IP ADDRESS & SUBNETTING

Prasyarat

• Memahami fungsi alamat IP dan komunikasi dasar dalam jaringan.
• Mengenal bit, oktet, bilangan biner, dan operasi pangkat dua.
• Mengetahui perbedaan host, switch, router, dan gateway.
• Familiar dengan sistem operasi untuk praktik perintah jaringan (opsional).

Kompetensi akhir

• Menjelaskan struktur dan anatomi alamat IPv4 serta posisinya pada lapisan jaringan.
• Mengklasifikasikan kelas alamat dan mengidentifikasi rentang privat serta rentang khusus.
• Mengubah prefix CIDR menjadi subnet mask dan sebaliknya.
• Menghitung network ID, broadcast, rentang host, dan kapasitas.
• Menyusun skema alamat FLSM/VLSM untuk beberapa segmen LAN.
• Menjelaskan mekanisme DHCP (DORA), APIPA, NAT, dan dasar pengalamatan IPv6.

Apa itu alamat IP?

Alamat IP (Internet Protocol address) adalah pengenal numerik logis yang ditetapkan pada setiap interface perangkat yang berkomunikasi menggunakan protokol TCP/IP. Setiap paket yang dikirim membawa alamat sumber dan alamat tujuan pada header IP-nya; router membaca alamat tujuan untuk memutuskan ke mana paket diteruskan.

Alamat IP bersifat logis: ditetapkan oleh administrator atau layanan DHCP, dan dapat berubah ketika perangkat berpindah jaringan. Ini berbeda dengan alamat MAC yang bersifat fisik dan melekat pada NIC sejak pabrik.

IPv4 dan IPv6

IPv4 (RFC 791, 1981) memakai alamat 32 bit sehingga hanya tersedia 2³² = 4.294.967.296 kombinasi — sebuah angka yang ternyata tidak cukup untuk pertumbuhan internet. Keterbatasan ini dijawab sementara dengan NAT dan CIDR, lalu dijawab permanen oleh IPv6 yang memakai 128 bit (≈3,4×10³⁸ alamat). Modul ini berfokus pada IPv4; IPv6 dibahas sebagai pengantar pada Bab 16.

Anatomi alamat IPv4

IPv4 ditulis dalam desimal bertitik (dotted decimal): empat oktet yang dipisah titik, masing-masing 8 bit bernilai 0–255. Setiap alamat terbagi menjadi dua bagian: network (identitas jaringan) dan host (identitas perangkat dalam jaringan itu). Panjang bagian network ditentukan oleh subnet mask.

192.168.10.25/24
├─ bagian network : 192.168.10   (24 bit pertama)
└─ bagian host    : .25          (8 bit terakhir)

Total kombinasi 32 bit = 2^32 = 4.294.967.296 alamat

Posisi IP dalam tumpukan protokol

IP bekerja pada lapisan internet/jaringan (layer 3): menerima segmen dari TCP/UDP, membungkusnya menjadi paket, lalu menyerahkan pemindahan bit ke lapisan data link. Protokol pendampingnya, ICMP, membawa pesan kontrol dan diagnostik — inilah yang dipakai ping dan traceroute.

Bidang penting header IPv4:
- Version       : 4
- TTL           : dikurangi tiap router (dasar traceroute)
- Protocol      : 6=TCP, 17=UDP, 1=ICMP
- Source / Destination Address (masing-masing 32 bit)
Ukuran header dasar: 20 byte (maksimum 60 byte dengan opsi)

Mengapa classful gagal

• Pemborosan besar: organisasi yang butuh beberapa ratus host sering mengambil seluruh kelas B (65.534 alamat) karena kelas C terasa sempit — jutaan alamat menganggur.
• Kebangkrutan blok menengah: kelas B hampir habis pada awal 1990-an.
• Tabel routing global membengkak: jutaan rute kelas C terpisah membebani router internet.

