Mengenal Protokol Jaringan pada Model TCP IP

Saat membaca ini seharusnya Anda sudah mengenal model-model jaringan yang dijelaskan pada submodul sebelumnya ya, seperti model OSI dan TCP/IP, mulai dari pengertian, urutan layer, hingga protokol di masing-masing layer. Namun, pembahasan protokol di sana hanya sekilas saja, tak begitu komplet.

Protokol Jaringan pada Model TCP IP

Nah, kali ini kita akan mengungkap protokol secara tuntas, antara lain:

1. Apa sih protokol itu ?
2. Apa saja protokol yang ada di setiap layer?
3. Apa fungsi dari masing-masing protokol tersebut?
4. Oke, kini Anda telah siap menerima materi. Yuk, langsung kita mulai.

Tentu Anda masih ingat kan perbedaan mendasar dari model OSI dan model TCP/IP? Seperti yang disebutkan pada submodul sebelumnya, model OSI bersifat teoretis, sedangkan model TCP/IP lebih praktis.

Selain itu, TCP/IP merupakan bahasa dari internet. Jadi, bila Anda ingin memahami bagaimana internet dan jaringan lainnya bekerja, Anda haruslah paham model TCP/IP. Oleh karenanya pula, materi di submodul ini hanya akan berfokus membahas protokol jaringan pada model TCP/IP, tidak lagi membahas model OSI. Oke? Sepakat, ya? Lanjut!

Tahukah Anda bahwa komputer sejatinya berkomunikasi satu sama lain seperti halnya manusia. Mari kita ambil contoh dua orang yang saling berkomunikasi secara verbal. Anda pasti tahu bahwa kedua orang tersebut haruslah berbicara dalam bahasa yang sama dan dapat saling mendengar agar bisa berkomunikasi secara efektif.

Apabila ada suara keras yang mengganggu komunikasi mereka, satu orang mungkin harus meminta lawan bicaranya untuk mengulangi perkataannya kembali. Jika ia tak begitu paham dengan yang dilontarkan lawan bicaranya, orang itu mungkin meminta klarifikasi agar tak terjadi miskonsepsi.

Proses komunikasi manusia terjadi antara satu individu ke individu lain atau bisa juga satu individu ke sebuah kelompok. Biasanya, proses tersebut akan diawali dengan salam/sapaan dan diakhiri dengan ungkapan perpisahan/penutup.

Intinya adalah bahwa manusia mengikuti serangkaian aturan ketika mereka berkomunikasi satu sama lain. Nah, komputer pun harus melakukan hal yang sama. Kumpulan standar atau aturan yang harus diikuti oleh komputer agar dapat berkomunikasi dengan benar disebut protokol.

Jaringan komputer memastikan bahwa setiap komputer dapat mendengar satu sama lain, saling berkomunikasi melalui protokol yang komputer lain juga mengerti, jika diperlukan mengulangi pesan yang tidak terkirim secara utuh, dan berbagai hal lainnya. Persis layaknya manusia berkomunikasi.

Oke, kini Anda sudah mengerti soal konsep protokol. Selanjutnya, kita akan menilik lebih lanjut protokol-protokol di setiap layer pada model TCP/IP. Siap? Let’s go!

Application Layer

Application layer merupakan layer paling atas dalam model TCP/IP. Layer ini memungkinkan pengguna untuk berinteraksi dengan aplikasi.

Berikut ini adalah protokol utama yang digunakan pada application layer:

• HTTP dan HTTPS

Hypertext Transfer Protocol (HTTP) adalah fondasi dari World Wide Web (WWW), yakni internet yang berinteraksi dengan pengguna di seluruh dunia. HTTP digunakan untuk mentransfer data antarperangkat. Protokol ini berada di application layer karena ia menempatkan data ke dalam format yang aplikasi (misalnya browser) gunakan secara langsung tanpa interpretasi lebih lanjut.

Namun, apa yang dimaksud dengan Hypertext ? Hypertext adalah sistem dokumentasi yang terkelola dengan baik menggunakan hyperlink (pranala) untuk menghubungkan halaman-halaman dalam dokumen teks.

