Perangkat Jaringan: Hub, Switch, dan Router
Perangkat jaringan (network devices) adalah komponen fisik yang menghubungkan end host dan meneruskan traffic di dalam maupun antar jaringan. Artikel ini membahas tiga perangkat fundamental yang wajib dikuasai untuk CCNA 200-301 — hub, switch, dan router — beserta cara kerjanya di Model OSI, proses MAC learning pada switch, perbandingan router vs switch, konsep Layer 3 switch, dan portofolio perangkat Cisco lainnya (security, wireless, collaboration, data center).
Materi ini berdasarkan Flackbox CCNA course, section 11: Cisco Device Functions.
Ringkasan Cepat
| Perangkat | OSI Layer | Aware terhadap | Forwarding decision | Collision domain |
|---|---|---|---|---|
| Hub | Layer 1 (Physical) | Tidak ada (sinyal listrik saja) | Flood ke semua port | Satu collision domain bersama (shared) |
| Switch | Layer 2 (Data-Link) | MAC Address | MAC address table | Satu collision domain per port (dedicated) |
| Router | Layer 3 (Network) | IP Address | Routing table | Satu collision domain per interface, plus memisahkan broadcast domain |
Hub dan Switch: Fungsi Dasar
Hub dan switch menjalankan fungsi yang mirip dilihat dari kacamata end user:
- End host di sebuah LAN — PC, server, printer — dicolok ke hub atau switch menggunakan kabel Ethernet.
- Setelah terhubung, end host bisa saling berkomunikasi melalui hub atau switch tersebut.
- Hub/switch juga bisa saling dihubungkan (uplink) untuk memperluas jaringan.
Meskipun fungsinya mirip, cara kerja internalnya sangat berbeda — dan perbedaan inilah yang menjadi poin penting ujian.
Topologi dasar LAN dengan switch:
[PC-A] [PC-B]
| |
+----+-----+
|
+---------+ +---------+
| Switch1 |===========| Switch2 | ==== : uplink antar switch
+---------+ +---------+
|
[PC-C]
Hub adalah teknologi lama (legacy) yang praktis sudah tidak dipakai lagi, tapi tetap diujikan sebagai pembanding konsep.
- Hub beroperasi dalam mode half-duplex.
- Host yang terhubung tidak bisa mengirim dan menerima data secara bersamaan — hanya salah satu pada satu waktu.
- Semua host berbagi collision domain yang sama (shared collision domain) — hanya satu perangkat yang boleh transmit pada satu waktu.
- Jika dua host mengirim bersamaan, terjadi collision (tabrakan sinyal).
- Untuk menangani ini, host menggunakan CSMA/CD — Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection — untuk mendeteksi collision lalu mengirim ulang (resend) setelah jeda acak (random backoff).
Cara kerja CSMA/CD (ringkas)
- Carrier Sense — host "mendengarkan" kabel dulu; kalau ada yang sedang transmit, tunggu.
- Multiple Access — semua host berbagi medium yang sama.
- Collision Detection — kalau dua host kebetulan transmit bersamaan, collision terdeteksi, kedua host berhenti, tunggu waktu acak, lalu coba lagi.
Hub — semua port satu collision domain:
+-----------------+
[PC-A]-----| |-----[PC-B]
| HUB |
[PC-C]-----| (1 collision |-----[PC-D]
| domain) |
+-----------------+
PC-A transmit ----> di-flood ke SEMUA port
PC-C transmit ----> COLLISION! (CSMA/CD -> backoff -> resend)
Switch: Full-Duplex dan Collision Domain Terpisah
- Switch bisa beroperasi dalam mode full-duplex maupun half-duplex.
- Dalam praktiknya, switch modern selalu beroperasi full-duplex.
- Host yang terhubung bisa mengirim dan menerima data secara bersamaan.
- Setiap host mendapat collision domain sendiri (dedicated collision domain) — satu per port.
- Karena tidak mungkin terjadi collision, Collision Detection tidak diperlukan lagi.
