Sebelum kita mempelajari topik jaringan yang lebih kompleks, penting untuk memahami komponen jaringan yang mendasar, termasuk:

• Alamat IP: Alamat IP adalah nomor unik yang ditetapkan untuk setiap perangkat jaringan dalam jaringan Internet Protocol (IP); setiap alamat IP mengidentifikasi jaringan host perangkat dan lokasinya di jaringan. Ketika satu perangkat mengirim data ke perangkat lainnya, data tersebut menyertakan “header” yang mencakup alamat IP perangkat pengirim dan penerima.

• Node: Node adalah titik koneksi jaringan yang dapat menerima, mengirim, membuat, atau menyimpan data. Pada dasarnya, ini adalah perangkat jaringan apa pun—komputer, printer, modem, jembatan, atau sakelar—yang dapat mengenali, memproses, dan mengirimkan informasi ke node jaringan lain. Setiap node memerlukan beberapa bentuk identifikasi (seperti alamat IP atau MAC) untuk menerima akses ke jaringan.

• Router: Router adalah perangkat fisik atau virtual yang mengirimkan “paket” data antar jaringan. Router menganalisis data dalam paket untuk menentukan jalur transmisi terbaik dan menggunakan algoritma perutean yang canggih untuk meneruskan paket data hingga mencapai node tujuan.
  

• Switch: Switch adalah perangkat yang menghubungkan perangkat jaringan dan mengelola komunikasi node-ke-node melalui jaringan, memastikan paket data mencapai tujuan yang diinginkan. Tidak seperti router, yang mengirimkan informasi antar jaringan, switch mengirimkan informasi antar node di dalam jaringan.

  Oleh karena itu, “switching” mengacu kepada bagaimana data ditransfer antara perangkat dalam jaringan. Jaringan bergantung pada tiga jenis peralihan (switching) utama:

  • Peralihan sirkuit menetapkan jalur komunikasi data khusus antara node dalam jaringan, sehingga tidak ada lalu lintas lain yang dapat melintasi jalur yang sama. Peralihan sirkuit memastikan bahwa bandwidth penuh tersedia selama setiap transmisi.

     

  • Pengalihan pesan mengirimkan seluruh pesan dari node sumber ke node tujuan, dengan pesan berjalan dari sakelar ke sakelar hingga mencapai tujuan.

     

  • Pengalihan paket melibatkan pemecahan data menjadi komponen-komponen independen agar transmisi data tidak terlalu banyak menggunakan sumber daya jaringan. Dengan pengalihan paket, paket—bukan seluruh aliran data—melakukan perjalanan melalui jaringan ke tujuan akhir mereka.

     

• Port: Port menunjukkan koneksi spesifik antara perangkat jaringan, dengan setiap port diidentifikasi dengan nomor. Jika alamat IP dianalogikan dengan alamat hotel, maka port adalah nomor suite dan kamar. Komputer menggunakan nomor port untuk menentukan aplikasi, layanan, atau proses mana yang boleh menerima pesan mana.

• Gerbang: Gateway adalah perangkat keras yang memfasilitasi komunikasi antara dua jaringan yang berbeda. Router, firewall, dan perangkat gateway lainnya menggunakan konverter kecepatan, penerjemah protokol, dan teknologi lainnya untuk memungkinkan komunikasi antar-jaringan antara perangkat yang tidak kompatibel.
  

Arsitektur jaringan komputer menetapkan kerangka kerja teoretis jaringan komputer, termasuk prinsip-prinsip desain dan protokol komunikasi.

Jenis utama arsitektur jaringan

• Arsitektur peer-to-peer (P2P): Dalam arsitektur P2P, dua atau lebih komputer terhubung sebagai “rekanan,” yang berarti mereka memiliki kekuatan dan hak istimewa yang sama di jaringan. Jaringan P2P tidak memerlukan server pusat untuk koordinasi. Sebagai gantinya, setiap komputer di jaringan bertindak sebagai klien (komputer yang perlu mengakses layanan) dan server (komputer yang menyediakan layanan kepada klien). Setiap rekan di jaringan membuat beberapa sumber dayanya tersedia untuk perangkat jaringan lain, berbagi penyimpanan, memori, bandwidth, dan kekuatan pemrosesan di seluruh jaringan.

• Arsitektur klien-server: Dalam jaringan klien-server, server pusat (atau sekelompok server) mengelola sumber daya dan memberikan layanan ke perangkat klien di jaringan; klien dalam arsitektur ini tidak berbagi sumber daya dan hanya berinteraksi melalui server. Arsitektur client-server sering disebut arsitektur berjenjang karena beberapa lapisannya.

• Arsitektur hibrida: Arsitektur hibrida menggabungkan berbagai elemen dari model P2P dan model klien-server.

Sementara arsitektur melambangkan kerangka kerja teoritis suatu jaringan, topologi merupakan implementasi praktis dari kerangka kerja arsitektur. Topologi jaringan menggambarkan susunan fisik dan logis dari node dan tautan pada suatu jaringan, termasuk semua perangkat keras (router, switch, kabel), perangkat lunak (aplikasi dan sistem operasi), dan media transmisi (koneksi kabel atau nirkabel).

Topologi jaringan yang umum meliputi bus, ring, star, dan mesh.

