Ethernet - Bagian 1

A.   Pengertian Ethernet

Ethernet merupakan jenis perkabelan dan pemrosesan sinyal untuk data jaringan komputer yang dikembangkan oleh Robert Metcalfe dan David Boggs di Xerox Palo Alto Research Center (PARC) pada tahun 1972.

Ethernet merupakan sebuah teknologi yang sudah dikenal oleh masyarakat luas sebagai interface yang digunakan untuk konektivitas perangkat komputer maupun laptop, hampir di setiap jaringan LAN (Local Area Network) di seluruh dunia.

Selain karena harganya terjangkau, teknologi Ethernet sangat mudah diadaptasi oleh perangkat seperti modem, printer, scanner, faksimile, VoIP phone, serta perangkat teknologi informasi lainnya. Sejalan dengan perkembangan teknologi dan senakin meningkatnya kebutuhan masyarakat akan layanan komunikasi data, teknologi Ethernet juga digunakan sebagai interface dari layanan broadband data comunication, yang lebih dikenal dengan nama Metro Ethernet.

B.   Sejarah Ethernet dan Perkembangannya

Ethernet adalah teknologi jaringan yang terkenal dan banyak digunakan dengan menggunakan topologi BUS. Ethernet ditemukan oleh Xerox Corporation di awal tahun 1970. Digital Equipment Corporation, Intel Corporation, dan Xerox kemudian bekerja sama untuk merancang standar produksi yang secara informal disebut DIX Ethernet untuk inisial dari tiga perusahaan. IEEE sekarang mengontrol standar Ethernet.

Ethernet dikembangkan oleh Robert Metcalfe dan David Boggs di Pusat Riset Palo Alto Research Center (PARC) milik perusahaan XeroxCorporation pada tahun 1972. Perlu diketahui bahwa Bob Metcalfe adalah seorang insinyur lulusan MIT, penyandang gelar Ph.D dari Harvard, pendiri perusahaan 3Com, dan pernah bekerja sebagai editor di majalah InfoWorld. Pada awalnya ethernet dirancang oleh Robert Metcalfe untuk menghubungkan sebuah PC ke sebuah printer laser. Ethernet versi II dikeluarkan pada tahun 1975 dan didesain untuk menyambungkan 100 komputer pada kecepatan 2,94 megabit per detik melalui kabel sepanjang satu kilometer. Versi ini lebih dikenal dengan sebutan DIX, yang merupakan huruf-huruf pertama dari ketiga perusahaan yang mendukung standar ini, yaitu Digital Equipment Coorporation (DEC), Intel dan Xerox yang sampai saat ini masih banyak digunakan pada jaringan. Teknologi ini menggunakan kabel coaxial sebagai media transmisinya. Proses standardisasi teknologi Ethernet disetujui pada tahun 1980 oleh Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), dengan sebuah standar yang dikenal dengan Project 802. Standar IEEE ini selanjutnya diadopsi oleh International Organization for Standardization (ISO), sehingga menjadikannya sebuah standar internasional dan mendunia yang ditujukan untuk membentuk jaringan komputer. Karena kesederhanaan dan keandalannya, ethernet pun dapat bertahan hingga saat ini, dan bahkan menjadi arsitektur jaringan yang paling banyak digunakan.

C.   Standarisasi Ethernet

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) adalah sebuah organisasi yang mengurusi masalah pengembangan teknologi yang berhubungan dengan keteknikan elektro dan elektronika. IEEE terdiri dari berbagai ahli di bidang teknik yang menawarkan berbagai pengembangan standar-standar dan bertindak sebagai pihak yang mempercepat teknologi-teknologi baru dalam semua aspek dalam industri dan rekayasa (engineering), yang mencakup telekomunikasi, jaringan komputer, kelistrikan, antariksa, dan elektronika. Aktivitasnya mencakup beberapa panitia pembuat standar, publikasi terhadap standar-standar teknik, serta mengadakan konferensi.

IEEE menangani berbagai macam standar, diantaranya adalah tentang standarisasi peralatan yang dipakai untuk jaringan. IEEE 802 misalnya, kategori ini mengurusi masalah standarisasi tentang LAN (Local Area Network) dan MAN (Metropolitan Area Network). Standar IEEE 802 melibatkan dua lapisan layer OSI (Open System Interconnection), yaitu Physical Layer dan Data Link Layer. Pada prakteknya standarisasi IEEE membagi datalink layer menjadi dua bagian, yaitu Logical Link Control (LLC) dan Media Access Control (MAC). OSI sendiri adalah sebuah organisasi yang mengurusi tentang standarisasi protokol-protokol komunikasi antar host dalam jaringan.