Switch — satu collision domain per port:
+-----------------+
[PC-A]-----| CD1 CD2 |-----[PC-B]
| SWITCH |
[PC-C]-----| CD3 CD4 |-----[PC-D]
+-----------------+
CDx = collision domain terpisah per port
PC-A <-> PC-B dan PC-C <-> PC-D bisa jalan BERSAMAAN tanpa collision
Posisi Perangkat pada Model OSI
| Layer | Nama | Mencakup | Perangkat |
|---|---|---|---|
| 7 | Application | ||
| 6 | Presentation | ||
| 5 | Session | ||
| 4 | Transport | TCP/UDP, Port | |
| 3 | Network | IP Address | Router |
| 2 | Data-Link | Ethernet MAC Address | Switch |
| 1 | Physical | Hub |
Cara mengingat: perangkat "naik kelas" seiring naiknya layer — hub cuma meneruskan sinyal listrik (L1), switch paham MAC address (L2), router paham IP address (L3).
Hub beroperasi di OSI Layer 1
- Hub beroperasi di Layer 1 (Physical) dari Model OSI.
- Hub tidak MAC address aware — tidak paham isi frame sama sekali.
- Setiap frame yang diterima akan di-flood keluar ke semua port kecuali port tempat frame itu masuk.
- Akibatnya, semua host yang terhubung harus memproses semua paket — boros bandwidth, boros CPU, dan buruk untuk security (traffic orang lain bisa di-sniff).
Switch beroperasi di OSI Layer 2
- Switch beroperasi di Layer 2 (Data-Link) dari Model OSI.
- (Switch juga tetap beroperasi di Layer 1, karena tetap meneruskan sinyal fisik.)
- Switch MAC address aware — bisa membaca header Ethernet.
Proses MAC Learning pada Switch
Ini adalah inti cara kerja switch dan sering keluar di ujian. Prosesnya:
- Setiap kali frame diterima, switch melihat source MAC address di header Ethernet Layer 2.
- MAC address yang dipelajari (learned) dimasukkan ke MAC address table switch, yang memetakan MAC address → port.
- Jika kemudian ada unicast frame masuk dengan destination MAC yang sudah dikenal (known unicast), switch mengirim frame itu hanya keluar port yang relevan.
- Ini lebih baik untuk performance dan security — frame hanya pergi ke tempat yang membutuhkan.
- Jika frame ditujukan ke broadcast address (FFFF.FFFF.FFFF) atau ke unknown unicast destination (switch belum mempelajari MAC tujuannya), frame akan di-flood keluar semua port kecuali port asalnya — persis seperti perilaku hub.
| Jenis frame masuk | Aksi switch |
|---|---|
| Known unicast (MAC tujuan ada di tabel) | Forward hanya ke port yang sesuai |
| Unknown unicast (MAC tujuan belum dipelajari) | Flood ke semua port kecuali port asal |
| Broadcast (FFFF.FFFF.FFFF) | Flood ke semua port kecuali port asal |
| Source MAC apa pun | Selalu dipelajari dan dicatat ke MAC address table |
Catatan penting: switch belajar dari source MAC, tapi mengambil keputusan forwarding berdasarkan destination MAC.
Simulasi 1: Satu Switch
Topologi: tiga PC terhubung ke satu switch. Untuk penyederhanaan, MAC address ditulis singkat (1.1.1, 2.2.2, 3.3.3).
+--------------------+
[PC 1.1.1]--------| Port 1 Port 2 |--------[PC 2.2.2]
| SWITCH |
| Port 3 |
+---------+----------+
|
[PC 3.3.3]
Kondisi awal: MAC address table kosong.
Step 1 — PC 1.1.1 mengirim frame ke 2.2.2 (S: 1.1.1, D: 2.2.2)
- Frame masuk di Port 1. Switch membaca source MAC → mencatat Port 1 = 1.1.1 ke tabel.
- Destination 2.2.2 belum ada di tabel (unknown unicast) → frame di-flood keluar Port 2 dan Port 3.
- PC 3.3.3 menerima frame tapi mengabaikannya (destination MAC bukan miliknya); PC 2.2.2 memprosesnya.
| Port | MAC Address |
|---|---|
| 1 | 1.1.1 |
Step 2 — PC 2.2.2 membalas ke 1.1.1 (S: 2.2.2, D: 1.1.1)
- Frame masuk di Port 2. Switch mencatat Port 2 = 2.2.2.
- Destination 1.1.1 sudah ada di tabel (known unicast) → frame dikirim hanya keluar Port 1. Tidak ada flooding.
| Port | MAC Address |
|---|---|
| 1 | 1.1.1 |
| 2 | 2.2.2 |
Mulai titik ini, komunikasi 1.1.1 ↔ 2.2.2 sepenuhnya efisien — frame hanya lewat port yang relevan.
Simulasi 2: Dua Switch (Uplink)
Topologi: Switch 1 dan Switch 2 saling terhubung lewat Port 24 di masing-masing switch.
