Perangkat Keras Jaringan

Beranda Topologi Jaringan Perangkat Keras

NIC (Network Interface Card)

NIC atau Kartu Antarmuka Jaringan adalah perangkat keras yang memungkinkan komputer terhubung ke jaringan dan berkomunikasi dengan perangkat lain.

Network Interface Card

MAC: 00:1A:2B:3C:4D:5E

Fungsi & Fitur

Koneksi Fisik

Menghubungkan komputer ke jaringan melalui kabel atau nirkabel

MAC Address

Memiliki alamat fisik unik untuk identifikasi dalam jaringan

Konversi Data

Mengubah data digital menjadi sinyal yang dapat dikirim melalui jaringan

Error Detection

Mendeteksi dan menangani kesalahan dalam transmisi data

Kelebihan

• Transfer data cepat
• Koneksi stabil
• Harga terjangkau
• Mudah dipasang

Kekurangan

• Perlu instalasi fisik
• Bisa rusak/aus
• Terbatas slot PCI
• Perlu driver

Jenis NIC

• Ethernet (Wired)
• Wi-Fi (Wireless)
• USB NIC
• PCIe NIC

Cara Kerja NIC

1 Penerimaan Data dari Komputer

NIC menerima data dari sistem operasi dalam bentuk paket data digital. Data ini berasal dari aplikasi yang berjalan di komputer, seperti browser web, aplikasi chat, atau transfer file.

2 Enkapsulasi menjadi Frame Ethernet

NIC membungkus data ke dalam frame Ethernet yang terdiri dari:

• Preamble (8 bytes): Sinkronisasi sinyal
• Destination MAC (6 bytes): Alamat tujuan perangkat
• Source MAC (6 bytes): Alamat NIC pengirim (contoh: 00:1A:2B:3C:4D:5E)
• EtherType (2 bytes): Tipe protokol (0x0800 untuk IPv4, 0x86DD untuk IPv6)
• Payload (46-1500 bytes): Data aktual yang dikirim
• FCS (4 bytes): Frame Check Sequence untuk deteksi error menggunakan CRC-32

3 Konversi ke Sinyal Listrik

NIC mengubah data digital (0 dan 1) menjadi sinyal listrik menggunakan teknik encoding seperti Manchester Encoding atau MLT-3 (Multi-Level Transmit) untuk Gigabit Ethernet. Sinyal ini kemudian dikirim melalui kabel UTP (Unshielded Twisted Pair) menggunakan standar IEEE 802.3.

4 Transmisi melalui Media Fisik

Sinyal dikirim melalui kabel jaringan dengan standar:

• 10BASE-T: 10 Mbps menggunakan Cat 3, jarak max 100m
• 100BASE-TX (Fast Ethernet): 100 Mbps menggunakan Cat 5, jarak max 100m
• 1000BASE-T (Gigabit): 1 Gbps menggunakan Cat 5e/6, jarak max 100m
• 10GBASE-T: 10 Gbps menggunakan Cat 6a/7, jarak max 100m

5 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

Pada jaringan Ethernet tradisional (half-duplex), NIC menggunakan protokol CSMA/CD untuk menghindari tabrakan data. NIC akan "mendengarkan" apakah ada perangkat lain yang sedang mengirim data. Jika terjadi collision, NIC akan menunggu waktu acak (exponential backoff) sebelum mencoba kembali. Pada mode full-duplex modern dengan switch, CSMA/CD tidak diperlukan karena setiap port memiliki jalur dedicated.

6 Penerimaan dan Validasi Data

Ketika menerima data, NIC mengecek MAC address tujuan pada frame. Jika sesuai atau merupakan broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF), NIC akan menerima frame tersebut. Kemudian NIC memverifikasi FCS (Frame Check Sequence) menggunakan algoritma CRC-32. Jika valid, payload diekstrak dan diteruskan ke protokol layer atas (IP, TCP/UDP) di sistem operasi.

7 Flow Control & Buffer Management

NIC memiliki buffer memory (biasanya beberapa KB hingga MB) untuk menyimpan frame sementara. Jika buffer hampir penuh, NIC dapat mengirim PAUSE frame (IEEE 802.3x) untuk meminta perangkat pengirim menghentikan transmisi sementara. Ini mencegah packet loss akibat buffer overflow.

8 Interrupt & DMA (Direct Memory Access)

Setelah menerima frame lengkap, NIC mengirim interrupt request (IRQ) ke CPU untuk memberitahu ada data baru. NIC modern menggunakan DMA untuk mentransfer data langsung ke RAM tanpa melibatkan CPU secara intensif, sehingga meningkatkan efisiensi. NIC juga mendukung interrupt coalescing untuk mengurangi jumlah interrupt dengan menggabungkan beberapa frame sebelum memberitahu CPU.

