ANALISA DAN SIMULASI PERBANDINGAN ALGORITMA WESTWOOD DAN ALGORITMA SELECTIVE ACKNOWLEDGMENT OPTION PADA SISTEM KENDALI KONGESTI JARINGAN TCP
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang
Intan Dwi Octavianty 08560397
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2012
LEMBAR PERSETUJUAN
ANALISA DAN SIMULASI PERBANDINGAN ALGORITMA WESTWOOD DAN ALGORITMA SELECTIVE ACKNOWLEDGMENT OPTION PADA SISTEM KENDALI KONGESTI JARINGAN TCP Disusun Oleh : Intan Dwi Octavianty 08560397
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang
Diperiksa dan disetujui oleh,
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. M. Irfan, MT NIP. 10892030255
Setio Basuki, S.T NIP. 10809070477
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISA DAN SIMULASI PERBANDINGAN ALGORITMA WESTWOOD DAN ALGORITMA SELECTIVE ACKNOWLEDGMENT OPTION PADA SISTEM KENDALI KONGESTI JARINGAN TCP Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh : Intan Dwi Octavianty 08560397 Tugas akhir ini telah diuji dan dinyatakan lulus melalui sidang majelis penguji tanggal 26-07-2012
Menyetujui, Penguji I
Penguji II
Agus Eko Minarno, S.Kom
Mahar Faiqurrahman, S.Kom NIP. 10808110462
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Informatika
Eko Budi Cahyono, S.Kom., MT NIP. 10895040330
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini : NAMA : INTAN DWI OCTAVIANTY Tempat/ Tgl Lahir : MALANG, 01 OKTOBER 1990 NIM : 08560397 FAK. / JUR. : TEKNIK / INFORMATIKA Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir dengan judul “ANALISA DAN SIMULASI PERBANDINGAN ALGORITMA WESTWOOD DAN ALGORITMA SELECTIVE ACKNOWLEDGMENT OPTION PADA SISTEM KENDALI KONGESTI JARINGAN TCP “ beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar – benarnya. Apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk resiko / sanksi yang berlaku. Malang, 26 Juli 2012 Yang Membuat Pertanyaan,
Intan Dwi Octavianty
Mengetahui, Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Ir. M. Irfan, MT
Setio Basuki, ST
LEMBAR PERSEMBAHAN Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. M. Irfan, MT dan Setio Basuki, ST selaku pembimbing tugas akhir. 2. Bapak Agus Eko Minarno,S. Kom dan Mahar Faiqurrahman,S. Kom selaku dosen penguji. 3. Kedua Orang tua yang selalu memberikan doa dan dukungan. 4. Tomi Tandoyo yang telah mendahului saya lulus. 5. Bpk. Moch. Syafruddin dan Mbak Emil Hidayati selaku pemilik Click and Go Internet dan Game Online tempat saya bekerja selama lebih dari 3 tahun. 6. Sahabat seperjuangan Ratna Putri Cahyaning Wulan. 7. Big Family Click and Go, Fajar Waluya Nugraha, Ahmad Pariyono, Romi Hardiansyah, Moch. Arifudin, Ronny Setiawan, dan Suci Eko. 8. Teman-teman kelas H, Ayu Hadiarti, Lala Ifatuzzakia, Novega, Prita Larasati, Arif Hijayanto, Adhe Fajar, Devi, Misbah, Sanya, Nailufar, Yeny, Rezky, dan lainnya. 9. Serta semua pihak yang membantu dan belum disebutkan disini.
KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-NYA sehngga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul: “ANALISA DAN SIMULASI PERBANDINGAN ALGORITMA WESTWOOD DAN ALGORITMA SELECTIVE ACKNOWLEDGMENT OPTION PADA SISTEM KENDALI KONGESTI JARINGAN TCP” Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan meliputi algoritma sistem kendali kongesti, mekanisme masing-masing algoritma dalam mengatasi kongesti, dan beberapa parameter yang akan diujikan untuk membandingkan performansi dari algoritma system kendali kongesti tersebut. Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembagan ilmu pengentahuan kedepan.