Switch 1
+--------------------+
[PC 1.1.1]-----| Port 1 Port 2 |-----[PC 2.2.2]
| Port 24 |
+---------+----------+
| (uplink)
+---------+----------+
| Port 24 |
[PC 3.3.3]-----| Port 1 Port 2 |-----[PC 4.4.4]
+--------------------+
Switch 2
Step 1 — 1.1.1 mengirim ke 2.2.2 (S: 1.1.1, D: 2.2.2)
- Switch 1: frame masuk Port 1 → belajar Port 1 = 1.1.1. Destination unknown → flood keluar Port 2 dan Port 24.
- Frame yang keluar Port 24 masuk ke Switch 2 lewat Port 24-nya.
- Switch 2: belajar Port 24 = 1.1.1 (dari sudut pandang Switch 2, host 1.1.1 "berada di arah" Port 24). Destination unknown → flood keluar Port 1 dan Port 2 (ke 3.3.3 dan 4.4.4, keduanya mengabaikan frame).
| Port | MAC Address |
|---|---|
| 1 | 1.1.1 |
| Port | MAC Address |
|---|---|
| 24 | 1.1.1 |
Step 2 — 2.2.2 membalas ke 1.1.1 (S: 2.2.2, D: 1.1.1)
- Switch 1: frame masuk Port 2 → belajar Port 2 = 2.2.2. Destination 1.1.1 known → forward hanya keluar Port 1.
- Frame tidak pernah menyentuh Switch 2 — Switch 2 tidak pernah belajar MAC 2.2.2 pada tahap ini.
| Port | MAC Address |
|---|---|
| 1 | 1.1.1 |
| 2 | 2.2.2 |
Step 3 — 3.3.3 (di Switch 2) mengirim ke 2.2.2 (S: 3.3.3, D: 2.2.2)
- Switch 2: frame masuk Port 1 → belajar Port 1 = 3.3.3. Destination 2.2.2 unknown bagi Switch 2 → flood keluar Port 2 dan Port 24.
- Frame lewat uplink masuk ke Switch 1 di Port 24.
- Switch 1: belajar Port 24 = 3.3.3. Destination 2.2.2 known → forward hanya keluar Port 2.
| Port | MAC Address |
|---|---|
| 1 | 1.1.1 |
| 2 | 2.2.2 |
| 24 | 3.3.3 |
| Port | MAC Address |
|---|---|
| 24 | 1.1.1 |
| 1 | 3.3.3 |
Step 4 — 2.2.2 membalas ke 3.3.3 (S: 2.2.2, D: 3.3.3)
- Switch 1: masuk Port 2 (2.2.2 sudah dikenal). Destination 3.3.3 known di Port 24 → forward keluar Port 24.
- Switch 2: frame masuk Port 24 → belajar Port 24 = 2.2.2. Destination 3.3.3 known → forward hanya keluar Port 1.
| Port | MAC Address |
|---|---|
| 24 | 1.1.1 |
| 1 | 3.3.3 |
| 24 | 2.2.2 |
Insight penting: satu port bisa memetakan banyak MAC address (Port 24 di Switch 2 memegang 1.1.1 dan 2.2.2) — ini normal untuk port uplink, karena banyak host "berada di arah" port tersebut. Sebaliknya, satu MAC address hanya boleh ada di satu port pada satu waktu.
Router
- Router mengetahui jalur (path) menuju berbagai IP subnet di jaringan — informasi ini disimpan di routing table.
- Router wajib ada untuk mengirim traffic dari satu subnet ke subnet lain. Switch Layer 2 tidak bisa melakukan ini.
- Router beroperasi di Layer 3 (Network) dari Model OSI.
- (Router juga beroperasi di Layer 2 dan 1, dan biasanya punya awareness sampai Layer 7 — misalnya untuk fitur NAT, ACL berbasis port, dan inspection.)
Lihat juga: Subnetting, VLSM, FQDN dan DNS.
Kenapa switch saja tidak cukup?
Kasus A — semua host SATU subnet (10.10.10.0/24), cukup switch:
[10.10.10.10/24]-----+ +-----[10.10.10.11/24]
| |
+--+-------[SW]-----+--+
|
[SW]
|
[10.10.10.12/24]
Semua host bisa saling komunikasi langsung via Layer 2.
