Model OSI (Open Systems Interconnection) adalah kerangka kerja penting yang membantu kita memahami bagaimana data dapat berpindah dari satu perangkat ke perangkat lainnya dalam jaringan komputer. Ia membagi proses komunikasi data menjadi tujuh lapisan, model ini memudahkan kita melihat peran setiap tahap secara lebih jelas, mulai dari bagaimana aplikasi menghasilkan data, bagaimana data dikemas dan dialamatkan, hingga bagaimana akhirnya data dikirim melalui media fisik seperti kabel atau gelombang radio.
Dalam praktiknya, OSI Layer banyak digunakan sebagai panduan dalam mempelajari jaringan, melakukan troubleshooting, dan merancang sistem komunikasi yang lebih rapi dan terstruktur. Dengan memahami setiap lapisan dan fungsinya, kita dapat menelusuri sumber masalah jaringan dengan lebih cepat serta mengerti bagaimana perangkat dari berbagai sistem mampu saling terhubung tanpa hambatan.
Pengertian OSI Layer
OSI Layer adalah model referensi konseptual yang membagi proses komunikasi data dalam jaringan komputer ke dalam tujuh lapisan yang terstruktur dan logis. Model ini membantu menjelaskan bagaimana data dikirim, diproses, dan diterima dari satu perangkat ke perangkat lainnya. Dengan membagi fungsi jaringan ke dalam tujuh tahap, OSI Layer memudahkan pemahaman, perancangan, dan pemecahan masalah pada sistem komunikasi modern.
Setiap lapisan memiliki tugas khusus, mulai dari menyediakan layanan untuk aplikasi, mengatur format data, menjaga sesi komunikasi, hingga menangani pengalamatan jaringan dan pengiriman bit melalui media fisik. Dengan pembagian seperti ini, OSI memudahkan kita melihat bagaimana data bergerak dari aplikasi pengguna sampai benar-benar dikirimkan ke perangkat tujuan.
Secara keseluruhan, tujuh lapisan OSI terdiri dari:
- Application Layer (Layer 7)
- Presentation Layer (Layer 6)
- Session Layer (Layer 5)
- Transport Layer (Layer 4)
- Network Layer (Layer 3)
- Data Link Layer (Layer 2)
- Physical Layer (Layer 1)
Masing-masing lapisan saling bergantung, dimana setiap lapisan menyediakan layanan untuk lapisan di atasnya dan memanfaatkan layanan dari lapisan di bawahnya, sehingga komunikasi data dapat berlangsung secara teratur dan konsisten.
Model OSI mulai dikembangkan pada akhir 1970-an oleh ISO (International Organization for Standardization) dan CCITT. Pada saat itu, industri jaringan dipenuhi oleh berbagai protokol dan sistem komunikasi yang tidak seragam, sehingga perangkat dari vendor yang berbeda sulit untuk saling terhubung.
Untuk menyelesaikan masalah tersebut, ISO dan CCITT bekerja pada dua model referensi terpisah yang kemudian digabungkan pada tahun 1983 menjadi OSI Model (Open Systems Interconnection), anda bisa membaca referensinya di link berikut ISO/IEC 7498-1:1994.
Tujuan utama OSI adalah menyediakan standar komunikasi universal agar berbagai perangkat komputer dapat berinteroperasi tanpa hambatan. Meskipun OSI tidak menjadi protokol utama yang digunakan secara langsung di internet (karena TCP/IP lebih sederhana dan cepat diadopsi), OSI tetap menjadi model paling penting dalam pembelajaran jaringan dan desain arsitektur komunikasi.
Fungsi OSI Layer
Fungsi utama model OSI adalah memberikan struktur yang jelas untuk memahami dan mendesain jaringan. Dengan membagi proses komunikasi menjadi lapisan-lapisan, model ini membantu:
- Standarisasi komunikasi antar perangkat
Perangkat dari vendor apa pun dapat berkomunikasi selama mengikuti struktur OSI. - Mempermudah troubleshooting
Jika terjadi masalah, teknisi dapat langsung mengidentifikasi pada lapisan mana gangguan muncul, sehingga proses perbaikan menjadi lebih efisien. - Mempermudah pengembangan teknologi jaringan
Dengan operasi setiap lapisan yang terpisah, pengembangan protokol, perangkat lunak, atau perangkat keras bisa dilakukan tanpa memengaruhi keseluruhan sistem. - Menyederhanakan proses pembelajaran
OSI memberikan cara berpikir berlapis untuk memahami alur komunikasi jaringan secara menyeluruh, dari aplikasi hingga sinyal fisik.
