Home » Jaringan Komputer » Switching: Metode, Cara Kerja dan Penjelasannya

Switching: Metode, Cara Kerja dan Penjelasannya

by Wahyu Pria Purnama, S.T.
by Wahyu Pria Purnama, S.T.

Konsep frame switching dan forwarding merupakan hal universal dalam dunia jaringan dan telekomunikasi. Switch digunakan pada jaringan LAN, WAN maupun di jaringan Public Switched Telephone Network (PSTN). Terdapat 2 istilah tentang keluar-masuknya frame pada sebuah switch, yaitu:

  • Ingress – Istilah yang digunakan untuk mendeskripsikan port yang menerima frame yang memasuki perangkat.
  • Egress – Digunakan untuk mendeskripsikan port yang akan digunakan frame untuk keluar dari perangkat.

Switch memiliki tabel referensi yang digunakan saat melakukan traffic forwarding. Yang menarik, switch memiliki kemampuan untuk merutekan lalu lintas berdasarkan tabel yang dimiliki. Switch akan meneruskan trafik berdasarkan port ingress dan MAC address tujuan dari frame Ethernet.

Sebuah frame Ethernet akan memiliki port Egress yang tetap selama tabel referensinya tidak berubah. Selain itu, switch juga tidak akan meneruskan trafik pada port Ingressnya.

MAC Address Table

Switch terdiri dari Integrated Circuit (IC) dan perangkat lunak untuk mengontrol trafik data yang lewat. Agar switch dapat mengetahui port mana yang akan digunakan untuk mengirim frame, switch harus terlebih dahulu mempelajari perangkat mana yang terhubung pada setiap portnya.

Switch akan membangun tabel referensi yang disebut tabel MAC Address. Tabel ini disimpan dalam Content Addressable Memory (CAM) yang merupakan jenis memori khusus yang digunakan dalam aplikasi pencarian berkecepatan tinggi. Oleh karena itu, tabel MAC Address kadang juga disebut sebagai tabel CAM.

Switch menentukan frame data yang masuk dan keluar dengan berdasarkan tabel MAC Address. Sebuah switch mengisi tabelnya dengan merekam MAC Address sumber dari setiap perangkat yang terhubung ke masing-masing portnya.

Switch mereferensikan informasi pada tabel MAC untuk mengirim frame yang ditujukan untuk perangkat tertentu melalui port egressnya.

Switch Learn and Forward Method

Setiap frame Ethernet yang masuk ke sebuah switch akan mengikuti 2 proses berikut ini:

Langkah 1. Learn – Mempelajari MAC Addres Sumber
Setiap frame yang baru pertama kali memasuki switch akan ditandai sebagai informasi baru untuk dipelajari. Ini dilakukan dengan cara memeriksa MAC Address sumber dari frame tersebut dan mencatat nomor port ingress frame tersebut:

  • Jika MAC Address sumber tidak ada pada tabel, MAC dan port ingress akan ditambahkan pada tabel.
  • Jika MAC Address sumber sudah ada, switch akan memperbaharui waktu entri yang ada. Secara default, biasanya switch akan menyimpan entri pada tabel selama 5 menit. Jika MAC Address sumber sudah ada pada tabel tapi memiliki port yang berbeda, switch akan menganggap sebagai entri baru. Entri tersebut berisikan MAC Address yang sama tapi dengan port yang berbeda.

Langkah 2. Forward – Mempelajari MAC Addres Tujuan

Jika MAC Address tujuan merupakan alamat unicast, switch akan melihat kecocokan antara MAC Address tujuan dari frame tersebut dan entri yang ada pada tabel:

  • Jika MAC Address tujuan ada pada tabel, switch akan meneruskan frame tersebut sesuai portnya.
  • Jika MAC Address tidak ada pada tabel, switch akan meneruskan frame ke semua port kecuali port ingress. Hal ini disebut sebagai unknown unicast. Jika MAC Address tujuan adalah broadcast atau multicast, frame juga akan diteruskan ke semua port kecuali port masuknya frame.

Switching Forwarding Methods

Switch bekerja pada Layer 2 secara cepat. Ini dikarenakan software yang disebut Application Specific Integrated Circuits (ASICs). ASICs mereduksi waktu frame-handling pada perangkat dan memungkinkan perangkat untuk meningkatkan jumlah frame yang diproses tanpa menurunkan kinerjanya.

Switch Layer 2 menggunakan salah satu dari 2 metode untuk melakukan frame switching, yaitu:

  • Store-and-forward switching
    Metode ini meneruskan frame setelah switch menerima seluruh frame dan melakukan pengecekan eror secara matematis yang dikenal sebagai Cyclic Redundancy Check (CRC). Metode store-and-forward merupakan metode utama Cisco pada jaringan.
  • Cut-through switching
    Metode ini melakukan forwarding setelah MAC Addres tujuan dari frame yang masuk dan port egress telah ditentukan.

Store-and-Forward Switching

Store-and-forward switching memiliki 2 karakteristik berikut:

  • Error Checking
    Setelah menerima seluruh frame yang masuk, switch membandingkan nilai Frame Check Squence (FCS) pada datagram. FCS adalah proses pemeriksaan eror yang membantu memastikan bahwa frame bebas dari eror. Jika frame tidak eror switch akan melakukan forwarding, jika tidak frame akan di-drop.
  • Automatic Buffering
    Proses ingress buffering digunakan pada switch store-and-forward akan memberikan fleksibilitas untuk mendukung berbagai bandwidth Ethernet. Misalnya menangani frame masuk yang berjalan pada port Ethernet 100 Mbps yang harus dikirim menuju port 1 Gbps. Dengan perbedaan bandwidth tersebut, switch menyimpan seluruh frame ke dalam buffer, menghitung FCS, forward ke buffer port egress dan kemudian mengirimkannya.

Pada gambar 1 mengilustrasikan bagaimana metode store-and-forward bekerja pada frame Ethernet.

Gambar 1

Cut-Through Switching

Berbeda dengan metode sebelumnya, cut-through switching akan meneruskan semua frame karena tidak ada proses FCS. Namun, cut-through switching memiliki kemampuan untuk melakukan switching dengan cepat. Switch pada metode ini dapat melakukan forwarding secara cepat setelah menemukan MAC Address tujuan frame di tabelnya. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2

Switch tidak perlu menunggu seluruh frame memasuki port ingressnya untuk melakukan forwarding.

Fragment free switching merupakan modifikasi dari metode cut-through switching yang mana switch melakukan forwarding setelah mengetahui tipe fieldnya. Fragment free switching menyediakan error checking yang lebih baik daripada cut-through dan tidak ada peningkatan latensi.

Lebih rendahnya latensi dari cut-through switching membuat metode tersebut lebih cocok untuk High Performance Computing (HPC) yang membutuhkan latensi process-to-process 10 mikrodetik atau kurang.

Metode cut-through switching dapat melakukan forwarding frame yang eror. Jika tingkat eror cukup tinggi akan berdampak negatif pada bandwidth karena dibanjiri oleh frame yang rusak atau tidak valid.

You may also like