Jaringan komputer: latihan soal dengan penjelasan

1Apa itu jaringan komputer

Jaringan adalah sekelompok perangkat yang saling bertukar data: laptop, ponsel, server, printer. Perangkat di dalamnya disebut host.

Jaringan di dalam satu gedung atau kampus adalah LAN (local area network). Jaringan lintas kota atau negara adalah WAN (wide area network). Internet menghubungkan jutaan jaringan.

Data tidak bergerak sebagai satu aliran panjang. Ia dipotong menjadi potongan kecil yang disebut paket, dan setiap paket mencari jalannya sendiri ke tujuan.

Perangkat hanya dapat saling memahami bila mengikuti aturan yang sama. Kumpulan aturan tentang format dan urutan pesan itu adalah protokol. TCP, IP, dan HTTP adalah protokol.

Sebagian besar layanan mengikuti model klien–server: klien, seperti peramban Anda, mengirim permintaan, dan server mengirim kembali jawabannya.

Dua istilah menggambarkan seberapa cepat sebuah koneksi. Bandwidth adalah laju data maksimum, misalnya 100 Mbit/s. Latensi adalah penundaan sebelum data tiba, diukur dalam milidetik.

2Lapisan dan enkapsulasi

Jaringan dibagi menjadi lapisan. Setiap lapisan menyelesaikan satu masalah dan memakai lapisan di bawahnya. Model OSI memiliki 7 lapisan; model TCP/IP yang dipakai di internet mengelompokkannya menjadi 4 atau 5.

• 1 Fisik: mengirim bit mentah sebagai sinyal listrik, cahaya, atau radio melalui kabel dan udara.
• 2 Data link: mengantarkan frame antarperangkat pada jaringan lokal yang sama, memakai alamat MAC. Ethernet dan Wi-Fi berada di sini.
• 3 Jaringan: mengantarkan paket antarjaringan, memakai alamat IP. Router bekerja di sini.
• 4 Transport: mengantarkan data antarprogram, memakai nomor port. TCP mengirim segmen; UDP mengirim datagram.
• 5–7 Sesi, presentasi, aplikasi: layanan yang dipakai orang, seperti HTTP untuk web, DNS untuk nama, dan SMTP untuk email.

Ketika data dikirim, setiap lapisan menambahkan header-nya sendiri di depan data dari lapisan di atasnya. Ini disebut enkapsulasi. Penerima membuka header dalam urutan terbalik.

TCP membangun koneksi lebih dulu (jabat tangan tiga arah SYN, SYN-ACK, ACK). Ia menomori data, menunggu pengakuan, dan mengirim ulang yang hilang. Ia andal dan berurutan.

UDP mengirim tanpa koneksi dan tanpa pengiriman ulang. Ia lebih cepat dan dipakai bila penundaan lebih penting daripada paket yang hilang: video langsung, gim, dan kueri DNS singkat.

3Alamat, perangkat, dan protokol bantu

Tiga jenis alamat bekerja bersama, satu per lapisan:

• Alamat MAC (lapisan 2): alamat perangkat keras 48 bit pada kartu jaringan. Dipakai hanya di dalam jaringan lokal.
• Alamat IP (lapisan 3): alamat IPv4 memiliki 32 bit, alamat IPv6 128 bit. Ia menyatakan di mana host berada di internet.
• Nomor port (lapisan 4): memilih program pada host. Port yang terkenal berkisar dari 0 sampai 1023: HTTP 80, HTTPS 443, SSH 22, DNS 53, SMTP 25.

Perangkat mengikuti lapisan yang sama. Hub (lapisan 1) menyalin setiap sinyal ke semua port. Switch (lapisan 2) mengirim frame hanya ke port alamat MAC tujuan. Router (lapisan 3) meneruskan paket antarjaringan.

Beberapa protokol bantu membuat ini bekerja:

• DHCP memberi host alamat IP, mask, gateway bawaan, dan server DNS saat bergabung ke jaringan.
• DNS menerjemahkan nama seperti example.com menjadi alamat IP, seperti buku telepon.
• ARP mencari alamat MAC yang dimiliki sebuah alamat IP pada jaringan lokal.
• ICMP membawa pesan galat dan uji. Perintah ping memakai permintaan echo ICMP.
• NAT memungkinkan banyak perangkat dengan alamat privat (10.x, 172,16–31.x, 192,168.x) berbagi satu alamat publik.

Gateway bawaan adalah router yang dituju host untuk setiap paket bila tujuannya berada di luar subnetnya sendiri.

4Metode ini selangkah demi selangkah

Sebagian besar soal, dari definisi sampai kasus pemecahan masalah, dapat dijawab dengan langkah-langkah yang sama.

1. Temukan lapisannya. Apakah soal tentang sinyal, frame dan alamat MAC, paket dan alamat IP, port dan koneksi, atau sebuah aplikasi?
2. Sebutkan perangkat atau protokol yang bekerja pada lapisan itu: hub, switch, atau router; Ethernet, IP, TCP, atau UDP; DNS, DHCP, atau HTTP.
3. Untuk gangguan, daftar apa yang masih bekerja dan apa yang gagal. Sesuatu yang bekerja membuktikan semua lapisan di bawahnya baik-baik saja.
4. Cari lapisan terendah yang dapat menjelaskan semua yang gagal. Itu penyebab yang paling mungkin.
5. Periksa jawaban Anda terhadap fakta lain dalam soal: jawaban harus menjelaskan semuanya.

Untuk perhitungan singkat: penundaan transmisi adalah ukuran paket dibagi laju tautan, dan penundaan propagasi adalah jarak dibagi kecepatan sinyal.

5Contoh soal lengkap

Ikuti setiap langkah. Cobalah menebak langkah berikutnya sebelum membukanya.

6Kesalahan umum

• Mencampuradukkan DNS dan DHCP. DNS menerjemahkan nama menjadi alamat; DHCP membagikan alamat.
• Mencampuradukkan switch dan router. Switch memakai alamat MAC di dalam satu jaringan; router memakai alamat IP antarjaringan.
• Mengira UDP adalah “TCP yang buruk”. UDP dipilih dengan sengaja bila penundaan rendah lebih penting daripada mengirim ulang data yang hilang.
• Mencampuradukkan bandwidth (kapasitas) dengan latensi (penundaan).
• Menempatkan nomor port di lapisan jaringan. Port milik lapisan transport; alamat IP milik lapisan jaringan.
• Melupakan gateway bawaan. Tanpanya, host menjangkau subnetnya sendiri tetapi tidak lebih jauh.

7Seperti apa soal ujiannya

• Mudah: istilah dan fakta kunci. Jumlah lapisan OSI, apa yang dilakukan DNS atau DHCP, nomor port bawaan, ukuran alamat IPv4.
• Sedang: menerapkan konsep. Lapisan sebuah perangkat, mengapa suatu protokol dipilih, apa yang dilakukan ARP, NAT, atau jabat tangan TCP, perhitungan subnet dan penundaan kecil.
• Sulit: kasus dan analisis. Skenario pemecahan masalah, perilaku TCP saat kehilangan dan kemacetan, protokol perutean, serangan seperti ARP spoofing atau SYN flood, dan TLS.

Setiap soal memiliki empat pilihan. Singkirkan dulu pilihan yang termasuk lapisan yang salah; sering kali hanya satu yang tersisa.