Protocol Data Unit (PDU)
Dalam komunikasi jaringan, setiap lapisan OSI memiliki cara tersendiri dalam memproses dan membungkus data. Bentuk data yang digunakan pada setiap lapisan ini disebut Protocol Data Unit (PDU). PDU membantu menjaga data tetap terstruktur saat bergerak dari lapisan atas ke lapisan bawah, sehingga perangkat di kedua sisi dapat memahami informasi yang dikirim.
Singkatnya, PDU (Protocol Data Unit) adalah “paket data” versi masing-masing lapisan. Setiap lapisan memberi tambahan informasi berupa header (dan kadang trailer) untuk menjalankan tugasnya, seperti pengalamatan, pengurutan data, atau pengecekan kesalahan. Proses ini memastikan data dapat dikirim dan diterima dengan benar.
Berikut bentuk PDU pada setiap lapisan OSI:
| Lapisan OSI | Nama PDU |
|---|---|
| Application (7) | Data |
| Presentation (6) | Data |
| Session (5) | Data |
| Transport (4) | Segment |
| Network (3) | Packet |
| Data Link (2) | Frame |
| Physical (1) | Bit |
Perubahan bentuk data ini terjadi secara berurutan ketika data bergerak melewati lapisan OSI. Nah, di sisi penerima, proses ini dibalik sehingga data dapat dibaca oleh aplikasi.
Application Layer
Application Layer (Layer 7) adalah lapisan yang menyediakan layanan jaringan agar aplikasi dapat digunakan oleh pengguna. Lapisan ini tidak menjalankan aplikasi secara langsung, tetapi menyediakan fungsi yang memungkinkan aplikasi seperti browser, email client, layanan cloud, atau aplikasi VoIP dapat terhubung ke jaringan.
Lapisan inilah yang menangani permintaan jaringan agar bisa diproses, seperti mengambil halaman web melalui HTTP/HTTPS, mengirim email dengan SMTP, mengambil data melalui DNS, maupun melakukan panggilan suara dan video melalui protokol seperti SIP dan RTP.
Lapisan ini juga menangani proses autentikasi, pertukaran data, pengaturan format permintaan, serta memastikan aplikasi dapat menggunakan layanan jaringan dengan cara yang konsisten.
Ada berbagai macam protokol beroperasi pada Application Layer, seperti HTTP/HTTPS, FTP, SMTP, IMAP, DNS, DHCP, dan banyak lainnya. Walaupun tidak ada perangkat keras khusus yang bekerja murni pada lapisan ini, beberapa perangkat jaringan seperti Web Application Firewall (WAF), proxy server, application load balancer, dan CDN sering memproses data pada level aplikasi untuk keamanan dan optimasi.
Secara keseluruhan, Application Layer merupakan titik awal komunikasi data pada perangkat pengguna dan berperan penting dalam memastikan aplikasi dapat berfungsi dengan baik di atas jaringan.
Presentation Layer
Presentation Layer (Layer 6) merupakan lapisan yang bertugas dalam memastikan data yang dikirim oleh satu perangkat dapat dipahami oleh perangkat lain, meskipun keduanya menggunakan format atau sistem yang berbeda.
Lapisan ini bertanggung jawab dalam menangani proses seperti konversi format data, kompresi, serta enkripsi dan dekripsi untuk menjaga keamanan selama data dikirim melalui jaringan.
Misalnya, ketika Anda mengakses situs web dengan HTTPS, data yang dikirim dan diterima akan dienkripsi pada lapisan ini sebelum diteruskan ke lapisan di bawahnya. Dengan peran tersebut, Presentation Layer memastikan data tetap aman, efisien, dan dapat dibaca oleh aplikasi penerima.
Beberapa protokol dan format yang berjalan pada lapisan ini meliputi SSL/TLS (untuk enkripsi), MIME (untuk format email), JPEG, MPEG, ASCII, Unicode, dan berbagai standar lain yang mengatur cara data direpresentasikan.
Meskipun tidak melibatkan perangkat keras secara langsung, fungsi Presentation Layer sangat penting bagi aplikasi yang memerlukan keamanan, kompresi data multimedia, atau pertukaran data antar sistem yang berbeda. Tanpa lapisan ini, perangkat dan aplikasi akan kesulitan memahami data satu sama lain, terutama pada komunikasi yang melibatkan format atau karakter yang berbeda.
