ANALISIS KINERJA INTERKONEKSI IPv4 DAN IPv6 MENGGUNAKAN MEKANISME NAT-PT
ANDRA RIZKI AQUARY
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2006
ANALISIS KINERJA INTERKONEKSI IPv4 DAN IPv6 MENGGUNAKAN MEKANISME NAT-PT
ANDRA RIZKI AQUARY
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 2006
ABSTRAK ANDRA RIZKI AQUARY. Analisis Kinerja Interkoneksi IPv4 dan IPv6 Menggunakan Mekanisme NAT-PT. Dibimbing oleh HERU SUKOCO dan FIRMAN ARDIANSYAH. IPv6 adalah versi baru protokol Internet yang dikembangkan untuk menggantikan IPv4. Alasan utama dikembangkannya IPv6 adalah untuk meningkatkan ruang alamat Internet sehingga mampu mengakomodasi perkembangan jumlah pengguna Internet yang sangat cepat. Penyebaran IPv6 membutuhkan banyak waktu dan usaha, sehingga terdapat suatu masa transisi di mana IPv6 dan IPv4 berjalan bersamaan. Pada masa ini dibutuhkan teknik-teknik yang dapat diimplementasikan oleh IPv6 untuk dapat kompatibel dengan IPv4, teknik-teknik ini disebut mekanisme transisi. Salah satu bentuk mekanisme transisi adalah penerjemahan protokol dari IPv4 ke IPv6 maupun sebaliknya. NAT-PT merupakan salah satu bentuk implementasi dari penerjemahan protokol. Dengan NAT-PT dimungkinkan komunikasi dua arah baik dari IPv6 ke IPv4 maupun sebaliknya. Dalam penelitian ini diamati kinerja interkoneksi antara IPv6 dan IPv4, ukuran kinerjanya meliputi throughput, RTT, utilisasi CPU, dan waktu resolusi nama. Interkoneksi dari IPv6 ke IPv4 memperoleh kinerja throuhgput yang lebih baik dibandingkan interkoneksi dengan arah sebaliknya. Hasil sebaliknya terjadi pada pengujian RTT di mana keunggulan dimiliki oleh interkoneksi IPv4 ke IPv6. Di lain pihak, untuk dua pengujian lainnya, interkoneksi IPv6 ke IPv4 kembali memperoleh hasil lebih baik. Hasil pengujian juga menunjukkan satu kelemahan NAT-PT, yaitu ketidakmampuannya menangani paket-paket yang terfragmentasi.
Judul
: ANALISIS KINERJA INTERKONEKSI IPv4 DAN IPv6 MENGGUNAKAN MEKANISME NAT-PT
Nama
: Andra Rizki Aquary
NRP
: G64102027
Menyetujui, Pembimbing I
Pembimbing II
Heru Sukoco, S.Si., M.T. NIP. 132282666
Firman Ardiansyah, S.Kom., M.Si. NIP 132311919
Mengetahui, Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M.S. NIP. 131473999
Tanggal Lulus: ...................
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena berkat rahmat dan karuniaNyalah, tugas akhir ini dapat diselesaikan. Penelitian ini mengambil tema jaringan dengan judul Analisis Kinerja Interkoneksi IPv4 dan IPv6 Menggunakan Mekanisme NAT-PT. Penulis menyadari, bahwa penyusunan tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.
Bapak Heru Sukoco, S.Si., M.T. dan Bapak Firman Adiansyah, S.Kom., M.Si. selaku pembimbing I dan pembimbing II
2.
Kedua orang tua yang telah memberikan dorongan baik moril maupun materiil
3.
Teman-teman kontrakan: Dany, Zaki, Alfath dan Adi
4.
Rekan-rekan ILKOMERZ 39
5.
Seluruh staf Departemen Ilmu Komputer
Semoga tulisan ini dapat bermanfaat, Amin.
Bogor, September 2006
Andra Rizki Aquary
RIWAYAT HIDUP Penulis lahir di Jakarta pada tanggal 9 Februari 1985 sebagai anak pertama dari tiga bersaudara, putra dari pasangan Muslim dan Suhartini. Tahun 2002, penulis lulus dari SMU Negeri 1 Bekasi dan melanjutkan pendidikan ke Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pada Departemen Ilmu Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
DAFTAR ISTILAH IPv4 IPv6 IPv4 IPv6 IPv6 IPv4 RTT NAT-PT DNS TCP UDP Node Server Router
: Internet Protocol version 4 : Internet Protocol version 6 : interkoneksi dari IPv4 ke IPv6 : interkoneksi dari IPv6 ke IPv4 : Round-trip time : Network Address Translation-Protocol Translation : Domain Name System : Transmission Control Protocol : User Datagram Protocol : elemen dalam jaringan yang memiliki kartu jaringan : elemen dalam jaringan yang menyediakan layanan jaringan tertentu : elemen dalam jaringan yang menghubungkan node dalam suatu jaringan dengan node pada jaringan lain.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ............................................................................................................................. vii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................................ vii DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................................................... vii PENDAHULUAN Latar Belakang.................................................................................................................................1 Tujuan ..............................................................................................................................................1 Ruang Lingkup ................................................................................................................................1 TINJAUAN PUSTAKA Arsitektur IPv4 ................................................................................................................................1 Struktur Header IPv4 ......................................................................................................................1 Arsitektur IPv6 ................................................................................................................................2 Struktur Header IPv6 ......................................................................................................................2 Mekanisme Transisi ........................................................................................................................2 NAT-PT ...........................................................................................................................................3 DNS .................................................................................................................................................3 ALG .................................................................................................................................................3 DNS-ALG........................................................................................................................................3 Maximum Transmission Unit (MTU) .............................................................................................4 Fragmentasi .....................................................................................................................................4 Ukuran Kinerja ................................................................................................................................4 METODOLOGI PENELITIAN Analisis Kebutuhan Sistem .............................................................................................................4 Rancangan Sistem ...........................................................................................................................5 Sistem Koneksi IPv4 ..................................................................................................................5 Sistem Koneksi IPv6 ..................................................................................................................5 Sistem Interkoneksi IPv4-IPv6...................................................................................................6 Pengujian Sistem .............................................................................................................................6 Throughput .................................................................................................................................6 RTT .............................................................................................................................................6 Utilisasi CPU ..............................................................................................................................7 Waktu Resolusi Nama (Name Resolution Time) .......................................................................7 Analisis Kinerja ...............................................................................................................................7 HASIL DAN PEMBAHASAN Throughput ......................................................................................................................................7 Throughput TCP .........................................................................................................................7 Throughput UDP ........................................................................................................................8 RTT..................................................................................................................................................9 Analisis Kegagalan Fragmentasi NAT-PT ...................................................................................10 Waktu Resolusi Nama ...................................................................................................................11 Utilisasi CPU .................................................................................................................................11 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan....................................................................................................................................12 Saran ..............................................................................................................................................12
