CCNA Chapter 6 | Network Layer

Network Layer

Network layer merupakan lapisan OSI ke 3, lapisan menyediakan layanan untuk memungkinkan perangkaat akhir bertukar data di seluruh jaringan. Lapisan jaringan ini menggunakan empat proses dasar, yaitu:

• Addressing end device , perangkat akhir harus dikonfigurasi dengan alamat IP unik agar paket bisa mengidentifikasi di jaringan dan sampai ke tujuan.
• Enkapsulasi, lapisan jaringan merangkum Protocol Data Unit (PDU) dari lapisan transport ke dalam sebuah paket.
• Routing, untuk mengarahkan paket ke host tujuan di jaringan lain dan melakukan perjalanan ke jaringan lain.
• De-Enkapsulasi , ketika paket tiba di lapisan jaringan dari host tujuan, maka host akan memeriksa header IP dari paket tersebut, jika alamat IP tujuan dalam header cocok dengan alamat IP nya, header IP akan dihapus dari paket.

Network Layer Protocols

    Terdapat dua protokol lapisan jaringan yang biasa diterapkan:

• Internet Protocol version 4 (IPv4) 
• Internet Protocol version 6 (IPv6)

Enkapsulasi IP

Enkapsulasi IP merupakan meringkas segmen lapisan transport atau data lain dengan cara menambahkan header IP, fungsi dari header IP ini digunakan untuk mengrimkan paket ke host tujuan agar header IP tetap sama dari saat paket meninggalkan host sumber hingga di host tujuan.

 IP-Connectionless

IP tidak memiliki koneksi (tidak ada koneksi ujung-ke-ujung khusus yang dibuat sebelum data dikirim). Komunikasi data tanpa koneksi bekerja dengan prinsip yang sama, IP tidak memerlukan pertukaran informasi kontrol awal untuk membuat koneksi ujung ke ujung sebelum paket diteruskan.

 Characteristics of IP

Ip hanya menyediakan fungsi untuk mengirimkan paket dari sumber ke tujuan melalui sistem yang saling berhubungan. Fungsi ini dilakukan oleh protokol di lapisan lain, terutama TCP di lapisan 4.

IP-Best Effort Delivery

Ip tidak menjamin semua paket yang dikirimkan akan diterima. Ip tidak memiliki kemampuan untuk mengelola dan memulihkan dari paket yang rusak. Karena paket tersebut tidak berisi informasi yang dapat diproses untuk pengiriman berhasil.

IP-Media Independent

Ip beroperasi secara independen dari media yang membawa data di lapisan bawah. Satu karakteristik utama dari media yang dipertimbangkan oleh lapisan: ukuran maksimum PDU yang diangkut oleh setiap media yang disebut sebagai Maximum Transmission Unti (MTU). Perangkat perantara harus membagi paket saat meneruskannya dari satu media ke media lain dengan MTU lebih kecil yang disebut Fragmentasi.

Header Paket IPv4

Header paket ini terdiri dari kolom yang berisi informasi penting tentang paket, paket ini antara lain berisi bilangan biner yang nantinya akan diperiksa saat proses layer 3. Nilai biner yang ada di setiap kolom mengidentifikasi berbagai pengaturan dalam paket IP. Bidang-bidang penting di header IPv4 meliputi:

• Versi , berisi nilai biner 4-bit yang disetel ke 0100 untuk mengidentifikasi ini sebagai paket IP versi 4.
• Layanan Diferensiasi (DS) , bisang DS merupakan bidang 8-bit yang digunakan untuk menentukan prioritas setiap paket.
• Time-to-Live (TTL) , berisi nilai biner 8-bit yang digunakan untuk membatasi masa pakai paket, pengirim paket yang menetapkan nilai TTL awal dan akan berkurang satu setaip kali melewati proses router.
• Protokol , digunakan untuk mengidentifikasi protokol tingkat berikutnya, nilai biner 8-biner ini menunjukan jenis muatan data yang dibawa oleh paket.
• Alamat IPv4 Sumber , berisi nilai biner 32-bit yang mewakili alamat IPv4 sumber paket.
• Alamat IPv4 tujuan , berisi nilai biner 32-bit yang mewakili alamat IPv4 tujuan paket.

Limitations of IPv4

Tiga masalah utama IPv4:

• Penipisan alamat IP, IPv4 memiliki sejumlah alamat IPv4 publik unik yang meningkatkan kebutuhan akan lebih banyak alamat.
• Perluasan tabel perutean Internet, untuk membuat penentuan jalur terbaik. Ketika jumlah server dan rute yang terhubung ke internet meningkat.
• Kurangnya konektivitas ujung ke ujung - Network Address Translation (NAT) adalah teknologi yang biasa diterapkan dalam jaringan IPv4. NAT dapat berbagi satu alamat IPv4 publik dengan yang lain.

