Apa itu Data Link

Dalam arsitektur jaringan komputer modern, baik yang direpresentasikan oleh model OSI (Open Systems Interconnection) tujuh lapis atau model TCP/IP empat lapis, setiap lapisan memiliki peran spesifik dan krusial. Di antara semua lapisan ini, Lapisan Data Link (Data Link Layer), atau sering disebut Lapisan 2, adalah fondasi vital yang menjembatani dunia abstrak dari alamat IP dan nama domain dengan realitas fisik kabel, gelombang radio, dan bit. Ini adalah lapisan yang bertanggung jawab untuk transfer data yang andal antara dua perangkat yang terhubung langsung pada segmen jaringan yang sama, memastikan data dapat dikirim dan diterima tanpa kesalahan yang berarti.

Apa Itu Lapisan Data Link?

Lapisan Data Link adalah lapisan kedua dalam model OSI. Fungsinya utama adalah untuk mengubah raw bitstream dari Lapisan Fisik menjadi frame data yang terstruktur, memastikan transmisi data yang bebas kesalahan antara node yang berdekatan. Ini bertindak sebagai perantara antara Lapisan Jaringan (Network Layer), yang peduli tentang perutean data antarjaringan, dan Lapisan Fisik (Physical Layer), yang hanya menangani transmisi bit mentah.

Bayangkan Anda ingin mengirimkan surat. Lapisan Jaringan memutuskan rute umum dari kota asal ke kota tujuan (misalnya, dari Bandung ke Jakarta). Namun, di setiap segmen perjalanan (misalnya, dari rumah Anda ke kantor pos, lalu dari kantor pos ke pusat distribusi, dst.), surat tersebut harus diangkut dengan cara yang spesifik dan aman. Inilah peran Lapisan Data Link: mengelola pengiriman yang andal dan terorganisir dari satu “node” (titik di jaringan, seperti komputer, router, atau switch) ke node berikutnya dalam segmen jaringan yang sama.

Fungsi-Fungsi Kunci Lapisan Data Link

Lapisan Data Link memiliki beberapa fungsi inti yang membuatnya sangat penting dalam komunikasi jaringan:

1. Pembingkaian (Framing)

Ini adalah salah satu fungsi terpenting. Data yang diterima dari Lapisan Jaringan (dalam bentuk paket) harus dipecah menjadi unit yang lebih kecil dan lebih mudah dikelola yang disebut frame. Setiap frame diberi header dan trailer yang berisi informasi kontrol penting. Header biasanya mencakup alamat fisik (seperti alamat MAC) sumber dan tujuan, sedangkan trailer seringkali berisi checksum atau Cyclic Redundancy Check (CRC) untuk deteksi kesalahan. Proses pembingkaian memastikan bahwa penerima dapat mengidentifikasi awal dan akhir setiap frame, dan membedakan data asli dari bit kontrol.

Teknik pembingkaian meliputi:

• Byte Count: Header frame berisi jumlah byte dalam frame.
• Character Stuffing: Karakter khusus digunakan sebagai delimiter awal dan akhir frame. Jika delimiter muncul dalam data, karakter “stuffing” ditambahkan untuk membedakannya.
• Bit Stuffing: Mirip dengan character stuffing, tetapi beroperasi pada level bit. Urutan bit tertentu digunakan sebagai delimiter.
• Physical Layer Coding Violations: Menggunakan pola sinyal yang tidak valid dalam pengkodean fisik untuk menandai awal dan akhir frame.

2. Pengalamatan Fisik (Physical Addressing)

Setiap perangkat jaringan (seperti kartu antarmuka jaringan atau NIC) memiliki alamat fisik unik yang dikenal sebagai alamat MAC (Media Access Control). Lapisan Data Link bertanggung jawab untuk menambahkan alamat MAC sumber dan tujuan ke header frame. Alamat MAC ini hanya relevan dalam satu segmen jaringan lokal (LAN) dan tidak melintasi batas router. Ini memungkinkan perangkat dalam segmen yang sama untuk saling mengidentifikasi dan berkomunikasi.

3. Kontrol Akses Media (Media Access Control – MAC)

Ketika beberapa perangkat berbagi media transmisi yang sama (misalnya, kabel Ethernet di jaringan shared bus lama, atau saluran nirkabel Wi-Fi), perlu ada mekanisme untuk mengelola siapa yang dapat mengirim data kapan. Jika tidak, akan terjadi tabrakan (collisions) yang merusak data. Fungsi MAC mengelola akses ke media bersama ini.

Protokol MAC yang paling umum adalah:

• CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection): Digunakan dalam jaringan Ethernet wired tradisional. Perangkat “mendengarkan” media terlebih dahulu (carrier sense), jika kosong, ia mengirim. Jika tabrakan terdeteksi, ia berhenti, menunggu waktu acak, lalu mencoba lagi.
• CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance): Digunakan dalam jaringan nirkabel (Wi-Fi). Karena sulit mendeteksi tabrakan di udara, perangkat mencoba menghindarinya dengan mengirim sinyal “Request to Send” (RTS) dan “Clear to Send” (CTS) sebelum transmisi data sebenarnya.