vi
DAFTAR TABEL 1 2 3 4
Halaman Spesifikasi sistem pengujian ............................................................................................................4 Waktu resolusi nama ......................................................................................................................11 Utilisasi CPU IPv4 IPv4 dan IPv6 IPv6...................................................................................12 Utilisasi CPU IPv4 IPv6 dan IPv6 IPv4...................................................................................12
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Halaman Struktur header IPv4. .......................................................................................................................1 Struktur header IPv6. .......................................................................................................................2 Arsitektur NAT-PT sederhana..........................................................................................................3 Konfigurasi sistem koneksi IPv4......................................................................................................5 Konfigurasi sistem koneksi IPv6......................................................................................................6 Konfigurasi sistem IPv4-IPv6. .........................................................................................................6 Throughput TCP ...............................................................................................................................7 Throughput UDP pada pengirim. .....................................................................................................8 Throughput UDP pada penerima......................................................................................................9 Round trip time (RTT)......................................................................................................................9 DNS request – reply. ......................................................................................................................11
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Hasil Pengujian...............................................................................................................................15 2 Sistem pengujian throughput TCP .................................................................................................17
vii
1
PENDAHULUAN
Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk:
Latar Belakang IP version 6 (IPv6) adalah versi baru protokol Internet yang dikembangkan untuk menggantikan IP version 4 (IPv4), versi protokol Internet yang sampai saat ini masih mendominasi sebagian besar infrastruktur jaringan Internet dunia. Alasan utama dikembangkannya IPv6 adalah untuk meningkatkan ruang alamat Internet sehingga mampu mengakomodasi perkembangan jumlah pengguna Internet yang sangat cepat secara eksponensial (Huston 2006). IPv4 memiliki panjang alamat IP sebesar 32-bit (Postel 1981) yang artinya mampu mengakomodasi sebanyak 232 buah alamat. Di lain pihak, IPv6 dengan panjang alamat 128-bit (Deering & Hinden 1998) mampu menampung 2128 buah alamat. Hal ini merupakan keunggulan yang sangat mutlak dimiliki IPv6. Bagaimanapun juga mengubah infrastruktur Internet dunia dari protokol IPv4 ke IPv6 bukanlah suatu pekerjaan yang mudah dan pasti akan memakan waktu yang lama. Pada masa transisi ini terdapat keadaan di mana jaringan Internet yang sudah mengimplementasikan IPv6, berdampingan dengan jaringan yang masih menggunakan IPv4 sebagai protokol Internetnya. Tantangan utama yang dihadapi pada masa transisi ini adalah bagaimana agar jaringan IPv6 yang sedang dikembangkan ini mampu berinteraksi dengan jaringan IPv4 yang sudah ada sebelumnya. Masa transisi ini dilakukan sampai seluruh jaringan Internet dunia mengimplementasikan protokol IPv6. Untuk memastikan integrasi IPv6 yang sukses ke dalam infrastruktur IPv4, Internet Engineering Task Force (IETF) mengembangkan beberapa strategi dan mekanisme transisi. Salah satu mekanisme transisi yang telah dikembangkan secara matang dan telah banyak diimplementasikan di dunia adalah NAT-PT (Network Address TranslationProtocol Translation). Mekanisme ini bekerja dengan cara menerjemahkan alamat dan paket-paket IP dari IPv4 ke IPv6 dan juga sebaliknya (Tsirtsis & Srisuresh 2000).
1
mengevaluasi kinerja interkoneksi antara jaringan IPv4 dan jaringan IPv6 atau sebaliknya menggunakan mekanisme NAT-PT,
2
membandingkan hasil evaluasi kinerja interkoneksi tersebut dengan kinerja koneksi IPv4-IPv4 dan IPv6-IPv6.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi pertimbangan untuk pengembangan jaringan dan memberi gambaran umum tentang mekanisme interkoneksi IPv4 dan IPv6. Ruang Lingkup Hal-hal yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagi berikut: • Implementasi interkoneksi menggunakan NAT-PT yang dikembangkan dan direkomendasikan oleh Electronics and Telecommunications Research Institute, Korea (ETRI 2001). • Pengukuran kinerja interkoneksi meliputi throughput, round-trip time, utilisasi CPU, dan waktu resolusi nama. TINJAUAN PUSTAKA Arsitektur IPv4 IPv4 pertama kali dikembangkan pada awal tahun ’80-an dan rancangan final protokol ini termuat dalam RFC 791 yang dikeluarkan oleh IETF. Pada awal kemunculannya protokol ini tidak disebut sebagai IPv4 melainkan hanya sebagai Internet Protocol saja. Struktur Header IPv4 Version
IHL
Type of Sevice
Identification Time to Live
Protocol
Total Length Flags
Fragment Offset
Header Checksum
Source Address (32-bit) Destination Address (32-bit) Options
Padding
Gambar 1 Struktur header IPv4.
2
Leon-Garcia dan Widjaja (2003) menjelaskan masing-masing field header pada Gambar 1 sebagai berikut: • Version (4-bit), mengindikasikan versi Internet Protocol, bernilai 4. • Internet Header Length (4-bit), merupakan panjang header Internet. • Type of Service (8-bit), menandakan jenis layanan yang diinginkan oleh paket bersangkutan. • Total Length (16-bit), merupakan panjang total paket IPv4 yang terdiri dari header dan data. • Identification (16-bit), mengidentifikasikan nilai yang ditetapkan pengirim untuk membantu reassembly fragmen data. • Flags (3-bit), menandakan untuk proses fragmentasi.
flag-flag
3 4 5
menyederhanakan protokol agar router dapat memproses paket lebih cepat, menyediakan aspek keamanan yang lebih baik daripada IPv4, mengizinkan protokol yang lama dan baru tetap eksis bersama selama beberapa tahun transisi.
Struktur Header IPv6 Version
Traffic Class
Payload Length
Flow Label Next Header
Hop Limit
Source Address (128-bit)
Destination Address (128-bit)
Gambar 2 Struktur header IPv6.
• Time to Live (8-bit), jumlah jalur maksimal di mana paket IPv4 dapat berjalan sebelum dibuang.
Secara umum elemen-elemen header IPv6 lebih sederhana dibandingkan dengan IPv4, karena dilakukan perampingan. LeonGarcia dan Widjaja (2003) menjelaskan masing-masing field header IPv6 dalam Gambar 2 sebagai berikut:
• Protocol (8-bit), mengidentifikasikan protokol di lapisan yang lebih tinggi.
• Version (4-bit), mengindikasikan versi Internet Protocol, bernilai 6.
• Header Checksum (16-bit), memberi kemampuan pengecekan error terhadap header IPv4 saja.
• Traffic Class (8-bit), mengindikasikan kelas prioritas paket.
• Fragment Offset (13-bit), mengindikasikan posisi fragmen.
