Apa yang dimaksud dengan model OSI?

Model OSI muncul sebagai solusi terhadap ketidakcocokan komunikasi antara berbagai protokol jaringan yang digunakan sekitar pergantian abad. Lapisan-lapisan OSI memberikan kerangka kerja bagi pengembang dan insinyur untuk membangun perangkat keras dan perangkat lunak yang dapat saling beroperasi di jaringan dengan pendekatan yang terstruktur.

Pada setiap lapisan tumpukan—biasanya ditampilkan dalam urutan terbalik untuk menggambarkan bagaimana data pindah melalui jaringan—model OSI memberikan pedoman dan kriteria untuk komponen jaringan dan fungsi komputasi uniknya.

Lapisannya adalah:

• Lapisan 7: Lapisan aplikasi memulai komunikasi dengan jaringan, mencakup protokol dan proses manipulasi data yang mengubah data jaringan yang dapat dibaca komputer menjadi respons yang dapat dipahami pengguna.

• Lapisan 6: Lapisan presentasi menyiapkan data untuk lapisan aplikasi, termasuk terjemahan data, kompresi, dan enkripsi.

• Lapisan 5: Lapisan sesi memulai dan mengakhiri koneksi antara dua perangkat yang berinteraksi di jaringan, memastikan bahwa sumber daya tidak digunakan secara berlebihan atau kurang dimanfaatkan.

• Lapisan 4: Lapisan transport mentransmisikan data end-to-end antara dua perangkat yang berinteraksi di jaringan, memastikan bahwa data tidak hilang, salah konfigurasi, atau rusak.

• Lapisan 3: Lapisan jaringan menangani proses alamat, perutean, dan penerusan data untuk perangkat yang berinteraksi di berbagai jaringan. Jika perangkat berada di jaringan yang sama, mereka tidak memerlukan lapisan jaringan untuk berinteraksi.

• Lapisan 2: Berbeda dengan lapisan jaringan, lapisan data link mengelola perutean data antara dua perangkat yang saling berinteraksi pada jaringan yang sama.

• Lapisan 1: Lapisan fisik terdiri dari aset fisik, seperti router dan kabel USB, yang mengubah data menjadi string 1 dan 0 untuk transmisi ke lapisan yang lebih tinggi.

Model OSI berfokus pada penyediaan daftar tugas yang harus diselesaikan oleh insinyur dalam membangun setiap lapisan arsitektur jaringan, tanpa menentukan protokol untuk komunikasi antar lapisan. Pendekatan teoretisnya memungkinkan pengembang memvisualisasikan dan membangun jaringan komputasi yang sangat kompleks, bahkan tanpa pengetahuan sebelumnya tentang sistem jaringan tersebut. Solusi ini membantu tim memahami bagaimana data mengalir melalui jaringan dan menyesuaikan fungsi jaringan dengan pengodean khusus pada lapisan.

Insinyur perangkat lunak dapat memisahkan lapisan operasi dari setiap komponen jaringan dan mengaturnya sesuai peran utama dalam jaringan. Pemisahan ini memudahkan pengembang memahami konsep jaringan dan berbagi model yang lebih sederhana antar tim.

Pada akhir tahun 1970-an dan awal 1980-an, sistem komputer semakin saling terhubung, namun produsen sering mengembangkan solusi jaringan sendiri yang eksklusif dan tidak kompatibel satu sama lain, sehingga menciptakan sistem tambal sulam yang tidak dapat dioperasikan.

Beberapa upaya jaringan awal berusaha mengatasi masalah kompatibilitas dengan ARPANET (yang menjadi dasar internet modern), serta dengan rangkaian protokol TCP/IP (yang ditugaskan oleh Departemen Pertahanan). Keduanya mewakili kemajuan yang signifikan, tetapi juga menyoroti perlunya pendekatan yang lebih komprehensif dan diterima secara universal.

Menyadari pentingnya jaringan yang semakin meningkat dan kebutuhan akan kerangka kerja universal, Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO) dan Komite Konsultatif Telegraf dan Telepon Internasional (CCITT) memprakarsai pengembangan model jaringan standar.

ISO secara resmi menerbitkan model OSI pada tahun 1984 sebagai kerangka kerja utama untuk mengembangkan solusi jaringan yang dapat saling beroperasi. Berbeda dengan upaya standardisasi sebelumnya, model OSI yang berlapis memungkinkan sistem yang berbeda untuk berkomunikasi meskipun memiliki perbedaan dalam arsitektur dan protokol dasar.