Ketika pengguna ingin mengakses halaman HTTP apa pun di internet, komputer client akan memulai koneksi TCP ke server pada port 80 atau port 443 untuk HTTPS. Ketika server menerima permintaan client, client berwenang untuk mengakses halaman web.

HTTP adalah protokol stateless, yang berarti server tidak menyimpan informasi dari client tentang permintaan sebelumnya.

Masalah dengan HTTP adalah bahwa ia tak terenkripsi sehingga hacker bisa saja mencegat HTTP message (pesan HTTP) dan membacanya. Muncullah HTTPS (HTTP Secure) untuk menyelesaikan masalah tersebut dengan mengenkripsi pesan HTTP.

HTTPS merupakan gabungan antara HTTP dan TLS. Transport Layer Security (TLS) adalah protokol yang digunakan HTTPS untuk proses enkripsi pesan HTTP. TLS dahulu disebut Secure Sockets Layer (SSL). Jadi, jika Anda pernah melihat TLS ataupun SSL, keduanya sama kok.

• SMTP

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) digunakan untuk mentransfer surel (email) dari satu pengguna ke pengguna lainnya. Tugas ini dilakukan melalui email client software (Mail User Agent) yang digunakan pengguna. User Agent membantu pengguna untuk mengetik dan memformat email serta menyimpannya sampai internet tersedia.

Ketika email dikirim, proses pengiriman akan ditangani oleh Message Transfer Agent yang biasanya disertakan dalam email client software. Message Transfer Agent menggunakan SMTP untuk meneruskan email ke Message Transfer Agent yang lain (sisi server).

• DNS

DNS (Domain Name System) adalah sistem penamaan yang memetakan nama domain (misal google.com) ke IP address (misal 216.239.38.120).

IP address memang digunakan untuk mengidentifikasi koneksi komputer ke jaringan secara unik. Akan tetapi, ketimbang mengingat rangkaian angka, tentu saja manusia akan lebih mudah mengingat nama. Seperti contoh sebelumnya, Anda tentu saja akan lebih hafal google.com ketimbang 216.239.38.120, bukan? Oleh karena itu, DNS hadir untuk menyelesaikan masalah tersebut.

• FTP

FTP (File Transfer Protocol) adalah sebuah protokol internet yang digunakan untuk mengirim file melalui jaringan dari satu komputer ke komputer lain.

Saat client melakukan permintaan ke server untuk meminta file, server kemudian akan menerima permintaan tersebut, membuka koneksi TCP, lantas mentransfer file. Setelah proses transfer selesai, server pun menutup koneksi.

• SSH

SSH atau Secure Shell adalah sebuah protokol jaringan kriptografi untuk komunikasi data yang aman, login dan eksekusi perintah jarak jauh, serta layanan jaringan lainnya antara dua jaringan komputer.

SSH dapat digunakan dalam beberapa metodologi. Yang paling sederhana, kedua komputer (client dan server) menggunakan public-private key pairs (pasangan kunci publik-privat) yang dibuat secara otomatis untuk mengenkripsi koneksi jaringan dan kemudian menggunakan kata sandi untuk mengautentikasi pengguna.

Transport Layer

Transport layer bertanggung jawab atas keandalan, kontrol aliran, dan koreksi data yang dikirim melalui jaringan. Dua protokol yang digunakan pada layer ini adalah TCP dan UDP. Mari kita tengok keduanya.

TCP

TCP (Transmission Control Protocol) adalah protokol yang connection-oriented alias berorientasi koneksi. Artinya, TCP akan memastikan bahwa setiap packet dikirimkan–jika memungkinkan–dengan membuat koneksi ke perangkat penerima. Jika sebuah paket tidak tiba di tujuan, TCP akan mengirim ulang paket tersebut. Koneksi akan ditutup hanya setelah paket berhasil dikirim dengan sukses atau terjadi kondisi kesalahan yang tidak dapat dipulihkan. Dengan demikian, TCP termasuk protokol yang andal.

Salah satu aspek penting yang perlu Anda ketahui adalah bahwa TCP selalu digunakan untuk komunikasi satu komputer ke satu komputer lainnya. TCP tidak digunakan untuk mem-broadcast (menyiarkan) pesan ke beberapa penerima sekaligus. Sebaliknya, UDP-lah yang digunakan untuk tujuan tersebut–dibahas setelah ini.

