ANALISIS PERFORMA ARSITEKTUR SOFTWARE DEFINED NETWORK DENGAN OPENFLOW PADA MIKROTIK RB750
NASKAH PUBLIKASI
diajukan oleh Nurfani Abdillah 12.11.6547
kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2016
ANALISIS PERFORMA ARSITEKTUR SOFTWARE DEFINED NETWORK DENGAN OPENFLOW PADA MIKROTIK RB750 Nurfani Abdillah1), Ferry Wahtyu Wibowo2), 1,2)
Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta Jl Ringroad Utara, Condongcatur, Depok, Sleman, Yogyakarta Indonesia 55283 Email :
[email protected]),
[email protected])
Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan performa dari Router Mikrotik RB750 dengan dan tanpa menggunakan protokol OpenFlow sehingga dapat diketahui apakah Router Mikrotik RB750 dapat berjalan lebih baik dengan arsitektur SDN atau lebih baik menggunakan arsitektur tradisional.
Abstract - The SDN Architecture is the future of networking architecture. This can be the solution of easier network management. SDN is splitting the Controller and Data Plane that combined before on one device on conventional network. The intermediary device with SDN just doing instruction from the Controller by OpenFlow protocol. The centralized concept that doing by controller can be used to manage network complexity, load balancing even on energy efficiency. Mikrotik which is the one of networking company that produce of worldwide networking device. Especially RB750 the series that used by almost of SOHO in all around the world. The combination both of this can be the start of the research of OpenFlow performance with Open Network and Proprietary system. The result of the experiment is that OpenFlow not influence the performance of the device significantly. OpenFlow shown the QoS of the system will not reduce by implementing SDN.
2. Landasan Teori 2.1 Tinjauan Pustaka Mateo (2009) dalam tesisnya yang berjudul “OpenFlow Switching Performance” melakukan analisis terhadap teknologi switching OpenFlow dan membangun test-bed untuk membandingkan performa OpenFlow dengan teknologi switching Ethernet layer 2 dan teknologi routing layer 3. Pengujian dilakukan untuk mengetahui throughput dan latency pada kondisi normal dan kondisi beban berlebih. Pengujian dilakukan dengan menggunakan perangkat sebuah PC, komputer jinjing dan traffic generator N2X. Hasil analisa menyimpulkan bahwa OpenFlow mempunyai fungsi switching dan routing dengan performa yang lebih baik. [1] Kartadie dan Satya(2015) pada paper di Jurnal Dasi dengan judul Uji Perfoma Implementasi Softwarebased OpenFlow Switch Berbasis OpenWRT pada Infrastruktur Software-Defined Network telah melakukan penelitian terhadap pengujian performa dari switch tradisional dan dibandingkan dengan switch OpenFlow yang berarsitektur SDN yang merupakan hasil modifikasi firmware dari switch tradisional. Hasil yang diperoleh menyatakan bahwa performa dari switch OpenFlow terbilang baik dengan melihat selisih atau gap antara tiga variable pengujian yakni throughput, latency dan jitter tidak berbeda jauh dengan switch tradisional bahkan hamper setara. [2]
Keywords – Software Defined Network, MikroTik, OpenFlow. 1. Pendahuluan Arsitektur jaringan yang saat ini lebih banyak digunakan adalah arsitektur jaringan tradisional. Arsitektur jaringan komputer tradisional menggunakan media interkoneksi seperti switch atau hub untuk menghubungkan piranti yang terhubung ke dalam suatu jaringan. Model arsitektur ini memiliki beberapa kekurangan dimana terdapat beberapa kekurangan terutama dalam penanganan skalabilitas jaringan yang besar serta dalam penanganan kepadatan lalu lintas data. Pengembangan dari arsitektur jaringan dengan konsep Software Defined Network merupakan sebuah wujud dari pemenuhan kebutuhan pengguna dalam menentukan sendiri performa dari intermediary device yang digunakan. Konsep open source yang diterapkan juga memungkinkan sebuah produk perangkat jaringan yang diproduksi oleh sebuah vendor dapat berkomunikasi dengan perangkat dari vendor lainnya yang memiliki standar yang berbeda (proprietary) dengan menggunakan protokol yang disebut OpenFlow.
