ANALISIS KINERJA INTERKONEKSI IPV4 DAN IPV6 BERBASIS DSTM (DUAL STACK TRANSITION MECHANISM)
GALLAN SAPUTRA AJI
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
ANALISIS KINERJA INTERKONEKSI IPV4 DAN IPV6 BERBASIS DSTM (DUAL STACK TRANSITION MECHANISM)
Oleh: GALLAN SAPUTRA AJI
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer pada Departemen Ilmu Komputer
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
ABSTRAK GALLAN SAPUTRA AJI. Analisis Kinerja Interkoneksi IPv4 dan IPv6 Berbasis DSTM (Dual Stack Transition Mechanism). Dibimbing oleh HERU SUKOCO dan SRI WAHJUNI. IP versi 6 (IPv6) merupakan protokol Internet baru yang dikembangkan pada tahun 1994 oleh Internet Engineering Task Force (IETF) untuk menggantikan IP versi 4 (IPv4) yang saat ini tengah mendekati ambang batas alokasi alamatnya. Ruang alamat IPv6 ini menggunakan sistem pengalamatan 128 bits yang berarti mampu mengalokasikan alamat IP sebanyak 296 kali lebih banyak dibandingkan IPv4. Penyebaran IPv6 dalam menggantikan IPv4 memakan waktu yang sangat lama sehingga pada masa ini akan tercipta kondisi jaringan Internet di mana IPv6 dan IPv4 berjalan bersamaan. Dengan demikian, diperlukan mekanisme transisi untuk menjembatani keduanya agar dapat saling berkomunikasi. Dual Stack Transition Mechanism (DSTM) merupakan salah satu mekanisme transisi untuk menghubungkan IPv4 dan IPv6. DSTM adalah solusi yang ditujukan untuk jaringan yang didominasi IPv6. Mekanisme ini memungkinkan komunikasi antara host dalam jaringan dominasi IPv6 dengan host dalam jaringan lain yang didominasi IPv4 secara efektif dan tanpa modifikasi secara besar-besaran. Melalui penelitian ini, kinerja interkoneksi DSTM dapat diketahui dan dapat memberikan gambaran umum mengenai mekanisme transisi untuk pengembangan jaringan IPv6 di masa mendatang. Throughput yang dihasilkan interkoneksi berbasis DSTM hanya terpaut kurang dari 11% dibandingkan dengan koneksi IPv4 dan IPv6. Selain itu sistem transisi DSTM terbukti memiliki kinerja yang sangat baik dalam hal utilisasi CPU, round-trip time dan waktu resolusi nama. Berdasarkan pengujian, DSTM memiliki sedikit kelemahan dalam peningkatan fragmentasi pada interkoneksi IPv4 ke IPv6. Peningkatan utilisasi CPU sekitar 3%, RTT yang naik kurang dari 0.7 ms, dan peningkatan waktu resolusi nama sebesar 10 ms tidak akan mempengaruhi kinerja jaringan secara keseluruhan. Kelemahan DSTM ini dapat dioptimalkan dengan penggunaan link transmisi dengan MTU yang lebih besar di sisi link transmisi penghubung jaringan IPv4. Kata kunci: IPv6, interkoneksi, dual stack transition mechanism, throughput, round-trip time, name resolution time, utilisasi CPU.
Judul Skripsi : Analisis Kinerja Interkoneksi IPv4 dan IPv6 Berbasis DSTM (Dual Stack Transition Mechanism) Nama : Gallan Saputra Aji NRP : G64103015
Menyetujui: Pembimbing I,
Pembimbing II,
Heru Sukoco, S.Si., M.T. NIP. 132 282 666
Ir. Sri Wahjuni, M.T. NIP. 132 311 920
Mengetahui: Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M.S. NIP. 131 473 999
Tanggal Lulus :
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan pada tanggal 5 Januari 1985 di Banjarnegara. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara dari pasangan Djoko Effendi dan Heru Wahyati. Pada tahun 2003 penulis lulus dari SMU Negeri 1 Kendal. Pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa Departemen Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB). Di akhir perkuliahan, penulis berkesempatan mengikuti Praktik Kerja Lapang (PKL) selama dua bulan (3 Juli sampai dengan 25 Agustus 2006) di Lembaga Penerbangan dan Antariksa Negara (LAPAN) bagian Pemantauan Sumber Daya Alam dan Lingkungan (PSDAL) unit Sistem Informasi dan Mitigasi Bencana Alam (SIMBA).
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini dapat terselesaikan dengan baik. Shalawat dan salam selalu tercurahkan kepada junjungan kita Rasulullah Muhammad SAW yang telah membawa manusia ke arah terang benderang. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan apresiasi dan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu, baik selama penelitian berlangsung maupun selama proses penyusunan karya ilmiah ini khususnya kepada Bapak Heru Sukoco, S.Si., M.T. dan Ibu Ir. Sri Wahjuni, M.T. selaku pembimbing. Dalam menyelesaikan karya tulis ini, penulis mendapatkan banyak sekali bantuan, bimbingan, dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu kelancaran penelitian ini, antara lain kepada: 1) Papah, Mamah, serta segenap keluarga di Kendal yang senantiasa memahami kesibukan penulis serta kasih sayang, perhatian, dan dukungannya selama ini. 2) Bapak Dr. Sugi Guritman yang telah bersedia menjadi penguji tugas akhir. 3) Bayu Himawan, Yulia Rahmawati, dan Dhany Nughraha Ramdhany yang telah bersedia menjadi pembahas pada seminar tugas akhir. 4) Semua Dosen, Staf Pengajar, dan Karyawan Departemen Ilmu Komputer, atas bantuannya selama ini. 5) Dhiku, Dina, Regi, Holan, Firat, Amel, Dona, dan teman-teman seperjuangan Ilkomerz 40 lainnya untuk pengalaman dan kenangan yang tak ternilai. 6) Kepada semua pihak lainnya yang telah memberikan bantuan selama pengerjaan penelitian ini namun tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Akhir kata, semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Amin.
Bogor,
Agustus 2007
Penulis
v
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR TABEL ...................................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR .................................................................................................................. vi DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................................... vi PENDAHULUAN ....................................................................................................................... 1 Latar Belakang.................................................................................................................. 1 Tujuan .............................................................................................................................. 1 Ruang Lingkup ................................................................................................................. 1 TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................................................. 1 Arsitektur IPv4 ................................................................................................................. 1 Struktur Header IPv4 ........................................................................................................ 2 Arsitektur IPv6 ................................................................................................................. 2 Struktur Header IPv6 ........................................................................................................ 3 Mekanisme Transisi .......................................................................................................... 3 DSTM .............................................................................................................................. 4 Bandwidth Management .................................................................................................... 4 DNS ................................................................................................................................. 4 MTU ................................................................................................................................ 4 Fragmentasi ...................................................................................................................... 4 Throughput ....................................................................................................................... 5 RTT .................................................................................................................................. 5 Resolusi Nama .................................................................................................................. 5 Utilisasi CPU .................................................................................................................... 5 METODOLOGI PENELITIAN ................................................................................................... 5 Analisis Kebutuhan Sistem................................................................................................ 5 Perancangan Sistem .......................................................................................................... 6 Pengujian .......................................................................................................................... 7 Analisis Kinerja Sistem ..................................................................................................... 7 HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................................................... 8 Throughput ....................................................................................................................... 8 Throughput TCP ............................................................................................................... 8 Throughput UDP .............................................................................................................. 9 RTT ................................................................................................................................ 11 Waktu Resolusi Nama ..................................................................................................... 12 Utilisasi CPU .................................................................................................................. 12 KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................................................. 13 Kesimpulan..................................................................................................................... 13 Saran .............................................................................................................................. 13 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................ 13 LAMPIRAN ............................................................................................................................. 15
vi
DAFTAR TABEL 1 Pembagian kelas IP ................................................................................................................... 1 2 Spesifikasi sistem pengujian ...................................................................................................... 5 3 Waktu resolusi nama ............................................................................................................... 12 4 Utilisasi CPU .......................................................................................................................... 12
DAFTAR GAMBAR 1 Jaringan dominasi IPv4/IPv6. .................................................................................................. 1 2 Struktur header IPv4. .............................................................................................................. 2 3 Contoh penulisan alamat IPv6. ................................................................................................ 3 4 Struktur header IPv6 ............................................................................................................... 3 5 Komunikasi data DSTM. ......................................................................................................... 4 6 Topologi DSTM...................................................................................................................... 4 7 Konfigurasi sistem koneksi IPv4. ............................................................................................ 6 8 Konfigurasi sistem koneksi IPv6. ............................................................................................ 6 9 Konfigurasi sistem interkoneksi IPv4 dan IPv6 ........................................................................ 7 10 Throughput TCP jaringan sederhana. ....................................................................................... 8 11 Throughput TCP jaringan IPB. ................................................................................................ 8 12 Throughput UDP jaringan sederhana (pengirim). ..................................................................... 9 13 Throughput UDP jaringan sederhana (penerima)...................................................................... 9 14 Throughput UDP jaringan IPB (pengirim). ............................................................................ 10 15 Throughput UDP jaringan IPB (penerima). ............................................................................ 10 16 RTT jaringan sederhana. ....................................................................................................... 11 17 RTT jaringan IPB.................................................................................................................. 11
DAFTAR LAMPIRAN 1 Hasil pengujian throughput TCP/UDP..................................................................................... 16 2 Hasil pengujian round-trip time ............................................................................................... 18
1
PENDAHULUAN Latar Belakang IP versi 6 (IPv6) merupakan protokol Internet baru yang dikembangkan pada tahun 1994 oleh Internet Engineering Task Force (IETF) untuk menggantikan IP versi 4 (IPv4) yang saat ini tengah mendekati ambang batas alokasi alamatnya. Ruang alamat IPv4 ini diperkirakan akan habis pada tahun 2011 (Huston 2005). Tujuan utama dikembangkannya IPv6 adalah untuk meningkatkan ruang alamat Internet sehingga mampu mengakomodasi perkembangan jumlah pengguna Internet yang semakin pesat. IPv4 yang pada dasarnya tidak pernah berubah sejak 1981 memiliki panjang alamat IP sebesar 32 bits yang artinya hanya mampu mengakomodasi 232 alamat (Postel 1981). Di lain pihak, IPv6 dengan panjang alamat 128 bits mampu menampung 296 kali jumlah alamat yang dapat disediakan oleh IPv4 (Deering 1995). Pengembangan IPv6 akan menciptakan keadaan di mana jaringan yang masih menggunakan IPv4 berdampingan dengan jaringan yang sudah mengimplementasikan IPv6 seperti pada Gambar 1. Oleh karena itu, yang menjadi perhatian utama pada masa ini adalah bagaimana jaringan IPv6 yang telah dikembangkan mampu berinteraksi dengan jaringan IPv4 yang sudah ada sebelumnya. Dalam implementasi IPv6 ke dalam infrastruktur jaringan Internet yang masih terdapat IPv4 ini, diperlukan mekanisme transisi yang memungkinkan keduanya untuk saling berhubungan. Mekanisme tunneling (IPv6-over-IPv4) merupakan solusi utama pada masa awal pembangunan IPv6. Tunneling sangat tepat dalam mengampu jaringan yang didominasi IPv4.