Banyak protokol pada application layer yang mengandalkan TCP. Misalnya, ketika pengguna menjalankan browser dan membuka suatu halaman web, browser tersebut menggunakan HTTP untuk mengirim permintaan melalui TCP ke web server.

Untuk memulai proses komunikasi antara dua komputer, TCP menggunakan segment untuk menentukan apakah komputer penerima siap menerima data. Ketika komputer pengirim ingin menjalin koneksi, TCP di sisi pengirim akan mengirimkan segment yang disebut SYN (Synchronize) ke protokol TCP di sisi penerima. Kemudian, TCP penerima mengembalikan segment yang disebut SYN/ACK (Synchronize/Acknowledge) untuk menyatakan kesiapannya dalam menerima data. Lalu, TCP pengirim mengirimkan segment ACK (Acknowledge) dan melanjutkan untuk mengirim data. Pertukaran informasi ini disebut sebagai three-way handshake.

Gambar di bawah ini adalah contoh dari proses three-way handshake antara komputer A dan komputer B.

• UDP

UDP (User Datagram Protocol) adalah protokol yang bersifat connectionless (tanpa koneksi). Maksudnya, UDP tidak memverifikasi koneksi antara komputer pengirim dan komputer penerima. Setelah UDP menerima dan memproses packet, ia kemudian akan melupakannya. UDP juga tidak menjamin bahwa packet tadi akan tiba di tujuannya.

Berbeda dengan TCP, UDP tidak ada konsep three-way handshake untuk menjalin koneksi. Saat menggunakan UDP, kita hanya perlu mengatur port tujuan dan mengirim packet.

Sebagian besar aplikasi yang menggunakan UDP memiliki prinsip fire and forget. Dalam artian, aplikasi hanya akan mengirim packet ke tujuan dan tidak peduli apakah packet tersebut benar-benar sampai atau tidak. Apabila nyatanya packet itu hilang di tengah jalan, UDP tak akan mengirimkan ulang. UDP hanya akan fokus ke pengiriman packet selanjutnya.

Protokol pada application layer yang menggunakan UDP adalah Domain Name System (DNS). Saat aplikasi perlu mengakses nama domain (seperti google.com), DNS akan mengirimkan paket UDP ke server DNS untuk mencari domain. Ketika server menemukan domain, ia mengembalikan jawaban sebagai IP address dari domain yang dicari dalam bentuk UDP packet.

UDP adalah alternatif yang lebih cepat ketimbang TCP, tetapi kurang dapat diandalkan. Protokol ini kerap digunakan dalam layanan seperti streaming video dan game, di mana pengiriman data yang cepat adalah faktor terpenting.

Network Layer

Tanggung jawab utama dari network layer adalah menerima dan mengirim packet melalui jaringan. Protokol di layer ini mencakup IP (Internet Protocol), ARP (Address Resolution Protocol), dan Internet Control Message Protocol (ICMP).

• IP

IP (Internet Protocol) adalah protokol yang bertanggung jawab untuk mengirimkan packet ke perangkat jaringan. Protokol ini menggunakan IP address ketimbang alamat fisik (MAC) untuk merujuk ke perangkat individu. ARP-lah (nanti kita bahas) yang menangani tugas mengubah IP address ke MAC address.

IP address merupakan rangkaian angka pengidentifikasi unik yang dinyatakan dalam bentuk 4 oktet yang masing-masing berisi angka desimal mulai dari 0 hingga 255, setiap oktet mewakili 8 bit dan dipisahkan oleh titik, dan total panjang seluruh alamat adalah 32 bit. Contoh dari IP address adalah 192.168.100.1. Jika Anda bingung, simak gambar berikut ini.

Selain itu, IP juga memiliki kemampuan untuk merutekan packet. Ketika packet dikirim melalui jaringan yang sama, maka itu dikenal sebagai direct delivery (pengiriman langsung). Akan tetapi, saat sumber dan tujuan berada di jaringan yang berbeda, maka packet akan dikirim secara tidak langsung. Ini dapat dicapai dengan merutekan packet melalui berbagai perangkat jaringan seperti router. Nanti kita akan bahas lebih jauh di beberapa modul mendatang.