Introducing IPv6

Pada awal 1990-an, Internet Engineering Task Force (IETF) semakin khawatir tentang masalah dengan IPv4 dan mulai mencari penggantinya yaitu IP versi 6 (IPv6). Perbaikan yang disediakan IPv6:

• Ruang alamat yang ditingkatkan - Alamat IPv6 didasarkan pada pengalamatan hierarki 128-bit sebagai lawan dari IPv4 dengan 32 bit.
• Penanganan paket yang ditingkatkan - Header IPv6 telah disederhanakan dengan lebih sedikit bidang.
• Menghilangkan kebutuhan akan NAT - Dengan sejumlah besar alamat IPv6 publik, NAT antara alamat IPv4 pribadi dan IPv4 publik tidak diperlukan.
• Ruang alamat IPv4 32-bit menyediakan sekitar 4.294.967.296 alamat unik. Ruang alamat IPv6 menyediakan 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456, atau 340 alamat undecillion, yang secara kasar setara dengan setiap butir pasir di Bumi.

Encapsulating IPv6

Salah satu peningkatan desain utama dari IPv6 melalui IPv4 adalah header IPv6 yang disederhanakan. Misalnya, header IPv4 terdiri dari 20 oktet (hingga 60 byte jika kolom Opsi digunakan) dan 12 kolom header dasar, tidak termasuk kolom Opsi dan kolom Padding. Sebaliknya, header IPv6 terdiri dari 40 oktet (sebagian besar karena panjang alamat IPv6 sumber dan tujuan) dan 8 kolom header (3 kolom header dasar IPv4 dan 5 kolom header tambahan). Header IPv6 yang disederhanakan menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan IPv4.

IPv6 Packet Header

Bidang di header paket IPv6 meliputi:

• Versi, berisi nilai biner 4-bit yang disetel ke 0110 yang mengidentifikasinya sebagai paket IP versi 6.
• Kelas Lalu Lintas, bidang 8-bit setara dengan bidang IPv4 Differentiated Services (DS).
• waLabel Aliran, bidang 20-bit menunjukkan bahwa semua paket dengan label aliran yang sama menerima jenis penanganan yang sama oleh router.
• Payload Length, kolom 16-bit menunjukkan panjang porsi data atau payload paket IPv6.
• Header Berikutnya, bidang 8-bit ini setara dengan bidang Protokol IPv4. 
• Hop Limit, bidang 8-bit menggantikan bidang IPv4 TTL. Nilai ini dikurangi dengan nilai 1 oleh setiap router yang meneruskan paket.
• Alamat IPv6 Sumber, bidang 128-bit menunjukkan alamat IPv6 dari host pengirim.
• Alamat IPv6 Tujuan, bidang 128-bit ini menunjukkan alamat IPv6 dari host penerima.

     ROUTERS

Host Forwading Decision

Peran lain dari lapisan adalah mengarahkan paket antar host. Seorang tuan rumah dapat mengirim paket ke:

• Sendiri, sebuah host dapat melakukan ping sendiri dengan mengirimkan paket ke alamat IPv4 khusus 127.0.0.1, yang disebut sebagai antarmuka loopback.
• Host lokal, adalah host di jaringan lokal yang sama dengan host pengirim.
• Host jarak jauh, adalah host di jaringan jarak jauh. Host tidak berbagi alamat jaringan yang sama.

Gateway Default

Gateway default merupakan perangkat jaringan yang dapat merutekan lalu lintas ke jaringan lain. Analoginya ialah, bahwa jaringan itu ruangan, maka gatewat default adalah seperti pintu keluar masuk. PC atau komputer yang tidak mengetahui alamat IP dar gateway default seperti orang di dalam ruangan yang tidak tahu dimana pintu keluar masuknya.

Using Default Gateway

Host menerima alamat IPv4 dari gateway default baik secara dinamis dari Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) atau dikonfigurasi manual. Contoh: PC1 dan PC2 dikonfigurasi dengan alamat IPv4 gateway default 192.168.10.1. Memiliki gateway default yang dikonfigurasi membuat rute default di tabel perutean PC. Rute default adalah jalur yang diambil komputer saat mencoba menghubungi jaringan jarak jauh.

Rute default berasal dari konfigurasi gateway default dan ditempatkan di tabel perutean komputer host. Baik PC1 dan PC2 akan memiliki rute default untuk mengirim semua lalu lintas yang ditujukan ke jaringan jarak jauh ke R1.

Host Routing Tables

Pada host Windows, perintah print rute atau netstat -r untuk menampilkan tabel perutean host. Memasukkan perintah netstat -r atau perintah cetak rute yang setara, menampilkan tiga bagian yang terkait dengan koneksi jaringan TCP / IP saat ini:

Daftar Antarmuka, mencantumkan alamat Kontrol Akses Media (MAC) dan nomor antarmuka yang ditetapkan dari setiap antarmuka pada host.

• Tabel Rute IPv4.
• Tabel Rute IPv6.