Gambar 1 Jaringan dominasi IPv4/IPv6. Seiring dengan pembangunan infrastruktur jaringan berbasis IPv6 yang dimulai pada tahun 1995, IPv6 tidak lagi berada pada masa percobaan. Tahapan akhir pembangunan protokol Internet ini sudah hampir menyeluruh terutama di negara-negara AsiaPasifik (APJII 1996). Dengan demikian, beberapa mekanisme transisi menjadi tidak
sesuai untuk diterapkan pada jaringan yang didominasi IPv6. Dual Stack Transition Mechanism (DSTM) merupakan solusi yang ditujukan untuk jaringan yang didominasi IPv6. Mekanisme ini memungkinkan komunikasi antara host dalam jaringan dominasi IPv6 dengan host dalam jaringan lain yang didominasi IPv4 secara efektif dan tanpa modifikasi secara besar-besaran (Bound 2004). Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi kinerja interkoneksi antara jaringan IPv6 dan jaringan IPv4 menggunakan mekanisme transisi DSTM. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi pertimbangan ke depan untuk pengembangan jaringan IPv6 dan memberikan gambaran umum tentang mekanisme interkoneksi IPv4 dan IPv6. Ruang Lingkup Hal-hal yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi: 1 Implementasi interkoneksi menggunakan DSTM. 2 Pengukuran kinerja interkoneksi meliputi throughput, round-trip time (RTT), utilisasi CPU, dan waktu resolusi nama (name resolution time). TINJAUAN PUSTAKA Arsitektur IPv4 Sistem pengalamatan IPv4 menggunakan notasi biner sebesar 32 bits. Sistem pengalamatan ini dipetakan secara oktet (8 bits) untuk mempermudah pembacaannya. Jadi secara umum, selain dikatakan sebagai sistem pengalamatan 32 bits, IPv4 juga sering disebut sebagai sistem pengalamatan 4-oktet atau pengalamatan 4-bytes (1 byte = 8 bits). Pada dasarnya, arsitektur IPv4 menganut konsep classful addressing, yaitu pembagian ruang alokasi alamat ke dalam 5 kelas (50% A, 25% B, 12.5% C, 6.25% D, dan 6.25% E). Bila direpresentasikan dengan notasi desimal, pembagian kelas ini dapat dilihat dari byte/oktet pertama seperti pada Tabel 1. Tabel 1 Pembagian kelas IP Kelas IP Byte pertama A 0 sampai 127 B 128 sampai 191 C 192 sampai 223
2
Kelas IP D E
Byte pertama 224 sampai 239 240 sampai 255
Dalam classfull addressing, alamat IP kelas A, B, dan C dibagi menjadi dua bagian yakni netid dan hostid. Netid mengidentifikasikan suatu jaringan sedangkan hostid menunjukkan satu host spesifik dalam jaringan tersebut. Kedua bagian memiliki panjang yang berbeda-beda untuk setiap kelas. Kelas A terdiri dari 1 byte netid dan 3 bytes hostid. Kelas B terbagi dua bagian yang sama yaitu 2 bytes untuk masing-masing netid dan hostid, sedangkan kelas C memiliki 3 bytes netid dan 1 byte hostid. Di lain pihak, pembagian tidak dilakukan pada alamat IP kelas D dan E karena keduanya hanya terdiri dari 1 blok saja. Berbeda dengan kelas yang lain yang memiliki lebih dari satu blok. Dalam satu blok, alamat IP memiliki netid yang sama dan hostid yang berbeda untuk setiap host (Forouzan 2003). Struktur Header IPv4 Ver 4 bits
Hlen DS Total Length 4 8 16 bits bits bits Identification Flags Fragmentation 16 3 Offset bits bits 13 bits Time to Protocol Header Checksum Live 8 16 8 bits bits bits Source IP Address 32 bits Destination IP Address 32 bits Options ≤ 320 bits
Gambar 2 Struktur header IPv4. Setiap paket dalam layer IP atau yang sering disebut dengan datagram, selalu diawali dengan header terlebih dahulu. IPv4 memiliki header berukuran 20 hingga 60 bytes. Besarnya ukuran ini bergantung pada pemakaian informasi options di bagian akhir header tersebut. Behrouz A. Forouzan (2003) menjelaskan setiap bagian dari header IPv4 pada Gambar 2 sebagai berikut: Version (Ver), menunjukkan versi Internet Protocol yang digunakan. Dalam hal ini bernilai 4. Header Length (Hlen), menunjukkan ukuran header yang digunakan dalam satuan per 4 bytes.
Differentiated Services (DS), umumnya disebut juga dengan tipe of service. Bagian ini menunjukkan layanan yang hendak dipakai oleh paket yang bersangkutan. Total Length, menunjukkan ukuran paket yang terdiri dari header dan data. Identification, menunjukkan identitas suatu fragmen yang digunakan dalam penyatuan kembali (reassembly) menjadi paket utuh. Flags, menunjukkan tanda-tanda tertentu dalam proses fragmentasi. Fragmentation Offset, menunjukkan posisi setiap fragmen. Time to Live, menunjukkan jumlah node maksimal yang dapat dilalui oleh setiap paket yang dikirim. Protocol, menunjukkan protocol di lapisan yang lebih tinggi. Header Checksum, menunjukkan nilai yang digunakan dalam pengecekan kesalahan terhadap header sebelum dengan sesudah pengiriman. Source IP Address, menunjukkan alamat pengirim paket. Destination IP Address, menunjukkan alamat penerima. Options, menunjukkan informasi yang memungkinkan suatu paket meminta layanan tambahan. Arsitektur IPv6 Sistem pengalamatan IPv6 disebut juga dengan IPng (Internet Protocol, next generation) karena merupakan generasi terbaru pengganti IPv4 sebagai standar IP. IPv6 menggunakan sistem pengalamatan 128 bits, 4 kali lebih besar daripada IPv4 yang artinya mampu menghasilkan alokasi alamat sebesar 2(128-32) kali lebih besar daripada IPv4. Sistem pengalamatan ini dipetakan secara heksa (16 bits) untuk mempermudah pembacaannya. Setiap 16 bits tersebut ditampilkan dalam bentuk section secara heksadesimal 4 digit dengan dipisahkan oleh tanda titik dua. Walaupun ditampilkan secara heksadesimal, IPv6 dirasa terlalu rumit untuk diingat karena panjangnya mencapai 32 digit angka. Selain itu, IPv6 seringkali terdiri dari banyak angka nol sehingga dianggap kurang efisien. Pada kasus tersebut, IPv6 memiliki kelonggaran untuk memperpendek alamatnya dengan ketentuan sebagai berikut: 1 Angka nol yang mengawali setiap section dapat dihilangkan. 2 Section minimal memiliki satu digit angka.