Garis waktu solusi

1981  RFC 791   IPv4 didefinisikan (classful)
1985  RFC 950   Subnetting resmi dimungkinkan
1993  RFC 1519  CIDR menggantikan kelas
1994  RFC 1631  NAT mulai distandarkan
1998  RFC 2460  IPv6 (menjadi RFC 8200, 2017)

CIDR menghapus batas kelas: prefix boleh /20, /26, atau berapa pun. NAT memungkinkan jutaan host privat berbagi sedikit alamat publik. Keduanya memperpanjang umur IPv4 hingga hari ini.

Publik vs privat (RFC 1918)

Alamat publik unik secara global dan dirouting di internet. Alamat privat hanya sah dipakai di jaringan internal dan tidak dirouting di internet — untuk keluar, diperlukan NAT pada batas jaringan.

NAT: jembatan privat ke publik

NAT (Network Address Translation) mengganti alamat pada batas jaringan. Tiga bentuk umumnya:

• Static NAT: pemetaan 1:1 privat↔publik; cocok untuk server yang harus dijangkau dari luar.
• Dynamic NAT: kumpulan alamat publik dipakai bergiliran oleh kumpulan host privat.
• PAT / NAT overload: banyak host privat berbagi satu alamat publik dengan pembeda port. Inilah bentuk yang dipakai hampir semua router rumah; router menyimpan tabel translasi pasangan alamat:port.

Unicast

Satu-ke-satu: satu pengirim, satu penerima. Mayoritas trafik jaringan (web, email, transfer file) adalah unicast.

Broadcast

Satu-ke-semua dalam satu subnet. Directed broadcast ditujukan ke alamat broadcast subnet; limited broadcast 255.255.255.255 tidak pernah melewati router. Protokol ARP memakai broadcast untuk menemukan MAC tujuan lokal.

Multicast

Satu-ke-banyak yang berlangganan, memakai blok 224.0.0.0/4. Contoh: OSPF mengirim hello ke 224.0.0.5; protokol streaming dan IPTV juga memanfaatkannya.

Performa & skala

Broadcast domain yang sangat besar memakan bandwidth dan CPU seluruh host (setiap host harus memproses broadcast walau tidak relevan). Subnet membatasi ledakan broadcast, memperkecil domain kegagalan, dan menjadikan trafik lebih terarah.

Keamanan & segmentasi

Dengan subnet terpisah, kebijakan dapat ditegakkan di batas layer 3: ACL dan firewall antar segmen, isolasi jaringan tamu dari internal, pemisahan jaringan manajemen perangkat dari jaringan pengguna.

Efisiensi & organisasi

Alokasi sesuai kebutuhan menghemat ruang alamat; struktur yang rapi memudahkan dokumentasi, delegasi, pemetaan VLAN, dan peringkasan rute (lihat Bab 13).

Nilai bit dalam satu oktet

Setiap oktet memiliki 8 bit dan nilai maksimum 255 (semua bit bernilai 1). Hafalkan baris nilai ini — seluruh subnetting berdiri di atasnya.

Konversi dua arah

Biner ke desimal (jumlahkan bobot bit 1):
01001101 = 64 + 8 + 4 + 1 = 77

Desimal ke biner (kurangi bobot terbesar):
205 − 128 = 77  → bit 128 = 1
 77 −  64 = 13  → bit  64 = 1
 13 −   8 =  5  → bit   8 = 1
  5 −   4 =  1  → bit   4 = 1
  1 −   1 =  0  → bit   1 = 1
205 = 11001101

Mask selalu kontigu

Subnet mask yang sah hanya memiliki pola bit 1 berurutan di kiri, lalu bit 0 berurutan di kanan: 11111111.11111111.11111111.11000000 sah; …10101010 tidak. Prefix hanyalah cara ringkas menuliskan jumlah bit 1 itu: /26 = 26 bit network, 6 bit host.

