Data Link Layer: Framing dan Deteksi Error

1
Data Link Layer Framing dan Deteksi Error

• Achmad Ubaidillah Ms.
• Universitas Trunojoyo Madura

2
Data Link Layer
3
Data Link Layer

• Fungsi-fungsi yang diperlukan pada data link
  layer
• Framing
• Error control
• Flow control
• Asumsi data link ? wirelike
• Saluran komunikasi point-to-point
• Koneksi pd jaringan dimana message mengikuti
  lintasan yg sama
• Utk jaringan broadcast isue utama kontrol access
  ke kanal, DLL dibagi kedalam 2 sublayer
• Media Access Control (MAC) sub-layer
• Logical Link Control (LLC) IEEE 802.2
• Standar data link control ISO High-level Data
  Link Control (HDLC)

4
Sub-Layer Data Link Layer

• Medium access control (MAC) bertanggung jawab
  thd akses kontrol ke shared medium. Bbrp protocol
  MAC yg umum CSMA/CD, Token Ring dan Token Bus
• Logical Link Control (LLC) mediasi antara
  network layer protocol dan macam-macam MAC
  protocols

5
Data Link Layer (DLL)

• Bertanggung jawab utk transmisi yg handal dari
  paket melalui suatu link
• Framing Menentukan awal (start) dan akhir (end)
  dari paket-paket
• Deteksi Error Mendeteksi jika paket mengandung
  errors
• Error recovery Retransmisi paket-paket yang
  mengalami error
• Mungkin dilaksanakan pd layer yg lebih tinggi
• ARQ (Automatic Repeat Request)

6
Framing

• Dimana Data??
• Tiga pendekatan untuk menemukan frame dan batas
  frame
• Character oriented framing
• Perhitungan panjang (length counts) panjang
  tetap
• Bit oriented protocols (flags)

7
Character Based Framing

• Kode karakter standard seperti ASCII dan EBCDIC
  memp karakter khusus utk komunikasi yg tdk dp
  muncul di dlm data
• Keseluruhan transmisi didasarkan pd suatu kode
  karakter

8
Isue Dg Character Based Framing

• Tergantung pd kode karakter
• Bagaimana utk mengirim data biner?
• Error yg terjadi pd karakter kontrol akan sangat
  mengacaukan
• Cat Metoda framing utama pd 1960 sd 1975

9
Pendekatan Panjang Field (DECNET)

• Menggunakan satu length field header utk
  memberikan info panjang frame (dlm bit atau
  byte)
• Panjang length field harus log2 (Max_Size_Packet)
  1 bit
• Ini membatasi ukuran paket yg akan digunakan
• Issue dg perhitungan panjang
• Sulit recover dari error (tdk trsedia
  mekanismenya)
• Resynchronization diperlukan setelah suatu error
  pd hitungan panjang

10
Paket dengan Panjang Tetap (mis. ATM)

• Semua paket memp. ukuran yg sama
• Pd jaringan ATM semua paket berukuran 53 Byte
• Memerlukan synchronization saat inisialisasi
• Issue
• Panjang message bukan kelipatan ukuran paket ?
  paket terakhir dari suatu message harus berisi
  idle fill (efsiensi)
• Isue synchronization
• Fragmentasi dan re-assembly rumit pd laju tinggi,
  krn pjg ttp

11
Bit Oriented Framing (Flag)

• Suatu flag adalah suatu deretan bit tetap utk
  indikasi awal dan akhir suatu paket
• Satu flag dp digunakan utk indikasi baik awal dan
  akhir paket
• Secara prinsip, sembarang deretan dp digunakan,
  tetapi kemunculan flag harus dicegah di dlm data
• Protokol standard menggunakan deretan 8-bit
  01111110 sbg satu flag
• Krnnya 0111111 yg tdk boleh muncul di didlm data
• INVENTED 1970 oleh IBM utk SDLC (synchronous
  data link protocol)

12
Bit Stuffing (Pengirim)

• Digunakan utk menghilangkan flag dari data
  original
• Satu 0 disisipkan setelah 1 berturutan pd frame
  original
• Mengapa perlu menyisipkan 0 pd 0111110?
• Jika tidak
• 0111110111 ? 0111110111
• 011111111 ? 0111110111
• Bagaimana membedakannya pd penerima?

