Komunikasi Data dan Rangkaian Komputer [English]

                     

                     

Kemungkinan-kemungkinan rujukan:

• W Stallings, Data and Computer Communications (MacMillan)
• Zaini Md. Jana, Sistem Komunikasi Data (Dewan Bahasa & Pustaka)

 

Objektif topik:Pelajar harus kuasai pemahaman rangkaian komputer sebagai berlapisan, dengan mengetahui secara kasar aspek-aspek penting lapisan itu masing-masing. 

 

Komunikasi data di antara komputer boleh dilihat sebagai berbentuk berlapisan. Komputer dirangkaikan menerusi komunikasi data.

 

 

Model tujuh lapisan rangkaian piawaian OSI
1. Fizikal	Berkenaan penghantaran aliran bit tak berstruktur menerusi bahantara fizikal; menangani ciri-ciri mekanik, elektrik (+ optik), fungsian dan tatacaraan untuk mencapai bahantara fizikal
2. Hubungan Data	Menyediakan pemindahan maklumat terboleharapkan menyeberangi hubungan fizikal; menghantar blok-blok data (bingkai-bingkai) dengan penyegerakan, kawalan ralat dan kawalan aliran yang diperlukan
3. Rangkaian	Menyediakan lapisan-lapisan atasan yang bebas daripada teknologi hantaran data dan pensuisan yang digunakan untuk menyambung sistem-sistem; bertanggungjawab untuk menubuhkan, memelihara, dan menamatkan sambungan
4. Pengangkutan	Menyediakan penghantaran data yang terboleharapkan dan telus di antara dua titik hujung; menyediakan pemulihan ralat dan kawalan aliran hujung-ke-hujung
5. Sesi	Menyediakan struktur kawalan untuk komunikasi di antara aplikasi; menubuhkan, mengurus, dan menamatkan sambungan (sesi) di antara aplikasi yang bekerjasama
6. Persembahan	Menyediakan kebebasan kepada proses-proses aplikasi daripada kelainan perwakilan data (sintaks)
7. Aplikasi	Menyediakan capaian ke persekitaran OSI kepada pengguna dan juga menyediakan perkhidmatan-perkhidmatan maklumat teragih

 

 

 

Komunikasi Data

 

Hantaran data

• analog – perwakilan tepat, tetapi setiap herotan/ralat bermakna
• digitan – perwakilan diskret, tetapi lebih boleharap kerana sedikit herotan/ralat tidak mengubah isyarat.

lebar jalur besar → isyarat digitan lebih baik → kadar data lebih tinggi

kecacatan -

penurunan isyarat terhadap jarak: kehilangan (dlm dB) = 10 log₁₀ P₁/P₂

          heroton penurunan

          herotan kelambatan

          hingar

Bahantara penghantaran:

• pasangan terpiuh – kadar data jumlah 4 Mbps, lebar jalur 250 kHz, jarak pengulang 2-10 km
• kabel sepaksi – kadar data jumlah 500 Mbps, lebar jalur 350 MHz, jarak pengulang 1-10 km
• gentian optik – kadar data jumlah 2 Gbps, lebar jalur 2 GHz, jarak pengulang 10-100 km
• mikrogelombang bumi
• mikrogelombang satelit
• radio

 

Pengkodan data

          Data digitan, isyarat digitan – pelbagai skema pengkodan: NRZ-L, NRZI, Bipolar-AMI,…

          Data digitan, isyarat analog – kekuncian anjakan amplitud, kekuncian anjakan frekuensi, kekuncian anjakan fasa

          Data analog, isyarat digitan – modulasi kod denyutan: penyampelan dan pendigitan

          Data analog, isyarat analog – modulasi amplitud, modulasi frekuensi, modulasi fasa

 

Komunikasi data digitan

◊      hantaran tak segerak – ada bit mula dan henti bagi setiap aksara dihantar

◊      hantaran segerak – blok aksara/bit dihantar tanpa kod mula dan henti

semakan ralat – semakan pariti, semakan lewahan kitaran (penyeluruhan kpd pembahagian dgn lebih pd 2 kpd semakan pariti)

pembetulan ralat – penghantaran semula, atau kod pembetulan ralat hadapan (yg merendahkan kadar data kpd 50% sekurang-kurangnya)

antaramuka – ciri-ciri: mekanik (berkenaan sambungan fizikal), elektrik (berkenaan aras voltan, permasaan), fungsian (berkenaan fungsi yang dijalankan), tatacaraan (berkenaan jujukan peristiwa dalam menghantar data); misal: EIA-232-D, RS-422-A, dsb.

