetris jika dapat melakukan komunikasi antara entiti sejenis. Sedangkan asimetri diterapkan pada protokol yang mempunyai tingkatan lebih tinggi/lebih rendah, misalnya hubungan “client” dan “server”.

d.      Standar/non standar

Sebuah protokol non standar adalah protokol yang dibuat untuk suatu situasi komunikasi tertentu. Umumnya dirancang untuk model komputer khusus.

Suatu tugas (task) yang dilakukan oleh sebuah protokol dinamakan fungsi. Fungsi-fungsi protokol dapat dikelompokkan dalam beberapa kategori sebagai berikut.

a.       Encapsulation

b.      Segmentasi dan Reassembling

c.       Connection control

d.      Ordered delivery

e.       Flow control

f.       Error control

g.      Addressing

h.      Multiplexing

i.        Transmission services

B.   OSI Layer

Pengertian model OSI (Open System Interconnection) adalah suatu model konseptual yang terdiri atas tujuh layer, yang masing-masing layer tersebut mempunyai fungsi yang berbeda. OSI dikembangkan oleh badan Internasional yaitu ISO (International Organization for Standardization) pada tahun 1977. Model ini juga dikenal dengan model tujuh lapis OSI (OSI seven layer model). Berikut dibawah ini merupakan gambar dari model OSI 7 Layer

1.      Definisi masing-masing Layer pada model OSI

a.      Lapisan fisik (physical layer)

Physical Layer adalah Layer paling bawah dalam model OSI, berfungsi untuk mendefinisikan media transmisi jaringan, metode pensinyalan, sinkronisasi bit, arsitektur jaringan (seperti halnya Ethernet atau Token Ring), topologi jaringan dan pengabelan. Selain itu, level ini juga mendefinisikan bagaimana Network Interface Card (NIC) dapat berinteraksi dengan media kabel atau radio.

b.      Lapisan koneksi data (data link layer)

Tugas utama data link layer adalah sebagai fasilitas transmisi raw data dan mentransformasi data tersebut ke saluran yang bebas dari kesalahan transmisi. Sebelum diteruskan kenetwork layer, data link layer melaksanakan tugas ini dengan memungkinkan pengirim memecag-mecah data input menjadi sejumlah data frame (biasanya berjumlah ratusan atau ribuan byte).

c.       Lapisan jaringan (network layer)

Network Berfungsi untuk mendefinisikan alamat-alamat IP, membuat header untuk paket-paket, dan kemudian melakukan routing melalui internetworking dengan menggunakan router dan switch layer3. Network layer berfungsi untuk pengendalian operasi subnet.

d.      Lapisan transpor (transport layer)

Fungsi dasar transport layer adalah menerima data dari session layer, memecah data menjadi bagian-bagian yang lebih kecil bila perlu, meneruskan data ke network layer, dan menjamin bahwa semua potongan data tersebut bisa tiba di sisi lainnya dengan benar. Selain itu, semua hal tersebut harus dilaksanakan secara efisien, dan bertujuan dapat melindungi layer-layer bagian atas dari perubahan teknologi hardware yang tidak dapat dihindari.

e.       Lapisan sesi (session layer)

Session Layer Berfungsi untuk mendefinisikan bagaimana koneksi dapat dibuat, dipelihara, atau dihancurkan. Selain itu, di level ini juga dilakukan resolusi nama. Session layer mengijinkan para pengguna untuk menetapkan session dengan pengguna lainnya. Sebuah session selain memungkinkan transport data biasa, seperti yang dilakukan oleh transport layer, juga menyediakan layanan yang istimewa untuk aplikasi-aplikasi tertentu. Sebuah session digunakan untuk memungkinkan seseorang pengguna log ke remote timesharing system atau untuk memindahkan file dari satu mesin kemesin lainnya.

f.       Lapisan presentasi (presentation layer)

Presentation Layer berfungsi untuk mentranslasikan data yang hendak ditransmisikan oleh aplikasi ke dalam format yang dapat ditransmisikan melalui jaringan. Protokol yang berada dalam level ini adalah perangkat lunak redirektor (redirector software), seperti layanan Workstation (dalam windows NT) dan juga Network shell (semacam Virtual network komputing (VNC) atau Remote Dekstop Protokol (RDP).

g.      Lapisan aplikasi (application layer)

Application adalah Layer paling tinggi dari model OSI,  seluruh layer dibawahnya bekerja untuk layer ini, tugas dari application layer adalah Berfungsi sebagai antarmuka dengan aplikasi dengan fungsionalitas jaringan. Mengatur bagaimana aplikasi dapat mengakses jaringan, dan kemudian membuat pesan-pesan kesalahan. Protokol yang berada dalam lapisan ini adalah HTTP, FTP, SMTP, NFS.