Model OSI tetap menjadi bagian penting dalam memahami arsitektur jaringan meskipun teknologi terus berkembang dan muncul model-model baru. Baik saat tim merancang jaringan area lokal (LAN) yang sederhana maupun mengelola jaringan global yang kompleks, prinsip-prinsip model OSI memberikan pendekatan yang jelas dan terstruktur untuk membangun dan mengelola jaringan.

Model OSI mencakup tujuh lapisan yang berbeda. Lapisan aplikasi (lapisan 7), lapisan presentasi (lapisan 6), dan lapisan sesi (lapisan 5) adalah bagian dari lapisan perangkat lunak OSI, tempat semua transmisi ke dan dari aplikasi perangkat lunak (termasuk sistem operasi dan utilitas seperti peramban web dan klien email) terjadi.

Lapisan transportasi (layer 4) adalah “jantung OSI,” menangani semua komunikasi data antara jaringan dan sistem. Akhirnya, lapisan jaringan (lapisan 3), lapisan data (lapisan 2) dan lapisan fisik (lapisan 1) terdiri atas lapisan perangkat keras OSI, di mana data pindah melalui komponen fisik jaringan saat diproses.

Data bergerak dua arah melalui model OSI; setiap lapisan berkomunikasi dengan lapisan di atas dan di bawahnya dalam tumpukan. Selain itu, perangkat pengirim dan penerima mengirim data melalui lapisan tersebut, dan sering bergantian peran selama proses berlangsung.

Misalnya, jika pengguna ingin mengirim email ke orang lain, pengguna pertama-tama akan menulis email dan mengirimkannya. Ketika pengguna menekan “kirim,” email mereka masuk ke lapisan aplikasi yang akan memilih protokol yang tepat (biasanya SMTP) dan mengirim email ke lapisan presentasi. Lapisan presentasi kemudian mengompres data pesan dan mengirimkannya ke lapisan sesi, yang memulai sesi komunikasi dan mengirimkan data ke lapisan transport untuk segmentasi.

Karena email akan dikirim ke jaringan lain, data email harus masuk ke lapisan jaringan, di mana data tersebut dibagi menjadi beberapa paket, lalu ke lapisan data link, di mana paket-paket itu dipecah lagi menjadi beberapa frame. Frame-frame tersebut kemudian ditransmisikan melalui lapisan fisik (WiFi penerima), di mana perangkat penerima menerima aliran bit, dan data email melewati lapisan yang sama secara terbalik. Di akhir proses, data email tiba di lapisan aplikasi perangkat penerima, di mana data tersebut disajikan dalam bentuk yang dapat dibaca manusia dan dikirim ke kotak masuk penerima.

Model OSI merupakan dasar untuk pengembangan protokol, dengan setiap lapisan kerangka kerja yang mengelola proses jaringan tertentu.

Lapisan aplikasi adalah lapisan OSI yang paling dekat dengan pengguna akhir. Ini menyediakan layanan jaringan langsung ke aplikasi pengguna dan memfasilitasi komunikasi antara titik akhir API dan lapisan bawah model OSI. Dengan kata lain, aplikasi perangkat lunak menggunakan lapisan aplikasi untuk memulai komunikasi dengan jaringan dan mengirim data ke lapisan presentasi.

Aplikasi itu sendiri bukan bagian dari lapisan ini. Sebaliknya, lapisan aplikasi menyediakan protokol (HTTP, FTP, DNS dan SMTP, misalnya) yang memungkinkan perangkat lunak untuk mengirim dan menerima data. Protokol ini bertanggung jawab untuk proses seperti:

• Transfer file. Lapisan aplikasi mengambil file data yang dapat dibaca manusia dari perangkat pengguna dan mengirimkannya ke lapisan presentasi.

• Komunikasi dan otentikasi. Lapisan aplikasi memastikan bahwa perangkat penerima dapat menerima data dan antarmuka komunikasi yang diperlukan untuk transfer ada. Ini juga dapat digunakan untuk mengo tentikasi perangkat yang terlibat dalam transfer.

• Akses jarak jauh. Lapisan aplikasi memungkinkan pengguna untuk mengakses peramban web, klien email, dan layanan lainnya dari berbagai lokasi geografis. Aplikasi ini juga memungkinkan pengguna untuk mengakses dan mengelola berkas di komputer jarak jauh.

• Layanan direktori. Lapisan aplikasi menyediakan layanan direktori—basis data bersama tentang informasi tentang perangkat jaringan dan pengguna—untuk memfasilitasi manajemen sumber daya jaringan.