4. Kontrol Aliran (Flow Control)

Kontrol aliran mencegah pengirim membanjiri penerima dengan data lebih cepat dari kemampuan penerima untuk memprosesnya. Jika pengirim mengirim data terlalu cepat, buffer penerima bisa meluap, mengakibatkan kehilangan data. Lapisan Data Link menerapkan mekanisme seperti stop-and-wait atau sliding window untuk memastikan bahwa pengirim hanya mengirim frame ketika penerima siap.

5. Kontrol Kesalahan (Error Control)

Meskipun Lapisan Fisik berusaha mengirim bit secara akurat, kesalahan transmisi (misalnya, karena noise atau interferensi) tidak dapat dihindari. Lapisan Data Link bertanggung jawab untuk mendeteksi (dan terkadang memperbaiki) kesalahan ini.

Metode kontrol kesalahan meliputi:

• Deteksi Kesalahan: Menggunakan teknik seperti parity checks, checksums, atau yang paling umum, Cyclic Redundancy Check (CRC). CRC adalah kode yang dihitung dari data dalam frame dan ditambahkan ke trailer. Penerima melakukan perhitungan yang sama; jika hasilnya tidak cocok, frame dianggap rusak dan dibuang.
• Koreksi Kesalahan: Beberapa protokol dapat memperbaiki kesalahan bit tunggal. Namun, pada jaringan modern seperti Ethernet, di mana tingkat kesalahan bit sangat rendah, fokusnya lebih pada deteksi kesalahan dan membuang frame yang rusak, lalu mengandalkan lapisan yang lebih tinggi (seperti Lapisan Transport) untuk retransmisi.
• Automatic Repeat Request (ARQ): Protokol ARQ (seperti Stop-and-Wait, Go-Back-N, dan Selective Repeat) digunakan di mana keandalan sangat penting (misalnya, pada link nirkabel atau dial-up). Mereka meminta retransmisi frame yang rusak atau hilang menggunakan acknowledgment (ACK) dan negative acknowledgment (NACK).

Sub-Lapisan Lapisan Data Link

Dalam model OSI, Lapisan Data Link sering dibagi lagi menjadi dua sub-lapisan:

1. Sub-Lapisan Kontrol Logikal Link (Logical Link Control – LLC): Menangani multiplexing protokol Lapisan Jaringan di atasnya, kontrol aliran, dan kontrol kesalahan. IEEE 802.2 adalah standar umum untuk sub-lapisan LLC.
2. Sub-Lapisan Kontrol Akses Media (Media Access Control – MAC): Mengelola bagaimana perangkat mengakses media fisik yang dibagikan dan bertanggung jawab untuk pengalamatan fisik (alamat MAC). Protokol spesifik untuk teknologi jaringan tertentu (seperti Ethernet atau Wi-Fi) beroperasi di sub-lapisan ini.

Perbandingan dengan Lapisan Lain

Memahami Lapisan Data Link akan lebih jelas dengan membandingkannya dengan lapisan di atas dan di bawahnya:

Lapisan Data Link vs. Lapisan Fisik (Layer 2 vs. Layer 1)

• Lapisan Fisik (Layer 1): Berkaitan dengan transmisi bit mentah melalui media fisik. Ini mendefinisikan karakteristik listrik, mekanik, prosedural, dan fungsional untuk mengaktifkan, mempertahankan, dan menonaktifkan koneksi fisik (misalnya, jenis kabel, konektor, tegangan listrik, modulasi sinyal). Ia tidak “memahami” apa itu bit secara logis, hanya mengalirkannya.
• Lapisan Data Link (Layer 2): Mengambil bitstream dari Lapisan Fisik dan memberinya struktur dan makna dengan mengubahnya menjadi frame. Ia menambahkan logika untuk deteksi/koreksi kesalahan, kontrol aliran, dan pengalamatan fisik antar node yang terhubung langsung. Perangkat seperti switch jaringan beroperasi di Lapisan Data Link.

Lapisan Data Link vs. Lapisan Jaringan (Layer 2 vs. Layer 3)

• Lapisan Data Link (Layer 2): Bertanggung jawab untuk pengiriman data node-to-node dalam satu segmen jaringan lokal. Menggunakan alamat fisik (MAC address) untuk mengidentifikasi perangkat. Tidak peduli tentang rute data antar jaringan yang berbeda.
• Lapisan Jaringan (Layer 3): Bertanggung jawab untuk pengiriman data end-to-end di seluruh jaringan yang berbeda (internetworking). Menggunakan alamat logis (IP address) untuk mengidentifikasi perangkat dan menentukan rute terbaik antar jaringan. Router beroperasi di Lapisan Jaringan.