2.      Cara Kerja Model OSI

a.       Aplication layer megirimkan data ke presentation layer, di presentation layer data ditambahkan header dan atau tailer kemudian dikirim ke layer dibawahnya, pada layer dibawahnya pun demikian, data ditambahkan header dan atau tailer kemudian dikirimkan ke layer dibawahnya lagi, terus demikian sampai ke physical layer.

b.      Di physical layer data dikirimkan melalui media transmisi ke host tujuan.

c.       Di host tujuan paket data mengalir dengan arah sebaliknya, dari layer paling bawah kelayer paling atas.

d.      Protokol pada physical layer di host tujuan mengambil paket data dari media transmisi kemudian mengirimkannya ke data link layer, data link layer memeriksa data-link layer header yang ditambahkan host pengirim pada paket,  jika host bukan yang dituju oleh paket tersebut maka paket itu akan di buang, tetapi jika host adalah yang dituju oleh paket tersebut maka paket akan dikirimkan ke network layer, proses ini terus berlanjut sampai ke application layer di host tujuan.

e.       Proses pengiriman paket dari layer ke layer ini disebut dengan “peer-layer communication”.

3.      Kelebihan dan Kekurangan OSI Layer

OSI layer memiliki kelebihan sebagai berikut :

·         Memberikan bahasa dan referensi yang sama antar sesama professional

·         JaringanMembagi tugas jaringan ke dalam layer-layer logis demi kemudahan dalam pemahaman

·         Memberikan keleluasaan fitur-fitur khusus pada level-level yang berbeda

·         Memudahkan dalam troubleshooting

·         Mendorong standard interoperability antar jaringan dan peranti

·         Memberikan modularity dalam fiturfitur jaringan (developer dapat mengubah fitur-fitur tanpa mengubah dengan cara pendekatan keseluruhan)

Dari kelebihan yang ada, terdapat pula kekurangan pada model OSI layer ini, antara lain :

·         Layer-layer OSI adalah teoritis dan dalam penerapannay belum tentu melakukan fungsi yang sesungguhnya.

·         Implementasi suatu protocol tertentu bisa tidak mewakili setiap layer OSI (atau bisa tersebar di beberapa layer)

C.   TCP/IP

Transmission Control Protocol (TCP) adalah salah satu jenis protokol yang memungkinkan kumpulan komputer untuk berkomunikasi dan bertukar data didalam suatu network (jaringan). TCP merupakan suatu protokol yang berada di lapisan transpor (baik itu dalam tujuh lapis model referensi OSI atau model DARPA) yang berorientasi sambungan (connection-oriented) dan dapat diandalkan (reliable). TCP dipakai untuk aplikasi-aplikasi yang membutuhkan keandalan data. 

TCP/IP saat ini dipergunakan dalam banyak jaringan komputer lokal (LAN) yang terhubung ke Internet, karena memiliki sifat:

1.      Merupakan protokol standar yang terbuka,

2.      Berdiri sendiri dari perangkat keras jaringan apapun.

3.      Bisa dijadikan alamat umum 

Sebuah alamat IP berisi satu bagian network dan satu bagian host, tetapi formatnya tidak sama pada setiap alamat IP. Sejumlah bit alamat dipakai disini untuk mengidentifikasi network, dan angka dipakai untuk mengidentifikasi host, dan beragam kelas alamat IP. Ada tiga kelas utama alamat IP yaitu kelas A, B dan C.

Ketentuan kelas alamat IP :

§  Jika bit pertama dari sebuah alamat IP adalah angka 0, ini menunjukan network kelas A. 

§  Jika bit pertama dari dua angka alamat IP adalah 10, ini menunjukan alamat IP network kelas B. 

§  Jika bit pertama dari tiga bit alamat IP adalah 110, ini merupakan alamat IP kelas

a.      Karakteristik TCP

Karakteristik dari TCP antara lain yaitu : 

·         Connection-orientedSuatu arsitektur/mekanisme komunikasi data di mana dua perangkat yang akan saling berkomunikasi diharuskan untuk membuat sebuah sesi (session) terlebih dahulu.

·         Reliabel (Keandalan) yang dimiliki oleh protokol ini disebabkan karena beberapa mekanisme. Berikut mekanisme tersebut:

1.      Checksum.

2.      Duplicate Data Detection

3.      Retransmisson.

4.      Sequencing.

5.      Timers.

·         Stream data transfer

TCP akan mengelompokkan byte-byte yang sebelumnya tidak terstruktur ke dalam bentuk segmen untuk kemudian. dikirimkan ke IP. Layanan ini memberikan keuntungan bagi aplikasi-aplikasi karena mereka tidak perlu lagi membuat blok-blok data.

·         Efficient flow control

Ketika mengirim ulang acknowledgement ke alamat asal, proses TCP yang menerima mengindikasikan nomor urutan yang bisa diterimanya tanpa harus meng-over flow buffer internal miliknya.