Lapisan presentasi mengubah data ke dalam format yang dapat diterima oleh lapisan aplikasi untuk transmisi di seluruh jaringan (dari file teks berkode EBCDIC ke file berkode ASCII, misalnya). Karena perannya dalam mengonversi data dan grafik ke dalam format yang dapat ditampilkan untuk lapisan aplikasi, lapisan ini kadang-kadang disebut sebagai lapisan sintaks.

Mendukung protokol Secure Sockets Layer/Transport Layer Security (SSL/TLS), protokol JPEG (untuk kompresi gambar), dan protokol MPEG (untuk video). Lapisan presentasi mengubah data ke dalam format yang dapat diterima oleh lapisan aplikasi agar dapat ditransmisikan di seluruh jaringan (dari mengonversi berkas teks berkode EBCDIC menjadi berkas berkode ASCII). Karena perannya dalam mengonversi data dan grafik ke dalam format yang dapat ditampilkan oleh lapisan aplikasi, lapisan ini kadang disebut sebagai lapisan sintaks.

Ini mendukung protokol keamanan lapisan / lapisan transportasi (SSL/TLS) soket aman, protokol JPEG (untuk kompresi gambar) dan protokol MPEG (untuk kompresi video). Lapisan presentasi bertanggung jawab untuk:

• Terjemahan data. Lapisan presentasi mengubah data ke format yang benar (sesuai dengan lapisan aplikasi) selama proses enkapsulasi, saat pesan keluar bergerak ke bawah tumpukan protokol dari pengirim ke penerima.

• Enkripsi dan dekripsi data. Lapisan presentasi mengenkripsi data untuk transmisi yang aman dan mendekripsi saat pengiriman.

• Kompresi data. Lapisan presentasi mengurangi ukuran aliran data untuk transmisi dan mendekompresinya untuk digunakan.

Terkadang pemformatan dan terjemahan dibalik selama proses de-enkapsulasi, karena pesan masuk pindah ke atas tumpukan protokol. Dalam hal ini, pesan keluar dikonversi ke dalam format yang ditentukan selama enkapsulasi, sementara pesan masuk mengalami konversi terbalik selama de-enkapsulasi.

Lapisan sesi bertanggung jawab untuk manajemen sesi, proses membangun, mengelola dan mengakhiri koneksi—disebut "sesi"—antara dua atau lebih komputer. Sesi ini memulai koneksi antara aplikasi lokal dan jarak jauh, menjaga sesi tetap terbuka cukup lama untuk mengirim data yang diperlukan, lalu menutupnya setelah selesai guna menghemat sumber daya jaringan.

Fungsi utama dari lapisan sesi meliputi:

• Interaksi sesi. Lapisan sesi mengelola logon pengguna (pembentukan) dan logoff pengguna (penghentian), termasuk protokol autentikasi apa pun yang diintegrasikan ke dalam perangkat lunak klien.

• Sinkronisasi. Lapisan sesi membantu memastikan bahwa aliran data disinkronkan dengan benar dan menangani titik pemulihan (titik pemeriksaan yang memungkinkan perangkat untuk melanjutkan sesi dari titik tertentu, jika terputus).

• Pemulihan sesi. Lapisan sesi mengelola kegagalan sesi dan membangun kembali koneksi jika ada masalah jaringan.

Ini juga menetapkan protokol untuk menghubungkan dan memutuskan sesi antara aliran data terkait, seperti audio dan video dalam konferensi web. Oleh karena itu, lapisan sesi sering secara eksplisit diimplementasikan dalam lingkungan jaringan yang memanfaatkan panggilan prosedur jarak jauh.

Lapisan transport menggunakan protokol seperti protokol kontrol transmisi (TCP) dan protokol datagram pengguna (UDP) untuk mengelola pengiriman pesan lengkap secara menyeluruh. Solusi ini mengambil pesan dari lapisan sesi dan memecahnya menjadi unit yang lebih kecil (disebut "segmen"), masing-masing dengan header yang terkait. Di tempat tujuan, lapisan transport menyusun kembali segmen-segmen dalam urutan yang benar untuk merekonstruksi pesan asli.

Lapisan transportasi juga menangani:

• Pengalamatan titik layanan. Lapisan transport membantu memastikan bahwa pesan dikirim ke proses yang benar dengan melampirkan header lapisan transport (termasuk titik layanan atau alamat port).

• Kontrol aliran. Lapisan transport mencegah kelebihan data dan mengatur laju transmisi antara dua perangkat yang berkomunikasi di jaringan, memastikan perangkat pengirim mengirim data ke perangkat penerima (dan sebaliknya) dengan kecepatan yang sesuai.