• Source Address (32-bit), menyimpan alamat pengirim. • Destionation Address (32-bit), menyimpan alamat penerima. • Options + Padding (32-bit), memungkinkan paket untuk meminta opsi layanan tambahan. Arsitektur IPv6 IETF mengembangkan IPv6 pada awal ’90-an dengan tujuan utama mengatasi masalah ruang alamat Internet yang lambat laun semakin berkurang, karena perkembangan jumlah pengguna Internet yang tak terkendali. Ada beberapa tujuan utama dikembangkannya IPv6 ini (Tanenbaum 2003): 1 2
mendukung bermilyar-milyar host, bahkan dengan alokasi pengalamatan yang tidak efisien, mengurangi ukuran tabel routing,
• Flow Label (20-bit), digunakan pengirim untuk memberi urutan rangkaian paketpaket. • Payload Length (16-bit), merupakan panjang data yang dibawa setelah header. • Next Header (8-bit), mengidentifikasikan tipe header selanjutnya setelah header IPv6 utama. • Hop Limit (8-bit), merupakan jumlah jalur maksimal di mana paket IPv6 dapat berjalan sebelum dibuang. • Source Address (128-bit), menyimpan alamat pengirim. • Destination Address (128-bit), menyimpan alamat penerima. Mekanisme Transisi Mekanisme transisi secara umum didefinisikan sebagai sekumpulan teknik yang dapat diimplementasikan oleh node IPv6 untuk dapat kompatibel dengan node
3
IPv4 yang sudah eksis sebelumnya (Chown et al. 2002). Mekanisme ini secara umum terbagi menjadi tiga kategori, yaitu berupa mekanisme dual-stack, mekanisme tunneling, dan mekanisme penerjemahan protokol. Ketiga kategori mekanisme tersebut memiliki cara kerja dan tujuan yang berbeda. Pada mekanisme dual-stack, sebuah node akan dilengkapi dengan dua jenis protokol IP, sehingga sering disebut IPv4/IPv6 node. Ini merupakan cara paling sederhana dalam mekanisme transisi. Masing-masing IPv4/IPv6 node akan diberikan alamat IPv4 dan IPv6. Tunneling disebut juga sebagai enkapsulasi, yaitu paket dari satu protokol dienkapsulasi ke dalam paket dari protokol yang berbeda. Mekanisme ini digunakan ketika dua node yang menggunakan protokol yang sama ingin berkomunikasi menggunakan jalur yang dimiliki protokol lain. Kedua mekanisme sebelumnya tidak memiliki kemampuan menghubungkan node IPv6 yang ingin berkomunikasi dengan node IPv4, atau sebaliknya. Jenis komunikasi tersebut membutuhkan mekanisme yang mampu menerjemahkan antara IPv4 dan IPv6. Inilah yang merupakan keunggulan mekanisme penerjemahan protokol. NAT-PT yang menjadi objek pada penelitian ini adalah salah satu implementasi dari mekanisme perjemahan protokol. NAT-PT Network Address Translation-Protocol Translation (NAT-PT) yang didefinisikan dalam RFC 2766 memungkinkan host dan aplikasi IPv6 untuk dapat berhubungan dengan host dan aplikasi IPv4, dan sebaliknya (Tsirtsis & Srisuresh 2000) dengan mengimplementasikan router NATPT. Salah satu keuntungan implementasi NAT-PT adalah tidak dibutuhkannya perubahan pada sisi host karena semua konfigurasi dilakukan pada router NAT-PT. NAT (Network Address Translation) dalam NAT-PT mengacu pada penerjemahan dari alamat IPv4 ke IPv6 dan sebaliknya, sedangkan PT (Protocol Translation) menyediakan penerjemahan paket IPv4 menjadi paket yang secara semantik sama dengan paket IPv6 dan sebaliknya. Router NAT-PT berada di batas
antara jaringan IPv4 dan IPv6, dan menggunakan sekumpulan alamat IPv4 untuk diberikan kepada node IPv6 secara statis atau dinamis, yang berlaku sementara (Atwood et al. 2003). Skema sederhana arsitektur NAT-PT ditunjukkan oleh Gambar 3.
Gambar 3 Arsitektur NAT-PT sederhana. DNS Domain Name System (DNS) adalah sebuah basisdata terdistribusi yang berisi nama-nama host dan alamat-alamat IP (Blank 2004). DNS diciptakan untuk memudahkan mengingat nama-nama host dalam jaringan tanpa perlu mengetahui alamat IP 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. ALG Application Layer Gateway (ALG) adalah sebuah prosedur khusus untuk aplikasi tertentu yang memungkinkan aplikasi pada node IPv6 untuk berkomunikasi dengan aplikasi pada node IPv4 dan juga sebaliknya (Tsirtsis & Srisuresh 2000). ALG berperan untuk translasi alamat IP ketika sebuah aplikasi memuat alamat IP dalam data yang dikirimkannya. DNS-ALG NAT-PT adalah mekanisme yang tidak mengubah data yang dikirimkan oleh suatu aplikasi yang melaluinya. Jika data kiriman aplikasi tersebut mengandung suatu alamat IP yang membutuhkan translasi dari IPv4 ke IPv6 dan sebaliknya, maka NAT-PT tidak akan melakukan translasi sebagaimana yang dilakukannya pada header-header IP. Salah satu aplikasi yang memuat alamat IP dalam datanya adalah DNS yang merupakan aplikasi penting untuk memungkinkan komunikasi dari node IPv4 ke node IPv6. Untuk mengatasi masalah ini diperlukan suatu mekanisme yang dinamakan DNSALG yang bekerja bersama dengan NAT-PT
4
untuk memungkinkan klien DNS dari jaringan IPv4 berhubungan dengan server DNS yang berada pada jaringan IPv6 dan juga sebaliknya. DNS-ALG melakukan translasi alamat-alamat IP yang terdapat dalam data yang dikirimkan aplikasi DNS. Maximum Transmission Unit (MTU) MTU adalah batasan maksimum yang dapat dibawa dalam sebuah frame pada lapisan kedua dari permodelan TCP/IP. Layer ini tidak didesain untuk dapat menerima atau mengirim frame yang memuat data lebih dari yang ditetapkan MTU. Dengan demikian sebuah IP datagram harus lebih kecil atau sama besarnya dengan MTU atau dia tidak bisa diproses untuk pengiriman (Comer 2001). Fragmentasi Ketika IP harus mengirim paket yang ukurannya lebih besar dari MTU, maka paket tersebut harus dipecah menjadi fragmen-fragmen yang lebih kecil ukurannya dari MTU. Proses pemecahan paket menjadi fragmen-fragmen inilah yang disebut fragmentasi. Masing-masing fragmen dikirim secara individu ke tujuannya. Setelah semua fragmen sampai, komputer tujuan kemudian akan menyusun ulang fragmen-fragmen itu menjadi sebuah paket yang utuh (Leon-Garcia & Widjaja 2003). Ukuran Kinerja Ada beberapa ukuran kinerja yang akan diamati dalam penelitian ini, yaitu throughput, round-trip time, utilisasi CPU, dan waktu resolusi nama. Beberapa di antaranya didefinisikan dalam (Blank 2004; Sukoco 2005) sebagai berikut: Throughput didefinisikan sebagai jumlah paket data (dalam bit) yang diterima oleh penerima pada suatu satuan waktu tertentu. Secara sederhana throughput dapat dirumuskan sebagai berikut:
throughput =
host pengirim ke host tujuan kemudian kembali lagi ke host pengirimnya, RTT dinyatakan dalam satuan milidetik. Utilisasi CPU merupakan nilai yang menyatakan persentase penggunaan CPU oleh suatu proses. Dalam penelitian ini pengukuran utilisasi CPU dilakukan pada node perantara yang melakukan routing ataupun translasi header IP. Resolusi nama adalah sebuah proses menemukan alamat IP yang sesuai dengan sebuah nama host yang diberikan. Waktu resolusi nama merupakan total waktu yang diperlukan klien DNS untuk mengirimkan kueri sebuah nama host, server DNS mencari alamat yang sesuai dengan nama host dan server DNS mengirimkan hasil kueri tersebut ke klien DNS. Waktu resolusi nama secara sederhana dapat dihitung dengan mencari selisih waktu antara klien DNS mengirimkan kueri sampai menerima jawaban kueri tersebut. METODOLOGI PENELITIAN Analisis Kebutuhan Sistem Untuk melakukan pengujian disusun beberapa sistem uji yang terdiri dari tiga buah komputer personal yang salah satunya bertindak sebagai router. Spesifikasi tiga buah komputer personal tersebut tercantum dalam Tabel 1. Tabel 1 Spesifikasi sistem pengujian CPU Memori Harddisk
A Intel Pentium 4 2.8 GHz 512MB DDR3200 80GB 7200RPM
Kartu Jaringan
Realtek RTL8169
Sistem Operasi
SuSE Linux 10.0
packet received ∆t
B AMD AthlonXP 2500+ 512MB DDR3200 120GB 7200RPM Realtek RTL8139 dan VIA VT6105 Rhine III Red Hat Linux 9.0
C AMD AthlonXP 3000+ 512MB DDR3200 80GB 7200RPM VIA VT6105 Rhine III Debian GNU/Linux 3.1r0a
Throughput secara umum merupakan ukuran aktifitas dalam suatu sesi komunikasi. Nilai throughput yang besar menandakan kinerja yang ditunjukkan jaringan tinggi.