Anatomi Router
1. Router is a Computer 

Terlepas dari fungsi, ukuran, atau kompleksitasnya, semua model router pada dasarnya adalah komputer. Sama seperti komputer, tablet, dan perangkat pintar, router juga memerlukan :

• Central processing units (CPU).
• Operating systems (OS).
• Memory consisting of random-access memory (RAM), read-only memory (ROM), nonvolatile random-access memory (NVRAM), dan flash.

Router CPU and OS

Perangkat Cisco memerlukan CPU untuk menjalankan instruksi OS, komponennya adalah CPU router Cisco 1941 dengan heatsink terpasang. CPU membutuhkan OS untuk menyediakan fungsi perutean dan pengalihan.          

Router Memory

Router Cisco menggunakan empat jenis memori:

• RAM, adalah memori volatile untuk menyimpan aplikasi, proses, dan data yang diperlukan untuk dieksekusi oleh CPU.
• ROM, Memori non-volatile untuk menyimpan instruksi operasional penting dan IOS terbatas. ROM adalah firmware yang tertanam pada sirkuit terintegrasi di dalam router yang hanya dapat diubah oleh Cisco.
• NVRAM, adalah memori non-volatile sebagai penyimpanan permanen untuk file konfigurasi startup (startup-config).
• Flash, Memori komputer non-volatile sebagai penyimpanan permanen untuk IOS dan file terkait system lainnya.

Inside a Router

Gambar tersebut menunjukkan bagian dalam ISR generasi pertama Cisco 1841. Komponen meliputi: catu daya dan kipas angin; CPU, RAM, dan chip ROM; dua kartu antarmuka WAN berkecepatan tinggi; dan Advanced Integration Module (AIM), yang dapat digunakan untuk memindahkan fungsi intensif prosesor, seperti enkripsi, dari CPU utama.

Connect to a Router

Perangkat Cisco, router, dan switch biasanya menghubungkan banyak perangkat. Untuk alasan ini, perangkat ini memiliki beberapa jenis port dan antarmuka yang digunakan untuk menyambungkan ke perangkat.

LAN and WAN Interfaces

Koneksi pada router Cisco dapat dikelompokkan menjadi dua kategori: Antarmuka router in-band dan port manajemen. Beberapa cara untuk mengakses mode EXEC pengguna di lingkungan CLI pada router Cisco:

• Konsol
• Secure Shell (SSH)
• Telnet

Bootset Files

Baik router dan sakelar Cisco memuat image IOS dan file konfigurasi startup ke dalam RAM saat mereka di-boot, perubahan yang dilakukan pada file running-config harus disimpan ke file konfigurasi startup di NVRAM, jika router di-restart atau kehilangan daya.

Router Bootup Process

Ada tiga fase utama dalam proses boot:

1. Lakukan POST dan muat program bootstrap.
2. Temukan dan muat perangkat lunak Cisco IOS.
3. Cari dan muat file konfigurasi startup atau masuk ke mode setup.

Show Version Output

perintah show version menampilkan informasi tentang versi perangkat lunak Cisco IOS yang saat ini berjalan di router, versi program bootstrap, dan informasi tentang konfigurasi perangkat keras, termasuk jumlah memori sistem.

Basic Switch Configuration Steps

Router Cisco dan switch Cisco memiliki banyak kesamaan. Mereka mendukung sistem operasi yang serupa, mendukung struktur perintah yang serupa dan mendukung banyak perintah yang sama.

Configure Router Interfaces

Contoh jenis antarmuka, router Cisco 1941 dilengkapi dengan:

• Antarmuka Ethernet Dua Gigabit, GigabitEthernet 0/0 (G0 / 0) dan GigabitEthernet 0/1 (G0 / 1).
• Kartu antarmuka WAN serial (WIC) yang terdiri dari dua antarmuka, Serial 0/0/0 (S0 / 0/0) dan Serial 0/0/1 (S0 / 0/1).

Verify Interface Configuration

Anda dapat memverifikasi konektivitas dari antarmuka menggunakan perintah ping. Router Cisco mengirim lima ping berturut-turut dan mengukur waktu perjalanan pulang pergi minimal, rata-rata, dan maksimum. Tanda seru memverifikasi konektivitas. Perintah verifikasi antarmuka lainnya termasuk: show ip route, show interfaces dan show ip interface.

Default Gateway for a Host

Agar perangkat akhir dapat berkomunikasi melalui jaringan, perangkat harus dikonfigurasi dengan informasi alamat IP yang benar, termasuk alamat gateway default. Gateway default hanya digunakan saat host ingin mengirim paket ke perangkat di jaringan lain.

Default Gateway for a Switch

Sakelar grup kerja yang menghubungkan komputer klien adalah perangkat Layer 2. Dengan demikian, sakelar Layer 2 tidak memerlukan alamat IP untuk berfungsi dengan benar. Namun, jika Anda ingin menghubungkan ke sakelar dan mengelolanya secara administratif melalui beberapa jaringan, Anda perlu mengkonfigurasi SVI dengan alamat IPv4, subnet mask, dan alamat gateway default.