Protokol dan Standar Lapisan Data Link yang Penting

Beberapa protokol dan standar penting yang beroperasi di Lapisan Data Link meliputi:

1. Ethernet (IEEE 802.3): Standar paling umum untuk jaringan area lokal (LAN) wired. Ini mendefinisikan format frame, alamat MAC, dan mekanisme MAC seperti CSMA/CD.
2. Wi-Fi (IEEE 802.11): Standar untuk jaringan area lokal nirkabel (WLAN). Mendefinisikan format frame, alamat MAC, dan mekanisme MAC seperti CSMA/CA.
3. PPP (Point-to-Point Protocol): Digunakan untuk membangun koneksi langsung antara dua node, seringkali digunakan dalam koneksi dial-up, DSL, atau koneksi WAN lainnya. PPP menyediakan autentikasi, enkripsi, dan kompresi data.
4. HDLC (High-Level Data Link Control): Protokol bit-oriented yang digunakan untuk komunikasi point-to-point atau multipoint. Ini adalah dasar dari banyak protokol data link lainnya, termasuk PPP.
5. ATM (Asynchronous Transfer Mode): Teknologi jaringan berbasis sel yang digunakan untuk kecepatan tinggi dalam jaringan telekomunikasi dan backbone.
6. Frame Relay: Teknologi WAN yang efisien untuk transmisi data packet-switching.

Tantangan di Lapisan Data Link dalam Jaringan Modern

Meskipun fondasi Lapisan Data Link relatif stabil, ada tantangan dan evolusi berkelanjutan dalam jaringan modern:

1. Keamanan: Lapisan Data Link rentan terhadap berbagai serangan, seperti:
   • MAC Spoofing: Mengubah alamat MAC perangkat untuk menyamar sebagai perangkat lain.
   • ARP Spoofing/Poisoning: Memanipulasi tabel ARP untuk mengarahkan lalu lintas ke penyerang (man-in-the-middle).
   • VLAN Hopping: Melewatkan batasan VLAN untuk mengakses segmen jaringan yang tidak sah.
   • STP (Spanning Tree Protocol) Attacks: Memanipulasi STP untuk menyebabkan loop atau mengalihkan lalu lintas. Perlindungan di Lapisan Data Link memerlukan fitur keamanan switch seperti Port Security, DHCP Snooping, Dynamic ARP Inspection (DAI), dan BPDU Guard.
2. Skalabilitas dan Kinerja: Dengan pertumbuhan data center dan lalu lintas east-west (komunikasi antar server dalam data center), kebutuhan akan Lapisan Data Link yang sangat cepat dan berlatensi rendah menjadi krusial. Teknologi seperti Ethernet 100GbE, 400GbE, dan seterusnya terus berkembang.
3. Jaringan Nirkabel: Mengelola akses media yang efisien dan andal di lingkungan nirkabel yang ramai dan rentan interferensi adalah tantangan yang terus-menerus. Standar Wi-Fi baru (seperti Wi-Fi 6/7) terus meningkatkan efisiensi dan kapasitas.
4. Virtualisasi Jaringan: Dalam lingkungan cloud dan virtual machine, Lapisan Data Link menjadi lebih kompleks dengan adanya virtual switch dan overlay network (misalnya, VXLAN) yang menciptakan segmen Lapisan 2 logis di atas jaringan Lapisan 3 yang mendasarinya.
5. QoS (Quality of Service): Memastikan kinerja yang konsisten untuk aplikasi yang sensitif terhadap latensi (seperti voice dan video) di Lapisan Data Link memerlukan mekanisme QoS yang efektif, seperti prioritization frame.

— Migration Database —

Kesimpulan

Lapisan Data Link adalah tulang punggung dari komunikasi dalam segmen jaringan lokal, mengubah raw bitstream dari media fisik menjadi frame yang dapat dipahami dan diandalkan. Dengan fungsi-fungsi seperti pembingkaian, pengalamatan fisik, kontrol akses media, kontrol aliran, dan kontrol kesalahan, ia memastikan bahwa data dapat berpindah dengan aman dan efisien antara node yang berdekatan. Meskipun seringkali beroperasi di balik layar, peran Lapisan Data Link sangat fundamental; tanpanya, lapisan-lapisan di atasnya tidak akan memiliki dasar yang stabil untuk membangun komunikasi antarjaringan. Seiring jaringan terus tumbuh dalam skala, kompleksitas, dan tuntutan keamanan, inovasi di Lapisan Data Link akan tetap menjadi kunci untuk memastikan transfer data yang cepat, andal, dan aman di seluruh dunia yang terhubung.

Referensi : https://www.arduinoindonesia.id/2023/06/data-link-layer-pengertian-fungsi-dan-layanannya.html