• ARP

ARP (Address Resolution Protocol) bertugas untuk membantu IP dalam mengarahkan packet ke komputer penerima yang sesuai dengan memetakan MAC address ke IP address.

Untuk mengetahui MAC address komputer lain pada sebuah segmen jaringan, komputer yang ingin memulai komunikasi akan mengirimkan broadcast message ARP atau ARP Request dengan menanyakan, “Siapa pemilik IP address ini?” Karena merupakan broadcast message, semua komputer di segmen jaringan akan menerima ARP packet dan memprosesnya (ARP packet berisi IP address komputer tujuan).

Ketika sebuah komputer menerima ARP packet yang ditujukan untuk dirinya, ia lantas membalasnya dengan MAC address-nya sendiri (ARP Reply). Setelah komputer pengirim sukses mendapatkan MAC address tujuan, ia akhirnya dapat berkomunikasi dengan komputer penerima menggunakan protokol di data link layer. Pemetaan MAC address ke IP address ini selanjutnya disimpan ke dalam ARP cache (penyimpanan data ARP untuk sementara) di komputer pengirim dan penerima. Lain kali, jika perlu berkomunikasi kembali, mereka dapat langsung merujuk ke ARP cache masing-masing.

• ICMP

ICMP (Internet Control Message Protocol) bertanggung jawab untuk mendiagnosis dan melaporkan kondisi jaringan sekaligus menyediakan pembaruan status. Misalnya, jika router, sebagai perantara jaringan, tidak dapat mengirimkan paket ke suatu komputer, ia akan mengirim pesan ICMP kembali ke sumber paket.

ICMP melaporkan hal-hal berikut:

• • Dropped packet: Packet yang datang terlalu cepat untuk diproses.
  • Connectivity failure: Sistem tujuan tidak dapat dijangkau.
  • Redirection: Mengarahkan komputer pengirim untuk menggunakan router lain.

Data Link Layer

Data link layer bertugas untuk mengidentifikasi jenis protokol jaringan pada packet. Layer ini juga menyediakan error control (kontrol kesalahan) dan framing (pembuatan frame).

Berikut beberapa contoh protokol, standar, dan implementasi pada data link layer:

• Ethernet

Ethernet merupakan keluarga teknologi jaringan komputer kabel yang biasa digunakan di Local Area Network (LAN), Metropolitan Area Network (MAN), dan Wide Area Network (WAN).

Teknologi ini diperkenalkan secara komersial pada tahun 1980 dan pertama kali distandardisasi pada tahun 1983 sebagai IEEE 802.3. Ethernet telah disempurnakan untuk mendukung kecepatan bit yang lebih tinggi, jumlah komputer yang lebih banyak, dan jarak tautan yang lebih jauh.

Ethernet banyak digunakan di rumah dan industri. Terlebih lagi, Ethernet mampu bekerja sama dengan teknologi nirkabel seperti Wi-Fi. Bahkan, Ethernet dianggap sebagai salah satu teknologi utama yang membentuk Internet.

• Frame Relay

Frame Relay adalah teknologi Wide Area Network (WAN) standar yang menentukan physical layer dan data link layer dari saluran telekomunikasi digital menggunakan metodologi packet switching. Awalnya dirancang untuk transportasi melintasi Integrated Service Digital Network (ISDN), kini dapat digunakan untuk banyak antarmuka jaringan lainnya.

Dengan munculnya Ethernet melalui fiber optic, MPLS (Multiprotocol Label Switching), VPN (Virtual Private Network), dan layanan broadband khusus seperti modem kabel dan DSL (Digital Subscriber Line), Frame Relay menjadi kurang populer dalam beberapa tahun terakhir.

• Token Ring

Token Ring adalah teknologi jaringan komputer yang pada masanya digunakan untuk membangun Local Area Network. Token Ring diperkenalkan oleh IBM pada tahun 1984 dan distandardisasi pada tahun 1989 sebagai IEEE 802.5.

Token Ring merupakan teknologi yang sukses, terutama di lingkungan perusahaan. Akan tetapi, secara bertahap dikalahkan oleh versi Ethernet yang lebih baru.