Malang, 26 Juli 2012
Penulis
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR JUDUL LEMBAR PERSETUJUAN LEMBAR PENGESAHAN SURAT PERNYATAAN ABSTRAKSI ....................................................................................................i KATA PENGANTAR ......................................................................................iv DAFTAR ISI ....................................................................................................v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................vi DAFTAR TABEL .............................................................................................vii BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ............................................................................3 1.3 Tujuan .............................................................................................3 1.4 Batasan Masalah ..............................................................................3 1.5 Metodologi Penyelesaian Masalah ...................................................4 1.6 Sistematika Penulisan ......................................................................6 BAB II. DASAR TEORI 2.1 Transmission Control Protocol .........................................................7 2.1.1 Header TCP ...........................................................................8 2.1.2 Protokol TCP/IP dan OSI Layer .............................................10 2.1.3 Sifat Protocol TCP/IP .............................................................11 2.1.4 Pengalamatan (Addressing) ....................................................12 2.1.5 Prinsip Kerja TCP ..................................................................12 2.1.6 Layanan pada TCP .................................................................14 2.2 Kontrol Kongesti .............................................................................16 2.2.1 Skema Taksonomi Kontrol Kongesti ......................................16 2.2.2 Mekanisme Kontrol Kongesti pada TCP3 ...............................18 2.3 Kontrol Kongesti .............................................................................19 2.3.1 Slow Start ...............................................................................19 2.3.2 Congestion Avoidance ............................................................21 2.4 Queue Management .........................................................................22 2.4.1 Drop Tail ...............................................................................22 2.4.1 RED .......................................................................................23 2.5 TCP Selective Acknowledgment Option .....................................24 2.6 TCP Westwood ..........................................................................25
BAB III. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI 3.1 Pendahuluan ....................................................................................27 3.2 Network Simulator ...........................................................................27 3.2.1 Membuat Event Scheduler .....................................................30 3.2.2 Membuat Tracing ...................................................................31 3.2.3 Membuat Node .......................................................................31 3.2.4 Membuat Link ........................................................................32 3.2.5 Memasukkan Parameter Error ................................................33 3.2.6 Membuat Transport Connection Dan Traffic ..........................34 3.2.7 Network Animator .................................................................35 3.2.7 Interface Ns Dan Nam ............................................................36 3.2.8 Format Trace File ...................................................................37 3.2.9 Parsing ...................................................................................39 3.2.10 Pembuatan Grafik ................................................................40 3.2.11 Instalasi ................................................................................40 3.2.12Implementasi Algoritma TCP Selective Acknowledgment Option dan TCP Westwood ............................................................41 3.3 Perancangan dan Pembuatan Simulasi .............................................42 3.3.1 Efektifitas Pemanfaatan Resource ..........................................43 3.3.2 Pengukuran Fairness ..............................................................45 3.3.3 Pengukuran Fairness pada Variasi Algoritma Kontrol Kongesti TCP yang Diimplementasikan pada Link yang Sama ......................46 BAB IV. PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Uraian Umum .............................................................................47 4.2 Pembuatan Topologi Jaringan .....................................................47 4.3 Analisa Hasil ...............................................................................47 Skenario 1. Pemanfaatan Bandwidth ..........................................47 Skenario 2. Stabilitas Jaringan ...................................................49 Skenario 3. Variasi Besar Congestion Window ...........................50 Skenario 4. Retransmit Rate .......................................................52 Skenario.6 Penggunaan Queue Management yang Berbeda ........55 Skenario 5. Pengukuran Fairness pada Delay yang Berbeda .......60 Skenario 7. Pengaruh Penggunaan 2 Algoritma Pada Jalur yang Sama ..........................................................................................62 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan .................................................................................64 5.2 Saran ...........................................................................................65 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................66