·         Full-duplex operation

TCP bisa mengirim dan menerima dalam waktu yang bersamaan.

·         Multiplexing

Komunikasi antar upper-layer yang terjadi secara simultan bisa dimultiplexikan melalui satu koneksi tunggal

b.      Model Arsitektur TCP/IP

Karena tidak ada perjanjian umum tentang bagaimana melukiskan TCP/IP dengan model layer, biasanya TCP/IP didefinisikan dalam 3-5 level fungsi dalam arsitektur protokol. Berikut merupakan bagan dari 5 layer dalam TCP/IP.

1.      Application Layer

Pada sisi paling atas dari arsitektur protokol TCP/IP adalah Application Layer. Layer ini termasuk seluruh proses yang           menggunakan transport layer untuk mengirimkan data. Banyak sekali application protocol yang digunakan saat ini. Beberapa diantaranya adalah :

·         HyperText Transfer Protocol (HTTP).

·         File Transfer Protocol (FTP).

·         Simple Mail Transfer Protocol (SMTP).

·         Telnet.

·         Domain Name System (DNS).

·         Simple Network Management Protocol (SNMP).

2.      Transport Layer

Dua protokol utama pada layer ini adalah Transmission Control Protocol (TCP) dan User Datagram Protocol (UDP). TCP menyediakan layanan pengiriman data handal dengan end-to-end deteksi dan koreksi kesalahan. TCP menyediakan layanan penuh lapisan transpor untuk aplikasi, TCP juga dikatakan protokol transpor untuk stream yang reliabel. Dalam konteks ini artinya TCP bermakna connectionoriented, dengan kata lain: koneksi end-to-end harus dibangun dulu di kedua ujung terminal sebelum kedua ujung terminal mengirimkan data. UDP menyediakan layanan pengiriman datagram tanpa koneksi (connectionless) dan low-overhead. Kedua protokol ini mengirmkan data diantara Application Layer dan Internet Layer.

3.      Internet Layer

Diatas Network Access Layer adalah Internet Layer. Internet Protocol adalah jantung dari TCP/IP dan protokol paling penting pada Internet Layer (RFC 791).

4.      Network Access Layer

Protokol pada layer ini menyediakan media bagi system untuk mengirimkan data ke device lain yang terhubung secara langsung. Fungsi dalam layer ini adalah mengubah IP datagram ke frame yang ditransmisikan oleh network, dan memetakan IP Address ke physical address yang digunakan dalam jaringan. IP Address ini harus diubah ke alamat apapun yang diperlukan untuk physical layer untuk mentransmisikan datagram.

5. Physical Layer

Physical layer mendefinisikan karakteristik yang dibutuhkan hardware untuk membawa sinyal data transmisi. Hal hal seperti level tegangan, nomor dan lokasi pin interface, didefinisikan pada layer ini.

c.       Cara Kerja TCP/IP

Adapun langkah-langkah cara kerja dari protokol TCP/IP ini adalah :

1.      Pertama, datagram dibagi-bagi ke dalam bagian-bagian kecil yang sesuai dengan ukuran bandwith (lebar frekuensi) dimana data tersebut akan dikirimkan.

2.      Pada lapisan TCP, data tersebut lalu “dibungkus” dengan informasi header yang dibutuhkan. Misalnya seperti cara mengarahkan data tersebut ke tujuannya, cara merangkai kembali kebagian-bagian data tersebut jika sudah sampai pada tujuannya, dan sebagainya.

3.      Setelah datagram dibungkus dengan header TCP, datagram tersebut dikirim kepada lapisan IP.

4.      IP menerima datagram dari TCP dan menambahkan headernya sendiri pada datagram tersebut.

5.      IP lalu mengarahkan datagram tersebut ke tujuannya.

6.      Komputer penerima melakukan proses-proses perhitungan, ia memeriksa perhitungan checksum yang sama dengan data yang diterima.

7.      Jika kedua perhitungan tersebut tidak cocok berarti ada error sewaktu pengiriman dan datagram akan dikirimkan kembali.

d.      Kelebihan TCP/IP

Beberapa kelebihan TCP/IP dibandingkan protokol yang lain antara lain: 

1.      TCP/IP adalah protokol yang bisa diarahkan.

2.      Memiliki mekanisme pengiriman data yang handal dan efisien.

3.      Bersifat open platform atau platform independent yaitu tidak terikat oleh jenis perangkat keras atau perangkat lunak tertentu.

4.      Karena sifatnya yang terbuka, TCP/IP bisa mengirimkan data antara sistem-sistem komputer yang berbeda yang menjalankan pada sistem-sistem operasi yang berbeda pula.