/26 = 11111111.11111111.11111111.11000000
    = 255.255.255.192
Bit host = 32 − 26 = 6 → 2^6 = 64 alamat per subnet

Wildcard mask

Wildcard adalah invers subnet mask: bit 0 pada posisi network, bit 1 pada posisi host. Untuk /24: mask 255.255.255.0 → wildcard 0.0.0.255. Wildcard dipakai pada ACL dan pernyataan network protokol routing tertentu (mis. OSPF), bukan untuk konfigurasi IP host.

Jumlah bit host

h = 32 − prefix

Contoh /27: h = 32 − 27 = 5 bit.

Total alamat per subnet

Total alamat = 2^h

Contoh /27: 2⁵ = 32 alamat.

Host usable (umum)

Host usable = 2^h − 2

Dikurangi network address dan broadcast address. Berlaku untuk subnet IPv4 biasa /0–/30; /31 dan /32 punya perlakuan khusus.

Jumlah subnet

Subnet = 2^s

s = bit yang dipinjam dari bagian host. /24 dibagi menjadi /27 → s = 3 → 2³ = 8 subnet.

Dari kebutuhan host ke prefix

cari h terkecil: 2^h − 2 ≥ N
prefix = 32 − h

Contoh butuh N=100 host: 2⁷−2 = 126 ≥ 100 → h = 7 → /25.

Dari kebutuhan subnet ke prefix

cari s terkecil: 2^s ≥ S
prefix baru = prefix dasar + s

Contoh dari /24 butuh minimal 5 subnet: 2³ = 8 ≥ 5 → s = 3 → /27.

Contoh di oktet ketiga: /20

10.20.35.190/20
Mask: 255.255.240.0
Block size oktet ke-3 = 256 − 240 = 16
Blok: 0–15, 16–31, 32–47, 48–63, ...
35 masuk blok 32–47
Network   = 10.20.32.0/20
Broadcast = 10.20.47.255
Host      = 10.20.32.1 – 10.20.47.254
           (2^12 − 2 = 4094 host)

Contoh melintasi dua oktet: /23

172.16.37.200/23
Mask: 255.255.254.0
Block size oktet ke-3 = 256 − 254 = 2
Blok: 0–1, 2–3, ..., 36–37, 38–39
37 masuk blok 36–37
Network   = 172.16.36.0/23
Broadcast = 172.16.37.255
Host      = 172.16.36.1 – 172.16.37.254
           (2^9 − 2 = 510 host)

Metode 2 — Biner AND

Jalan paling pasti saat otak lelah: tulis alamat dan mask dalam biner, AND-kan bit demi bit (contoh lengkap di Bab 06, atau gunakan inspektor biner). Lambat, tetapi hampir mustahil salah — dan di ujian tertulis sering jadi penyelamat.

Kesalahan umum

• Salah menentukan oktet tempat subnetting terjadi (ingat: /17–/24 → oktet ketiga; /25–/32 → oktet keempat).
• Lupa bahwa broadcast = network + block size − 1, bukan network + block size.
• Tidak mengurangi 2 untuk host usable.
• Tertukar bit subnet (s) dengan bit host (h).
• Mengira blok harus selalu sejajar /24 — blok boleh melintasi batas oktet.

Definisi

Supernetting (agregasi, route summarization) adalah kebalikan subnetting: menggabungkan beberapa network yang bersebelahan menjadi satu prefix yang lebih pendek. Tujuannya mengecilkan tabel routing — router cukup menyimpan satu rute alih-alih delapan, lookup lebih cepat, dan perubahan kecil di dalam blok tidak mengguncang jaringan luar.

Istilah ini juga akar nama CIDR itu sendiri: Classless Inter-Domain Routing lahir justru untuk mengagregasi rute internet pada 1990-an.

Syarat agregasi

• Blok harus bersebelahan (kontigu) di ruang alamat.
• Jumlah blok harus kelipatan pangkat dua: 2, 4, 8, 16, …
• Blok harus sejajar pada batasnya — blok pertama jatuh pada kelipatan ukuran agregat.