13
Destuffing (Penerima)

• Jika 11111 diikuti 0, buang 0

14
Framing Error

• Semua teknik framing sensitif thd error
• Error pd suatu length count field menyebabkan
  frame akan diterminasi pd titik yg salah (dan
  membuat sulit utk mencari awal dari frame
  berikutnya)
• Error pd DLE, STX, atau ETX menyebabkan problem
  yg sama
• Error pd suatu flag, atau flag terbentuk oleh
  suatu error menyebabkan satu frame hilang atau
  frame ekstra muncul
• Pendekatan flag tdk begitu sensitif thd error krn
  suatu flag akhirnya akan muncul lagi utk indikasi
  akhir dari frame berikutnya
• Yg terjadi hanya paket yg mengalami error
  terbentuk
• Paket yg error ini dp dihilangkan melalui teknik
  deteksi error

15
Error

• Bit error terjadi jika suatu sumber kirim satu
  bit, b, dan tujuan menerima bukan b
• yaitu b ? b ? 1
• Error dp terjadi pada link (mis. interferensi EM,
  atau signal loss), dlm suatu switch (yg rusak)
  atau router sepanjang lintasan, atau di sumber
  atau tujuan (mis. kegagalan hardware, atau bit
  errors di memories)
• Bit error rate (BER) menunjukan probabilitas bit
  terkena error. Harga tipikal BER 10-9 utk link
  electrik, dan 10-12 untuk link optik

16
Encoding Untuk Deteksi Error

• Kita gunakan code utk membantu deteksi error
• Set dari kemungkinan messages dipetakan dg suatu
  fungsi kedalam set code
• Kita ambil fungsi pemetaan shg mudah deteksi
  error diantara code yg dihasilkan
• Contoh Perhatikan fungsi yg menduplikasi tiap
  bit dlm message. Mis. message 1011001 akan
  dipetakan ke code 11001111000011, dan
  ditransmisikan oleh pengirim. Penerima tahu bhw
  bits selalu datang berpasangan. Jika dua bit dlm
  pasangan berbeda, terdeteksi bit error
• Tentu saja, code ini sungguh tdk efisien

17
Parity Code Deteksi Error Sederhana

• 0 1 1 1 0 1 0 1 1

Jika parity salah ERROR Jika parity benar NO
ERROR
(atau jemlah error genap telah terjadi)
18
Parity Checking
Two Dimensional Bit Parity Deteksi dan koreksi
single bit errors
Single Bit Parity Deteksi single bit error
0
0
19
Cyclic Redundancy Check (CRC)
20
Cyclic Redundancy Check (CRC)

• Bagaimana kita menghitung R (check bits)?
• Pilih suatu generator string G dg panjang r1
  bits
• Pilih R sedemikian shg T kelipatan G (T AG,
  utk sembarang A)
• Sekarang jika T dibagi dg G tdk akan ada sisa ?
  no errors
• Semuanya dilakukan dg mod 2 arithmetic
• T M 2r R AG gt M 2r AG R (mod 2
  arithmetic)
• ? R sisa dari M 2r/G dan T akan berupa
  kelipatan G
• Pemilihan G merupakan parameter yg kritis utk
  performansi suatu CRC

21
Contoh

• G x3 1
• M x5 x4 x2 1

? Transmisi 110101011
22
Checking utk Error

• Misal T adalah deretan bit yg diterima
• Bagi T dg G
• Jika sisa 0, asumsi tidak ada error
• Jika sisa tidak nol terjadi error
• Contoh
• Kirim T 110101011
• Terima T 110101011
• (tdk ada error)
• Tdk ada cara utk mengetahui berapa
• bit yg error dan yg mana

23
Performansi CRC

• Utk r check bit per frame dan panjang frame
  kurang dari 2r-1, berikut ini dp dideteksi
• 1) Semua pola dari 1,2, atau 3 error (d gt 3)
• 2) Semua bursts errors dari r bit atau lebih
  kecil
• 3) Random dg jumlah error yg besar dg prob. 1-2-r
  
• Standard DLC menggunakan CRC dg r 16 dg option
  r 32
• CRC-16, G X16 X15 X2 1 11000000000000101
  

24
Koreksi Error

• Untuk Hamming Distance d
• dp koreksi (d-1)/2 error
• Contoh Hamming (7,4) Code

25
Koreksi Error
Code umum digunakan Bose-Chaudhuri-Hocquenghem
(BCH)
BCH (R M, M, t)
M
R
Dp deteksi semua t bit error
mis. BCH (1023, 923, 10)
26
Deteksi atau Koreksi?

• Keuntungan Deteksi Error
• Memerlukan jumlah lebih kecil bits/overhead
• Memerlukan pemrosesan lebih sederhana
• Keuntungan Koreksi Error
• Mengurangi Jumlah retransmisi

Kebanyakan jaringan data saat ini menggunakan
deteksi error, Bukan koreksi error
27
Deteksi atau KoreksiContoh
Asumsi 1. Panjang paket 923 bit 2. PER 10-5
Overhead Koreksi Error Asumsi kita gunakan BCH
(1023, 923, 10) Krnnya, kita kirim
923 data bit sbg 1023 bit Overhead Deteksi
Error Asumsi gunakan 32-bit CRC satu
retransmisi per error Krnnya, kita kirim 923
data bit sbg 955 bit
100 923
Transmission Overhead
10 Overhead Transmisi
3
(923 32) 10-5 32 923