Protokol yang Digunakan NIC

Ethernet (IEEE 802.3)

Protokol utama untuk komunikasi di jaringan kabel lokal (LAN). Mengatur format frame, metode akses media, dan deteksi collision.

• Standard: IEEE 802.3
• Frame size: 64-1518 bytes
• Topologi: Star dengan switch

Wi-Fi (IEEE 802.11)

Untuk NIC wireless, menggunakan standar 802.11 (a/b/g/n/ac/ax) dengan CSMA/CA (Collision Avoidance) dan enkripsi WPA2/WPA3.

• Frequency: 2.4 GHz & 5 GHz
• Speed: hingga 9.6 Gbps (Wi-Fi 6E)
• Encryption: WPA3-SAE, AES

ARP (Address Resolution Protocol)

Protokol untuk memetakan alamat IP ke MAC address. NIC menggunakan ARP untuk menentukan MAC address tujuan sebelum mengirim frame Ethernet.

• Request: Broadcast ke FF:FF:FF:FF:FF:FF
• Reply: Unicast ke pengirim
• Cache: Disimpan untuk efisiensi

VLAN (802.1Q Tagging)

NIC dapat mendukung VLAN tagging untuk segmentasi jaringan virtual. Tag VLAN (12-bit) ditambahkan ke frame Ethernet untuk membedakan traffic.

• VLAN ID: 1-4094
• Priority: 802.1p (QoS)
• Native VLAN: Untagged frames

Spanning Tree Protocol (STP)

Mencegah loop di jaringan dengan switch. NIC menerima BPDU (Bridge Protocol Data Units) untuk menentukan topologi jaringan.

• Standard: IEEE 802.1D
• RSTP: 802.1w (faster convergence)
• MSTP: 802.1s (multiple instances)

Link Aggregation (LACP)

IEEE 802.3ad untuk menggabungkan beberapa NIC menjadi satu koneksi logical dengan bandwidth lebih tinggi dan redundancy.

• Mode: Active/Passive LACP
• Load balancing: Hash-based
• Failover: Automatic redundancy

Spesifikasi Teknis

Kecepatan

10/100/1000 Mbps atau 1/10 Gbps

OSI Layer

Physical & Data Link Layer

Interface

RJ-45, USB, PCIe

Protocol

Ethernet, Wi-Fi (802.11)

Modem (Modulator-Demodulator)

Modem adalah perangkat yang mengubah sinyal digital dari komputer menjadi sinyal analog untuk transmisi, dan sebaliknya untuk penerimaan data.

Modulator-Demodulator

Fungsi & Fitur

Modulasi & Demodulasi

Mengubah sinyal digital ke analog dan sebaliknya

Akses Internet

Menghubungkan jaringan lokal ke internet melalui ISP

Wireless Access Point

Menyediakan koneksi Wi-Fi untuk perangkat nirkabel

Firewall & Security

Melindungi jaringan dari ancaman eksternal

Kelebihan

• Akses internet cepat
• Multi-device support
• Built-in router
• Wireless capability

Kekurangan

• Perlu biaya berlangganan
• Tergantung ISP
• Konfigurasi kompleks
• Rentan gangguan

Jenis Modem

• DSL Modem
• Cable Modem
• Fiber Modem
• 4G/5G Modem

Cara Kerja Modem

1 Modulasi Sinyal (Digital ke Analog)

Modem mengubah data digital (0 dan 1) dari komputer menjadi sinyal analog yang dapat dikirim melalui jalur komunikasi. Teknik modulasi yang digunakan:

• ASK (Amplitude Shift Keying): Mengubah amplitudo sinyal carrier
• FSK (Frequency Shift Keying): Mengubah frekuensi sinyal (0 = freq rendah, 1 = freq tinggi)
• PSK (Phase Shift Keying): Mengubah fase sinyal carrier
• QAM (Quadrature Amplitude Modulation): Kombinasi amplitudo dan fase (QAM-16, QAM-64, QAM-256, QAM-1024)

2 Encoding dan Error Correction

Sebelum modulasi, modem menggunakan teknik encoding untuk meningkatkan reliabilitas:

• Reed-Solomon: Forward Error Correction (FEC) untuk memperbaiki error tanpa retransmisi
• Trellis Coded Modulation (TCM): Menggabungkan encoding dan modulasi
• LDPC (Low-Density Parity-Check): Digunakan di DOCSIS 3.1 untuk kabel modem
• Interleaving: Menyebar data untuk mengatasi burst error

3 Transmisi melalui Media Fisik

Sinyal analog dikirim melalui berbagai media sesuai jenis modem:

• DSL Modem: Melalui kabel telepon tembaga (twisted pair) dengan frequency 25 kHz - 1.1 MHz, tidak mengganggu voice (0-4 kHz)
• Cable Modem: Melalui kabel koaksial TV dengan frequency 5-42 MHz (upstream) dan 50-1000 MHz (downstream)
• Fiber Modem (ONT): Menggunakan pulsa cahaya pada fiber optik dengan wavelength 1310nm dan 1490nm/1550nm
• 4G/5G Modem: Melalui gelombang radio dengan frequency band 700 MHz - 6 GHz (4G) dan 24-100 GHz (5G mmWave)

4 Demodulasi Sinyal (Analog ke Digital)

Saat menerima data dari ISP, modem melakukan proses kebalikan. Sinyal analog yang diterima di-demodulasi menjadi data digital menggunakan ADC (Analog-to-Digital Converter). Modem mendeteksi perubahan amplitudo, frekuensi, atau fase untuk merekonstruksi bit data asli. Kemudian data di-decode dan error correction diterapkan untuk memastikan integritas data.

5 Channel Bonding & MIMO

Modem modern menggunakan teknik advanced untuk meningkatkan throughput:

• Channel Bonding: Menggabungkan multiple channels untuk bandwidth lebih besar (DOCSIS 3.0: 4-32 downstream channels)
• MIMO (Multiple Input Multiple Output): Menggunakan multiple antena untuk transmisi parallel (4x4 MIMO, 8x8 MIMO)
• OFDM/OFDMA: Membagi channel menjadi subcarrier untuk efisiensi spektrum (DOCSIS 3.1, 4G LTE, 5G NR)
• Beamforming: Mengarahkan sinyal ke perangkat tertentu untuk meningkatkan kualitas

6 Sinkronisasi dengan ISP

Modem harus melakukan handshake dengan peralatan ISP (DSLAM, CMTS, OLT):

• Training Sequence: Modem dan ISP bernegosiasi kecepatan optimal berdasarkan kondisi line
• SNR (Signal-to-Noise Ratio) Analysis: Mengukur kualitas sinyal untuk menentukan modulation scheme
• Power Level Adjustment: Menyesuaikan daya transmit untuk jarak dan atenuasi kabel
• Ranging Process: Cable modem melakukan ranging dengan CMTS untuk sinkronisasi timing

7 IP Address Assignment (DHCP)

Setelah koneksi fisik terbentuk, modem meminta alamat IP dari ISP menggunakan DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). ISP memberikan Public IP address, subnet mask, default gateway, dan DNS servers. Modem kemudian melakukan NAT (Network Address Translation) untuk mengonversi private IP (192.168.x.x atau 10.x.x.x) dari perangkat lokal ke public IP saat berkomunikasi dengan internet.

8 Routing & Firewall

Modem modern (modem router) memiliki fungsi routing dan security:

• Packet Routing: Menggunakan routing table untuk forward packet ke destination yang benar
• Stateful Packet Inspection (SPI): Firewall yang memonitor state koneksi TCP/UDP
• Port Forwarding: Mapping port eksternal ke IP internal untuk server/gaming
• DMZ (Demilitarized Zone): Expose satu device ke internet tanpa firewall
• QoS (Quality of Service): Prioritas bandwidth untuk aplikasi tertentu (gaming, streaming)

9 Wireless Access Point (untuk Modem Wi-Fi)

Jika modem memiliki kemampuan Wi-Fi, ia berfungsi sebagai Access Point dengan menyediakan SSID (Service Set Identifier). Modem melakukan enkripsi wireless menggunakan WPA2-PSK (AES-CCMP) atau WPA3-SAE. Modem mengelola channel allocation (1-11 di 2.4GHz, 36-165 di 5GHz) dan mengatur multiple SSID dengan VLAN untuk guest network. Dual-band/tri-band modem dapat beroperasi simultaneous di 2.4GHz, 5GHz, dan 6GHz (Wi-Fi 6E).

Protokol yang Digunakan Modem

PPPoE (Point-to-Point Protocol over Ethernet)

Digunakan oleh DSL modem untuk autentikasi dengan ISP. User memberikan username dan password untuk establish koneksi PPP session.

• Authentication: PAP, CHAP, MS-CHAPv2
• MTU: Biasanya 1492 bytes
• Session: Persistent connection

DOCSIS (Data Over Cable Service Interface)

Standard untuk cable modem komunikasi melalui infrastruktur TV kabel. DOCSIS 3.1 mendukung hingga 10 Gbps downstream dan 1 Gbps upstream.

• Version: 1.0, 2.0, 3.0, 3.1, 4.0
• Modulation: QA
• Modulation: QAM-64/256 (DOCSIS 3.0), OFDM (DOCSIS 3.1)
• Frequency: 5-1218 MHz

GPON/EPON (Passive Optical Network)

Protokol untuk fiber modem (ONT). GPON menggunakan ITU-T G.984 dengan kecepatan 2.5 Gbps downstream dan 1.25 Gbps upstream.