Jika salah satu syarat gagal, agregasi tunggal akan bocor mencakup ruang yang bukan miliknya, atau desain harus dipecah menjadi beberapa prefix.

Statis vs dinamis

DHCP bekerja per subnet

Satu scope DHCP melayani satu subnet — di sinilah subnetting dan DHCP bertemu. Karena pesan awal DHCP berupa broadcast yang tidak menyeberangi router, subnet tanpa server DHCP sendiri memerlukan DHCP relay (ip helper-address) di router untuk meneruskan permintaan ke server pusat.

Opsi DHCP yang paling sering dijumpai

Server juga dapat melayani reservasi: alamat tetap yang selalu diberikan ke MAC address tertentu — berguna untuk printer atau perangkat yang butuh IP konsisten namun tetap terkelola terpusat.

APIPA: saat DHCP diam

Bila tidak ada DHCPDISCOVER yang dijawab, host Windows memilih sendiri alamat acak dari 169.254.0.0/16 (link-local), lalu menguji lewat ARP bahwa alamat itu belum dipakai tetangganya. Mekanisme ini disebut APIPA (Automatic Private IP Addressing).

Dua host APIPA ternyata bisa saling berbicara, tetapi tidak akan pernah menjangkau gateway — karena itu gejala "terhubung tapi tidak ada internet" hampir selalu berujung ke alamat 169.254.

Mengapa perlu IPv6

Kolam alamat IPv4 global habis dibagikan ke registry regional sejak 2011. NAT menunda krisis, tetapi mematahi prinsip ujung-ke-ujung, mempersulit komunikasi masuk, dan menambah kompleksitas. IPv6 dengan 128 bit menyediakan ±3,4×10³⁸ alamat — cukup untuk memberi setiap perangkat alamat publiknya sendiri tanpa NAT.

Format dan penulisan

IPv6 ditulis sebagai 8 grup 4 digit heksadesimal dipisah titik dua. Dua aturan singkat menghidupinya:

Penuh    : 2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329
Langkah 1: hilangkan nol di depan tiap grup
        → 2001:db8:0:0:0:ff00:42:8329
Langkah 2: rangkaian grup nol diganti "::" —
           hanya boleh SEKALI
        → 2001:db8::ff00:42:8329

Menyingkat dua kali (mis. 2001::db8::1) tidak sah karena menjadi ambigu saat diparse.

Cara host mendapatkan alamat

• SLAAC (RFC 4862): router mengumumkan prefix lewat Router Advertisement; host menyusun sendiri alamatnya (prefix + interface ID dari EUI-64 atau acak demi privasi). Tanpa server.
• Stateless DHCPv6: SLAAC untuk alamat, DHCPv6 hanya untuk opsi seperti DNS.
• Stateful DHCPv6: seperti DHCPv4 — server memberi alamat dan melacak lease.
• Manual: untuk server dan perangkat jaringan.

Subnetting IPv6: jauh lebih santai

Praktik umum: ISP memberi /48 ke organisasi; organisasi membaginya menjadi banyak /64 — satu /48 menghasilkan 65.536 LAN. Aturan praktis terpenting: satu LAN = satu /64 penuh, jangan lebih sempit, karena SLAAC dan Neighbor Discovery mengasumsikan interface ID 64 bit.

Kelimpahan alamat membuat perhitungan "hemat bit" menjadi tidak relevan — yang tetap dibutuhkan adalah disiplin hirarki agar rute dapat diagregasi.

Perintah — Windows

ipconfig /all
ping 192.168.10.1
tracert 8.8.8.8
route print
arp -a
nslookup example.com
ping ::1
netsh interface ipv6 show addresses

Perintah — Linux

ip address
ip route
ping -c 4 192.168.10.1
traceroute 8.8.8.8
ip neigh
nslookup example.com
ip -6 address
ip -6 route