3
3 Section yang berurutan dan hanya terdiri dari angka nol dapat diganti dengan tanda titik dua yang ditulis rangkap. Ketentuan ini hanya berlaku satu kali penulisan. Sebagai contoh penulisannya, dapat dilihat pada Gambar 3. 58DD:0000:0000:0000:FF01:0000:0000:08AC
tambahan (extension) untuk meningkatkan fungsionalitasnya di bagian payload. Dengan demikian, payload berisikan data paket beserta header tambahan tersebut. VER PRI 4 bits 4 bits Payload Length 16 bits
Flow Label 24 bits Next Header Hop Limit 8 bits 8 bits Source Address 128 bits
58DD:0:0:0:FF01:0:0:8AC
Destination Address 128 bits Payload (Extension headers + Data packet)
58DD::FF01:0:0:8AC
Gambar 3 Contoh penulisan alamat IPv6. Pada dasarnya, IPv6 terdiri dari 2 bagian utama yaitu prefiks yang menunjukkan tipe pengalamatan dan sisanya mengikuti sistem yang digunakan prefiks tersebut. Providerbased unicast address merupakan tipe prefiks yang umum digunakan sebagai pengalamatan unicast pada host yang spesifik. Pengalamatan unicast memungkinkan suatu host berkomunikasi dengan satu host yang lain. Provider-based unicast address menggunakan prefiks 3 bits berupa “010” dengan diikuti sistem pengalamatannya sebagai berikut (Forouzan 2003): 1 Registry identifier, 5 bits penunjuk agensi pusat IPv6 yang telah mengalokasikan alamatnya. Sebagai contoh, untuk kawasan Asia-Pasifik dengan agensi pusat APNIC menggunakan kode 10100. 2 Provider identifier, menunjukkan ISP (Internet Service Provider) yang digunakan. Umumnya menggunakan 16 bits. 3 Subscriber identifier, menunjukkan kode berlangganan terhadap ISP tertentu. Umumnya menggunakan 24 bits. 4 Subnet identifier, menunjukkan subnet (sub jaringan) spesifik yang berada di bawah manajemen pengguna. Umumnya menggunakan 32 bits. 5 Node identifier, menunjukkan alamat spesifik suatu host di bawah subnet tertentu. Umumnya menggunakan 48 bits. Struktur Header IPv6 Datagram IPv6 terbagi menjadi dua bagian utama yaitu header dan payload. Header IPv6 memiliki ukuran yang tetap yakni 40 bytes. Akan tetapi, terdapat header
Gambar 4 Struktur header IPv6. Behrouz A. Forouzan (2003) menjelaskan setiap bagian dari header IPv6 pada Gambar 4 sebagai berikut: Version (VER), menunjukkan versi Internet Protocol yang digunakan. Dalam hal ini bernilai 6. Priority (PRI), menunjukkan prioritas paket dalam menghadapi padatnya trafik. Flow Label, menunjukkan nilai khusus yang ditujukan kepada router untuk lebih mengendalikan flow (aliran paket). Payload Length, menunjukkan besarnya ukuran payload. Next Header, menunjukkan header berikutnya yang tidak lain adalah header tambahan yang ada di bagian payload. Hop Limit, menunjukkan jumlah jalur maksimal yang dapat dilalui oleh setiap paket yang dikirim. Source Address, menunjukkan alamat pengirim paket. Destination Address, menunjukkan tujuan akhir pengiriman paket. Mekanisme Transisi Mekanisme transisi secara umum didefinisikan sebagai sekumpulan teknik yang berupaya agar node IPv6 dapat saling berkomunikasi dengan node IPv4 yang sudah ada sebelumnya (Chown 2002). Mekanisme ini terbagi menjadi empat kategori berdasarkan teknik yang digunakan, yaitu mekanisme hybrid (dual IPv4/IPv6), aplication-layer gateways, penerjemahan protokol, dan tunneling. Masing-masing kategori tersebut memiliki cara kerja dan tujuan yang berbeda-beda. Tunneling sangat dihandalkan sebagai mekanisme transisi pada saat IPv6 mulai dikembangkan. Teknik yang digunakan yakni
4
menghubungkan IPv4 dan IPv6 dengan cara enkapsulasi-dekapsulasi paket. Secara umum tunneling berupa IPv6-over-IPv4 yaitu membungkus paket IPv6 ke dalam paket IPv4 untuk kemudian dibuka kembali. Mekanisme ini sangat sesuai dalam kondisi jaringan yang didominasi IPv4 dan keberadaan node IPv6 yang menyebar tidak beraturan untuk saling berkomunikasi. Akan tetapi mekanisme ini kurang sesuai jika suatu jaringan didominasi IPv6. DSTM sebagai salah satu mekanisme tunneling terbaru menggunakan sistem yang berkebalikan yaitu IPv4-over-IPv6. DSTM Dual Stack Transition Mechanism (DSTM) merupakan salah satu mekanisme transisi tunneling (IPv4-over-IPv6) dengan membungkus paket IPv4 ke dalam bentuk paket IPv6 di sisi host IPv6 untuk kemudian dibuka kembali di batas akhir IPv6 ke IPv4 dan dikirim menuju host dalam jaringan IPv4 (Bound 2002). Begitu pula sebaliknya untuk arah yang berlawanan. Mekanisme ini dapat dilihat pada Gambar 5
Gambar 5 Komunikasi data DSTM. DSTM client (IPv6) dapat berkomunikasi dengan host IPv4 dengan cara meminta alamat IPv4 terlebih dahulu ke server DSTM. Server DSTM memberikan IPv4 secara dinamis kepada DSTM client yang kemudian dipetakan (address mapping) dengan alamat IPv6-nya dalam cache (penyimpanan sementara). Setelah mendapatkan IPv4 tersebut, DSTM client akan membangun Dynamic Tunnel Interface (DTI) sebagai jalur khusus paket IPv4. Paket IPv4 yang akan dikirim oleh DSTM client akan dibungkus dalam paket IPv6 menuju DSTM Tunnel End Point (DSTM TEP) untuk dibuka kembali dan dikirim sesuai tujuannya di jaringan IPv4. Topologi DSTM dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 Topologi DSTM.
DSTM juga memungkinkan komunikasi sebaliknya antara host dalam jaringan IPv4 dengan jaringan IPv6. Dengan membaca address mapping dalam cache yang telah disediakan secara temporal sebelumnya, komunikasi data dapat segera berjalan. Namun jika address mapping tidak ada atau sudah hilang, maka perlu berhubungan dengan Domain Name System (DNS) untuk mengarahkan alamat sebenarnya dalam jaringan IPv6 (Ruiz 2002). Bandwidth Management Bandwidth adalah ukuran banyaknya bits maksimum yang dapat dikirim dan atau diterima dari satu komputer ke komputer lainnya dalam satu satuan waktu. Bandwidth management adalah sistem yang berusaha mengoptimalkan penggunaan bandwidth untuk semua bagian dari suatu jaringan. Walaupun demikian, sistem ini tidak bertujuan untuk meningkatkan kinerja jaringan (Visolve 2002). DNS Domain Name System (DNS) adalah sebuah sistem basis data terdistribusi yang berisi keterkaitan nama-nama host dan alamat IP (Blank 2004). DNS dibangun untuk memudahkan dalam mengingat nama-nama host tanpa perlu mengetahui alamat IP yang sebenarnya dari host tersebut. Secara sederhana, prinsip kerja DNS adalah memetakan sebuah nama host ke dalam sebuah alamat IP atau sebaliknya. Klien DNS menggunakan prosedur yang dinamakan resolver untuk meminta alamat IP yang sesuai dengan nama host yang diberikannya kepada server DNS. MTU Maximum Transmission Unit (MTU) adalah batasan maksimum datagram yang dapat dibawa dalam sebuah frame pada lapisan kedua pemodelan TCP/IP. Layer ini tidak didisain untuk dapat menerima atau mengirim datagram yang berukuran lebih dari yang ditetapkan MTU. Datagram merupakan paket hasil enkapsulasi data berdasarkan protokol IP yang dipergunakan, sedangkan frame adalah datagram yang dienkapsulasi sesuai protokol fisik jaringan (Forouzan 2003). Fragmentasi Setiap paket yang dikirim melalui jaringan memliki ukuran datagram yang tidak boleh
5
lebih besar dari MTU yang telah ditetapkan. Jika paket tersebut memiliki ukuran datagram yang lebih besar maka harus dipecah menjadi fragmen-fragmen yang berukuran tidak lebih dari MTU. Proses pemecahan paket menjadi lebih kecil inilah yang disebut fragmentasi. Masing-masing fragmen dikirim secara individu ke tujuannya. Setelah semua fragmen diterima oleh host tujuan kemudian akan disusun kembali menjadi paket yang utuh (Forouzan 2003).
