Network Layer

1
Network Layer

• tutun_at_telecom.ee.itb.ac.id
• ET5044

2
Fungsi network layer

• Membawa paket dari host pengirim ke penerima
• Protokol network layer ada di setiap host dan
  router
• Tiga fungsi utama
• path determination menentukan rute yang ditempuh
  paket dari sumber ke tujuan (Routing algorithms)
• switching memindahkan paket dari input router ke
  output router
• call setup beberapa arsitektur jaringan
  mensyaratkan router call setup sepanjang jalur
  sebleum data dialirkan

3
Network service model

• Q Model kanal apakah yang digunakan untuk
  membawa paket dari pengirim ke penerima?
• guaranteed bandwidth?
• preservation of inter-packet timing (no jitter)?
• loss-free delivery?
• in-order delivery?
• congestion feedback to sender?

The most important abstraction provided by
network layer
?
?
virtual circuit or datagram?
?
service abstraction
4
Virtual circuits

• Jalur dari source-ke-destination seperti sirkit
  telepon

• call setup dan pemutusan koneksi untuk setiap
  panggilan sebelum data dapat mengalir
• Setiap paket membawa VC identifier
• Setiap router pada jalur dari source ke
  destination mempertahankan state untuk setiap
  koneksi yang dilewatkan
• Koneksi transport-layer hanya melibatkan dua end
  systems
• Link dan router resources (bandwidth, buffers)
  dialokasikan untuk VC
• to get circuit-like performance.

5
Virtual circuits signaling protocols

• Digunakan untuk membentuk (setup), mempertahankan
  (maintain), dan memutuskan VC
• Digunakan pada ATM, frame-relay, X.25
• Tidak digunakan pada Internet

6. Receive data
5. Data flow begins
4. Call connected
3. Accept call
1. Initiate call
2. incoming call
6
Datagram networks the Internet model

• Tidak ada call setup pada network layer
• Pada routers tidak ada state tentang koneksi
  end-to-end
• Tidak ada konsep koneksi pada level jaringan
• Paket biasanya dirutekan menggunakan destination
  host ID
• Paket-paket antara pasangan source-destination
  yang sama dapat menempuh jalur yang sama

1. Send data
2. Receive data
7
Network layer service models
Guarantees ?
Network Architecture Internet ATM ATM ATM ATM
Service Model best effort CBR VBR ABR UBR
Congestion feedback no (inferred via
loss) no congestion no congestion yes no
Bandwidth none constant rate guaranteed rate gua
ranteed minimum none
Loss no yes yes no no
Order no yes yes yes yes
Timing no yes yes no no

• Internet model is getting extended Intserv,
  Diffserv

8
Routing
Goal menentukan suatu jalur yang
baik (router-router yang berurutan) melalui
suatu jaringan dari source kedestination.

• Graph abstraction untuk algoritma routing
• graph nodes adalah routers
• graph edges adalah link fisik
• link cost delay, biaya, atau level kongesti

• Jalur yang baik
• Biasanya berarti jalur dengan biaya yang minimum
• Bisa jadi ada definisi lain

9
Routing Algorithm classification

• Global or decentralized information?
• Global
• Semua routers mempunyai informasi yang lengkap
  mengenai topologi dan biaya link
• link state algorithms
• Decentralized
• router hanya mengetahui perangkat yang terhubung
  kepadanya secara fisik sera biayanya
• Proses komputasi yang iteratif iterative process
  of dan pertukaran informasi dengan tetangganya
• distance vector algorithms

• Static or dynamic?
• Static
• Pergantian rute berlangsung lambat
• Dynamic
• Rute berganti lebih cepat
• periodic update
• in response to link cost changes

10
The Internet Network layer

• Host, router network layer functions

Transport layer TCP, UDP
Network layer
Link layer
physical layer
11
IP Addressing
223.1.1.1

• IP address 32-bit identifier untuk host, router
  atau interface
• interface koneksi antar host, router dan link
  fisik
• Router biasanya memiliki interface lebih dari
  satu
• host dapat memiliki interface lebih dari satu
• IP addresses dihubungkan dengan interface, bukan
  dengan host dan router

223.1.2.9
223.1.1.4
223.1.1.3
223.1.1.1 11011111 00000001 00000001 00000001
223
1
1
1
12
IP Addressing
223.1.1.1

• IP address
• network part (high order bits)
• host part (low order bits)
• Whats a network ? (from IP address perspective)
• Interface-interface yang memiliki bagian network
  IP address yang sama
• Dapat saling berhubungan satu sama lain secara
  fisik tanpa melibatkan router

223.1.2.1
223.1.1.2
223.1.2.9
223.1.1.4
223.1.2.2
223.1.1.3
223.1.3.27
LAN
223.1.3.2
223.1.3.1
Jaringan yang terdiri dari 3 IP networks (untuk
IP addresses berawalan 223, 24 bit pertama
adalah network address)
13
IP Addresses

• given notion of network, lets re-examine IP
  addresses

class-full addressing
class
1.0.0.0 to 127.255.255.255
A
network
0
host
128.0.0.0 to 191.255.255.255
B
192.0.0.0 to 223.255.255.255
C
224.0.0.0 to 239.255.255.255
D
32 bits
14
IP addresses how to get one?