 

Kawalan hubungan data

          memenuhi keperluan:

•        penyegerakan bingkai – mula dan akhir bingkai perlu jelas

•        penggunaan pelbagai tatarajah talian – titik-ke-titik, multititik, simpleks, separuh dupleks, dupleks

•        kawalan aliran – pada kadar yg boleh diterima penerima

•        kawalan ralat – pembetulan ralat akibat penghantaran

•        pengalamatan – identiti nod di atas talian multititik

•        kawalan dan data dalam hubungan data yang sama – perlu bezakan di antara kawalan dan data

•        pengurusan hubungan – pemulaan, pemeliharaan, penamatan memerlukan penyelarasan dan kerjasama

 

Pemultipleksan

◊      pembahagian frekuensi

◊      pembahagian masa

 

 

Rangkaian komunikasi data

 

Rangkaian bersuis:       Pensuisan litar – jejak komunikasi terdedikasi di antara penghantar dan penerima disediakan menerusi nod-nod rangkaian selama dikehendaki – sistem telefon biasanya

Pensuisan bingkisan – data dihantar sebagai jujukan bingkisan-bingkisan, setiapnya dihalakan secara bebas menerusi nod-nod rangkaian – rangkaian komputer biasanya, protokol terkenal: X.25

     isu: penghalaan, kawalan lalulintas

Rangkaian sebaran:      radio; satelit

 

LAN: Rangkaian kawasan tempatan – rangkaian komunikasi terhad kepada kawasan kecil mis. dalam satu bangunan atau beberapa bangunan berdekatan

 

MAN: Rangkaian kawasan metropolitan – rangkaian komunikasi kawasan sederhana mis. satu kawasan bandar

 

WAN: Rangkaian kawasan luas – rangkaian komunikasi kawasan luas mis. satu negara

 

Topologi rangkaian: gelang, bas, pepohon, bintang

 

gunakan – penyadap (menyadap maklumat dari/ke bas komunikasi), pengulang (menguatkan isyarat di talian), hab (menguatkan isyarat di talian dan menyebarkannya ke talian-talian lain), titi (menjadi jambatan di antara dua subrangkaian berprotokol sama, dan mengawal isyarat yang mana harus dipindahkan ke subrangkaian yang satu lagi, dan yang mana dikekang di dalam subrangkaian asal; isi bingkisan tak diubah; beroperasi pada lapisan 2 model OSI), penghala (peranti di antara subrangkaian yang mungkin tak sama protokol, dan menghala bingkisan ke subrangkaian yang berkenaan; beroperasi pada lapisan 3 model OSI dan menggunakan protokol yang dipunyai setiap penghala dan hos)

 

             

 

Komunikasi Komputer

 

Protokol dan senibina

-         model lapisan OSI

 

 

-         SNA (Systems Network Architecture – Senibina Rangkaian Sistem) IBM – juga 7 lapisan

 

-         TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol – Protokol Kawalan Hantaran/Protokol Internet) – berbentuk berhierarki lebih drp berlapisan; kepentingan diberikan dalam menangani sambungan antarangkaian (yg mungkin berbeza); perkhidmatan tanpa sambungan (datagram dihantar tanpa sambungan dipersetujui); pendekatan kepada fungsi pengurusan sebagai protokol tinggi

  

OSI		SNA		Set Protokol TCP/IP
7	Aplikasi	7	Khidmatan Transaksi	7	Proses/aplikasi
6	Persembahan	6	Khidmatan Persembahan	6
5	Sesi	5	Kawalan Aliran Data	5
					Hos-ke-hos (TCP)
4	Pengangkutan	4	Kawalan Hantaran	4
3	Rangkaian	3	Kawalan Jejak	3	Internet (IP)
					Capaian rangkaian
2	Hubungan Data	2	Kawalan Hubungan Data	2
1	Fizikal	1	Kawalan Fizikal	1

 

 

Antarangkaian

            Protokol IP digunakan

 

 

 

 

Protokol pengangkutan

– intipati komunikasi komputer – sambungan hujung-ke-hujung

Data dipecahkan di hujung awal kepada bingkisan-bingkisan data, yang dihantar (mungkin menerusi jejak berlainan) dan dibina semula di hujung akhir.