• Multiplexing. Lapisan transport memungkinkan beberapa aplikasi jaringan untuk menggunakan koneksi yang sama secara bersamaan.

Di sisi pengirim, lapisan transport menerima data yang sudah diformat dari lapisan atas, melakukan segmentasi, serta menerapkan kontrol aliran dan pengendalian kesalahan untuk memastikan transmisi data yang akurat. Hal ini menambahkan nomor port sumber dan tujuan ke header dan kemudian meneruskan data tersegmentasi ke lapisan jaringan.

Di ujung penerima, lapisan transport membaca nomor port dari header dan meneruskan data yang diterima ke aplikasi yang sesuai. Ini juga menangani pengerutan dan perakitan kembali data tersegmentasi dan mentransmisikan ulang data jika kesalahan terdeteksi.

Lapisan transportasi menyediakan dua jenis layanan. 

Dengan layanan yang berorientasi koneksi, proses tiga tahap, pembentukan koneksi, transfer data, dan pemutusan koneksi, dilakukan, di mana penerima data mengirimkan tanda terima kembali ke pengirim setiap kali paket data berhasil dikirim. Namun, layanan tanpa koneksi hanya melibatkan transfer data. Penerima tidak mengonfirmasi penerimaan, yang mempercepat komunikasi tetapi kurang dapat diandalkan daripada layanan berorientasi koneksi.

Lapisan jaringan pada model OSI bertanggung jawab memfasilitasi transfer data antar node di jaringan yang berbeda. Lapisan ini menentukan jalur terbaik (perutean) bagi data untuk berpindah dari satu node ke node lain. Jika segmen data terlalu besar, lapisan jaringan akan memecahnya menjadi paket-paket kecil agar mudah diangkut, kemudian menyusunnya kembali di sisi penerima.

Jaringan berfungsi sebagai media di mana beberapa node (masing-masing dengan alamat unik) dapat terhubung. Lapisan jaringan memungkinkan node untuk mengirim pesan ke node di jaringan lain dengan menyediakan konten pesan dan alamat tujuan, meninggalkan jaringan untuk menentukan jalur pengiriman optimal (yang mungkin melibatkan routing melalui node perantara).

Lapisan jaringan terutama menggunakan Internet Protocol v4 (IPv4) dan IPv6 dan bertanggung jawab untuk:

• Fragmentasi dan pemasangan kembali paket. Lapisan jaringan membagi paket besar (yang melebihi batas ukuran lapisan tautan data) menjadi paket-paket lebih kecil untuk dikirim, lalu menyusunnya kembali di tujuan.

• Kontrol lalu lintas. Lapisan jaringan mengelola lalu lintas jaringan untuk mencegah kemacetan dan menjaga aliran data yang efisien. 

Keandalan tidak dijamin di lapisan jaringan; sementara banyak protokol lapisan jaringan menawarkan pengiriman pesan yang dapat diandalkan, beberapa tidak. Selain itu, pelaporan kesalahan tidak wajib dilakukan pada lapisan OSI ini, sehingga pengirim data bisa saja menerima atau tidak menerima konfirmasi pengiriman.

Fungsi utama lapisan data link adalah untuk mengelola transfer data bebas kesalahan antara beberapa perangkat yang berinteraksi pada jaringan yang sama.

DLL dibagi menjadi dua sublayer.

Lapisan kontrol tautan logis (LLC)—yang berfungsi sebagai antarmuka antara lapisan kontrol akses media (MAC) dan lapisan jaringan—menangani kontrol aliran, sinkronisasi, dan multiplexing (di mana dua aliran data atau lebih berbagi satu koneksi ke host). Lapisan MAC mengontrol cara perangkat mengakses media jaringan dan mengirimkan data.

Ketika DLL menerima paket dari lapisan jaringan, ia membagi paket tersebut ke dalam “frame” data—berdasarkan ukuran frame dari kartu antarmuka jaringan (NIC)—dan mengirimkannya ke host menggunakan alamat MAC-nya.

Fungsi DLL meliputi:

• Pembingkaian. DLL memungkinkan pengirim untuk mengirimkan serangkaian bit (data) yang bermakna bagi penerima dengan melampirkan pola bit khusus di awal dan akhir bingkai.

• Pengalamatan fisik. DLL menggunakan Protokol Resolusi Alamat (ARP) untuk mengonversi alamat IP menjadi alamat MAC, kemudian menambahkan alamat MAC pengirim dan penerima ke header setiap frame setelah proses pembingkaian selesai.

• Kontrol kesalahan. DLL mendeteksi frame yang rusak atau hilang dan mengelola transmisi ulang (jika perlu) untuk memastikan integritas data.