Aquary 2005. Pada penelitian sebelumnya berfokus pada mekanisme NAT-PT yang terbukti memakan utilisasi CPU terlalu besar dan mengalami kegagalan dalam menangani paket-paket berukuran lebih besar dari MTU. Penelitian ini akan mengevaluasi kinerja pada mekanisme DSTM. Beberapa ukuran kinerja (throughput, RTT, waktu resolusi nama, dan utilisasi CPU) yang akan diamati dalam penelitian ini diperoleh dengan melakukan serangkaian pengujian.
Throughput Throughput didefinisikan sebagai besarnya paket data yang diperoleh pada satuan waktu tertentu secara aktual.
Analisis Kebutuhan Sistem Sistem uji akan dibangun dengan menggunakan tiga buah komputer yang salah satunya berperan sebagai router dengan sistem multihomed (penggunaan lebih dari satu kartu jaringan). Spesifikasi ketiga komputer tersebut tercantum dalam Tabel 2.
Throughput = Throughput secara umum merupakan ukuran aktifitas dalam suatu komunikasi. Nilai throughput yang besar menunjukkan kinerja jaringan yang tinggi (Peterson 2003). RTT Round-trip time (RTT) adalah banyaknya waktu yang dibutuhkan oleh suatu paket untuk melakukan perjalanan dari suatu host pengirim ke host tujuan kemudian kembali lagi ke pengirimnya. Besarnya nilai RTT menunjukkan keterlambatan (delay) yang semakin besar pula. Sebaliknya, nilai RTT yang kecil menunjukkan kinerja jaringan yang baik (Peterson 2003). Resolusi Nama Resolusi nama adalah proses pencarian alamat IP yang sesuai dengan nama host yang diberikan. Proses tersebut meliputi pengiriman kueri ke suatu DNS untuk meminta alamat IP yang terkait dengan namanya dan pengiriman kembali hasil pencarian ke host yang melakukan permintaan (Peterson 2003). Utilisasi CPU Utilisasi CPU merupakan persentase ukuran alokasi penggunaan CPU dalam melakukan suatu proses (Blank 2004). Pengukuran dalam penelitian ini dilakukan di komputer yang berlaku sebagai perantara antar jaringan untuk melihat beban yang ditimbulkan oleh sistem. Komputer perantara yang dimaksud adalah router DSTM. METODOLOGI PENELITIAN Penelitian ini merupakan kelanjutan dari penelitian yang dilakukan oleh Andra Rizky
Tabel 2 Spesifikasi sistem pengujian
CPU Memori Hardisk
A
B
C
Intel Pentium4 1.6 Ghz 512 MB 80 GB 5400 rpm
Intel Pentium4 2.0 Ghz 512 MB 60 GB 7200 rpm Realtek RTL 8169 dan VIA VT 6105 Rhine LinuxIII Fedora Core 4
AMD AthlonXP 3000+ 512 MB 80 GB 7200 rpm
Kartu jaringan
Broadcom 5788
Sistem operasi
Linux Fedora Core 4
Realtek RTL 8169 Linux Fedora Core 4
Selain itu, perangkat lunak yang digunakan yaitu Iperf, merupakan pembangkit trafik yang dapat mengirimkan paket-paket TCP (Transmission Control Protocol) maupun UDP (User Datagram Protocol) dalam jumlah yang sangat besar. Iperf juga memiliki kemampuan untuk menghitung throughput suatu jaringan berdasarkan paket-paket yang telah dikirimkannya. Ping/Ping6, merupakan aplikasi jaringan yang biasa digunakan untuk mengecek konektifitas antara dua host dalam jaringan. Ping mengirim paket ICMP (Internet Control Message Protocol) berupa echo request dan akan menerima echo reply jika terhubung dengan host yang dituju. Ping juga melaporkan waktu yang dibutuhkan oleh proses tersebut. Iostat, merupakan aplikasi yang memberikan laporan statistik mengenai
6
penggunaan CPU dan hardisk. Dalam penelitian ini, pengukuran hanya difokuskan pada penggunaan CPU. Dig, merupakan aplikasi yang melakukan request (permintaan) alamat IP kepada server DNS dengan mengirimkan nama host dan menampilkan jawaban yang diberikan server DNS. Dig melaporkan selisih waktu antara pengiriman request hingga diterimanya jawaban tersebut. Ethereal, merupakan aplikasi penangkap informasi tentang paket-paket yang berlalu-lalang dalam jaringan. Ethereal dapat membantu mencari dan menyelesaikan masalah yang terjadi pada jaringan dengan informasi yang ditangkapnya. Gawk, merupakan perangkat lunak yang berfungsi menguraikan isi suatu file atau sering disebut dengan parsing. Gawk menelusuri isi file secara baris-per-baris dengan pola tertentu dan kemudian melakukan seleksi terhadap data yang akan dicari. Gnuplot, merupakan perangkat lunak yang berfungsi membangun grafik berbasis command-line. Perangkat ini mampu menghasilkan berbagai macam grafik dengan baik. Beragam pilihan dengan fungsi khusus pun tersedia di dalamnya.
Perancangan Sistem Untuk melakukan pengujian dibutuhkan 3 sistem uji yang berbeda. Sistem pertama merupakan sistem koneksi dengan jaringan hanya IPv4, sistem kedua adalah sistem koneksi dengan jaringan hanya IPv6, dan sistem terakhir adalah interkoneksi yang menggabungkan penggunaan jaringan IPv4 dan IPv6. Ketiga sistem pengujian tersebut dibangun di lab pribadi dan lab Departemen Ilmu Komputer. Sistem Koneksi IPv4 (IPv4 ke IPv4) Pada pengujian ini sistem akan disusun dengan hanya menggunakan pengalamatan IPv4. Konfigurasi alamat untuk sistem ini adalah sebagai berikut: Komputer A dikonfigurasikan dengan alamat 192.168.2.11/24. Komputer B dikonfigurasikan sebagai router dengan 2 alamat, yaitu 192.168.2.1/24 dan 192.168.0.1/24. Komputer C dikonfigurasikan dengan alamat 192.168.0.11/24.
Pengujian dilakukan satu arah dengan aliran trafik dari komputer A menuju ke komputer C. Gambar 7 menunjukkan implementasi sistem pengujian tersebut.
Gambar 7 Konfigurasi sistem koneksi IPv4. Untuk mengamati kinerja koneksi IPv4 di jaringan yang lebih kompleks, pengujian juga dirancang di jaringan IPB dengan konfigurasi alamat otomatis. Aliran trafik dilakukan searah menuju server 172.17.0.11/24 untuk pengujian throughput dan server 172.17.0.18/24 untuk pengujian RTT. Pengujian throughput dan RTT dilakukan di alamat yang terpisah karena keterbatasan akses yang diijinkan. Sistem Koneksi IPv6 (IPv6 ke IPv6) Sistem pengujian ini menggunakan konfigurasi IPv6 sebagai berikut. Komputer A dikonfigurasikan dengan alamat 2000:1::11/96. Komputer B dikonfigurasikan sebagai router dengan 2 alamat, yaitu 2000:1::1/96 dan 2000:2::1/96. Komputer C dikonfigurasikan dengan alamat 2000:2::11/96.
Gambar 8 Konfigurasi sistem koneksi IPv6. Pengujian dilakukan satu arah dari komputer A menuju komputer C. Gambar 8 menunjukkan implementasi sistem pengujian tersebut. Sistem pengujian ini tidak dapat dirancang di intranet IPB karena jaringan IPB belum mengimplementasikan IPv6. Sistem Interkoneksi IPv4 dan IPv6 Sistem pengujian ini menggunakan konfigurasi IPv6 dan IPv4 sebagai berikut. Komputer A dikonfigurasikan dengan alamat 192.168.0.11/24. Komputer B dikonfigurasikan sebagai router DSTM dengan alamat IPv6 berupa 2000:2::1/96 dan alamat IPv4 berupa 192.168.0.1/24
7
Komputer C dikonfigurasikan dengan alamat IPv6 2000:2::11/96. Pengujian dilakukan secara dua arah dengan aliran trafik dari komputer A menuju ke komputer C dan sebaliknya dari komputer C menuju ke komputer A. Gambar 9 menunjukkan implementasi sistem pengujian tersebut.
