Balik lagi refresh tentang teknologi di layer dua OSI, yaitu Data Link. Terdapat beberapa jenis teknologi diantaranya Frame Relay, PPP, ATM, X.25 etc. Namun ada Ethernet sebagai media yang paling populer diantara yang disebutkan tadi. Nah, kita akan coba membahas ‘flow frame data’ di dalam teknologi Ethernet. Kenapa disebut frame? karena frame adalah PDU (Protocol Data Unit) pada OSI layer 2. Ethernet adalah broadcast media access sehingga desain jaringan yang baik diperlukan supaya flow data dalam jaringan dapat optimal dan aman dari broadcast storm. Broadcast dalam data link (FFFF.FFFF.FFFF) merupakan proses menyebarkan frame data ke seluruh jaringan dalam sebuah subnet yang sama. Proses tersebut pasti terjadi entah itu sekali dan atau terus menerus. Selain Broadcast, terdapat juga Collision, yaitu tabrakan antar data yang dikirim secara bersama-sama dalam sebuah media berbagi-pakai. Collision terjadi pada lingkungan yang dihubungkan oleh Hub / Repeater. Perangkat tersebut memang sudah jarang digunakan atau bahkan sudah tidak digunakan sama sekali pada lingkungan produksi. Dalam kehidupan sekarang Collision masih dapat ditemui pada perangkat Wi-Fi, khususnya Wireless Access Point.
Well, mari kita lihat topologi berikut untuk dapat mengerti mekanisme perjalanan frame data pada OSI layer 2.
Jika dilihat pada topologi manakah yang termasuk daerah yang mengalami Collision. Atau biasa disebut Collision Domain (domain berarti wilayah)? Daerah tersebut antara lain PC-switch0, server-switch0, switch0-router0, router0-switch1, laptop-switch1, printer-switch1. Ada enam daerah yang mengalami Collision. Masing-masing daerah dibatasi oleh switch dan router. Kemudian mana yang termasuk daerah yang mengalami Broadcast Domain? perlu dicatat bahwa hanya perangkat setara Layer 3 yang mampu membatasi ruang Broadcast Domain, yang artinya hanya Router yang mampu melakukannya. Menurut topologi di atas berarti ada dua daerah Broadcast Domain yaitu, daerah kiri yang terdiri dari PC dan server, kemudian daerah kanan yang terdiri laptop dan printer.
Sebagai contoh awal kita asumsikan PC melakukan pengiriman data ke server yang diwakilkan oleh perintah PING. Bagaimana proses data tersebut berjalan? Jika kita buat payload data sederhana yang terdiri atas layer 3 dan layer 2 maka isi paket awal data yang akan dikirim berbentuk seperti berikut.
MAC Address Source: AAAA.AAAA.AAAA
MAC Address Destination: FFFF.FFFF.FFFF
IP Address Source: 192.168.0.2
IP Address Destination: 192.168.0.3
Pada layer 3 PC terjadi pembentukan paket ICMP (Echo Request) untuk kemudian dikirim ke layer di bawahnya. Protokol yang menjembatani antara layer 3 dan layer 2 adalah ARP. ARP mengecek next-hop IP Address (IP Address tujuan) tidak ada pada ARP table milik PC sehingga menghasilkan ARP request untuk mencari tahu keberadaan IP Address tersebut. Sampai di sini packet ICMP sementara ditangguhkan sampai koneksi antara layer 2 dan layer 3 sudah establish. Selanjutnya terjadi proses enkapsulasi dari ARP request ke ethernet frame kemudian dikirim ke switch0 via port fa0/1. Switch0 menambahkan MAC Address PC ke dalam MAC Address Table kemudian melakukan broadcast frame ke semua port yang aktif dan dalam VLAN yang sama dengan source. Fa0/2 & fa0/24 meneruskan broadcast frame tersebut. Keluar dari port f0/2 menuju server, broadcast frame di-dekapsulasi menjadi ARP frame. ARP melakukan proses update ARP table dengan informasi yang didapatkan kemudian mengirimkan balasan ARP reply kembali ke PC melalui switch0. Sampai di sini paket data berubah menjadi:
MAC Address Source: AAAA.AAAA.AAAC
MAC Address Destination: AAAA.AAAA.AAAA
IP Address Source: 192.168.0.3
IP Address Destination: 192.168.0.2
Selanjutnya frame diterima kembali oleh switch0 kemudian MAC Address server ditambahkan ke dalam MAC Address Table. Switch0 mengecek isi ARP frame adalah unicast menuju MAC Address PC, karena sudah terdaftar pada MAC Address Table maka switch0 secara otomatis mengirim frame keluar via port fa0/1. PC menerima ARP frame dan mengupdate ARP table dengan informasi yang didapatkan. Setelah koneksi antara layer 2 dan 3 sudah establish, sekarang waktunya pengiriman paket ICMP (Echo Request). Proses yang dilalui kurang lebih sama, perbedaannya hanya ketika paket tersebut sampai di server akan diubah menjadi Echo Reply untuk kemudian dikirim kembali ke PC. Begitu seterusnya hingga seluruh perintah PING selesai dilakukan. Eit, tunggu dulu.. lalu bagaimana broadcast frame yang keluar menuju fa0/24 (router)? broadcast frame tersebut dibongkar (baca: dekapsulasi) kemudian dicek oleh ARP. Karena tidak ada IP yang dimaksud pada ARP Table, maka ARP menanyakan ke routing table apakah ada IP tersebut. Setelah mengetahui bahwa IP tersebut tidak dapat dijangkau maka ARP membuang broadcast frame tersebut. Kesimpulannya pada switching dalam satu subnet jaringan yang sama router tidak ikut terlibat dalam proses pengiriman data.
Contoh ARP Table pada router0:
Contoh sebelumnya kita melakukan PING ke suatu host dalam satu subnet jaringan yang sama. Lalu bagaimana proses perjalanan data jika kita melakukan perintah PING ke sebuah host yang berada dalam subnet jaringan yang berbeda? jawabannya adalah via default gateway. Sebagai contoh kita coba melakukan PING dari PC ke Laptop. Maka isi paket awal datanya adalah seperti ini:
MAC Address Source: AAAA.AAAA.AAAA
MAC Address Destination: 0002.4A90.7201
IP Address Source: 192.168.0.2
IP Address Destination: 192.168.1.2
MAC Address tujuan adalah MAC Address milik router0 (fa0/0) karena proses pencarian MAC yang dilakukan oleh ARP melirik routing table router0. Dari situ ARP menemukan bahwa untuk mencapai subnet 192.168.1.0/24 maka harus melewati router0. Selepas dari router0 isi paket mengalami perubahan menjadi:
MAC Address Source: 0002.4A90.7202
MAC Address Destination: FFFF.FFFF.FFFF
IP Address Source: 192.168.0.2
IP Address Destination: 192.168.1.2
Ingat bahwa selama proses switching hanya data MAC Address saja yang berubah, isi dari paket IP tidak akan sama sekali mengalami perubahan. Di atas terlihat bahwa perubahan terjadi pada MAC Address Source menjadi MAC Address router0 (fa0/1) kemudian MAC Address Destination menjadi broadcast (karena belum ada ARP table yang terbentuk untuk subnet jaringan 192.168.1.0/24). Prosesnya kurang lebih sama dengan proses switching sebelumnya. Kesimpulan yang dapat diambil bahwa switching antar dua subnet jaringan yang berbeda tetap memerlukan dukungan perangkat layer 3 atau router.