Dalam topologi jaringan bus, setiap node jaringan terhubung langsung ke kabel utama. Dalam topologi ring, node terhubung dalam satu lingkaran, sehingga setiap perangkat memiliki dua tetangga. Pasangan yang berdekatan terhubung secara langsung, sedangkan pasangan yang tidak berdekatan terhubung secara tidak langsung melalui berbagai node perantara. Topologi jaringan star memiliki satu hub pusat yang melaluinya semua node terhubung secara tidak langsung.

Topologi mesh sedikit lebih kompleks, ditentukan oleh koneksi yang tumpang tindih antar node. Ada dua jenis jaringan mesh—mesh penuh dan mesh parsial. Dalam topologi mesh penuh, setiap node jaringan terhubung ke setiap node jaringan lainnya, memberikan tingkat keberlanjutan jaringan terbesar. Dalam topologi mesh parsial, hanya beberapa node jaringan yang terhubung, biasanya yang paling sering bertukar data.

Topologi mesh bisa mahal dan memakan waktu untuk dijalankan, sehingga seringkali digunakan hanya untuk jaringan yang membutuhkan redundansi tinggi. Mesh parsial, sebaliknya, menyediakan lebih sedikit redundansi, tetapi lebih hemat biaya dan lebih sederhana untuk jalankan.

Terlepas dari subtipe, jaringan mesh memiliki kemampuan konfigurasi mandiri dan pengaturan mandiri; mereka mengotomatiskan proses perutean, sehingga jaringan selalu menemukan jalur data tercepat dan paling andal.

Baik itu rangkaian internet protocol (IP), Ethernet, LAN nirkabel (WLAN), atau standar komunikasi seluler, semua jaringan komputer mengikuti protokol komunikasi—sekumpulan aturan yang harus diikuti oleh setiap node di jaringan untuk berbagi dan menerima data. Protokol juga bergantung pada gateway untuk memungkinkan perangkat yang tidak kompatibel untuk berkomunikasi (misalnya, komputer Windows yang mencoba mengakses server Linux)

Banyak jaringan modern berjalan pada model TCP/IP, yang mencakup empat lapisan jaringan.

• Lapisan akses jaringan. Juga disebut lapisan tautan data atau lapisan fisik, lapisan akses jaringan dari jaringan TCP/IP mencakup infrastruktur jaringan (komponen perangkat keras dan perangkat lunak) yang diperlukan untuk berinteraksi dengan media jaringan. Solusi ini menangani transmisi data fisik—menggunakan Ethernet dan protokol seperti protokol resolusi alamat (ARP)—antara perangkat pada jaringan yang sama.

• Lapisan internet. Lapisan internet bertanggung jawab untuk pengalamatan logis, perutean, dan penerusan paket. Protokol ini terutama mengandalkan protokol IP dan Internet Control Message Protocol (ICMP), yang mengelola pengalamatan dan perutean paket di berbagai jaringan.

• Lapisan transportasi. Lapisan transport TCP/IP memungkinkan transfer data antara lapisan atas dan bawah jaringan. Menggunakan protokol TCP dan UDP, lapisan ini juga menyediakan mekanisme untuk pengecekan kesalahan dan kontrol aliran.
  
  TCP adalah protokol berbasis koneksi yang umumnya lebih lambat tetapi lebih dapat diandalkan daripada UDP. UDP adalah protokol tanpa koneksi yang lebih cepat daripada TCP tetapi tidak memberikan jaminan transfer. Protokol UDP memfasilitasi transmisi paket untuk aplikasi yang sensitif terhadap waktu (seperti streaming video dan platform game) dan pencarian DNS.

• Lapisan aplikasi. Lapisan aplikasi TCP/IP menggunakan protokol HTTP, FTP, Post Office Protocol 3 (POP3), SMTP, domain name system (DNS) dan SSH untuk menyediakan layanan jaringan langsung ke aplikasi. Ini juga mengelola semua protokol yang mendukung aplikasi pengguna. 

Meskipun TCP/IP lebih langsung berlaku untuk jaringan, model Open Systems Interconnection (OSI)—terkadang disebut referensi OSI—juga memiliki dampak besar pada jaringan komputer dan ilmu komputer, ditulis secara luas.

OSI adalah model konseptual yang membagi komunikasi jaringan ke dalam tujuh lapisan abstrak (bukan empat lapisan), menyediakan landasan teoretis yang membantu para insinyur dan pengembang memahami seluk-beluk komunikasi jaringan. 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.

Menggunakan email sebagai contoh, mari kita lihat contoh bagaimana data bergerak melalui jaringan.

Jika pengguna ingin mengirim email, mereka terlebih dahulu menulis email dan kemudian menekan tombol “kirim”.  Ketika pengguna menekan “kirim,” protokol SMTP atau POP3 menggunakan wifi pengirim untuk mengarahkan pesan dari node pengirim dan melalui sakelar jaringan, di mana pesan dikompresi dan dipecah menjadi segmen yang lebih kecil dan lebih kecil (dan akhirnya menjadi bit, atau string 1s dan 0s).

Gateway jaringan mengarahkan aliran bit ke jaringan penerima, mengonversi data dan protokol komunikasi sesuai kebutuhan. Ketika aliran bit mencapai komputer penerima, protokol yang sama mengarahkan data email melalui switch jaringan pada jaringan penerima. Dalam prosesnya, jaringan merekonstruksi pesan asli hingga email tiba, dalam bentuk yang dapat dibaca manusia, di kotak masuk penerima (node penerima).