Gambar 9 Konfigurasi sistem interkoneksi IPv4 dan IPv6. Sistem pengujian ini dirancang juga di jaringan IPB dengan konfigurasi sebagai berikut: Komputer A dikonfigurasikan dengan alamat IPv4 secara otomatis. Dalam hal ini, alamat IPv4 yang digunakan adalah 172.18.78.111/24. Komputer B dikonfigurasikan sebagai router DSTM dengan alamat IPv6 berupa 2000:2::1/96 dan alamat IPv4 berupa 172.18.78.110/24 Komputer C sebagai host IPv4 ditetapkan di server proxy yang beralamatkan 172.17.0.11/24 untuk pengujian throughput dan 172.17.0.18/24 untuk pengujian RTT. Pengujian Pengujian dilakukan dengan menggunakan kapasitas jalur transmisi 100 Mbps dan waktu pengujian yang bervariasi untuk setiap ukuran kinerja yang diamati. Agar mendapatkan hasil yang lebih mewakili perilaku trafik secara umum, maka diberlakukan parameter lain selain kedua di atas. Parameter tersebut adalah ukuran paket yang masing-masing berukuran 64, 128, 256, 512, 768, 1024, 1536, 1792, dan 2048 bytes. Keragaman ukuran paket diperlukan untuk dapat melihat perilaku fragmentasi yang terjadi pada masing-masing pengujian. Pengukuran kinerja dalam hal throughput meliputi dua jenis trafik yang dialirkannya. Kedua jenis trafik tersebut adalah trafik TCP dan UDP. Pengujian trafik TCP dilakukan dengan variasi ukuran paket seperti yang sudah disebutkan sebelumnya. Hal yang sama juga berlaku pada pengujian dengan trafik UDP. Trafik UDP yang dialirkan menggunakan bandwidth 100 Mbps. Pengujian UDP dilakukan di dua sisi yang
berbeda yaitu pengirim dan penerima karena UDP bersifat unreliable yang berarti data yang terkirim belum tentu semuanya diterima. Pengujian throughput TCP/UDP ini menggunakan perangkat lunak iperf, gawk, ethereal, dan gnuplot. Pengukuran kinerja RTT dilakukan dengan menggunakan bantuan perangkat lunak ping/ping6, gawk, ethereal, dan gnuplot. Variasi ukuran paket juga diberlakukan dalam pengujian ini. Pengukuran RTT dilakukan selama 60 detik. Dalam kurun waktu tersebut dikirimkan sebanyak 60 paket ICMP dan dicatat waktunya. Untuk selanjutnya, RTT yang dihasilkan di setiap pengujian diambil nilai rata-ratanya. Utilisasi CPU diukur dengan menggunakan iostat dan gawk selama 60 detik. Pengujian dilakukan dengan mengalirkan trafik dalam jumlah besar melalui router untuk melihat beban yang diberikan kepada CPU router tersebut. Pencatatan beban CPU dilakukan setiap satu detik sekali kemudian hasil pencatatan tersebut dirata-ratakan. Pengujian lainnya yaitu pengukuran waktu resolusi nama yang dilakukan secara berulang-ulang sebanyak 60 kali dengan menggunakan dig, ethereal, dan gawk. Hal ini perlu diketahui karena merupakan salah satu proses yang pertama kali terjadi ketika suatu host akan berkomunikasi dengan host lainnya dengan menggunakan nama host tersebut sebagai inisial alamatnya. Proses resolusi nama sangat sering digunakan karena nama suatu alamat IP lebih mudah diingat daripada alamat itu sendiri. Analisis Kinerja Sistem Hasil-hasil pengukuran kinerja interkoneksi IPv4 dan IPv6 kemudian dianalisis dengan cara membandingkannya dengan hasil pengukuran kinerja koneksi IPv4 dan juga koneksi IPv6. Ukuran kinerja yang akan dibandingkan meliputi throughput, round-trip time, utilisasi CPU, dan waktu resolusi nama. Dari hasil perbandingan tersebut diharapkan dapat terlihat perbedaan kinerja di antara beberapa konfigurasi sistem pengujian. Hal ini dapat disebabkan oleh perbedaan fitur yang menyertai masing-masing protokol misalnya permasalahan fragmentasi atau perbedaan struktur header. Analisis yang lebih mendalam dapat dilakukan dengan menggunakan informasi yang didapat dari ethereal mengenai paket-paket yang berlalulalang dalam jaringan. Dengan demikian dapat
8
diperoleh gambaran yang lebih baik tentang apa yang terjadi di jaringan dan dapat segera diketahui penyebab suatu permasalahan.
header 20 bytes lebih besar daripada paket IPv4.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Penelitian ini ditampilkan dalam bentuk grafik untuk mempermudahkan dalam mengamati perbedaan kinerja yang terjadi antara beberapa jenis koneksi dan interkoneksi yang diujicobakan. Throughput Pengukuran throughput dilakukan untuk dua jenis trafik yang berbeda yaitu TCP dan UDP. Keduanya merupakan protokol utama lapisan transport yang digunakan dalam dunia jaringan/Internet. Throughput TCP Pengujian throughput TCP dilakukan di dua jaringan yang berbeda. Pengujian pertama dilakukan di jaringan sederhana yang hanya terdiri dari 3 node dengan semua variasi koneksi dan interkoneksi. Pengujian kedua dilakukan di jaringan IPB dengan hanya menerapkan sistem uji koneksi IPv4 saja tanpa menyertakan koneksi IPv6 karena IPB belum mengimplementasikan IPv6 secara keseluruhan. Akan tetapi, pengukuran interkoneksi IPv6 ke IPv4 dan IPv4 ke IPv6 dapat dilakukan berkat diijinkannya penggunaan server proxy sebagai salah satu node dalam pengujian. Gambar 10 menunjukkan hasil pengujian throughput TCP pada pengujian pertama. Hasil pengujian ini terlihat sangat rata karena dilakukan di jaringan sederhana yang relatif bersih dari trafik lain. Secara umum, throughput mengalami penurunan di parameter ukuran paket 64 bytes karena ukuran tersebut kurang ideal dalam menghasilkan throughput yang optimal. Komunikasi akan dipadati oleh banyaknya paket-paket kecil sehingga flow control akan memperlambat pengiriman paket tersebut. Flow control merupakan mekanisme TCP dalam memperlambat laju pengiriman paket jika host penerima tidak mampu menghadapi trafik yang terlalu padat. Pada grafik terlihat bahwa throughput antara koneksi IPv4 dan koneksi IPv6 tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan. Throughput TCP yang didapat dari koneksi IPv6 hanya terpaut 1% s/d 3% lebih rendah daripada koneksi IPv4. Perbedaan ini terjadi karena paket IPv6 pada dasarnya memiliki
Gambar
10
Throughput TCP jaringan sederhana. Di satu sisi, interkoneksi IPv4 ke IPv6 dan IPv6 ke IPv4 menunjukkan hasil yang berhimpitan. Throughput TCP yang didapat dari interkoneksi IPv4 ke IPv6 dan IPv6 ke IPv4 terpaut 5% s/d 7% dari koneksi IPv4. Dengan demikian, mekanisme transisi DSTM terbukti tidak terlalu mempengaruhi throughput TCP yang didapat. Gambar 11 menunjukkan hasil pengukuran throughput TCP pada jaringan intranet IPB. Dari grafik tersebut, throughput IPv6 ke IPv4 hampir selalu berhimpitan dengan throughput koneksi IPv4. Hanya saja pada saat menggunakan parameter paket berukuran 256 bytes, hasil pengukuran terkesan berbeda. Hal ini terjadi diperkirakan karena pengaruh faktor kesibukan trafik. Secara umum, throughput TCP IPv6 ke IPv4 hanya terpaut 1% s/d 11% saja dari koneksi IPv4.
Gambar 11 Throughput TCP jaringan IPB.
9
Di lain sisi, hasil pengukuran IPv4 ke IPv6 menunjukkan hasil yang jauh di bawah normal. Hal ini terjadi karena adanya bandwidth management yang diterapkan IPB dalam mengatur jumlah throughput yang diterima sisi node server proxy yang dijadikan sebagai host IPv4. Hal ini tidak berpengaruh pada pengukuran throughput koneksi IPv4 dan interkoneksi IPv6 ke IPv4 karena pengukuran dilakukan dari sisi node jaringan penguji. Grafik pada Gambar 9, 10 dan 11 menampilkan garis yang tidak terputus. Hal ini menunjukkan bahwa fragmentasi berlangsung dengan baik di setiap pengiriman paket. Kegagalan fragmentasi sama sekali tidak terjadi dalam setiap pengujian. Pengujian throughput TCP di jaringan IPB membuktikan bahwa interkoneksi berbasis DSTM menghasilkan kinerja yang hanya terpaut sekitar 10% dari koneksi IPv4. Walaupun throughput yang didapat tidak setinggi koneksi IPv4, namun perbedaan ini tidak akan banyak mempengaruhi kinerja jaringan IPB secara keseluruhan. Throughput UDP Pengujian throughput UDP juga dilakukan di dua jaringan yang berbeda seperti halnya dalam pengujian throughput TCP. Selain itu, pengukuran dilakukan dari dua sisi yang berbeda yaitu pengirim dan penerima. Hal ini dilakukan karena sifat UDP yang lebih berorientasi pada komunikasi antar proses daripada komunikasi antar host itu sendiri. Hasil throughput UDP jaringan sederhana yang diukur dari sisi pengirim dapat dilihat pada Gambar 12.
