Teknologi Ethernet

Ethernet saat ini merupakan teknologi LAN yang paling dominan di dunia. Ethernet bukanlah satu-satunya teknologi,  tetapi bagian dari teknologi LAN dan dapat dipahami dengan mudah menggunakan model referensi OSI. Semua LAN mempunyai masalah dasar tentang bagaimana setiap node akan diberi nama, dan Ethernet tidak memiliki pengecualian.  Spesifikasi Ethernet mendukung media yang berbeda, bandwidth dan variasi dari layer 1 dan 2. Namun, dasar format frame dan pengalamatan skema adalah sama untuk semua jenis Ethernet.

Sebagian besar lalu lintas di Internet berasal dan berakhir dengan koneksi Ethernet. Dari awal tahun 1970-an, Ethernet telah berkembang dalam memenuhi peningkatan permintaan untuk LAN berkecepatan tinggi. Ketika sebuah media baru dibuat, seperti serat optik, Ethernet diadaptasi untuk memanfaatkan keunggulan bandwidth dan rendahnya tingkat kesalahan yang ditawarkan oleh serat optik. Sekarang, protokol yang sama yang membawa data sebesar 3 Mbps pada tahun 1973 dapat membawa data sebesar 10Gbps.

Keberhasilan Ethernet disebabkan oleh faktor-faktor berikut ini:

• Kesederhanaan dan kemudahan pemeliharaan
• Kemampuan untuk memadukan teknologi baru
• Reliabilitas
• Rendahnya biaya instalasi dan upgrade

Dengan diperkenalkannya Gigabit Ethernet, apa yang dimulai sebagai teknologi LAN, sekarang meluas menjadi sebuah standar Ethernet metropolitan-area network (MAN) dan wide-area network (WAN).

Ide awal Ethernet berkembang dari masalah bagaimana menghubungkan dua atau lebih host yang menggunakan medium yang sama dan mencegah interferensi sinyal satu sama lain. Masalah multiple access ini telah dipelajari pada awal tahun 1970an di University of Hawaii. Sebuah sistem yang disebut Alohanet dikembangkan untuk memungkinkan berbagai stasiun di Hawaii dapat berbagi frekuensi radio. Hasil ini kemudian membentuk dasar untuk akses Ethernet yang dikenal sebagai metode akses CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).

LAN pertama di dunia adalah versi asli Ethernet. Robert Metcalfe dan rekan kerjanya di Xerox Palo Alto Research Center (PARC), David Boggs telah merancang ini pada tahun 1972. Standar Ethernet pertama telah diterbitkan pada tahun 1980 oleh konsorsium Digital Equipment Company, Intel and Xerox (DIX). Metcalfe menginginkan Ethernet menjadi standar bersama dimana dapat bermanfaat bagi semua orang, sehingga akhirnya dirilis sebagai standar terbuka. Produk pertama yang dikembangkan dengan menggunakan standar Ethernet dijual pada awal tahun 1980-an. Ethernet dapat mengirimkan data hingga 10 Mbps melalui kabel coaxial sampai jarak dua kilometer.

Pada tahun 1985, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) mempublikasikan standar LAN. Standar ini dimulai dengan nomor 802. Standar untuk Ethernet adalah 802.3. IEEE ingin memastikan bahwa standar ini kompatibel dengan International Standards Organization (ISO)/ model OSI. Untuk melakukan ini, maka standar IEEE 802.3 harus mempunyai alamat yang dibutuhkan Layer 1 dan Layer 2 dari model OSI. Akibatnya, terjadi sedikit modifikasi standar Ethernet yang asli dibuat di 802.3. Perbedaan antara kedua standar sangat kecil, dimana jaringan Ethernet card (NIC) dapat menerima dan mengirimkan kedua frame Ethernet dan 802.3. Pada dasarnya, Ethernet dan IEEE 802.3 adalah standar yang sama.