2.2 Software Defined Network Konsep dari Software Defined Network (SDN) diperkenalkan pertama kali oleh Martin Cascado pada tahun 2007 di Stanford University dengan tulisan pada jurnalnya yang berjudul “Ethane: Taking Control of The Enterprise”.Ethane dijelaskan sebagai sebuah arsitektur jaringan baru untuk perusahaan dengan cakupan yang besar. Ethane memungkinkan manajer untuk mendefinisikan jaringan secara luas dan menjalankannya secara langsung. [3] Beberapa faktor yang mendasari SDN untuk dikembangkan antara lain kesulitan dalam
1
pengembangan inovasi karena perangkat jaringan komputer khususnya switch bersifat closed source, bergantung pada vendor(proprietary) dan terintegrasi secara vertikal sehingga pengguna perangkat tidak bisa mengatur dan mengelola perangkat yang sesuai dengan kebutuhan.SDN memisahkan data-plane dan controlplane yang pada arsitektur tradisional menjadi satu kesatuan. Pemisahan ini menimbulkan pengaruh dimana perangkat switch dapat melakukan packetforwarding secara lebih sederhana dibandingkan pada arsitektur tradisional. SDN juga memperkenalkan konsep baru dalam metode konfigurasi dan manajemen jaringan komputer. [4] Infrastruktur SDN membentuk sebuah susunan yang terdiri dari tiga lapisan yakni Application layer, Control layer dan Infrastructure layer sebagaimana ditunjukkan pada gambar 1.
Gambar 2 Logo Floodlight controller
2.4 OpenFlow OpenFlow adalah standar antarmuka komunikasi yang menghubungkan antara lapisan controller dengan lapisan forwarding pada arsitektur SDN. OpenFlow menginjinkan akses langsung dan manipulasi forwarding plane dari sebuah perangkat jaringan seperti switch dan router baik fisik maupun virtual. Secara sederhana OpenFlow merupakan sebuah antarmuka antara SDN controller dengan perangkat switch. [4] Komponen utama pada arsitektur jaringan dengan controller berbasis pada OpenFlow adalah switch OpenFlow dan Controller yang dijalankan pada sebuah Server. 2.4.1 OpenFlow Switch OpenFlow switch dapat dibagi menjadi tiga bagian yaitu: 1. Sebuah flow table yang mengindikasikan bahwa switch harus memroses flow yang ada di dalamnya. Daftar flow ini dibuad berdasarkan actions yang mana bersinggungan langsung dengan setiap flow. 2. Sebuah saluran yang aman dibutuhkan untuk menghubungkan switch dengan controller. Melalui saluran ini, OpenFlow menyediakan jalur komunikasi antara switch dan controller melalui protocol yang disebut OpenFlow protocol. 3. Komponen yang terakhir adalah protokol OpenFlow. Protokol ini menyediakan sebuah standard dan komunikasi terbuka antara controller dan switch. OpenFlow protocol menentukan ke interface manakah flow akan diterapkan dari flow table. Gambaran mengenai konsep dari OpenFlow switch dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 1 SDN layer 2.3 SDN Controller Selain itu controller merupakan otak sekaligus pusat kendali dari jaringan computer pada arsitektur SDN. Pada umumnya letak dari controller terdapat pada sebuah Server yang terhubung dalam jaringan computer. Secara esensial juga menjadi pusat kendali dari switch melalui protocol yang dinamakan OpenFlow protocol. Controller juga menjadi jembatan penghubung antara perangkat jaringan di lapisan bawahnya(infrastructure layer) menggunakan antarmuka southbound yakni switch atau router dan dengan lapisan di atasnya(application layer) melalui antarmuka northbound. [4] 2.3.1 Controller Floodlight Floodlight adalah salah satu dari SDN controller yang bersifat terbuka atau Opensource. Liesnsi yang digunakan Floodlight adalah Apache dengan basis Java. Floodlight sendiri dikembangkan oleh pengembang yang terdiri dari para teknisi dari Big Switch Networks. Logo Floodlight terlihat pada gambar 2.
Gambar 3 Mekanisme switch OpenFlow
2
2.4.2 OpenFlow Protocol Standar OpenFlow menetapkan OpenFlow protocol untuk komunikasi antar OpenFlow switch dengan controller. Switch OpenFlow harus bisa berkomunikasi dengan controller dengan menggunakan alamat IP yang dikonfigurasi oleh pengguna dan menggunakan port yang spesifik.