Perangkat lunak yang digunakan dalam proses pengujian ini, yaitu:
Round-trip time atau disingkat RTT adalah jumlah waktu yang dibutuhkan oleh suatu paket untuk melakukan perjalanan dari suatu
• Iperf, merupakan pembangkit trafik yang dapat mengirimkan paket-paket TCP maupun UDP dalam jumlah sangat besar.
5
Iperf juga memiliki kemampuan untuk menghitung throughput suatu jaringan berdasarkan paket-paket yang telah dikirimkannya. • Ping/Ping6, merupakan aplikasi jaringan standar yang biasa digunakan untuk mengecek konektivitas antara dua host dalam jaringan. Ping mengirim sebuah paket ICMP 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 tentang penggunaan CPU dan juga penggunaan harddisk berdasarkan masing-masing partisi. • Dig, merupakan aplikasi yang melakukan permintaan alamat IP kepada server DNS dengan mengirimkan nama host dan menampilkan jawaban yang diberikan server DNS. Dig juga dapat melakukan hal yang sebaliknya. • 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 dapat melakukan parsing terhadap suatu file. Fungsi utamanya adalah mencari isi dari sebuah file secara baris-per-baris yang berisikan pola tertentu dan kemudian melakukan seleksi atau pemformatan ulang terhadap file tersebut.
• Gnuplot, merupakan perangkat lunak
pembuatan grafik berbasis commandline. Perangkat lunak ini mampu menghasilkan berbagai macam grafik dengan banyak pilihan untuk mengubah tampilan grafik.
Rancangan Sistem Ketiga komputer disusun menjadi tiga jenis sistem pengujian. Sistem pertama merupakan sistem koneksi dengan jaringan hanya IPv4, sistem kedua adalah sistem koneksi dengan jaringan hanya IPv6, dan sistem terakhir adalah sistem interkoneksi
yang menggabungkan penggunaan jaringan IPv4 dan IPv6. Sistem Koneksi IPv4 Pada pengujian ini sistem disusun dengan hanya menggunakan alamat-alamat IPv4 yang diberikan kepada masing-masing komputer. Konfigurasi alamat untuk sistem koneksi IPv4 adalah sebagai berikut. • Komputer A dikonfigurasi alamat IPv4 200.0.1.4/24.
dengan
• Komputer B merupakan router dengan konfigurasi alamat IPv4 200.0.1.5/24 pada salah satu kartu jaringan dan IPv4 200.0.2.5/24 pada kartu jaringan lainnya. • Komputer C dikonfigurasi dengan alamat IPv4 200.0.2.4/24. Pengujian pada sistem ini dilakukan satu arah dengan arah aliran data dari komputer A ke komputer C. Gambar 4 menunjukkan implementasi sistem pengujian dengan jaringan hanya IPv4.
Gambar 4 Konfigurasi sistem koneksi IPv4. Sistem Koneksi IPv6 Sistem pengujian ini hanya melibatkan penggunaan alamat IPv6 dalam jaringan dengan konfigurasi untuk masing-masing komputer sebagai berikut. • Komputer A dikonfigurasi alamat IPv6 2000:1::6/96.
dengan
• Komputer B merupakan router dengan konfigurasi alamat IPv6 2000:1::5/96 pada salah satu kartu jaringan dan IPv6 2000:2::5/96 pada kartu jaringan lainnya. • Komputer C dikonfigurasi dengan alamat IPv6 2000:2::6/96. Sama seperti pengujian dengan sistem koneksi IPv4, pengujian sistem koneksi IPv6 dilakukan satu arah dengan arah aliran data yang sama. Implementasi sistem koneksi IPv6 ditunjukkan dalam Gambar 5.
6
Gambar 5 Konfigurasi sistem koneksi IPv6. Sistem Interkoneksi IPv4-IPv6 Sistem pengujian terakhir ini merupakan sistem interkoneksi IPv4-IPv6 yang memungkinkan komputer A dan komputer C saling berhubungan walaupun menggunakan sistem pengalamatan yang berbeda. Hal ini dimungkinkan dengan menggunakan komputer B sebagai router NAT-PT. Ketiga komputer pada sistem interkoneksi ini menggunakan konfigurasi dengan ketentuan berikut: • Komputer A merupakan node IPv4 dikonfigurasi dengan alamat IPv4 200.0.0.44/24. Komputer ini juga bertindak sebagai server DNS IPv4. • Komputer B merupakan router NAT-PT yang dikonfigurasi dengan alamat IPv4 200.0.0.5/24 dan alamat IPv6 2000::5/96. Pada komputer ini diaplikasikan perangkat lunak NAT-PT dengan konfigurasi prefix 2001::/96. • Komputer C merupakan node IPv6 dikonfigurasi dengan alamat IPv6 2000::66/96. Komputer ini juga merupakan server DNS IPv6. Sistem interkoneksi IPv4-IPv6 diimplementasikan seperti Gambar 6.
Gambar 6 Konfigurasi sistem IPv4-IPv6. Berbeda dengan dua sistem pengujian sebelumnya, sistem NAT-PT diperlakukan dengan dua arah pengujian yaitu dari komputer A ke komputer C dan sebaliknya. Hal ini dilakukan karena dua arah pengujian tersebut mewakili dua jenis trafik yang berbeda, masing-masing yaitu trafik IPv4 ke IPv6 dan trafik IPv6 ke IPv4. Pengujian Sistem Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan kapasitas jalur transmisi 100Mbps dan waktu pengujian yang bervariasi untuk setiap ukuran kinerja yang diamati.
Agar mendapatkan hasil yang berbedabeda untuk tiap pengujian, maka diberlakukan variasi nilai parameter yang berbeda-beda untuk tiap pengujian selain kedua parameter di atas. Parameter tersebut adalah ukuran paket, yang masing-masing berukuran 64, 128, 256, 512, 768, 1024, 1280, 1536, 1792, dan 2048 bytes. Keragaman ukuran paket diperlukan untuk dapat melihat perilaku fragmentasi yang terjadi pada masing-masing pengujian. Proses pengujian yang dilakukan untuk setiap ukuran kinerja yang diamati berbedabeda, baik dalam penggunaan perangkat lunak maupun beberapa parameter khusus untuk setiap pengujian. Throughput Untuk ukuran kinerja throughput dilakukan dua jenis pengujian yang dibedakan oleh jenis trafik yang dialirkannya. Kedua jenis trafik tersebut adalah trafik TCP dan UDP. Pengujian dengan trafik TCP dilakukan dengan variasi ukuran paket seperti yang telah disebutkan sebelumnya. Hal yang sama berlaku untuk pengujian dengan trafik UDP, trafik UDP yang dialirkan memiliki bit rate 100Mbps sesuai dengan kapasitas maksimal jalur transmisi. Pengujian dilakukan di dua sisi yaitu sisi pengirim dan juga sisi penerima untuk melihat perbedaan kinerja throughput antara paket-paket yang dikirim dan diterima. Pengujian ini dilakukan dengan bantuan perangkat lunak iperf. Iperf selain mengalirkan trafik juga menghitung throughput berdasarkan banyaknya paket yang berhasil dikirimkan. Masing-masing pengujian dilakukan selama 10 detik dan dilakukan sebanyak 30 kali ulangan. RTT Pengukuran kinerja RTT dilakukan dengan bantuan perangkat lunak ping/ping6. Variasi ukuran paket yang sama juga diberlakukan untuk pengujian ini. Perbedaan terletak pada lama waktu pengujian. Pengujian kinerja RTT ini dilakukan sebanyak 60 ulangan, dalam kurun waktu tesebut dikirimkan sebanyak 60 paket ICMP. Kemudian RTT yang dihasilkan pada masing-masing pengujian akan dirataratakan.