Penamaan Ethernet

Ethernet bukan merupakan salah satu teknologi jaringan, tetapi bagian dari keluarga teknologi jaringan yang meliputi Legacy, Fast Ethernet dan Gigabit Ethernet. Kecepatan Ethernet bisa 10, 100, 1000, atau 10.000 Mbps. Ethernet bila perlu diperluas untuk menambahkan media baru atau kemampuan, maka diberikan satu atau dua huruf seperti 802.3u.

Berikut ini deskripsi dari penamaan identifer:

• Angka menunjukkan kecepatan transmisi dalam Mbps.
• Base menunjukkan bahwa baseband signaling yang digunakan.
• Satu atau lebih dari huruf abjad menunjukkan jenis media yang digunakan (F = kabel serat optik, T = copper unshielded twisted pair).

Jika dilihat dari kecepatannya, Ethernet terbagi menjadi empat jenis, yakni sebagai berikut:

• 10 Mbit/detik, yang sering disebut sebagai Ethernet saja (standar yang digunakan: 10Base2, 10Base5, 10BaseT, 10BaseF). Spesifikasi IEEE 802.3.
• 100 Mbit/detik, yang sering disebut sebagai Fast Ethernet (standar yang digunakan: 100BaseFX, 100BaseT, 100BaseT4, 100BaseTX). Spesifikasi IEEE 802.3u.
• 1000 Mbit/detik atau 1 Gbit/detik, yang sering disebut sebagai Gigabit Ethernet (standar yang digunakan: 1000BaseCX, 1000BaseLX, 1000BaseSX, 1000BaseT). Spesifikasi IEEE 802.3z.
• 10000 Mbit/detik atau 10 Gbit/detik. Standar ini belum banyak diimplementasikan.

Cara Kerja

Ethernet beroperasi di dua daerah dari model OSI, yang separuh lebih rendah dari Data Link layer, yang dikenal sebagai sublayer MAC dan lapisan fisik (Physical Layer).

Ethernet merupakan sebuah teknologi jaringan yang menggunakan metode transmisi Baseband yang mengirim sinyalnya secara serial 1 bit pada satu waktu. Ethernet beroperasi dalam modus half-duplex, yang berarti setiap stasiun dapat menerima atau mengirim data tapi tidak dapat melakukan keduanya secara sekaligus. Fast Ethernet serta Gigabit Ethernet dapat bekerja dalam modus full-duplex atau half-duplex.

Ethernet menggunakan metode kontrol akses media Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection untuk menentukan stasiun mana yang dapat mentransmisikan data pada waktu tertentu melalui media yang digunakan. Dalam jaringan yang menggunakan teknologi Ethernet, setiap komputer akan “mendengar” terlebih dahulu sebelum “berbicara”, artinya mereka akan melihat kondisi jaringan apakah tidak ada komputer lain yang sedang mentransmisikan data. Jika tidak ada komputer yang sedang mentransmisikan data, maka setiap komputer yang mau mengirimkan data dapat mencoba untuk mengambil alih jaringan untuk mentransmisikan sinyal. Sehingga, dapat dikatakan bahwa jaringan yang menggunakan teknologi Ethernet adalah jaringan yang dibuat berdasrkan basis First-Come, First-Served, daripada melimpahkan kontrol sinyal kepada Master Station seperti dalam teknologi jaringan lainnya.

Jika dua stasiun akan mencoba untuk mentransmisikan data pada waktu yang sama, maka kemungkinan akan terjadi collision (kolisi/tabrakan), yang akan mengakibatkan dua stasiun tersebut menghentikan transmisi data, sebelum akhirnya mencoba untuk mengirimkannya lagi pada interval waktu yang acak (yang diukur dengan satuan milidetik). Semakin banyak stasiun dalam sebuah jaringan Ethernet, akan mengakibatkan jumlah kolisi yang semakin besar pula dan kinerja jaringan pun akan menjadi buruk. Kinerja Ethernet yang seharusnya 10 Mbit/detik, jika dalam jaringan terpasang 100 node, umumnya hanya menghasilkan kinerja yang berkisar antara 40% hingga 55% dari bandwidth yang diharapkan (10 Mbit/detik). Salah satu cara untuk menghadapi masalah ini adalah dengan menggunakan Switch Ethernet untuk melakukan segmentasi terhadap jaringan Ethernet ke dalam beberapa collision domain.