IEEE 802 terbagi menjadi beberapa kategori, sesuai dengan fungsi masing-masing yang lebih spesifik. Kategori-kategori ini dapat dilihat pada tabel berikut :

Nama	Deskripsi
IEEE 802.1	Bridging (networking) and Network Management
IEEE 802.2	Logical Link Control
IEEE 802.3	Ethernet
IEEE 802.4	Token Bus
IEEE 802.5	Defines the MAC Layer for a Token Ring
IEEE 802.6	Metropolitan Area Networks
IEEE 802.7	Broadband LAN using Coaxial Cable
IEEE 802.8	Fiber Optic TAG
IEEE 802.9	Integrated Services LAN
IEEE 802.10	Interoperable LAN Security
IEEE 802.11	Wireless LAN (WLAN) & Mesh (Wi-Fi certification)
IEEE 802.12	Demand priority
IEEE 802.13
IEEE 802.14	Cable modems
IEEE 802.15	Wireless PAN
IEEE 802.15.1	Bluetooth certification
IEEE 802.15.2	IEEE 802.15 and IEEE 802.11 coexistence
IEEE 802.15.3	High-Rate WPAN certification
IEEE 802.15.4	Low-Rate certification
IEEE 802.15.5	Mesh networking for WPAN
IEEE 802.16	Broadband Wireless Access (WiMAX certification)
IEEE 802.16e	(Mobile) Broadband Wireless Access
IEEE 802.16.1	Local Multipoint Distribution Service
IEEE 802.17	Resilient packet ring
IEEE 802.18	Radio Regulatory TAG
IEEE 802.19	Coexistence Tag
IEEE 802.20	Mobile Broadband Wireless Access
IEEE 802.21	Media Independent Handoff
IEEE 802.22	Wireless Regional Area Network
IEEE 802.23	Emergency Services Working Group

D.   Modus Operasi Ethernet

Dua modus operasi utama dari ethernet adalah full duplex dan half duplex.

1.    Full Duplex

Dalam komunikasi full-duplex, dua pihak yang saling berkomunikasi akan mengirimkan informasi dan menerima informasi dalam waktu yang sama, dan umumnya membutuhkan dua jalur komunikasi.

Komunikasi full-duplex juga dapat diraih dengan menggunakan teknik multiplexing, di mana sinyal yang berjalan dengan arah yang berbeda akan diletakkan pada slot waktu (time slot) yang berbeda. Kelemahan teknik ini adalah bahwa teknik ini memotong kecepatan transmisi yang mungkin menjadi setengahnya.

2.    Half Duplex

Half-duplex merupakan sebuah mode komunikasi di mana data dapat ditransmisikan atau diterima secara dua arah tapi tidak dapat secara bersama-sama. Contoh paling sederhana adalah walkie-talkie, di mana dua penggunanya harus menekan sebuah tombol untuk berbicara dan melepaskan tombol tersebut untuk mendengar. Ketika dua orang menggunakan walkie-talkie untuk berkomunikasi pada satu waktu tertentu, hanya salah satu di antara mereka yang dapat berbicara sementara pihak lainnya mendengar. Jika kedua-duanya mencoba untuk berbicara secara serentak, kondisi "collision" (tabrakan) pun terjadi dan kedua pengguna walkie-talkie tersebut tidak dapat saling mendengarkan apa yang keduanya kirimkan.

Perbedaan keduanya hanyalah bahwa, sebuah koneksi half duplex memungkinkan trafik data mengalir kedua arah, namun tidak secara bersamaan. Sedangkan full duplex memungkinkan pengiriman dan penerimaan data pada saat yang bersamaan, sehingga secara efektif meningkatkan laju transmisi menjadi dua kali lipatnya.

Ada modus operasi lain yaitu simplex, dimana hanya memungkinkan pengiriman data satu arah saja.

Simplex adalah salah satu bentuk komunikasi antara dua belah pihak, di mana sinyal-sinyal dikirim secara satu arah. Metode transmisi ini berbeda dengan metode full-duplex yang mampu mengirim sinyal dan menerima secara sekaligus dalam satu waktu, atau half-duplex yang mampu mengirim sinyal dan menerima sinyal meski tidak dalam satu waktu. Transmisi secara simplex terjadi di dalam beberapa teknologi komunikasi, seperti siaran televisi atau siaran radio.