Pada gambar tersebut, grafik menunjukkan hasil pengukuran saling berhimpitan. Koneksi IPv4 mempunyai kinerja yang lebih baik daripada koneksi IPv6 untuk paket kecil berukuran 64, 128, dan 256 bytes. Sebaliknya, kinerja koneksi IPv6 menunjukkan hasil yang lebih baik daripada koneksi IPv4 untuk paket berukuran lebih besar atau sama dengan 512 bytes. Hal ini terjadi karena ukuran header IPv6 berfungsi lebih optimal daripada header IPv4 pada ukuran paket yang besar. Perbedaan ukuran header yang lebih besar antara IPv6 dan IPv4 tidak berpengaruh buruk pada throughput UDP saat mengirim paket berukuran besar, namun justru sebaliknya. Kinerja interkoneksi IPv4 ke IPv6 dalam komunikasi UDP menunjukkan hasil yang selalu berhimpitan dengan interkoneksi IPv6 ke IPv4. Selain itu, pada ukuran paket 512 bytes ke atas, pengujian juga menunjukkan hasil yang selalu berhimpit dengan koneksi IPv4. Hal ini membuktikan bahwa dalam komunikasi UDP, kinerja throughput dari sisi pengirim untuk kedua interkoneksi berbasis DSTM tersebut tidak menghasilkan perbedaan yang signifikan dengan koneksi IPv4. Bahkan, hasilnya sangat berhimpit untuk paket yang berukuran besar. Gambar 13 menunjukkan hasil throughput UDP jaringan sederhana yang diukur dari sisi penerima. Pengujian throughput tersebut menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda dengan pengujian sebelumnya yang diukur dari sisi pengirim. Hal ini terjadi karena kedua pengujian tersebut dilakukan di jaringan sederhana yang bersih dari trafik lain.
Gambar Gambar
12
Throughput UDP jaringan sederhana (pengirim).
13
Throughput UDP jaringan sederhana (penerima).
Kinerja koneksi IPv4 dan IPv6 pada pengujian ini hampir selalu sama. Kedua kurva saling berhimpit di sebagian besar
10
parameter ukuran paket. Walaupun demikian, koneksi IPv6 masih menunjukkan kinerja yang sedikit lebih baik daripada koneksi IPv4. Throughput kedua interkoneksi di pengujian ini menunjukkan hasil yang sama dan selalu berhimpitan dengan koneksi IPv4. Hal ini membuktikan bahwa interkoneksi berbasis DSTM menghasilkan throughput UDP dari sisi penerima dengan sangat baik dan cenderung sama dengan koneksi IPv4. Pengujian throughput UDP yang dilakukan di jaringan IPB menunjukkan kinerja yang sedikit berbeda. Hasil pengujian throughput dari sisi pengirim dapat dilihat pada Gambar 14. Pengukuran kinerja interkoneksi IPv6 ke IPv4 menghasilkan kurva throughput UDP dari sisi pengirim yang tidak berhimpitan dengan interkoneksi IPv4 ke IPv6. Hal ini terjadi karena pengukuran kedua interkoneksi tersebut dilakukan dari arah yang berbeda. Pengukuran throughput UDP interkoneksi IPv6 ke IPv4 dilakukan dari arah DSTM client menuju host IPv4 yang dalam hal ini adalah server proxy IPB dengan alamat 172.17.0.11/24. Hasil pengukuran tersebut relatif sama dengan pengukuran di jaringan sederhana. Kinerja interkoneksi IPv6 ke IPv4 selalu berhimpitan dengan koneksi IPv4 dan hanya terpaut 0.5% s/d 20%. Penurunan ini terjadi karena trafik UDP yang dialirkan harus melalui router DSTM terlebih dahulu untuk mencapai host IPv4. Di lain pihak, koneksi IPv4 dapat secara langsung mengalirkan paket-paket UDP-nya menuju server proxy tersebut.
(server proxy IPB) ke host IPv6 (DSTM client). Proses mengalirkan trafik ini mengalami bottleneck yaitu penurunan bandwidth di bagian tertentu dari jalur yang dilaluinya. Bottleneck terjadi karena adanya bandwidth management yang diterapkan untuk menjamin pembagian bandwidth di jaringan IPB. Pengiriman trafik UDP dari koneksi IPv4 dan interkoneksi IPv6 ke IPv4 tidak terpengaruh oleh bandwidth management. Hal ini terjadi karena pada dasarnya UDP bersifat unreliable yakni pengiriman dilakukan dengan mengabaikan status paket setelah dikirim dan tanpa adanya proses pengiriman ulang (retransmission) jika mengalami kegagalan. Selain itu, UDP juga tidak menerapkan mekanisme flow control sehingga aliran trafik dilakukan secara terus menerus tanpa memperdulikan kondisi host tujuan. Transmisi UDP yang begitu sederhana berimbas pada throughput yang diterima oleh host tujuan. Hasil pengukuran di sisi penerima dapat dilihat di Gambar 15. Pada gambar tersebut, grafik menunjukkan hasil yang jauh berbeda dari pengukuran sebelumnya. Penurunan throughput UDP di sisi penerima sangat jelas terlihat pada koneksi IPv4 dan interkoneksi IPv6 ke IPv4. Walaupun tidak menutup kemungkinan dipengaruhi oleh sibuknya trafik saat itu, namun hal ini lebih disebabkan bandwidth management dalam membatasi trafik yang masuk ke host tujuan.
Gambar 15 Throughput UDP jaringan IPB (penerima). Gambar 14 Throughput UDP jaringan IPB (pengirim). Kinerja interkoneksi IPv4 ke IPv6 diukur dari arah yang berbeda. Pengukuran dilakukan dengan mengalirkan trafik UDP dari host IPv4
Hasil yang berbeda ditunjukkan oleh interkoneksi IPv4 ke IPv6. Throughput saat pengiriman menunjukkan hasil yang tidak terlalu tinggi seperti koneksi IPv4 ataupun interkoneksi IPv6 ke IPv4. Walaupun demikian, pengiriman yang tertahan oleh
11
bandwidth management tersebut dapat diteruskan dengan baik tanpa mempengaruhi throughput UDP di sisi host penerima yang dalam hal ini adalah DSTM client (IPv6). Pengujian throughput TCP/UDP di jaringan sederhana pada dasarnya mampu mewakili kinerja interkoneksi IPv4 dan IPv6 berbasis DSTM secara keseluruhan. Di lain sisi, pengujian di jaringan IPB lebih mampu menggambarkan kinerja DSTM dalam padatnya trafik jaringan kompleks. Meskipun demikian, pengujian di jaringan IPB terbentur oleh bandwidth management yang diterapkan. Oleh karena itu, tidak semua pengukuran di jaringan IPB menunjukkan kinerja yang sebenarnya. RTT Pengujian round-trip time juga dilakukan di dua jaringan yang berbeda. Pengujian pertama dilakukan di jaringan sederhana yang hanya terdiri dari 3 node dengan semua variasi koneksi dan interkoneksi. Pengujian kedua dilakukan di jaringan IPB dengan semua variasi sistem uji kecuali koneksi IPv6. Hasil pengukuran RTT di jaringan sederhana ditunjukkan oleh Gambar 16. Perbandingan kinerja RTT antara koneksi IPv4 dan IPv6 menunjukkan bahwa IPv6 lebih unggul dengan perolehan waktu yang lebih cepat daripada IPv4. Hasil yang sama diperoleh di hampir semua parameter ukuran paket. Penggunaan header yang lebih sederhana membantu mengurangi delay saat melewati router atau perangkat lain. Header IPv6 memiliki bentuk yang terpisah antara bagian utama dan bagian pelengkap. Hal ini mempercepat proses routing karena router hanya melihat bagian utamanya saja.
Gambar 16 RTT jaringan sederhana.
Pengukuran interkoneksi IPv4 ke IPv6 dan IPv6 ke IPv4 menunjukkan hasil yang selalu berhimpitan dengan koneksi IPv4. Hal ini membuktikan bahwa interkoneksi berbasis DSTM tidak menghasilkan delay yang mempengaruhi penurunan kinerja jaringan secara keseluruhan. Pengukuran RTT di jaringan IPB ditunjukkan pada Gambar 17. Pada dasarnya kinerja kedua interkoneksi dan koneksi IPv4 menunjukkan hasil yang tidak berbeda secara signifikan. Pengukuran koneksi IPv4 diukur secara langsung dengan mengirim paket ICMP berupa echo request menuju host tujuan. Di lain sisi, pengukuran pada interkoneksi diharuskan melewati router DSTM terlebih dahulu. Walaupun demikian, perbedaan kinerja RTT antara 0.1 ms hingga 0.7 ms tidak akan banyak mempengaruhi trafik pada umumnya.