 

2 jenis utama:

– berorientasikan sambungan [kawalan aliran, kawalan ralat, hantaran berjujukan - boleharap] (mis. TCP)

– tanpa sambungan atau perkhidmatan datagram [lebih tahan lasak jika keboleharapan boleh dikorbankan untuk kelajuan (mis. dlm kutipan data ke dalam, edaran data ke luar, permintaan-sambutan (pelayan kongsian kpd sebilangan pengguna teragih), aplikasi masa sebenar (mis. hantaran suara, video) ) – tiada kawalan aliran dsb] (mis. UDP)

 

Struktur bingkisan TCP & UDP:

                                                    ←   32 bit lebar   →

Alamat asal
Alamat destinasi
sifar	Protokol	Panjang segmen
Kepala
Data pengguna

 

Format kepala TCP:

Liang asal								Liang destinasi
Bilangan jujukan
Bilangan perakuan
Ofset data	Simpanan							Tetingkap
Hasiltambah semak								Penuding segera
Pilihan                                                                    Pengisi

 

Format kepala UDP:

Liang asal	Liang destinasi
Panjang	Hasiltambah semak

 

 

Protokol dan khidmat sesi

– perkhidmatan sambungan berorientasikan pengguna:

• Penubuhan dan penyenggaraan sesi

Satu sesi boleh didokongi satu sambungan pengangkutan, juga beberapa sesi boleh dimultiplekskan ke atas satu sambungan pengangkutan, atau satu sesi boleh dibelah di antara beberapa sambungan pengangkutan

• Pengurusan dialog

3 mod dialog: dwihala serentak, dwihala bergilir dan sehala

• Pemulihan

mis. pulih data yg hilang menerusi sandar oleh unit pemulihan

 

Senibina TCP/IP – tiada lapisan khas sesi – sebahagian tugas sesi dikendalikan TCP

 

Kemudahan persembahan

• berkenaan data dialihkan di antara aplikasi dlm sistem berlainan (perwakilan utk maklumat, mekanisme penterjemahan) – mis. penyulitan, pemampatan
• berkenaan struktur data yg dirujuk aplikasi dlm komunikasinya – mis. maklumat pengurusan bagi pengurusan rangkaian

 

[Aplikasi pengguna:       TCP/IP – aplikasi tertentu mis. SNMP, FTP, SMTP, TELNET

                                    OSI – lapisan persembahan dan unsur-unsur perkhidmatan dalam lapisan aplikasi]

 

Suatu bahasa semesta utk mendefinisikan perwakilan: ASN.1 (Abstract Syntax Notation One) – berlandaskan modul yg mengandungi senarai umpukan jenis, nilai dan definisi makro

 

Aplikasi rangkaian

Menduduki lapisan aplikasi & didokongi oleh lapisan persembahan secara terus dlm model OSI (dlm TCP/IP, aplikasi bergantung kpd TCP atau UDP)

mis.      SNMPv2 (versi 2) (boleh operasi atas TCP/IP ataupun OSI)

            FTAM (File Transfer, Access, and Management – pemindahan, capaian dan pengurusan fail) (piawaian OSI)

            X.400 (piawaian mel elektronik oleh CCITT)

 

 

ISDN

 

“integrated services digital network”  - rangkaian digitan perkhidmatan bersepadu (suara, data, multimedia,..)

- piawaian antaramuka pengguna

- implentasi sbg set suis-suis dan jejak-jejak digitan (dgn pemultipleksan pembahagian masa) (bukan pensuisan pembahagian ruang analog menggunakan frekuensi)

- menyokong pelbagai jenis lalulintas

- senibina, protokol

 

ISDN jalur lebar (B-ISDN) – senibina dan protokol utk ISDN dgn kadar hantaran data lebih besar drp kadar utama ISDN

 

Gegantian bingkai – spt pensuisan bingkisan tetapi tanpa kawalan ralat (tidak diperlukan lagi dgn rangkaian moden yg cekap) – boleh sehingga 2 Mbps berbanding 64 kbps utk pensuisan bingkisan.

Kawalan aliran dan ralat kalau ada hanya hujung-ke-hujung dan bukan lompatan-ke-lompatan.

 

Gegantian sel – (ATM – asynchronous transfer mode – mod pemindahan taksegerak)  - spt gegantian bingkai tetapi dgn bingkisan dgn panjang tetap (‘sel’) (53 oktet: 5 oktet kepala, 48 oktet data) (kurangkan keperluan pemprosesan) – boleh sehingga 100-1000an Mbps; kadar data setiap saluran juga boleh didefinisikan secara dinamik