• GPON: ITU-T standard (Telkom IndiHome)
• EPON: IEEE 802.3ah (Ethernet-based)
• XG-PON: 10 Gbps downstream

LTE/5G NR (New Radio)

Untuk modem cellular 4G/5G. LTE menggunakan OFDMA (downstream) dan SC-FDMA (upstream). 5G NR mendukung mmWave untuk ultra-high speed.

• LTE Cat: Cat 4 (150 Mbps) hingga Cat 20 (2 Gbps)
• 5G NR: Sub-6GHz dan mmWave (24-100 GHz)
• Latency: 1ms (5G URLLC)

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

Modem sebagai DHCP server untuk memberikan IP address ke perangkat di jaringan lokal. Juga menjadi DHCP client untuk mendapat IP dari ISP.

• Lease time: Biasanya 24 jam - 7 hari
• IP Pool: Range IP yang dialokasikan
• DHCP Options: DNS, Gateway, NTP

NAT (Network Address Translation)

Mengonversi private IP lokal ke public IP ISP. Menggunakan PAT (Port Address Translation) untuk multiple devices sharing satu public IP.

• NAT Table: Mapping IP:Port lokal ↔ public
• Types: Full Cone, Restricted, Port Restricted, Symmetric
• Port Range: 1024-65535 (ephemeral)

DNS (Domain Name System)

Modem meneruskan DNS query ke DNS server ISP (atau public DNS seperti 8.8.8.8, 1.1.1.1). Beberapa modem memiliki DNS caching.

• Query: Recursive dan Iterative
• Cache: Menyimpan hasil lookup sementara
• Security: DNSSEC validation

IPsec & VPN Protocols

Beberapa modem mendukung VPN passthrough atau built-in VPN server menggunakan IPsec, L2TP, PPTP, atau OpenVPN.

• IPsec: ESP/AH, IKEv1/IKEv2
• L2TP/IPsec: Layer 2 tunneling
• Passthrough: Allow VPN traffic dari client

NTP (Network Time Protocol)

Modem sync waktu dengan NTP server untuk logging dan scheduling yang akurat. Penting untuk security (certificate validation).

• Server: pool.ntp.org, time.google.com
• Stratum: Level hierarchy (0-15)
• Precision: ±50ms over internet

SNMP (Simple Network Management Protocol)

ISP menggunakan SNMP untuk monitoring modem remotely: status koneksi, signal quality, bandwidth usage, dan error rates.

• Version: SNMPv1, v2c, v3 (encrypted)
• MIB: Management Information Base
• Trap: Alert notification ke server

TR-069 (CWMP)

CPE WAN Management Protocol untuk remote configuration modem oleh ISP. Memungkinkan firmware update dan troubleshooting otomatis.

• ACS: Auto Configuration Server (ISP)
• RPC: Remote Procedure Call methods
• Security: SSL/TLS encryption

UPnP (Universal Plug and Play)

Memungkinkan devices automatically configure port forwarding. Berguna untuk gaming dan P2P, tapi bisa jadi security risk jika tidak dikontrol.

• IGD: Internet Gateway Device protocol
• SSDP: Service discovery (UDP 1900)
• Risk: Unauthorized port opening

Spesifikasi Teknis

Kecepatan

Hingga 1 Gbps (tergantung ISP)

Frequency

2.4 GHz / 5 GHz (Wi-Fi)

Interface

RJ-11, RJ-45, Coaxial

Protocol

DOCSIS, ADSL, VDSL, PON

Perbandingan NIC & Modem

Aspek	NIC	Modem
Fungsi Utama	Menghubungkan ke jaringan lokal	Menghubungkan ke Internet/ISP
Lokasi	Di dalam komputer/device	Perangkat eksternal terpisah
Konversi Sinyal	Digital ke sinyal jaringan	Digital ↔ Analog
Alamat	MAC Address	IP Address (dari ISP)
Kecepatan	10/100/1000 Mbps - 10 Gbps	Tergantung ISP & teknologi
Harga	Relatif murah (Rp 50rb - 500rb)	Sedang - Mahal (Rp 200rb - 2jt+)

Cara Kerja NIC & Modem Bersama

Komputer

Data Digital

NIC

Modem/Router

Konversi Sinyal

ISP Line

Internet

World Wide Web

NIC Berperan

NIC mengubah data digital dari komputer menjadi frame Ethernet dan mengirimkannya melalui kabel ke modem

Modem Memproses

Modem memodulasi sinyal digital menjadi analog untuk transmisi melalui jalur ISP (DSL/Cable/Fiber)

Koneksi Terbentuk

Data mencapai internet melalui ISP. Proses sebaliknya terjadi saat menerima data dari internet