7
Utilisasi CPU Pengukuran utilisasi CPU dilakukan menggunakan aplikasi iostat selama 60 detik. Pengujian dilakukan dengan mengalirkan trafik dalam jumlah besar melalui router untuk melihat beban yang diberikan kepada CPU, trafik yang dialirkan terdiri dari trafik TCP dan UDP. Pencatatan beban CPU dilakukan setiap satu detik sekali, kemudian hasil pencatatan tersebut dirata-ratakan. Waktu Resolusi Nama (Name Resolution Time) Pengukuran waktu resolusi nama dilakukan hanya untuk sistem interkoneksi IPv4-IPv6, hal ini perlu dilakukan karena resolusi nama merupakan salah satu proses yang terjadi ketika sebuah host IPv4 ingin berkomunikasi dengan host IPv6. Hanya dengan resolusi nama inilah komunikasi dari arah IPv4 ke IPv6 dimungkinkan, karena host IPv4 tidak mengenali format pengalamatan IPv6. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan aplikasi dig, Ethereal dan Gawk. Dig mengirimkan permintaan sebuah alamat IP dengan memberikan nama host kepada server DNS dan menampilkan hasilnya. Pada saat bersamaaan Ethereal menangkap paket-paket yang berlalu-lalang dalam proses ini, kemudian Gawk digunakan untuk menghitung waktu yang diperlukan untuk proses ini. Proses ini dilakukan secara berulang-ulang sebanyak 60 kali.
oleh perbedaan fitur yang menyertai masingmasing konfigurasi misalnya permasalahan fragmentasi atau juga perbedaan struktur header masing-masing protokol Internet. Untuk melakukan analisis lebih mendalam tentang suatu pengujian dapat digunakan informasi yang diberikan oleh Ethereal tentang paket-paket yang berlalu-lalang dalam jaringan. Dengan demikian bisa didapat gambaran lebih baik tentang apa yang terjadi di jaringan dan juga kemungkinan penyebabnya. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil-hasil pengukuran pada penelitian ini ditampilkan dalam bentuk grafik untuk memudahkan melihat perbedaan kinerja yang terjadi antara beberapa jenis koneksi dan interkoneksi menggunakan NAT-PT yang diujikan. Hasil pengujian dalam bentuk tabel dapat dilihat pada Lampiran 1. Throughput Seperti telah dijelaskan dalam metodologi penelitian pengukuran throughput pada penelitian ini dilakukan untuk dua jenis trafik yang berbeda yaitu TCP dan UDP. Untuk UDP, pengukuran dilakukan di dua sisi yaitu sisi pengirim dan sisi penerima. Throughput TCP
Beberapa hasil pengukuran kinerja seperti throughput dan RTT kemudian akan direpresentasikan dalam bentuk grafik menggunakan bantuan aplikasi Gnuplot. Analisis Kinerja Sistem Hasil-hasil pengukuran kinerja interkoneksi IPv4-IPv6 kemudian akan 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 pada berbagai variasi ukuran paket.
Gambar 7 Throughput TCP
Dari hasil perbandingan tersebut diharapkan dapat terlihat perbedaan kinerja di antara beberapa konfigurasi sistem pengujian. Perbedaan ini dapat disebabkan
Pengujian throughput TCP dilakukan dalam jaringan yang berbeda ukuran dan konfigurasi dari jaringan yang digunakan pada pengujian lain dalam penelitian ini.
8
Pengujian ini dilakukan pada jaringan intranet IPB, sedangkan pengujian lainnya dilakukan menggunakan jaringan laboratorium NCC yang hanya terdiri dari tiga node. Perbedaan ini dilakukan karena hasil pengujian menggunakan jaringan sederhana memberikan hasil throughput yang hampir sama untuk setiap ukuran paket, diharapkan dengan menggunakan jaringan yang lebih besar didapatkan hasil yang lebih bervariasi. Pengujian pada jaringan intranet IPB untuk IPv6 IPv6 tidak dapat dilakukan karena jaringan IPB belum dikonfigurasikan dengan IPv6. Sistem pengujian throughput TCP dapat dilihat pada Lampiran 2. Gambar 7 menunjukkan hasil pengujian throughput TCP. Pada gambar terlihat throughput TCP untuk IPv6 IPv6 lebih rata untuk setiap ukuran paket karena dilakukan pada jaringan yang lebih kecil dan relatif bersih dari trafik lain. Secara umum IPv6 IPv6 dan IPv4 IPv4 memberikan kinerja yang hampir sama, kecuali untuk ukuran paket di bawah 512 bytes IPv6 IPv6 mampu mengungguli IPv4 IPv4. Hasil yang lebih bervarisi untuk masing-masing ukuran paket terlihat pada IPv4 IPv4 menandakan perbedaan kondisi jaringan mempengaruhi hasil throughput yang didapatkan. Namun demikian, perbedaan kondisi jaringan ini tidak menunjukkan pengaruhnya dan pada pengujian IPv4 IPv6 IPv6 IPv4. Hasil yang didapatkan untuk masing-masing ukuran paket tidak menunjukkan perbedaan yang nyata. Secara keseluruhan untuk setiap ukuran paket, IPv6 IPv4 menghasilkan throughput TCP yang lebih baik daripada IPv4 IPv6. Hal ini menunjukkan keunggulan NAT-PT ketika aliran trafik berasal dari IPv6. Terlihat juga grafik throughput TCP untuk aliran trafik IPv4 IPv6 dan IPv6 IPv4 terputus setelah ukuran paket 1280, hal ini terjadi karena kegagalan fragmentasi pada router NAT-PT. Penjelasan lebih lanjut tentang hal ini akan diberikan pada bagian analisis kegagalan fragmentasi NAT-PT. Throughput UDP Hasil pengukuran throughput UDP pada sisi pengirim dapat dilihat pada Gambar 8. Pada gambar, grafik throughput untuk aliran trafik IPv6 IPv4 dan IPv6 IPv6 terlihat
berhimpit. Begitu juga untuk aliran trafik IPv4 IPv4 dan IPv4 IPv6 yang hanya terlihat berbeda pada ukuran paket 64 bytes, sedangkan pada ukuran paket lainnya terlihat berhimpit. Hal ini disebabkan oleh karakteristik paket yang dikirimkan pasangan aliran trafik tersebut sama. Pada IPv4 IPv4 dan IPv4 IPv6 paket-paket yang dikirimkan adalah paket IPv4, sedangkan pada IPv6 IPv4 dan IPv6 IPv6 paket yang dikirimkan merupakan paket IPv6.
Gambar 8 Throughput UDP pada pengirim. Hasil pengujian menunjukkan bahwa secara keseluruhan untuk pengujian ini aliran paket yang bersumber dari IPv4 menunjukkan kinerja throughput yang lebih baik daripada aliran paket yang berasal dari IPv6. Keunggulan untuk seluruh ukuran paket berkisar antara 1.39 Mbps - 6.5 Mbps. Hal ini terjadi karena paket IPv6 memiliki kelebihan ukuran header sebesar 20 bytes daripada IPv4. Gambar 8 juga menunjukkan bahwa perbedaan throughput antara paket yang bersumber dari IPv4 dan IPv6 semakin berkurang seiring dengan bertambahnya ukuran paket yang dikirim. Berkurangnya selisih ini menunjukkan bahwa perbedaan ukuran header sebesar 20 bytes tersebut semakin tidak signifikan sejalan dengan bertambahnya ukuran paket. Pada ukuran paket lebih besar dari 1280 terjadi penurunan throughput untuk aliran trafik IPv4 IPv4 dan IPv6 IPv6, karena mulai dari ukuran paket 1536 terjadi fragmentasi yang menambah beban jaringan.