Kasus B — subnet BERBEDA, wajib ada router di antaranya:
[10.10.10.10/24]-----+ +-----[10.10.10.11/24]
| |
+------[SW]------+
|
(R1) <-- ROUTER: gateway antar subnet
|
[SW]
|
[10.10.11.10/24] <-- subnet berbeda!
Traffic 10.10.10.x -> 10.10.11.x HARUS melewati router.
Pada Kasus B, jika router dihilangkan, host 10.10.11.10/24 tidak akan bisa berkomunikasi dengan host di subnet 10.10.10.0/24, meskipun secara fisik kabelnya tersambung lewat switch. Keputusan ini terjadi di sisi host: host membandingkan IP tujuan dengan subnet-nya sendiri (menggunakan subnet mask) — jika beda subnet, paket dikirim ke default gateway (router).
Router vs Switch
| Aspek | Router | Switch |
|---|---|---|
| OSI awareness | Layer 3 — routing antar network berbeda | Layer 2 — switching antar host dalam satu LAN |
| Jenis interface | Banyak: Ethernet, Serial, ISDN, ADSL, dll. | Umumnya hanya Ethernet |
| Jumlah port | Lebih sedikit | Lebih banyak (24–48 port umum) |
| Broadcast traffic | Tidak diteruskan secara default (memisahkan broadcast domain) | Diteruskan (flood) ke seluruh LAN |
| Fungsi utama | Menghubungkan subnet/network berbeda, WAN connectivity | Konektivitas host di dalam LAN |
Poin ujian yang sering dipelintir: switches forward broadcast traffic, routers do not by default. Inilah alasan router menjadi pembatas broadcast domain, sementara switch hanya membatasi collision domain.
Layer 3 Switch
- Switch tingkat lanjut (advanced switch) bisa Layer 3 aware dan mampu routing traffic antar IP subnet — disebut Layer 3 switch atau multilayer switch.
- Layer 3 switch tetap umumnya hanya mendukung interface Ethernet dan tetap punya lebih banyak port daripada router.
- Use case umum: routing antar-VLAN di dalam LAN kampus/kantor (inter-VLAN routing), sementara router tradisional tetap dipakai untuk koneksi keluar ke WAN (yang butuh interface non-Ethernet dan fitur WAN).
Desain umum: L3 switch untuk routing internal, router untuk WAN:
[10.10.10.10/24]-----+ +-----[10.10.10.11/24]
| |
+------[SW]------+
|
( WAN )======(R1)------[L3 SWITCH] <-- routing antar subnet internal
( cloud ) | terjadi di L3 switch
|
[10.10.11.10/24]
Perangkat Cisco Lainnya
Selain router dan switch, portofolio Cisco yang disinggung di CCNA:
Security
- Cisco ASA (Adaptive Security Appliance) — firewall.
- Cisco SourceFire FirePower IPS (Intrusion Prevention System) — deteksi dan pencegahan intrusi.
Wireless
- Cisco Wireless LAN Controller (WLC) — manajemen terpusat untuk banyak access point.
- Cisco Wireless Access Point (AP) — menyediakan konektivitas Wi-Fi ke client.
Collaboration
- Cisco Unified Communications Manager (CUCM) — call control untuk telephony/VoIP.
- Cisco IP Phones — telepon berbasis IP.
- Cisco TelePresence — video conferencing kelas ruang meeting.
- Cisco WebEx — online meeting/collaboration berbasis cloud.
Data Center
- Cisco UCS (Unified Computing System) — platform server/compute.
- Cisco Nexus Switches — switch kelas data center (throughput tinggi, fitur DC seperti VXLAN/vPC).
Poin Penting untuk Ujian
- Hub = Layer 1, switch = Layer 2, router = Layer 3. Hafalkan mapping ini bersama tabel OSI (Transport = TCP/UDP + Port, Network = IP, Data-Link = MAC).
- Hub: half-duplex, satu collision domain bersama, butuh CSMA/CD.
- Switch: praktiknya full-duplex, collision domain per port, CSMA/CD tidak diperlukan.
- Switch belajar dari source MAC, forwarding berdasarkan destination MAC.
- Broadcast dan unknown unicast → di-flood ke semua port kecuali port asal.
- Satu port switch bisa memegang banyak MAC address (kasus uplink), tapi satu MAC hanya di satu port.
- Router tidak meneruskan broadcast secara default; switch meneruskannya.
- Traffic antar subnet wajib lewat router (atau Layer 3 switch).
- Layer 3 switch = routing antar subnet + karakteristik fisik switch (banyak port, Ethernet-only).