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 TCP Header ...................................................................................8 Gambar 2.2 Hubungan TCP/IP dengan OSI Layer ............................................10 Gambar 2.3 Skema Taksonomi Kontrol Kongesti ..............................................17 Gambar 2.4 Mekanisme slowstart .....................................................................20 Gambar 2.5 2 Byte TCP SACK Permitted Option .............................................24 Gambar 2.6 SACK Option Header ....................................................................25 Gambar 2.7 Mekanisme TCP Westwood ...........................................................26 Gambar 3.1 Proses kerja NS ..............................................................................28 Gambar 3.2 Struktur Direktori NS .....................................................................28 Gambar 3.3 Tcl dan OTcl ..................................................................................29 Gambar 3.4 Arsitektur NS 29 Gambar 3.5 Trace Object ..................................................................................31 Gambar 3.6 Struktur Node ................................................................................31 Gambar 3.7 Link ...............................................................................................32 Gambar 3.8 Trace File ......................................................................................38 Gambar 3.9 Topologi Simulasi 1 .......................................................................43 Gambar 3.10 Topologi Simulasi 2 .....................................................................44 Gambar 3.11 Topologi Simulasi 3 .....................................................................45 Gambar 4.1 Topologi Simulasi 1 .......................................................................47 Gambar 4.2 Bandwidth Utilization ....................................................................48 Gambar 4.3 Pengaruh Jumlah Koneksi pada Throughput ..................................49 Gambar 4.4 Besar Congestion Window TCP Reno ............................................50 Gambar 4.5 Congestion Windows TCP SACK ..................................................51 Gambar 4.6 Perubahan Nilai Congestion Window TCP SACK .........................52 Gambar 4.7 Pengaruh Kapasitas Buffer pada Jumlah Paket Loss .......................52 Gambar 4.8 Topologi Simulasi 2 .......................................................................53 Gambar 4.9 Topologi Simulasi 3 .......................................................................55 Gambar 4.10 (a) Bandwidth TCP Reno (1ms) ...................................................56 Gambar 4.10(b) Bandwidth TCP Reno (22ms) ..................................................56 Gambar 4.11 (a) Bandwidth TCP SACK (1ms) .................................................57 Gambar 4.11(b) Bandwidth TCP SACK (22ms) ................................................57 Gambar 4.12(a) Bandwidth TCP Westwood (1ms) ............................................58 Gambar 4.12(b) Bandwidth TCP Westwood (22ms) ..........................................58 Gambar 4.13 Pembagian Bandwidth pada Delay yang Berbeda .........................59 Gambar 4.14 Pengaruh DropTail pada Koneksi dengan Delay Berbeda ............60 Gambar 4.15 Pengaruh RED pada Koneksi dengan Delay Berbeda ...................61 Gambar 4.16 Bandwidth Share TCP Reno dan TCP SACK 62 Gambar 4.17 Bandwidth Share TCP Westwood dan TCP Reno .........................63 Gambar 4.18 Bandwidth Share TCP Westwood dan TCP SACK ......................63
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1.1. Paket Loss ........................................................................................5 Tabel 2.1 Port well-known yang digunakan pada TCP .......................................13 Tabel 4.1 Efektifitas Penggunaan Bandwith ......................................................48 Tabel 4.2 Retransmission Rate ..........................................................................54 Tabel 4.3 Fairness Pada Delay yang Berbeda ....................................................59
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Pranoto HR., Charmadi Machbub., Agung Harsoyo., Hendrawan., Sistem Kendali Kongesti di Internet. 2007
[2]
Wydrowski, Bartek. Techniques in Internet Congestion Control. 2003
[3]
Casseti, Claudio., Mario Gerla., Saverio Mascolo., TCP Westwood : Endto-End Congestion Control for Wired/Wireless Network. 2002
[4]
Sanadidi, M., S. S. Lee., M. Gerla., TCP Westwood : Congestion Control with Faster Recovery. 2005
[5]
Mathis, M., J. Mahdavi., S. Floyd., A. Romanow., TCP Selective Acknowledgment Options. 1996
[6]
Kelompok 7 QoS. Skema QoS dan Protokol Pendukung. ITTELKOM, Bandung.
Diambil
dari
http://www.ittelkom.ac.id/pinguin/kuliah/NGN/Kelompok%207%20QoS.p df Diakses tanggal 10 Maret 2012. [7]
Tanmebaum, Andrew. S. Computer Network Fourth Edition. 2003
[8]
Dhobal, Dhines. C., Rakhes Sharma. Simulation Base Analysis of TCP Reno and TCP Westwood Over IEEE 802.11 Wireless Ad hoc Networks. 2010
[9]
Floyd, S., V. Jacobson. Random Early Detection Gateways for Congestion Avoidance. IEEE/ACM Transactions on Networking. 1993