9
Masalah fregmentasi kembali terjadi ketika ukuran paket lebih dari 1280 bytes.
throughput mulai menurun ketika paket sudah lebih dari 1280 bytes karena sudah terjadi proses fragmentasi. Aliran trafik IPv4 IPv6 dan IPv6 IPv4 mengalami penurunan kinerja sangat besar terutama ketika paket-paket yang dikirimkan berukuran kecil. Hal ini terjadi karena pada IPv4 IPv6 dan IPv6 IPv4, router tidak hanya bertugas menyampaikan data ke penerima melainkan juga harus melakukan penerjemahan header paket-paket IP, baik pada IPv4 IPv6 maupun IPv6 IPv4.
Gambar 9 Throughput UDP pada penerima. Gambar 9 merupakan grafik hasil pengujian throughput UDP pada sisi penerima. Sekilas terjadi perbedaan yang cukup nyata antara Gambar 8 yang menunjukkan throughput UDP pada pengirim dengan Gambar 9. Perbedaan yang sangat nyata terutama terjadi pada aliran trafik IPv4 IPv6 dan IPv6 IPv4. Untuk dapat sampai ke penerima data tersebut harus melewati router yang merupakan node perantara, proses melewati router inilah yang menyebabkan terjadi penurunan throughput dibandingkan throughput data yang dikirim. Pada ukuran paket 64 dan 128 bytes kinerja throughput IPv6 IPv6 mampu mengungguli kinerja IPv4 IPv4. Dengan bit rate 100Mbps, paket berukuran sangat kecil seperti 64 dan 128 bytes akan membanjiri router dibandingkan paket dengan ukuran yang lebih besar. Semakin banyak paket yang melewati router akan semakin membebani router sehingga akan menurunkan throughput. Di sinilah kelebihan ukuran header paket IPv6 mampu membantu mengurangi jumlah paket yang harus melewati router, sehingga hal ini membuat throughput meningkat. Pada ukuran paket lebih dari 128 bytes kinerja throughput IPv4 IPv4 mampu mengungguli kinerja IPv6 IPv6, karena perbedaan jumlah paket sudah tidak lagi signifikan seiring dengan semakin besarnya ukuran paket. Sama seperti karakteristik throughput pada pengirim, kinerja
Penerjemahan header ini memerlukan waktu dan penggunaan CPU yang besar, sehingga akan menghambat aliran data. Semakin banyak jumlah paket yang harus diterjemahkan, semakin terhambat aliran data dari pengirim ke penerima. Jumlah paket yang sangat banyak terjadi pada ukuran paket yang kecil. Hal ini mengurangi kinerja throughput sangat signifikan, seperti terlihat pada Gambar 9 di mana terjadi penurunan kinerja sangat drastis ketika paket berukuran kecil. Perbedaan kinerja throughput semakin berkurang seiring dengan semakin membesarnya ukuran paket. Secara keseluruhan kinerja IPv6 IPv4 lebih baik daripada IPv4 IPv6 untuk perbandingan throughput UDP ini, keunggulan semakin besar ketika ukuran paket semakin besar. Bahkan ketika ukuran paket mencapai 768, 1024 dan 1280 bytes throughput IPv6 IPv4 mampu mendekati throughput IPv6 IPv6. RTT
Gambar 10 Round trip time (RTT).
10
Hasil pengukuran RTT ditunjukkan oleh Gambar 10. Perbandingan kinerja RTT dan IPv6 IPv6 antara IPv4 IPv4 menunjukkan bahwa IPv4 IPv4 menghasilkan waktu RTT yang lebih rendah daripada waktu RTT yang dihasilkan IPv6 IPv6. Mengikuti karakteristik IPv4, waktu RTT yang dihasilkan IPv4 IPv6 juga lebih baik daripada RTT IPv6 IPv4, hanya pada ukuran paket 1024 dan 1280 bytes IPv6 IPv4 mampu menyamai waktu yang dihasilkan IPv4 IPv6. Hasil yang didapatkan dari perhitungan RTT tidak menunjukkan keunggulan IPv6 ketika pengiriman paket-paket berukuran besar. Tidak seperti IPv4, fragmentasi pada IPv6 tidak dilakukan di router melainkan hanya dilakukan di sisi pengirim. Hal ini mengurangi beban router karena tidak perlu lagi melakukan fragmentasi, sehingga seharusnya bisa mengurangi RTT. Tetapi hal ini tidak terjadi pada pengujian ini, karena pada pengujian ini hop yang dilewati hanya satu sehingga keunggulan ini tertutupi oleh kekurangan IPv6 dalam ukuran header yang lebih besar 20 bytes daripada IPv4. Diharapkan ketika jumlah hop yang dilewati semakin banyak. keunggulan IPv6 ini akan semakin terlihat. Hal yang sama seperti pada perhitungan throughput terjadi ketika ukuran paket memasuki 1536 bytes, NAT-PT mengalami kegagalan menerjemahkan paket-paket yang terfragmentasi. Analisis Kegagalan Fragmentasi NAT-PT Hasil-hasil pengujian dengan arah komunikasi IPv4 IPv6 dan IPv6 IPv4 pada penelitian ini menunjukkan kejanggalan ketika ukuran paket membesar lebih dari 1280 bytes, yaitu ketika ukuran paket 1536, 1792, dan 2048 bytes. Pada ukuran paket lebih dari 1280 bytes telah terjadi fragmentasi paket, karena paket yang akan dikirimkan ukurannya melebihi MTU. Paket-paket tersebut berarti harus dipecah menjadi paket-paket yang lebih kecil untuk bisa dikirimkan. Informasi tentang fragmentasi paket ini tercantum dalam header IP. Pada IPv4 informasi ini dimuat dalam field Flag dan Fragment Offset, sedangkan pada IPv6 informasi tersebut dimuat dalam header ekstensi yang bernama Fragment Header.
Implementasi NAT-PT yang dikembangkan ETRI ini mengalami kegagalan dalam menangani paket-paket yang terfragmentasi sehingga interkoneksi IPv4 IPv6 ataupun IPv6 IPv4 juga mengalami masalah. Dari pengamatan terhadap hasil penangkapan paket-paket menggunakan Ethereal, ditemukan bahwa permasalahan yang dialami IPv4 IPv6 tidak sama dengan IPv6 IPv4. Pada IPv4 IPv6, hasil tangkapan paket menunjukkan bahwa paket-paket yang terfragmentasi tersebut pada kenyataannya mampu diproses oleh router NAT-PT. Tetapi yang mampu diproses NAT-PT hanya bagian awal dari paket yang terfragmentasi tersebut, sehingga ketika sampai di tujuan paket tersebut dalam status tidak lengkap. Dari pengamatan ini, hal yang mungkin sebenarnya terjadi adalah bahwa NAT-PT tidak mampu menerjemahkan informasi fragmentasi dari header IPv4 menjadi IPv6. Seperti sudah dijelaskan sebelumnya bahwa informasi fragmentasi pada IPv4 dan IPv6 diberikan dengan cara yang berbeda. NATPT yang dikembangkan ETRI ini belum mampu mengubah informasi fragmentasi dari header IPv4 ke dalam Fragment Header yang merupakan header ekstensi IPv6. Hal yang berbeda terjadi pada pengujian IPv6 IPv4. Pada pengujian ini router NAT-PT sama sekali tidak mampu menerjemahkan Fragment Header IPv6 menjadi informasi fragmentasi yang sesuai dengan IPv4. Dengan demikian, paket-paket yang terfragmentasi dari arah IPv6 sama sekali tidak ada yang mampu mencapai IPv4. Berbeda dengan IPv4 IPv6, kali ini router NAT-PT memberikan pesan kesalahan yang menyatakan bahwa paket yang datang telah dibuang karena tidak mampu diterjemahkan. Hasil-hasil pengujian ini menunjukkan bahwa implementasi NAT-PT yang dikembangkan oleh ETRI ini belum mampu mengakomodasi kebutuhan akan paket-paket besar yang mengalami fragmentasi untuk dapat sampai ke tujuannya. Kegagalan menangani paket terfragmentasi ini belum tentu terjadi pada implementasi NAT-PT yang dikembangkan oleh pihak lain.