Gambar dibawah menunjukan berbagai macam teknologi Ethernet dari yang setengah lebih rendah dari OSI Layer 2 dan semua Layer 1. Ethernet di Layer 1 melibatkan antarmuka dengan media, sinyal, aliran bit yang berjalan di media, komponen pada sinyal media, dan berbagai topologi. Ethernet Layer 1 melakukan peran penting dalam proses komunikasi antar perangkat.

Sublayer Data link  memiliki kontribusi yang signifikan dalam kompatibilitas teknologi dan komunikasi. Sublayer Media Access Control (MAC) berhubungan dengan komponen fisik yang akan digunakan untuk mengkomunikasikan informasi. Sedangkan sublayer Logical Link Control (LLC) relatif masih bergantung pada peralatan fisik yang akan digunakan untuk proses komunikasi.

Penamaan

Ethernet menggunakan alamat MAC yang terdiri dari 48 bit dan dinyatakan sebagai dua belas digit heksadesimal. Enam digit heksadesimal pertama, yang didaftarkan oleh IEEE,  mengidentifikasi produsen atau vendor. Bagian dari alamat MAC ini dikenal sebagai Organization Unique Identifier (OUI). Sisa enam digit heksadesimal mewakili antarmuka nomor seri, atau nilai yang didaftarkan oleh produsen.

Frame Ethernet

Ethernet mentransmisikan data melalui kabel jaringan dalam bentuk paket-paket data yang disebut dengan Ethernet Frame. Sebuah Ethernet frame memiliki ukuran minimum 64 byte, dan maksimum 1518 byte dengan 18 byte di antaranya digunakan sebagai informasi mengenai alamat sumber, alamat tujuan, protokol jaringan yang digunakan, dan beberapa informasi lainnya yang disimpan dalam header serta trailer (footer). Dengan kata lain, maksimum jumlah data yang dapat ditransmisikan (payload) dalam satu buah frame adalah 1500 byte.

Beberapa field yang diijinkan atau dibutuhkan dalam frame Ethernet 802.3

• Preamble
• Start Frame Delimiter
• Destination Address
• Source Address
• Length/ Type
• Data and Pad
• FCS
• Extension

Media Access Control

Terdapat dua kategori Media Access Control, deterministik (bergiliran) dan non-deterministik (first come, first serverd/ pertama datang, pertama dilayani).

Contoh dari protokol deterministik adalah Token Ring dan FDDI. Dalam jaringan token ring, masing-masing host tersusun seperti sebuah cincin dan sebuah token akan melewati cincin tersebut secara bergiliran dari satu host ke host yang lain. Ketika suatu host akan mengirimkan data, dia akan mengambil sebuah token dan mengirimkan data tersebut dalam rentang waktu tertentu. Kemudian token akan diberikan kepada host selanjutnya. Token ring merupakan jaringan yang bersifat collisionless dimana hanya satu host yang dapat mengirimkan data dalam rentang waktu tertentu.

Protokol MAC deterministik menggunakan pendekatan first-come, first served. CSMA/ CD adalah salah satu contohnya. Ketika dua host mengirimkan data dalam waktu bersamaan, maka akan terjadi kolisi dan tidak ada satupun host yang dapat mengirim data tersebut.

Ada 3 teknologi Layer 2 yang umum saat ini, yaitu Token Ring, FDDI dan Ethernet. Spesifikasi teknologi dari masing-masing jaringan adalah sebagai berikut:

• Ethernet, topologi bus, star atau extended star.
• Token Ring, topologi ring (dalam kata lain, arus informasi dikontrol di dalam sebuah ring), topologi star.
• FDDI, topologi ring, topologi dual ring.