• Kontrol aliran. Untuk mencegah korupsi, DLL menentukan berapa banyak data yang dapat dikirim oleh pengirim sebelum menerima tanda terima pengiriman, sehingga menjaga kecepatan data tetap konsisten di kedua sisi.

• Kontrol aksesKetika beberapa perangkat berbagi satu saluran komunikasi, sublapisan MAC menentukan perangkat mana yang memiliki kontrol atas saluran tersebut pada saat tertentu.

Lapisan fisik terdiri dari komponen jaringan fisik yang bertanggung jawab mentransmisikan data mentah—dalam bentuk bit, yaitu rangkaian 1 dan 0—antara perangkat (seperti konektor, router, repeater, dan kabel serat optik) serta media fisik (misalnya Wi-Fi).

Lapisan fisik bertanggung jawab untuk:

• Kontrol kecepatan bit. Lapisan fisik mendefinisikan kecepatan transmisi data, seringkali dalam bit per detik.

• Sinkronisasi bit. Lapisan fisik memberlakukan jam pada aliran bit, memastikan bahwa pengirim dan penerima disinkronkan pada tingkat bit. 

• Mode transmisi. Lapisan fisik menentukan bagaimana data akan mengalir antar perangkat yang terhubung (sebagai transmisi simpleks, setengah dupleks, atau dupleks penuh).

• Topologi fisik. Tingkat fisik menentukan bagaimana perangkat jaringan dan node berada (dalam topologi bus, bintang atau mesh, misalnya). Standar seperti USB, Bluetooth, dan Ethernet termasuk spesifikasi lapisan fisik. 

Lapisan fisik juga mendefinisikan bagaimana penyandian terjadi pada sinyal fisik (menggunakan tegangan listrik, radio atau pulsa cahaya, misalnya). 

Model referensi OSI menyediakan landasan teoritis yang membantu insinyur dan pengembang memahami komunikasi jaringan secara mendalam. Namun, model ini sering dibandingkan dengan model jaringan lain, yaitu model protokol TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).

Tidak seperti model OSI, model TCP/IP didasarkan pada protokol standar yang diimplementasikan secara luas dan langsung dalam jaringan dunia nyata. Ini terdiri dari empat lapisan—bukan tujuh—tetapi setiap lapisan sesuai dengan satu atau lebih lapisan model OSI.

• Lapisan akses jaringan. Juga disebut lapisan data link atau lapisan fisik, lapisan akses jaringan dalam jaringan TCP/IP mencakup komponen perangkat keras dan perangkat lunak yang diperlukan untuk berinteraksi dengan media jaringan, menggabungkan fungsi lapisan fisik dan lapisan data link pada model OSI. Ini menangani transmisi data fisik—dengan menggunakan Ethernet (untuk LAN) dan protokol ARP—antara perangkat pada jaringan yang sama.

• Lapisan internet. Mirip dengan lapisan jaringan model OSI, lapisan internet bertanggung jawab atas alamat logis, perutean, dan penerusan paket. Protokol ini terutama mengandalkan protokol IP dan Internet Control Message Protocol, yang mengelola pengalamatan dan perutean paket di berbagai jaringan.

• Lapisan transportasi. Lapisan transport TCP/IP memiliki fungsi yang sama dengan lapisan transport model OSI; ini memungkinkan transfer data yang andal antara lapisan atas dan bawah. Menggunakan protokol TCP dan UDP, ini juga menyediakan mekanisme untuk pemeriksaan kesalahan dan kontrol aliran.

• Lapisan aplikasi. Lapisan aplikasi TCP/IP mencakup sesi model OSI, presentasi dan lapisan aplikasi. Menggunakan protokol HTTP, FTP, Post Office Protocol 3 (POP3), SMTP, DNS, dan SSH untuk menyediakan layanan jaringan langsung ke aplikasi serta mengelola semua protokol pendukung aplikasi pengguna. 

Nilai utama model OSI terletak pada kegunaan edukasinya dan perannya sebagai kerangka kerja konseptual untuk mendesain protokol baru, memastikan bahwa protokol tersebut dapat beroperasi dengan sistem dan teknologi yang ada.

Namun, fokus praktis model TCP/IP dan penerapannya di dunia nyata telah menjadikannya tulang punggung jaringan modern. Desainnya yang kuat, dapat diskalakan, dan pendekatan lapisan horizontal telah mendorong pertumbuhan eksplosif internet, mengakomodasi miliaran perangkat dan lalu lintas data dalam jumlah besar.