3. Metode Penelitian 3.1 Subjek Penelitian Subjek penelitian adalah perangkat MikroTik tipe RB750 yang akan dilakukan pengujian performanya dalam transmisi data menggunakan arsitektur tradisional dan menggunakan arsitektur SDN dengan OpenFlow. Selanjutnya hasil dari pengujian dibandingkan untuk dianalisis.
2.4.3 OpenFlow Table MikroTik mendukung OpenFlow namun tidak untuk produksi masal dan masih bersifat eksperimental. Hingga saat ini MikroTik baru mendukung OpenFlow versi 1.0. dengan skema umum seperti terlihat pada gambar 3 dimana switch OpenFlow menggunakan jalur aman untuk berkomunikasi dengan controller. [5]. Flow table yang terdapat pada OpenFlow versi 1.0 terdiri dari tiga kolom utama yakni Header, Counters dan Actions. Flow table pada OpenFlow versi 1.0 ditunukkan pada gambar 4.
3.2 Desain Penelitian Penelitian dilakukan dengan menggunakan dua skenario yang berbeda. Semua skenario membutuhkan tiga buah PC, dua PC sebagai host dan Server untuk menjalankan aplikasi IPerf dan satu PC sebagai controller. Topologi pengujian untuk arsitektur tradisional dapat dilihat pada gambar 6 dan arsitektur SDN pada gambar 7.
Gambar 4 OpenFlow table versi 1.0 Fungsi dari masing-masing kolom adalah: Header Fields: merupakan bagian yang menjadi penentu dan identitas dari paket. Counters: untuk menyamakan dengan update paket sehingga dapat menyesuaikan. Actions: setelah paket sesuai maka actions menjadi penentu arah paket. 2.5 MikroTik RB750 MikroTik RB750 adalah produk RouterBoard yang menjadi salah satu jenis produk router indoor dengan ukuran yang kecil dan ringkas. Penggunaannya ditujukan untuk SOHO(Small Office Home Office). Router ini memiliki lima buah port Gigabit Ethernet 10/100 dengan prosesor Atheros 400 MHz. Wujud dari produk MikroTik RB750 terdapat pada gambar 5. [6]
Gambar 6 Topologi pengujian arsitektur tradisional
Gambar 5 Router MikroTik RB750 Pemilihan penggunaan MikroTik RB750 juga didasari dengan penyebaran penggunanya yang banyak dan konfigurasi sederhana sehingga pengaplikasian pada jumlah banyak bisa langsung diterapkan untuk pengujian.
Gambar 7 Topologi pengujian arsitektur SDN
3
3.3 Alur Penelitian Penelitian yang dilakukan menggunakan alur yang tercantum sebagaimana tergambar pada flowchart gambar 8.
No 1 2 3 1 2 1 3.
No 1 2
3.4 Instrumen Penelitian Instrumen penelitian terdiri dari tiga jenis yaitu: 1. Perangkat keras Spesifikasi perangkangkat keras yang digunakan pada penelitian seperti ditunjukkan pada tabel 1.
1 2 3 4 1 1 2.
Daftar objek penelitian yang diuji terdapat pada tabel 3. Tabel 3 Daftar objek penelitian Komponen MikroTik RouterBoard RB750 MikroTik RouterBoard RB750 arsitektur tradisional MikroTik RouterBoard RB750 arsitektur SDN
dengan dengan
3.5 Variabel Penelitian 3.5.1 Throughput Throughput merupakan jumlah data yang ditransmisikan dari satu tempat ke tempat lain dalam satuan waktu tertentu. [7] Throughput juga menggambarkan kecepatan pada keadaan sebenarnya dari suatau bandwidth yang ditawarkan suatu layanan sehingga nilai yang dihasilkan akan mendekati nilai bandwidth. Jika nilai throughput sama dengan bandwicth maka layanan yang ditawarkan akan semakin bagus. Pada penelitian ini menggunakan satuan bits/second.