Gambar 17 RTT jaringan IPB. Interkoneksi IPv6 ke IPv4 menghasilkan RTT yang lebih baik dibandingkan IPv4 ke IPv6. Hal ini terjadi karena dalam pengiriman paket ICMP berupa echo request, pencarian host tujuan mengalami sedikit perbedaan di antara keduanya. Pada interkoneksi IPv6 ke IPv4, paket dikirim dengan melewati router DSTM yang memang berada dalam satu jaringan IPv6 dengannya. Dengan demikian, proses pencarian host tujuan dapat segera dilaksanakan melalui forwarding (pengalihan) router tersebut. Di lain pihak, interkoneksi IPv4 ke IPv6 harus mencari host tujuan di router lain terlebih dahulu sebelum menemukannya di router DSTM. Hal ini meningkatkan delay yang diterima setiap paket. Penerapan DSTM pada jaringan dominasi IPv6 dipastikan akan mengurangi delay di bagian ini.
12
Waktu Resolusi Nama Kinerja waktu resolusi nama menunjukkan kemampuan server DNS untuk menjawab kueri/permintaan client untuk sebuah alamat yang sesuai. Tabel 1 menunjukkan hasil pengukuran waktu resolusi nama untuk koneksi IPv4 dan interkoneksi IPv6 ke IPv4. Pengujian tidak dapat dilakukan untuk koneksi IPv6 dan interkoneksi IPv4 ke IPv6 karena keterbatasan DNS IPB yang hanya mencakup IPv4 saja. Selain itu, pengukuran juga hanya dilakukan di jaringan IPB saja karena keterbatasan waktu dan jumlah komputer yang tersedia dalam membangun server DNS IPv4/IPv6 di jaringan sederhana. Tabel 3 Waktu resolusi nama Waktu resolusi Arah komunikasi nama (rataan ms) IPv4 ke IPv4 20.51667 IPv6 ke IPv4 30.36667 Pada tabel tersebut terlihat bahwa koneksi IPv4 mengungguli kinerja interkoneksi IPv6 ke IPv4. Perbedaan ini lebih dikarenakan perbedaan jalur yang ditempuh keduanya. Jalur yang ditempuh interkoneksi IPv6 ke IPv4 harus melewati router DSTM terlebih dahulu. Perbedaan waktu resolusi nama yang hanya terpaut 10 ms saja tidak akan banyak mempengaruhi lamanya proses permintaan alamat tersebut. Hasil pengukuran ini dipastikan akan berbeda jika IPv6 diterapkan di jaringan intranet IPB secara dominan dengan keberadaan server DNS berdekatan dengan router DSTM ataupun TEP yang beralamatkan IPv4. Pada dasarnya, jika jalur yang ditempuh sama maka waktu resolusi nama yang dihasilkan interkoneksi IPv6 ke IPv4 tidak akan terpaut banyak bila dibandingkan dengan koneksi IPv4. Utilisasi CPU Pengujian untuk mengetahui utilisasi CPU hanya dilakukan pada sistem uji jaringan sederhana saja. Hal tersebut tidak dilakukan pada jaringan kompleks seperti IPB karena hasilnya akan relatif sama. Pengujian meliputi empat jenis arah komunikasi yaitu IPv4 ke IPv4, IPv4 ke IPv6, IPv6 ke IPv4, dan IPv6 ke IPv6. Khusus untuk IPv4 ke IPv4, pengujian dilakukan tanpa peran serta DSTM sebagai router pembatas antar jaringan. Keempat pengujian tersebut dilakukan dengan mengirimkan trafik TCP dan UDP dengan paket berukuran 2048 bytes selama 60 detik. Ukuran paket ini digunakan
untuk melihat besarnya utilisasi CPU yang terjadi di router terkait dengan fragmentasi yang terjadi. Utilisasi CPU ini meliputi pemakaian sumber daya pada sisi pengguna (user) dan sistem. Komunikasi IPv6 ke IPv6 ternyata menggunakan uitilisasi CPU paling sedikit daripada koneksi lainnya pada kedua jenis trafik yang dialirkan. Hasil pengukuran utilisasi CPU terhadap keempat jenis koneksi dapat dilihat pada Tabel 4. Dalam komunikasi IPv6 ke IPv6, fragmentasi terjadi pada sisi pengirimnya sehingga router tidak terbebani proses tersebut. IPv4 membebankan keseluruhan fragmentasi paket di router sehingga memakan sumber daya CPU terlalu tinggi. Hal ini membuktikan keunggulan IPv6 dibandingkan IPv4 dalam hal utilisasi CPU di router. Tabel 4 Utilisasi CPU Arah Komunikasi
TCP (rataan %)
UDP (rataan %)
IPv4 ke IPv4
13.441170
12.625333
IPv4 ke IPv6
16.225167
14.749500
IPv6 ke IPv4
14.523667
12.077500
IPv6 ke IPv6
11.230333
11.718833
Fragmentasi yang terjadi pada komunikasi IPv4 ke IPv4 membuatnya menggunakan lebih banyak sumber daya CPU 2.2% untuk jenis trafik TCP dan 0.9% untuk jenis trafik UDP. Secara umum penggunaan CPU untuk jenis trafik UDP lebih rendah dibandingkan dengan TCP. Hal ini disebabkan karena sifat UDP yang mengirim tanpa menggunakan kontrol tertentu sehingga mengurangi beban CPU. Hal tersebut sedikit berbeda dengan koneksi IPv6 yang justru mengalami peningkatan utilisasi CPU pada trafik UDP. Peningkatan utilisasi CPU ini terjadi karena proses deteksi paket oleh sistem DSTM yang dilakukan secara berlebihan. Walaupun demikian, peningkatan tersebut masih menunjukkan kinerja yang lebih baik daripada koneksi IPv4. Proses fragmentasi yang meningkatkan utilisasi CPU juga mempengaruhi interkoneksi IPv4 ke IPv6. Frame yang dikirim dari host IPv4 memiliki datagram yang berukuran sebesar MTU ethernet yakni 1500 bytes. Sementara itu, frame yang telah mencapai router DSTM akan mengalami
13
penambahan header IPv6 sehingga bertambah ukurannya. Penambahan tersebut menyebabkan router harus melakukan fragmentasi ulang agar frame dapat dikirim melalui jalur ethernet yang digunakan sebagai link transmisi menuju host IPv6. Proses ini menggunakan utilisasi CPU yang cukup besar bila dibandingkan dengan interkoneksi IPv6 ke IPv4 dan kedua koneksi lainnya. Penggunaan utilisasi CPU yang cukup besar pada interkoneksi IPv4 ke IPv6 dipastikan tidak akan terjadi jika sistem DSTM diterapkan secara dominan di jaringan IPB. Selain itu, penggunaan link transmisi dengan MTU yang lebih besar di penghubung antara jaringan dominan IPv6 dan jaringan Internet IPv4 akan memperkecil perbedaan utilisasi CPU interkoneksi IPv4 ke IPv6 dan koneksi IPv4. Hal ini dapat dipastikan karena dengan MTU yang besar seperti pada link transmisi fiber optic yang telah diterapkan IPB, perbedaan ukuran header IPv6 tidak akan mempengaruhi besarnya proses fragmentasi. Dengan demikian, utilisasi CPU yang digunakan dalam interkoneksi IPv4 ke IPv6 tidak akan terpaut jauh dari koneksi IPv4. Bahkan, penggunaan utilisasi CPU akan semakin optimal. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Kinerja DSTM menunjukkan hasil yang sangat baik dalam hal throughput TCP/UDP. Sebagai mekanisme transisi, DSTM dapat menghubungkan interkoneksi IPv4 dan IPv6 tanpa penurunan throughput yang signifikan bila dibandingkan dengan koneksi IPv4. Secara umum, throughput interkoneksi IPv4 ke IPv6 dan IPv6 ke IPv4 memiliki perbedaan yang sangat kecil dan hampir selalu sama dengan koneksi IPv4. Perbandingan throughput interkoneksi yang diukur dari jaringan IPB tidak menunjukkan hasil yang sebenarnya karena terbentur oleh bandwidth management yang diterapkan IPB. Walaupun demikian, hasil throughput interkoneksi DSTM masih menunjukkan hasil yang cukup baik. Grafik hasil pengukuran sistem uji menampilkan garis yang tidak terputus. Hal ini menunjukkan bahwa fragmentasi berlangsung dengan baik di setiap pengiriman paket. Kegagalan fragmentasi sama sekali tidak terjadi dalam setiap pengujian. Pengujian waktu resolusi nama menunjukkan hasil interkoneksi IPv6 ke IPv4 lebih besar daripada koneksi IPv4. Walaupun
demikian, perbedaan waktu dalam satuan mili detik tidak akan menimbulkan penurunan kinerja jaringan secara keseluruhan. Interkoneksi berbasis DSTM masih dapat dikatakan cukup baik dalam kecepatan resolusi nama tersebut. Dari pengujian RTT, IPv6 menunjukkan hasil yang lebih unggul daripada IPv4. Mekanisme fragmentasi yang dilakukan di sisi pengirim memperkecil delay yang didapat di sisi router. Pengujian akan menghasilkan RTT yang lebih baik dibandingkan IPv4 jika diujicobakan melalui jaringan yang lebih besar. Kelebihan IPv6 ini didukung oleh header yang lebih disempurnakan daripada IPv4. Kinerja IPv6 juga menunjukkan keunggulannya dibandingkan dengan IPv4 dalam hal utilisasi CPU yang dibebankan di sisi router. Fragmentasi IPv6 diproses di sisi host pengirim sehingga router sama sekali tidak memerlukan sumber daya yang tinggi. Kinerja IPv6 dalam hal RTT dan utilisasi CPU juga mempengaruhi kinerja interkoneksi DSTM menjadi tidak terlalu jauh terpaut dengan koneksi IPv4. Meskipun pada sistem uji jaringan IPB menunjukkan hasil yang kurang sesuai, namun perbedaan tersebut lebih dikarenakan penerapan bandwidth management dan jalur yang ditempuh sedikit berbeda. Saran Penelitian berikutnya dapat dikembangkan pada beberapa hal, yakni penelitian untuk: 1 menganalisis lebih jauh parameterparameter lain seperti delay, jitter, PLR (Packet Lost Ratio), PRR (Packet Received Ratio), BER (Bit Error Rate), FER (Frame Erasure Ratio), communication establishment overhead, packet missorder ratio, dan retransmission rate. 2 menganalisis aspek keamanan enkripsi paket IPv6 dalam mekanisme transisi dari IPv4 ke IPv6 dan sebaliknya. 3 melibatkan jaringan wifi (IEEE 802.11) sebagai bagian dari infrastruktur IPv4 dan IPv6. DAFTAR PUSTAKA APJII. 1996. Riset IPv6 di Indonesia. http://www.apjii.or.id/risetIPv6.html [25 Juli 2007].