Session Layer
Session Layer (Layer 5) merupan lapisan yang bertugas dalam mengatur, menjaga, dan mengakhiri sesi komunikasi antara dua aplikasi yang saling bertukar data. Setiap kali sebuah aplikasi membuka koneksi, misalnya saat Anda melakukan video call, mengakses database, atau membuka file di server. Session Layer akan memastikan bahwa sesi tersebut berjalan dengan stabil.
Lapisan ini bertanggung jawab dalam mengelola proses seperti membuat koneksi, mempertahankan komunikasi selama data dipertukarkan, serta memastikan sesi ditutup dengan benar setelah selesai. Selain itu, Session Layer juga bisa melakukan sinkronisasi data dengan menambahkan titik pemulihan (checkpoint) sehingga proses dapat dilanjutkan kembali jika terjadi gangguan.
Beberapa protokol yang bekerja pada lapisan ini antara lain NetBIOS, RPC (Remote Procedure Call), SQL Session, NFS, dan SIP ketika digunakan untuk mengelola sesi komunikasi. Walaupun tidak ada perangkat keras khusus di lapisan ini, banyak layanan jaringan seperti server aplikasi, server database, dan layanan komunikasi real-time memanfaatkan fungsi Session Layer agar pertukaran data tetap teratur.
Secara keseluruhan, Session Layer memastikan koneksi antar aplikasi tetap terkelola dengan baik sehingga proses komunikasi dapat berlangsung tanpa gangguan.
Transport Layer
Transport Layer (Layer 4) merupakan lapisan yang bertanggung jawab dalam mengirimkan data dari satu perangkat ke perangkat lain dengan secara teratur. Lapisan ini memecah data menjadi potongan-potongan kecil yang disebut segment, memberi nomor urut pada setiap segmen, dan memastikan semua segmen tiba di tujuan dalam kondisi lengkap.
Jika terjadi kehilangan atau kerusakan data saat pengiriman, Transport Layer dapat meminta pengiriman ulang. Selain itu, lapisan ini menjalankan fungsi flow control untuk mengatur kecepatan pengiriman data agar tidak membebani perangkat tujuan. Karena tugasnya berhubungan langsung dengan pengaturan aliran data, Transport Layer menjadi salah satu bagian paling penting dalam proses komunikasi jaringan.
Pada lapisan ini terdapat dua protokol utama, yaitu TCP (Transmission Control Protocol) dan UDP (User Datagram Protocol). TCP digunakan ketika kita membutuhkan pengiriman data yang benar-benar akurat, seperti saat membuka halaman web (HTTP/HTTPS), mengirim email, mengunduh atau mengunggah file (FTP), maupun mengakses database. TCP memastikan semua data yang dikirim dan diterima dalam keadaan lengkap dan berurutan sebelum diberikan ke aplikasi.
Sebaliknya, UDP digunakan untuk komunikasi yang lebih mengutamakan kecepatan, meskipun ada kemungkinan sebagian data hilang. Contohnya adalah streaming video, game online, atau siaran broadcast. Karena UDP tidak melakukan pengecekan yang ketat, data bisa dikirim lebih cepat.
Dengan adanya TCP dan UDP, Transport Layer dapat menyesuaikan kebutuhan aplikasi, apakah membutuhkan pengiriman data yang sangat akurat atau pengiriman data yang sangat cepat.
Network Layer
Network Layer (Layer 3) merupakan lapisan yang bertugas dalam menentukan ke mana data harus dikirim dengan menggunakan alamat IP. Jika Transport Layer fokus pada pengiriman data dari satu aplikasi ke aplikasi lainnya, Network Layer fokus memilih jalur atau route terbaik agar data bisa mencapai perangkat tujuan, meskipun berada di jaringan yang berbeda.
Di lapisan ini, data dikemas dalam bentuk packet dan setiap packet diberi alamat IP pengirim dan penerima. Perangkat Router bertugas pada lapisan ini dalam membaca alamat IP dan meneruskan packet ke jaringan berikutnya sampai data tiba di tujuan.
Beberapa protokol penting pada Network Layer adalah IP (IPv4 dan IPv6) untuk pengalamatan, ICMP untuk pengiriman pesan kesalahan dan pengecekan koneksi, ARP untuk mencari alamat MAC berdasarkan alamat IP, serta protokol routing seperti OSPF, RIP, dan BGP yang membantu router menentukan jalur tercepat dan paling efisien.
Tanpa Network Layer, data tidak akan bisa berjalan melintasi banyak jaringan, sehingga komunikasi antar perangkat yang berjauhan tidak dapat dilakukan dengan benar.