Gambar 8 Flowchart alur penelitian
No
Tabel 2 Spesifikasi perangkat lunak Komponen Controller (Laptop Acer 4740) Sistem Operasi Linux Ubuntu 12.04 Lts Controller Floodlight 0.91 Java Host Sistem Operasi Windows 7 Ultimate JPerf 2.0.2 Perangkat Uji Mikrotik RB 750
3.5.2 Latency Latency adalah jumlah waktu yang dibutuhkan paket data untuk berpindah di seluruh koneksi jaringan. Ketika sebuah paket sedang dikirim, ada “laten” waktu ketika komputer yang mengirim paket menunggu konfirmasi bahwa paket telah diterima. [8] Latency juga sering disebut sebagai delay dengan satuan waktu umumya dalam ms (milisecond). Besar kecilnya angka dari latency bergantung pada dua hal penting yakni perangkat yang menjadi media interkoneksi dan juga jarak yang ada diantara media yang terhubung atau jarak yang ditempuh sebuah paket yang ditransmisikan. Keduanya memiliki peranan penting sehingga memengaruhi nilai yang dihasilkan. Nilai latency akan memperlihatkan performa yang baik pada suatu jaringan computer apabila bernilai kecil, semakin kecil nilai latency maka semakin baik perfromanya.
Tabel 1 Spesifikasi perangkat keras Komponen Controller (Laptop Acer 4740) Prosesor Intel Core i3 330M 2.13 GHz RAM 2 GB DDR3 PC10600 HDD 500GB 5400RPM Intel GMA VGA Host Laptop Asus Intel Atom Perangkat Uji Mikrotik RB 750 Rincian kebutuhan perangkat lunak yang digunakan pada penelitian terdapat pada tabel 2.
3.5.3 Jitter Jitter merupakan variasi dari delay yang terbentuk dari variasi waktu tunda yang digunakan paket menuju tujuannya.
4
Jitter selalu dikaitkan dengan QoS pada jaringan computer. Semakin besar nilai dari jitter maka nilai dari QoS akan semakin rendah. Quality of Services akan semakin baik apabila nilai dari jitter dapat diminimalisir.
4.2 Latency Latensi yang dihasilkan dari pengujian pada kedua jenis arsitektur yang diterapkan pada MikroTik RB750 dapat dilihat pada tabel 5. Tabel 5 Hasil uji latency
4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Throughput Setelah melakukan percobaan pengujian terhadap perangkat MikroTik RB750 dengan menggukan IPerf pada aplikasi JPerf pada interval 100 detik dalam 10 kali percobaan. Percobaan menggunakan protokol UDP dengan bandwidth 10 MBps diperoleh hasil seperti yang terperinci pada tabel 4.
No. Percobaan
Tabel 4 Hasil uji throughput No. Percobaan
Throughput (Kbps) Tradisional
OpenFlow
Latency(ms) Tradisional
OpenFlow
1
0.492
0.621
2
0.446
0.943
3
0.487
0.544
4
0.503
0.776
5
0.264
1.03
6
0.28
1.76
7
0.266
0.624
1
9957
9707
8
0.267
0.511
2
9904
9999
9
0.27
1.54
3
9938
9771
0.267
0.616
4
9959
10000
10 Nilai rerata (Average)
0.3542
0.8965
5
9977
9994
6
9983
9367
7
9972
8710
8
9947
10000
9
9944
8328
10 Nilai rerata (Average)
9898
9507
9947.9
9538.3
Hasil tersebut diperoleh dengan metode kirim sejumlah paket data melalui mekanisme pinging antar host dengan ICMP dari UDP. Hasil uji menunjukkan nilai rata-rata latency dari perangkat dengan OpenFlow lebih besar dari perangkat dengan arsitektur tradisional yakni 0.5423 ms. Meski selisih terlihat besar namun keduanya menunjukkan performa yang tidak jauh signigikan karena nilai masih di bawah 1 ms. Grafik dari hasil pengujian latensi dapat dilihat pada gambar 10.
Tabel di atas menunjukkan bahwa rata-rata thourgput yang dihasilkan dari kedua perangkat memiliki perbedaan yang tidak jauh siginifikan. Menggunakan bandwidth 10MBps selisih diantara keduanya adalah 409.6 Kbps selama 10 kali percobaan dengan interval 100 detik. Penyajian data dalam bentuk grafik terdapat pada gambar 9.