11
Waktu Resolusi Nama Kinerja waktu resolusi nama menunjukkan kemampuan server DNS untuk menjawab permintaan klien untuk sebuah alamat yang sesuai ketika diberikan sebuah nama. Tabel 2 menunjukkan hasil perhitungan kinerja waktu resolusi nama untuk IPv4 IPv6 dan IPv6 IPv4. Pada tabel terlihat kinerja IPv6 IPv4 jauh mengungguli IPv4 IPv6 hingga mencapai lebih dari 3 ms. Ini merupakan perbedaan yang sangat signifikan. walaupun pada kenyataannya pada sisi pengguna perbedaan 3 ms tidak akan banyak berpengaruh. Tabel 2 Waktu resolusi nama Arah Komunikasi IPv4 IPv6
IPv6 IPv4
Waktu resolusi nama (rataan ms) 4.19544 0.66008
Keunggulan ini disebabkan oleh perbedaan jalur yang dilewati pesan permintaan alamat dari klien DNS untuk sampai ke server DNS. Permintaan alamat pada IPv4 IPv6 harus melewati server DNS IPv4 sebelum sampai ke server DNS IPv6, sedangkan permintaan alamat pada IPv6 IPv4 bisa langsung ditujukan kepada server DNS IPv4. Hal ini menyebabkan perbedaan yang sangat signifikan terhadap kinerja waktu resolusi nama. Ilustrasi perjalanan pesan permintaan alamat dari klien DNS di jaringan IPv4 kepada server DNS di jaringan IPv6 ataupun sebaliknya dapat dilihat pada Gambar 11.
Gambar 11 DNS request – reply. Dari Gambar 11 terlihat jelas bahwa proses permintaan alamat pada IPv4 IPv6 melalui tiga tahap: •
Klien DNS IPv4 melakukan permintaan ke server DNS IPv4.
•
Server DNS IPv4 kemudian melakukan permintaan ke server DNS IPv6, karena tidak memiliki basisdata alamat yang diminta. Permintaan ini akan melewati
router NAT-PT, yang melakukan penerjemahan paket DNS menggunakan DNS-ALG. •
Server DNS IPv6 kemudian menerima paket DNS yang telah diterjemahkan, dan melakukan pencarian alamat dalam basisdata yang dimilikinya.
Setelah proses tersebut selesai, jawaban dari server DNS IPv6 akan melewati jalur yang sama sebelum mencapai klien DNS IPv4. Di sisi lain, proses permintaan alamat pada IPv6 IPv4 melalui tahapan yang lebih sedikit daripada IPv4 IPv6, tahapannya adalah sebagai berikut: •
Klien DNS IPv6 melakukan permintaan langsung ke server DNS IPv4. Permintaan ini akan melewati router NAT-PT, yang melakukan penerjemahan paket DNS menggunakan DNS-ALG.
•
Server DNS IPv4 kemudian menerima paket DNS yang telah diterjemahkan, dan melakukan pencarian alamat dalam basisdata yang dimilikinya.
Setelah proses tersebut selesai, jawaban dari server DNS IPv4 akan melewati jalur yang sama sebelum mencapai klien DNS IPv6. Perbedaan tahapan ini memberikan pengaruh yang besar terhadap kinerja waktu resolusi nama antara IPv4 IPv6 dan IPv6 IPv4. Utilisasi CPU Pengujian untuk menghitung utilisasi CPU dilakukan untuk dua jenis arah komunikasi. Pengujian pertama untuk koneksi IPv4 IPv4 dan IPv6 IPv6 dilakukan dengan mengirimkan trafik TCP dan UDP dengan paket berukuran 1536 bytes selama 60 detik. Ukuran paket ini digunakan untuk melihat apakah perilaku fragmentasi yang berbeda antara IPv4 dan IPv6 akan menghasilkan perbedaan hasil perhitungan utilisasi CPU. Pengujian kedua dilakukan untuk arah komunikasi IPv4 IPv6 dan IPv6 IPv4 dengan paket berukuran lebih kecil yaitu 1280 bytes. Ukuran paket ini merupakan yang terbesar sebelum terjadi fragmentasi, ukuran ini dipilih karena NAT-PT tidak dapat melakukan penerjemahan paket yang mengalami fragmentasi. IPv6 IPv6 menggunakan sumber daya CPU lebih sedikit daripada IPv4 IPv4 pada
12
kedua jenis trafik yang dialirkan, hal ini cukup membuktikan keunggulan IPv6 yang tidak lagi melakukan proses fragmentasi di router. Hasilnya dapat dilihat pada Tabel 3. Proses fragmentasi di router IPv4 membuatnya menggunakan lebih banyak sumber daya CPU sebesar 11.3% untuk jenis trafik TCP dan 3.8% untuk trafik UDP. Secara umum penggunaan CPU untuk jenis trafik UDP lebih tinggi dibandingkan dengan TCP, kejadian ini mungkin disebabkan oleh sifat UDP yang mengirim tanpa menggunakan kontrol tertentu sehingga lebih membebani router. Tabel 3 Utilisasi CPU IPv4 IPv4 dan IPv6 IPv6 IPv4 IPv4 IPv6 IPv6 Jenis Trafik (rataan %) (rataan %) TCP 31.021622 19.693750 UDP 31.463750 27.633750 Untuk pengujian kedua dengan arah komunikasi IPv4 IPv6 dan IPv6 IPv4, hasil pengujian dicantumkan pada Tabel 4. Pengujian ini melibatkan peran NAT-PT router yang belaku sebagai router pembatas antara jaringan IPv4 dan IPv6. NAT-PT router selain akan menyalurkan paket juga akan menerjemahkan header-header paket. Penerjemahan ini diperkirakan akan membebani router dengan sangat tinggi, karena penerjemahan ini merupakan proses yang cukup rumit. Tabel 4 Utilisasi CPU IPv4 IPv6 dan IPv6 IPv4 Jenis Trafik TCP UDP
IPv4 IPv6 (rataan %) 66.583333 69.094805
IPv6 IPv4 (rataan %) 60.062821 68.336905
Hasil pada tabel di atas menunjukkan perilaku yang sama dengan hasil sebelumnya, yaitu pengujian yang berasal dari IPv6 membutuhkan sumberdaya CPU yang lebih sedikit daripada yang berasal dari IPv4. IPv4 IPv6 memanfaatkan sumberdaya CPU lebih banyak 6.5% untuk trafik TCP dan 0.8% untuk trafik UDP dibandingkan IPv6 IPv4. Perkiraan sebelumnya bahwa proses penerjemahan akan menguras sumberdaya CPU terbukti dengan hasil pengujian ini. Proses penerjemahan ini menyebabkan penggunaan CPU menjadi berlipat ganda mencapai lebih dari dua kali lipat. Dapat dikatakan bahwa proses penerjemahan
sangat membebani router terutama dengan jumlah paket yang besar.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Proses penerjemahan header IP mengkonsumsi sumber daya CPU yang sangat besar, oleh karena itu implementasi NAT-PT sebaiknya menggunakan router yang berkemampuan tinggi. Konsumsi CPU yang besar ini menghambat aliran data pada IPv4 IPv6 dan IPv6 IPv4. Hal ini terlihat dari perbedaan throughput UDP pada penerima yang jauh lebih kecil dibandingkan throughput pada pengirim. Secara umum IPv6 IPv4 unggul dari IPv4 IPv6 pada pengujian yang menguras sumberdaya CPU, seperti pengujian throughput UDP pada penerima, waktu resolusi nama, dan utilisasi CPU. Hasil ini menunjukkan bahwa implementasi NAT-PT oleh ETRI ini cocok digunakan pada kondisi jaringan di mana mayoritas merupakan IPv6. Dari hasil pengujian RTT, IPv6 tidak mampu menunjukkan keunggulannya atas IPv4 dalam hal fragmentasi yang tidak lagi dilakukan di router. Hal ini terjadi karena pengujian dilakukan pada jaringan yang kecil dengan hanya melewati satu hop. Keunggulan IPv6 mungkin akan terlihat ketika jaringan yang dilewati merupakan jaringan besar. Pengujian dengan paket-paket berukuran besar pada IPv4 IPv6 dan IPv6 IPv4 berakhir dengan kegagalan, sehingga tidak didapatkan hasil pengujian. Hal ini menunjukkan bahwa implementasi NAT-PT oleh ETRI ini tidak mampu menangani paket-paket terfragmentasi, sehingga tidak cocok digunakan pada jaringan yang banyak dipenuhi paket-paket besar. Saran Ruang lingkup penelitian ini terbatas pada penggunaan implementasi NAT-PT yang dikembangkan oleh ETRI, karena keterbatasan implementasi gratis yang tersedia di Internet. Penelitian selanjutnya dapat dilakukan dengan menggunakan implementasi yang dikembangkan pihak lain misalnya Cisco.