Data Link Layer
Data Link Layer (Layer 2) adalah lapisan yang bertugas dalam mengatur bagaimana data dikirim antar perangkat yang berada dalam satu jaringan atau satu segmen jaringan yang sama. Pada lapisan ini, data akan dikemas dalam bentuk frame dan setiap frame diberi alamat fisik yang disebut MAC Address.
Data Link Layer juga akan melakukan pengecekan terhadap kesalahan pada frame, khususnya kesalahan yang terjadi saat data dikirim melalui media fisik. Kesalahan ini bisa berupa bit yang berubah, frame yang terpotong, atau data yang tidak sesuai akibat gangguan sinyal.
Untuk mendeteksinya, lapisan ini menggunakan mekanisme seperti FCS (Frame Check Sequence) atau CRC (Cyclic Redundancy Check). Jika hasil pengecekan tidak sesuai, maka frame akan dianggap rusak dan biasanya akan dibuang.
Beberapa perangkat yang bekerja pada lapisan ini adalah switch, bridge, dan network interface card (NIC). Sementara itu, protokol yang digunakan antara lain Ethernet (IEEE 802.3), Wi-Fi (IEEE 802.11), PPP, dan Frame Relay.
Lapisan ini juga memiliki dua sublapisan, yaitu MAC (Media Access Control) yang mengatur akses ke media jaringan, dan LLC (Logical Link Control) yang mengatur sinkronisasi dan kontrol aliran data.
Physical Layer
Physical Layer (Layer 1) adalah lapisan yang bertugas mengirimkan data dalam bentuk bit yaitu 0 dan 1 melalui media fisik seperti kabel tembaga, serat optik, maupun gelombang radio. Lapisan ini menentukan bagaimana sinyal listrik, cahaya, maupun sinyal nirkabel digunakan untuk membawa data dari satu perangkat ke perangkat lain.
Selain itu, Physical Layer mengatur juga hal-hal teknis seperti jenis konektor, panjang kabel, kecepatan transmisi, bentuk sinyal, dan cara sinkronisasi antar perangkat saat mengirim dan menerima data.
Perangkat yang bertugas di lapisan ini meliputi kabel jaringan, hub, repeater, modem, konektor, access point, serta komponen fisik dalam Network Interface Card (NIC). Standar yang digunakan pada lapisan ini antara lain Ethernet (10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T), Wi-Fi PHY, DSL, dan Fiber Optic.
Encryption dan Decryption dalam OSI Layer
Dalam komunikasi jaringan, terutama ketika berhubugan dengan data yang bersifat sensitif, dibutuhkan mekanisme untuk menjaga kerahasiaan informasi. Proses ini disebut enkripsi, yaitu mengubah data asli (plaintext) menjadi bentuk yang tidak dapat dibaca (ciphertext).
Tujuannya adalah memastikan bahwa meskipun data melewati banyak perangkat dan jaringan, pihak yang tidak berwenang tetap tidak dapat memahami isi datanya. Dalam model OSI, enkripsi umumnya terjadi di lapisan atas, terutama pada Presentation Layer (Layer 6), seperti saat SSL/TLS digunakan untuk mengamankan koneksi.
Beberapa metode enkripsi juga dapat terjadi pada Transport Layer, seperti pada TLS 1.3 yang berjalan bersamaan dengan TCP, atau bahkan pada Network Layer melalui IPsec yang mengenkripsi packet IP.
Saat data sudah terenkripsi, ciphertext tersebut akan diteruskan ke lapisan-lapisan berikutnya. Proses ini membuat ciphertext dibungkus secara bertahap oleh PDU tiap lapisan: dimulai dari segment di Transport Layer, lalu menjadi packet di Network Layer, kemudian frame di Data Link Layer, dan akhirnya dikirim sebagai bit melalui Physical Layer. Struktur berlapis ini memastikan data dapat berjalan melewati jaringan secara aman dan teratur.
Ketika data sampai di perangkat tujuan, prosesnya berjalan secara terbalik melalui de-encapsulation, yaitu pelepasan header pada setiap lapisan OSI. Setelah semua lapisan bawah selesai memprosesnya, ciphertext kembali ke Presentation Layer.
Di lapisan inilah proses dekripsi dilakukan untuk mengubah ciphertext menjadi plaintext agar dapat dibaca oleh aplikasi. Dengan alur kerja seperti ini, model OSI memastikan bahwa data tidak hanya sampai di tujuan dengan benar, tetapi juga tetap aman selama perjalanan melalui jaringan.