Gambar 10 Grafik hasil uji latency 4.3 Jitter Nilai jitter didapat dengan menjalankan uji coba dengan IPerf menggunakan protokol UDP dan menghasilkan keluaran seperti yang ditunjukkan pada tabel 6. Hasil ini berkorelasi dengan uji throughput karena dilakukan secara bersamaan dengan frekuensi percobaan selama 10 kali.
Gambar 9 Grafik hasil uji throughput
5
Tabel 6 Hasil uji jitter
2.
Jitter(ms)
No. Percobaan
Tradisional
3.
OpenFlow
1
0.571
0.123
2
0.813
0.078
3
0.213
0.037
4
0.455
0.086
5
0.375
0.206
6
0.62
0.037
7
0.626
0.062
8
0.72
0.093
9
0.65
0.241
10 Nilai rerata (Average)
0.513
0.094
0.5556
0.1057
bekerja lebih keras dibanding dengan model tradisional. Spesifikasi perangkat uji yakni host client maupun Server. Kompleksitas topologi. Penelitian yang telah dilakukan menggunakan topologi linier dengan jumlah host yang sedikit sehingga penggunaan jumlah host lebih banyak akan mempengaruhi hasil akhir penelitian.
Daftar Pustaka [1] Manuel P Mateo. "OpenFlow Switching: Data Plane Performance," Politenico Di Torino. Torino. Italy. 2009. [2] Rikie Kartadie dan Barka Satya. "Uji Perfoma Implementasi Software-based OpenFlow Switch Berbasis OpenWRT pada Infrastruktur Software-Defined Network." Jurnal Ilmiah DASI. vol. 16. no. 3, pp. 87-95. September 2015. [3] M Cascado and dkk. "Ethane: Taking Control of The Enterprise". SIGCOMM'07. vol. 37. no. 4. 2007. [4] Kim Hyojoon and Nick Feamster. "Improving Network Management with Software Defined Networking". IEEE Communications Magazine. vol. 51. no. 2. pp. 114-119, 2013. [5] Anonym. (2016, May) OpenFlow.org. [Online]. http://archive.openflow.org/documents/ openflow-spec-v1.0.0.pdf, diakses pada 9 Mei 2016. [6] Anonym. (2016, May) RouterBoard.com. [Online]. http://routerboard.com/RB750, diakses 9 Mei 2016. [7] Jubilee Enterprise. Paduan Memilih Koneksi Internet untuk Pemula. Jakarta. Indonesia: PT Elex Media Komputindo. 2010. [8] Edy Irwansyah and Jurike V. Moningka. Pengantar Teknologi Informasi. Yogyakarta. Indonesia: Penerbit Deepublish. 2014.
Penyajian grafik dari hasil uji Jitter dapat dilihat pada gambar 11 berikut ini.
Gambar 11 Grafik hasil uji jitter 5. Kesimpulan Penelitian yang dilakukan pada objek berupa perangkat router MikroTik RB750 dengan menggunakan dua jenis arsitektur yang berbeda telah menghasilkan keluaran berdasarkan pada variabel penelitian yang dilakukan. Ketiga variable tersebut adalah throughput, latency dan jitter. Setelah dilakukan uji coba ternyata dapat ditarik kesimpulan bahwa tidak ada perbedaan performa dari perangkat secara signifikan. Hal ini membuktikan bahwa penggunaan arsitektur SDN dengan protokol OpenFlow tidak akan menghambat performa perangkat malah cenderung lebih baik meskipun control plane dari perangkat ditarik keluar menuju perangkat lain. Beberapa factor yang mempengaruhi hasil akhir penelitian meliputi: 1. Spesifikasi perangkat controller. Hal ini mempengruhi performa jaringan computer karena model sentralisasi yang mengharuskan controller
Biodata Penulis Nurfani Abdillah, memperoleh gelar Sarjana Komputer(S.Kom), Jurusan Teknik Informatika STMIK Amikom Yogyakarta, lulus tahun 2016. Ferry Wahyu Wibowo, memperoleh gelar S1 Fisika(S.Si.)di Universitas Gadjah Mada, dan memperoleh gelar S2 Ilmu Komputer (M.Cs.) Universitas Gadjah Mada (Bidang minat Kecerdasan Buatan). Saat ini menjadi Dosen Tetap di STMIK Amikom Yogyakarta.
6