13
Jenis mekanisme interkoneksi yang dijadikan objek penelitian ini hanya NATPT. Masih terdapat mekanisme lain yang dapat diujikan yaitu Dual Stack Transition Mechanism. Hasil pengujian kedua mekanisme ini kemudian dapat dibandingkan. Penelitian ini dilakukan pada jaringan sangat kecil yang hanya melibatkan satu node perantara. Untuk mendapatkan hasil yang lebih menyerupai kondisi jaringan sebenarnya, penelitian dapat dilakukan pada jaringan yang lebih besar. Karakteristik khusus IPv6 banyak yang tidak dijadikan objek dalam penelitian ini. Karakteristik tersebut misalnya pengalamatan yang berhirarki dan dihilangkannya metode broadcast yang digantikan oleh multicast. Karakteristik tersebut dapat dijadikan objek-objek penelitian baru. DAFTAR PUSTAKA Atwood JW, Kedar CD, Haddad I. 2003. NAT-PT: Providing IPv4/IPv6 and IPv6/IPv4 Address Translation. Ericsson. http://www.linux.ericsson.ca/ipv6/v4_ v6_translation.pdf [10 Oktober 2005]. Blank AG. 2004. TCP/IP Foundation. San Francisco: Sybex. Chown T, Feng M, Saywell M. 2002. Review of IPv6 Transition Scenarios for European Academic Networks. University of Southampton. http:// aristote1.aristote.asso.fr/Presentations/IP v6-2002/P/Chown-Transition/renatertransition-11.pdf [10 Oktober 2005]. Comer DE. 2001. Computer Network and Internet. Delhi: Pearson Education. Deering S, Hinden R. 1998. Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification. Request for Comments 2460. Internet Engineering Task Force. http://www.ietf. org/rfc/ rfc2460.txt [24 Oktober 2005]. [ETRI] Electronics and Telecommunications Research Institute. 2001. Linux-based Userspace NAT-PT. http://www.ipv6. or.kr/english/natpt-overview.htm [5 Desember 2005]. Huston G. 2006. IPv4 Address Report. http://ipv4.potaroo.net [9 September 2006].
Leon-Garcia A, Widjaja I. 2003. Communication Networks. McGrawHill: Singapore. Postel J. 1981. Internet Protocol. Request for Comments 791. Internet Engineering Task Force. http://www.ietf.org/rfc/ rfc791.txt [5 Desember 2005]. Sukoco H. 2005. TCP-Friendly Congestion Control Menggunakan Pendekatan Layered Multicast untuk Aplikasi Multicast [tesis]. Bandung: Program Pascasarjana. Institut Teknologi Bandung. Tanenbaum AS. 2003. Computer Networks. Ed ke-4. New Jersey: Prentice Hall. Tsirtsis G, Srisuresh P. 2000. Network Address Translation-Protocol Translation (NAT-PT). Request for Comment 2766. Internet Engineering Task Force. http://www.ietf.org/rfc/rfc2766.txt [24 Oktober 2005].
14
LAMPIRAN
15
Lampiran 1 Hasil Pengujian a. Throughput TCP (rataan Mbps) Ukuran Paket (bytes) 64 128 256 512 768 1024 1280 1536 1792 2048
IPv4
IPv4
75.907300 77.685400 80.595000 88.420000 89.775000 89.375000 88.762500 89.730000 89.910000 86.482500
IPv6
IPv6
89.326700 89.273300 89.212900 89.412900 88.962500 87.762500 89.356700 89.390000 89.473300 89.416700
IPv4
IPv6
IPv6
IPv4
22.500000 22.920000 22.740000 22.620000 21.274000 20.313000 20.418000 -
29.170000 29.177500 29.096200 28.947500 29.080300 29.035800 29.025700 -
IPv4
IPv6
b. Throughput UDP pada Pengirim (rataan Mbps) Ukuran Paket (bytes) 64 128 256 512 768 1024 1280 1536 1792 2048
IPv4
IPv4
48.900000 65.700000 79.300000 88.500000 91.980000 93.900000 95.090000 92.470000 93.500000 94.270000
IPv6
IPv6
42.400000 59.600000 74.700000 85.500000 89.880000 92.200000 93.700000 89.450000 90.800000 91.900000
IPv6
IPv4
51.556800 65.700000 79.300000 88.500000 91.955000 93.900000 95.043300 -
42.000000 59.200000 74.336400 85.300000 89.700000 92.100000 93.600000 -
IPv4
IPv6
c. Throughput UDP pada Penerima (rataan Mbps) Ukuran Paket (bytes) 64 128 256 512 768 1024 1280 1536 1792 2048
IPv4
IPv4
21.660000 55.870000 79.200000 88.400000 91.960000 93.880000 95.000000 88.490000 76.700000 67.600000
IPv6
IPv6
35.405000 58.990000 74.300000 85.190000 89.600000 92.000000 92.990000 81.920000 69.310000 62.350000
IPv6
0.063637 2.701500 16.485000 47.940000 69.080000 83.250000 73.156700 -
IPv4
0.112300 5.641820 23.318200 54.790000 87.880000 91.700000 93.310000 -
16
Lanjutan d. Round-Trip Time (rataan ms) Ukuran Paket (bytes) 64 128 256 512 768 1024 1280 1536 1792 2048
IPv4
IPv4
0.197117 0.24715 0.331333 0.504133 0.67915 0.8486 1.0195 1.1279 1.20017 1.23017
IPv6
IPv6
0.241867 0.292967 0.384 0.573983 0.7642 0.957633 1.13067 1.22034 1.26814 1.2921
IPv4
IPv6
0.470967 0.515083 0.606133 0.7762 0.950083 1.11967 1.29583 -
IPv6
IPv4
0.545983 0.61025 0.6804 0.852433 1.03482 1.12178 1.29617 -
17
Lampiran 2 Sistem pengujian throughput TCP a. Spesifikasi sistem pengujian throughput TCP A
B
C
CPU
Intel Pentium 4 1.7 GHz
AMD AthlonXP 2500+
Intel Pentium 4 1.5 GHz
Memori
128MB
512MB
384MB
Harddisk
30GB 7200RPM
120GB 7200RPM
40GB 7200RPM
Kartu Jaringan
D-Link DFE-530TX
Realtek RTL8139 dan VIA VT6105 Rhine III
Realtek RTL8139
Sistem Operasi
Mandrake 10.1
Red Hat Linux 9.0
Red Hat Enterprise Linux 3
b. Konfigurasi sistem pengujian throughput TCP