5.      TCP/IP terpisah dari perangkat keras yang mendasarinya.

6.      TCP/IP menggunakan skema pengalamatan yang umum, maka semua sistem dapat mengirimkan data ke alamat sistem yang lain.

e.       Kekurangan TCP/IP

Kekurangan model TCP/IP antara lain:

1.      memungkinkan buffer overflow attack.

2.      memungkinkan terjadinya denial of service.

f.       Kegunaan TCP

Beberapa kegunaan dari TCP yaitu : 

1.      Menyediakan komunikasi logika antar proses aplikasi yang berjalan pada host yang berbeda

2.      protokol transport berjalan pada end systems

3.      Pengiriman file (file transfer).

4.      Remote login.

5.      Computer mail. Digunakan untuk menerapkan sistem elektronik mail.

6.      Network File System (NFS).

7.      remote execution.

8.      name servers.

g.      Manajemen Koneksi TCP :

·         Pada saat Setup Koneksi

1.      Client mengirimkan kontrol TCP SYN ke server, dengan memberikan sequence number inisial.

2.      Server menerima TCP SYN, dan membalasnya dengan kontrol SYNACK.

·         Pada saat Menutup Koneksi

1.      Client mengirim kontrol TCP FIN ke server

2.      Server menerima FIN, dan membalas dengan ACK. Menutup koneksi dan mengirimkan FIN ke client.

3.      Client menerima FIN dan membalas ACK. Masuk pada masa menunggu balasan ACK terhadap dari server

4.      Server menerima ACK dan koneksi tertutup.

h.      Header TCP

Ukuran dari header TCP adalah bervariasi, yang terdiri atas beberapa field yang ditunjukkan dalam gambar dan tabel berikut. Ukuran TCP header paling kecil (ketika tidak ada tambahan opsi TCP) adalah 20 byte. headerTCP-2

i.        Port TCP

Port TCP mampu mengindikasikan sebuah lokasi tertentu untuk menyampaikan segmen-segmen TCP yang dikirimkan yang diidentifikasi dengan TCP Port Number. Nomor-nomor di bawah angka 1024 merupakan port yang umum digunakan dan ditetapkan oleh IANA (Internet Assigned Number Authority). Tabel berikut ini menyebutkan beberapa port TCP yang telah umum digunakan. 

D.   Perbandingan TCP dan OSI

TCP/IP dan OSI Model pada dasarnya tidak mempunyai perbedaan prinsip yang berlebihan. Kedua model tersebut hanya terpaut masalah simplisitas dan penjelasan lebih jauh. Inti dari kinerja kedua modl tersebut adalah sama dan sebangun. Namun tetap saja kedua hal tersebut mempunyai perbedaan walaupun tidak terlalu prinsip. Berikut ini beberapa perbedaan mendasar antara kedua model jaringan tersebut:

1.      Perbedaan Penggunaan

Kedua model jaringan tersebut digunakan pada dua buah jaringan yang berbeda. Mungkin secara fisik sama namun ketika berhubungan dengan user atau pengguna, maka terdapat perbedaan mendasar diantara keduanya. TCP/IP lebih digunakan pada jaringan yang masih berbasis pada text, dos atau segala bentuk jaringan yang tidak mengacu pada user interface. Sedangkan OSI Model mempunyai penggunaan yang lebih mendetail tentang fusngionalitas dari aplikasi, user interface maupun komponen-komponen aplikasi yang lebih kompleks.

2.      Perbedaan Antara Layer Pendukung Aplikasi

Baik TCP?IP maupun OSI model mempunyai layer yang mendukung aplikasi. Layer-layer tersebut mempunyai fungsionalitas yang sama namun dibedakan pada detail fungsionalitas dan protokol-protokol yang bekerja di dalamnya. Untuk mendukung proses layer Aplikasi, TCP/IP hanya menyediakan sebuah layer protokol. Sedangkan OSI Layer menyediakan 3 buah Layer untuk mendukung aplikasi yaitu: apliction layer, presentation layer dan session layer. Ketiga layer tersebut mempunyai fungsi antara lain: untuk melakukan proses network, melakukan data representasi dan untuk melakukan interhost communication (mempertahankan sesi koneksi antara dua buah jaringan)

3.      Perbedaan Antara Link Layer

Dalam Link layer terdapat masing-masing persamaan maupun perbedaan diantara kedua Model jaringan. Kedua model jaringan tersebut sama-sama menambahkan frame untuk menentukan alamat data tujuan maupun alamat data asal yang berupa mac address dari masing-masing piranti komputer. Alamat mac digunakan untuk memastikan agar data tersebut dapat diterima secara tepat dan konfirmasi dari penyempaian data dapat diterima oleh piranti komputer yang mengirimkan data. Pada OSI layer juga memuat tambahan berupa Physical data yang menjelaskan bagiamana data diubah dari bentuk data frame menjadi bit-bit yang disalurkan dari media transmisi data.