14
Blank AG. 2004. TCP/IP Foundation. San Francisco: Sybex. Bound J. 2004. Dual Stack Transition Mechanism. IETF draft-bound-dstm-exp01.txt. Chown T, Feng M, Saywell M. 2002. Review of IPv6 Transition Scenarios for European Academic Network. University of Southampton. Deering S, Hinden R. 1995. Internet Protokol, Version 6 (IPv6) Specification. Request of Comment 1883. IETF. Forouzan BA. 2003. TCP/IP Protocol Suite. Ed ke-2. USA: McGraw-Hill. Huston G. 2005. IPv4 Address Report. http://www.potaroo.net/tools/ipv4/index.ht ml [27 Juli 2007 ]. Peterson LL, Davie BS. Computer Networks: A System Approach. Ed ke-3. 2003. Morgan Kaufmann: San Fransisco. Postel J. 1981. Internet Protocol. Request of Comment 791. IETF. Ruiz PM. 2002. Dual Stack Transition Mechanism. www.ipv6-es.com/02/docs/ pedro_ruiz_2.pdf [10 Agustus 2007]. Visolve. 1995. QOS: Bandwidth Management. http://www.visolve.com/squid/whitepapers /qos.php [25 Juli 2007].
LAMPIRAN
16
Lampiran 1 Hasil pengujian throughput TCP/UDP 1 Throughput TCP jaringan sederhana (rataan Mbps) Ukuran Paket (bytes) 64 128 256 512 768 1024 1280 1536 1792 2048
IPv4-IPv4
IPv6-IPv4
60,7 92,8 93,8 93,9 93,8 93,9 93,8 93,9 93,9 93,9
IPv6-IPv4
56,3 87,7 89,7 89,8 89,8 89,8 89,8 89,9 89,9 89,8
IPv6-IPv6
56,6 87,9 89,9 89,9 90,0 90,0 89,9 90,0 89,9 89,9
59,6 91,8 90,6 92,5 92,5 92,5 92,5 92,3 92,5 92,6
2 Throughput TCP jaringan IPB (rataan Mbps) Ukuran Paket (bytes) 64 128 256 512 768 1024 1280 1536 1792 2048
IPv4-IPv4 53,4 62,4 80,0 80,6 80,6 79,8 81,6 79,9 78,9 78,9
IPv6-IPv4
IPv6-IPv4
51,6 59,2 61,7 71,6 78,3 78,9 78,0 78,0 78,0 78,1
22,6 24,6 21,5 24,4 24,7 32,6 36,8 41,0 38,2 42,9
IPv6-IPv6 -
3 Throughput UDP jaringan sederhana di sisi pengirim (rataan Mbps) Ukuran Paket (bytes) 64 128 256 512 768 1024 1280 1536 1792 2048
IPv4-IPv4 18,7 38,6 82,9 82,7 87,8 90,5 86,2 88,2 89,7 90,8
IPv6-IPv4 18,2 38,4 69,9 82,7 87,8 90,5 86,2 88,2 89,7 90,8
IPv6-IPv4 18,5 38,9 69,9 82,7 87,8 90,5 86,1 88,2 89,7 90,7
IPv6-IPv6 18,1 36,2 72,8 85,5 89,8 92,1 93,6 89,4 90,8 91,8
17
4 Throughput UDP jaringan sederhana di sisi penerima (rataan Mbps) Ukuran Paket (bytes) 64 128 256 512 768 1024 1280 1536 1792 2048
IPv4-IPv4 17,4 35,7 61,0 76,5 81,0 83,5 79,5 77,9 67,9 60,2
IPv6-IPv4 16,9 35,6 64,6 76,4 81,0 83,5 79,5 79,9 68,0 60,1
IPv6-IPv4
IPv6-IPv6
17,2 34,0 64,6 76,4 81,0 83,5 79,5 77,8 67,8 60,1
16,8 33,4 66,7 78,3 80,5 82,4 83,7 78,9 68,7 59,2
5 Throughput UDP jaringan IPB di sisi pengirim (rataan Mbps) Ukuran Paket (bytes) 64 128 256 512 768 1024 1280 1536 1792 2048
IPv4-IPv4 18,6 48,7 77,2 88,5 92,0 93,8 93,0 92,5 93,4 94,2
IPv6-IPv4 18,5 38,9 70,6 82,8 87,8 90,5 86,1 88,2 89,7 90,8
IPv6-IPv4 3,55 9,07 14,4 24,1 35,6 44,7 57,8 52,7 52,2 58,4
IPv6-IPv6 -
6 Throughput UDP jaringan IPB di sisi penerima (rataan Mbps) Ukuran Paket (bytes) 64 128 256 512 768 1024 1280 1536 1792 2048
IPv4-IPv4 22,1 30,8 47,2 64,8 44,2 48,9 40,9 35,9 29,3 26,2
IPv6-IPv4 12,7 30,8 47,2 27,1 34,6 33,7 35,6 19,9 31,4 17,8
IPv6-IPv4 3,55 9,03 14,3 23,9 35,3 43,5 56,1 49,8 47,5 49,9
IPv6-IPv6 -
18
Lampiran 2 Hasil pengujian round-trip time 1 Round-trip time jaringan sederhana (rataan ms) Ukuran Paket (bytes) 64 128 256 512 768 1024 1280 1536 1792 2048
IPv4-IPv4 0,174 0,203 0,278 0,349 0,442 0,538 0,631 0,740 0,780 0,894
IPv6-IPv4 0,196 0,224 0,274 0,369 0,462 0,555 0,667 0,716 0,832 0,911
IPv6-IPv4
IPv6-IPv6
0,202 0,228 0,277 0,372 0,466 0,559 0,659 0,751 0,818 0,926
0,167 0,193 0,205 0,339 0,434 0,526 0,620 0,703 0,730 0,779
2 Round-trip time jaringan IPB (rataan ms) Ukuran Paket (bytes) 64 128 256 512 768 1024 1280 1536 1792 2048
IPv4-IPv4 0,246 0,318 0,570 0,600 0,979 1,030 1,450 1,545 1,445 1,467
IPv6-IPv4 0,368 0,439 0,564 0,790 1,074 1,321 1,624 1,651 1,667 2,188
IPv6-IPv4 0,517 0,509 0,627 1,000 1,132 1,360 1,609 1,669 1,662 1,788
IPv6-IPv6 -