Transmisi simplex tidak digunakan dalam komunikasi jaringan karena node-node dalam jaringan umumnya membutuhkan komunikasi secara dua arah. Memang, beberapa komunikasi dalam jaringan, seperti video streaming, terlihat seperti simplex, tapi sebenarnya lalu lintas komunikasi terjadi secara dua arah, apalagi jika protokol TCP yang digunakan sebagai protokol lapisan transportnya.

Namun, modus operasi ini tidak digunakan pada ethernet. Secara spesifikasi formal, 10BaseT maupun 100BaseTX mendukung full duplex, namun dalam prakteknya kemampuan ini hanya diimplementasikan pada 100BaseTX.

E.   Cara Kerja Ethernet

Jaringan ethernet menggunakan apa yang dinamakan Carrier Sense Multiple Access with Collision Domain (CSMA/CD). Carrier Sense maksudnya setiap device akan mendengarkan apakah ada sinyal pada kabel sebelum mereka mengirimkan sinyal, jika ada sinyal pada kabel yang dikirimkan oleh device lain, maka ia akan menunggu. Multiple Access maksudnya lebih dari satu device dapat mendengarkan dan menunggu untuk mengirimkan sinyal dalam satu waktu. Sedangkan Collision Detection maksudnya ketika beberapa device mengirimkan sinyal dalam waktu yang bersamaan, mereka dapat mendeteksi kesalahan ini. Jadi, CSMA/CD merupakan protokol yang membantu peralatan jaringan untuk berbagi bandwidth secara merata tanpa mengalami kejadian dimana dua peralatan mengirimkan data pada saat bersamaan. CSMA/CD dibuat untuk mengatasi masalah collision yang terjadi ketika paket-paket dikirimkan secara serentak dari titik jaringan (node) yang berbeda. Ketika sebuah titik jaringan mengirimkan data di jaringan CSMA/CD, semua titik lain akan menerima dan memeriksa data tersebut. Hanya bridge dan router yang dapat secara efektif mencegah sebuah data mengalir ke seluruh jaringan.

Protokol ini dapat dianalogikan sebagai berikut : ketika sebuah host ingin mengirimkan data ke sebuah jaringan, dia akan melakukan pengecekan terlebih dahulu terhadap ada atau tidaknya sinyal digital di kabel. Jika tidak ditemukan sinyal (tidak ada host yang mengirim data), host tersebut akan meneruskan pengiriman data. Namun ini tidak berhenti di sini saja. Host yang mengirimkan data tersebut akan secata konstan memantau kabel untuk memastikan bahwa tidak ada host yang mulai mengirimkan data. Jika host tersebut menemukan adanya sinyal lain di kabel tersebut, ia akan mengirimkan sebuah sinyal pengacak tambahan yang akan mengakibatkan semua titik di jaringan tersebut untuk menghentikan percobaan mengirimkan data (mirip sinyal sibuk). Titik-titik di jaringan tersebut akan bereaksi terhadap sinyal pengacak tersebut dengan menunggu beberapa saat sebelum mencoba melakukan pengiriman data lagi. Sebuah algoritma backoff akan menentukan kapan host-host yang mengalami collision tadi tetap terjadi setelah 15 menit, titik yang mencoba mengirim data tadi akan mengalami time-out.

Ilustrasi cara kerja Ethernet adalah sebagai berikut :

1)    Terdapat sebuah stasiun X yang akan melakukan proses transmisi data dalam jaringan

2)    Stasiun X melakukan pengecekan terhadap keberadaan sinyal digital pada kabel yang menandakan ada stasiun lain yang melakukan proses transmisi data

3)    Jika sinyal tidak ditemukan, stasiun X akan memulai transmisi data, jika sinyal ditemukan maka stasiun X akan membatalkan transmisi

4)    Anggap tidak ditemukan sinyal sehingga stasiun X melakukan transmsi data, saat pengiriman stasiun X akan mengecek kembali keberadaan sinyal digital pada kabel untuk memastikan tidak ada stasiun lain yang juga mulai mentransmisi data.

5)    Jika ditemukan sinyal lain yang menandakan ada stasiun yang mulai mentransmisi data saat stasiun X melakukan transmisi, maka stasiun X akan mengirim sinyal kepada titik dimana sinyal tersebut berada. Titik tersebut akan bereaksi terhadap sinyal tambahan yang dikitim stasiun X. Transmisi data akan berhenti sejenak dan menunggu transmisi data sebelumnya oleh stasiun X selesai dan mencoba melakukan transmisi data ulang.

6)    Terdapat sistem back-off dimana stasiun lain yang mencoba melakukan transmisi data dan kemudian berhenti dan menunggu akan mengalami time-out dalam waktu 15 menit.