• Hosts (host portion)
• Diberi oleh administrator, atau menggunakan
• DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
• host mengirimkan msg DHCP discover secara
  broadcasts
• DHCP server merespon dengan msg DHCP offer
• host meminta IP address DHCP request msg
• DHCP server mengirimkan address DHCP ack msg

15
IP addresses how to get one?

• Network (network portion)
• get allocated portion of ISPs address space

ISP's block 11001000 00010111 00010000
00000000 200.23.16.0/20 Organization 0
11001000 00010111 00010000 00000000
200.23.16.0/23 Organization 1 11001000
00010111 00010010 00000000 200.23.18.0/23
Organization 2 11001000 00010111 00010100
00000000 200.23.20.0/23 ...
..
. . Organization
7 11001000 00010111 00011110 00000000
200.23.30.0/23
16
IP addressing the last word...

• Q How does an ISP get block of addresses?
• A ICANN Internet Corporation for Assigned
• Names and Numbers
• allocates addresses
• manages DNS
• assigns domain names, resolves disputes

17
Membawa datagram dari source ke dest.
routing table in A

• IP datagram

18
Membawa datagram dari source ke dest.
misc fields
data
223.1.1.1
223.1.1.3

• IP datagram akan dikirimkan dari Ake B
• Melihat net. address dari B
• Ternyata B terletak pada jaringan yang sama
  dengan A
• link layer akan mengirimkan datagram (di dalam
  frame link-layer) langsung ke B
• B dan A terhubung langsung

19
Membawa datagram dari source ke dest.
misc fields
data
223.1.1.1
223.1.2.3

• Source A, dest. E
• Melihat network address E
• E ada di jaringan yang berbeda
• A dan E tidak terhubung langsung
• Tabel routing router pada hop berikutnya untuk
  menuju E adalah 223.1.1.4
• link layer mengirimkan datagram (dalam frame
  link-layer) ke router 223.1.1.4
• datagram sampai di 223.1.1.4
• bersambung..

20
Membawa datagram dari source ke dest.
misc fields
data
223.1.1.1
223.1.2.3

• Sampai di 223.1.1.4, lalu akan dikirim ke
  223.1.2.2
• Melihat network address E
• E ada pada jaringan yang sama dengan interface
  router 223.1.2.9
• Router dan E terhubung langsung
• link layer mengirim datagram ke 223.1.2.2 dalam
  frame link-layer melalui interface 223.1.2.9
• datagram sampai di 223.1.2.2!!!

21
IP datagram format
IP protocol version number
32 bits
total datagram length (bytes)
header length (bytes)
type of service
head. len
ver
length
for fragmentation/ reassembly
fragment offset
type of data
flgs
16-bit identifier
max number remaining hops (decremented at each
router)
upper layer
time to live
Internet checksum
32 bit source IP address
32 bit destination IP address
upper layer protocol to deliver payload to
E.g. timestamp, record route taken, pecify list
of routers to visit.
Options (if any)
data (variable length, typically a TCP or UDP
segment)
22
IP Fragmentation Reassembly

• jaringan data link mempunyai spesifikasi MTU
  (max.transfer size) tertentu
• IP datagram yang besar (tidak sesuai dengan MTU
  jaringan link layer) akan dipotong (fragmented)
• Satu datagram menjadi beberapa datagram
• penyusunan kembali hanya dilakukan di penerima
• Bit-bit header pada IP datagram digunakan untuk
  menyusun kembali potongan datagram

fragmentation in one large datagram out 3
smaller datagrams
reassembly
23
IP Fragmentation and Reassembly
One large datagram becomes several smaller
datagrams
24
IPv6

• Motivasi awal 32-bit address space (IPv4)
  diperkirakan akan habis pada tahun 2008.
• Motivasi tambahan
• Format header membantu kecepatan pengolahan
  /forwarding
• Perubahan header untuk mengakomodasi QoS
• Alamat anycast baru
• Format IPv6 datagram
• fixed-length 40 byte header
• no fragmentation allowed

25
IPv6 Header (Cont)
Priority identifikasi prioritas dari
datagram Flow Label identifikasi datagrams dalam
flow yang sama (konsep
flow belum didefinisikan). Next header
identitas upper layer protocol untuk data
26
Perubahan lai dibandingkan IPv4

• Checksum dihilangkan untk mengurangi waktu
  pengolahan di setiap hop
• Options diperbolehkan, tetapi terletak diluar
  header, ditunjukkan oleh field Next Header
• ICMPv6 versi baru dari ICMP

27
Transition From IPv4 To IPv6

• Two proposed approaches
• Dual Stack beberapa router dengan dual stack
  (v6, v4) dapat men-translate antar format
• Tunneling IPv6 dibawa sebagi payload datagram
  IPv4 bila melewati router dengan IPv4

28
Dual Stack Approach
29
Tunneling
IPv6 inside IPv4 where needed