• IEEE 802.11

IEEE 802.11 adalah bagian dari standar IEEE 802 yang menetapkan kumpulan protokol dari MAC dan physical layer untuk mengimplementasikan komunikasi komputer Wireless Local Area Network (WLAN).

Standar ini memberikan dasar untuk produk jaringan nirkabel yang menggunakan merek Wi-Fi dan merupakan standar jaringan komputer nirkabel yang paling banyak digunakan di dunia.

IEEE 802.11 digunakan di sebagian besar jaringan rumah dan kantor untuk memungkinkan laptop, printer, smartphone, dan perangkat lain berkomunikasi satu sama lain dan mengakses internet tanpa menghubungkan kabel (nirkabel).

IEEE 802.11 menggunakan berbagai frekuensi, termasuk frequency band 2,4 GHz, 5 GHz, 6 GHz, dan 60 GHz. Protokol ini biasanya digunakan bersama dengan IEEE 802.2 (standar yang mendefinisikan LLC atau Logical Link Control) dan dirancang untuk saling bekerja sama dengan Ethernet.

• PPP
  PPP (Point-to-Point Protocol) adalah protokol yang digunakan untuk menghubungkan satu sistem komputer ke sistem komputer lainnya. Komputer menggunakan PPP untuk berkomunikasi melalui jaringan telepon atau internet.

PPP memungkinkan beberapa protokol komunikasi jaringan untuk menggunakan jalur komunikasi fisik yang sama. PPP digunakan pada banyak jenis jaringan fisik, termasuk kabel serial, saluran telepon, telepon seluler, ISDN, dan tautan serat optik seperti SONET (akan kita pelajari nanti).

Physical Layer

Physical layer memiliki tanggung jawab untuk menentukan karakteristik perangkat keras yang akan digunakan untuk jaringan. Layer ini menjelaskan standar perangkat keras seperti IEEE 802.3 (spesifikasi untuk media jaringan Ethernet) dan RS-232 (spesifikasi untuk konektor pin standar).

Layer ini paling erat hubungannya dengan koneksi fisik antarperangkat, yakni dengan menyediakan antarmuka listrik, mekanik, dan prosedural ke media transmisi. Selain itu, bentuk dan sifat dari konektor listrik, frekuensi siaran, dan kode saluran yang digunakan, ditentukan oleh physical layer.

Berikut beberapa teknologi yang menyediakan layanan pada physical layer:

• Bluetooth physical layer

Bluetooth adalah standar teknologi komunikasi jarak pendek yang memungkinkan perangkat seperti ponsel, komputer, dan periferal untuk mengirimkan data atau suara secara nirkabel melalui jarak pendek.

Tujuan diciptakannya Bluetooth ini adalah untuk mengganti kabel yang biasanya menghubungkan perangkat, seraya tetap menjaga komunikasi tetap aman.

• DSL physical layer

DSL (Digital Subscriber Line) merupakan teknologi yang digunakan untuk mengirimkan data digital melalui saluran telepon. Dalam pemasaran telekomunikasi, istilah DSL secara luas dipahami sebagai Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL), yakni teknologi DSL yang paling umum dipasang untuk akses Internet.

• Ethernet physical layer

Ethernet physical layer adalah fungsionalitas physical layer dari famili Ethernet yang diterbitkan oleh Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).

Ada banyak standar Ethernet yang tersedia saat ini, seperti 100BASE-TX, 10BASE-T, 1000BASE-T, 100BASE-T, dll.

• SONET dan SDH physical layer

Synchronous optical networking (SONET) dan Synchronous Digital Hierarchy adalah protokol standar untuk mentransfer beberapa aliran bit digital secara sinkron melalui fiber optic (serat optik) menggunakan laser atau cahaya yang sangat koheren dari LED (light-emitting diode).

• Modem physical layer

Modem (modulator-demodulator) adalah sebuah perangkat keras komputer untuk mengubah data dari format digital ke dalam bentuk yang sesuai untuk analog, seperti telepon atau radio.

• USB physical layer

USB atau Universal Serial Bus adalah standar industri yang memungkinkan komputer untuk berkomunikasi dengan periferal (printer, mouse, dan keyboard) atau perangkat lain. Ada banyak variasi rentetan perangkat keras USB, USB-C adalah yang paling terkini.