ANALISIS PERFORMANSI TFMCC PADA JARINGAN BROADBAND WIRELINE Aditya Pratomo Sarwoko / 0622008 surel:
[email protected] Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha Jalan Prof. Drg. Suria Sumantri 65 Bandung 40164, Indonesia ABSTRAKSI Trend baru dalam dunia komunikasi, khususnya penyebaran aplikasiaplikasi streaming multicast dan real-time audio/video, akan menyebabkan meningkatnya trafik non-TCP pada internet. Aplikasi-aplikasi tersebut biasanya jarang melakukan congestion control seperti halnya aplikasi-aplikasi berbasis TCP, sehingga buffer lokal akan penuh dengan sangat cepat. Karena alasan itulah, dikembangkan protokol-protokol TCP-friendly yang dapat bersaing secara adil dengan TCP untuk mendapatkan bandwidth. Untuk menghindari terjadinya congestion pada trafik non-TCP yang dikirim secara streaming multicast, muncul algoritma TFMCC. Pada tugas akhir ini, performansi TFMCC dengan mekanisme congestion control akan dibandingkan dengan performansi TCP tradisional. Keduanya akan diuji menggunakan perangkat lunak Network Simulator 2 (NS-2) untuk mengukur parameter throughput, TCP-friendliness, dan persentase packet loss. Hasil simulasi yang dilakukan pada tugas akhir ini menunjukkan bahwa pada kondisi jaringan yang sama, grafik throughput TFMCC lebih stabil daripada TCP. Peningkatan variabel bandwidth, akan meningkatkan throughput rata-rata TCP dan TFMCC serta tingkat TCP- friendliness. Kedua parameter throughput akan mencapai nilai tertingginya saat melalui bandwidth sebesar 2000 kbps, sedangkan TCP-friendliness saat lebar bandwidth sebesar 1500 kbps. Peningkatan lebar bandwidth akan menurunkan persentase packet loss, dengan nilai optimal saat bandwidth benilai 2000 kbps. Jika variabel packet size yang ditingkatkan, besar throughput rata-rata untuk trafik TCP dan tingkat TCP- friendliness akan meningkat, dengan nilai tertinggi masing-masing pada packet size 2000 dan 1000 bytes. Sebaliknya, peningkatan nilai variabel packet size, akan menurunkan nilai throughput rata-rata TFMCC dan persentase packet loss. Kedua parameter tersebut akan mencapai nilai tertingginya masing-masing pada packet size 250 dan 1000 bytes. Peningkatan jumlah penerima akan menurunkan throughput rata-rata TCP dan TFMCC. Throughput rata-rata tertinggi akan didapat saat terdapat 2 node penerima. Sementara itu, peningkatan jumlah penerima akan menaikkan persentase packet loss. Parameter ini memiliki nilai terendah pada 2 node penerima. Variabel jumlah penerima tidak berpengaruh signifikan terhadap tingkat TCP- friendliness, walaupun tingkat TCP- friendliness dapat mencapai nilai optimalnya pada 6 penerima. Kata kunci: congestion control, TCP, TCP-friendly, TFMCC i
TFMCC PERFORMANCE ANALYSIS IN BROADBAND WIRELINE NETWORK Aditya Pratomo Sarwoko / 0622008 e-mail:
[email protected] Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Maranatha Christian University Jalan Prof. Drg. Suria Sumantri 65 Bandung 40164, Indonesia ABSTRACT New trends in communications, especially the distribution of multicast streaming applications and real-time audio / video, will increase non-TCP traffic on the internet. These non-TCP applications are rarely to perform congestion control as well as TCP-based applications, so the local buffer will be full very quickly. For that reason, TCP-friendly protocols is developed to compete fairly with TCP for bandwidth. To avoid congestion on non-TCP traffic is sent in a streaming multicast, appear TFMCC algorithm. In this final project, the performance of TFMCC with congestion control mechanisms will be compared with the performance of traditional TCP. Both protocols will be tested using software Network Simulator 2 (NS-2) to analyse some performance metrics such as throughput, TCP-friendliness, and the percentage of packet loss. The simulation results conducted in this final project show that on the same network conditions, throughput of TFMCC is more stable than TCP’s. The increased of bandwidth variable, will increase the average throughput of TCP and TFMCC and TCP-friendliness level. Throughput parameters will achieve the highest value when the bandwidth is 2000 kbps, while TCP-friendliness level when the bandwidth is 1500 kbps. Increased bandwidth will decrease the percentage of packet loss, with the optimal value while the value of bandwidth 2000 kbps. If variable packet size is increased, the average throughput of TCP traffic and TCP-friendliness level will increase, with the highest value on packet size 2000 for TCP throughput’s and 1000 bytes for TCP-friendliness level. On the contrary, increasing the value of variable packet size, will reduce the average throughput value TFMCC and percentage of packet loss. Both of these parameters will reach its highest value at packet size 250 for TFMCC throughput’s and 1000 bytes for percentage of packet loss. Increasing the number of receiver would lose an average throughput of TCP and TFMCC. Highest average throughput will be obtained when there are two nodes of receiver. Meanwhile, the increasing number of receiver would increase the percentage of packet loss. This parameter has the lowest value at 2 node receiver. Variable number of receiver does not significantly influence the level of TCP-friendliness, although the level of TCPfriendliness can achieve optimal value in 6 receiver. Keyword: congestion control, TCP, TCP-friendly, TFMCC ii
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN SURAT PERNYATAAN ABSTRAKSI……………………………………………………….....….......…
i
ABSTRACT…………………………………………………………......……...
ii
KATA PENGANTAR …………………………………………………….......
iii
DAFTAR ISI ……………………………………………………………....…… v DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………....…... viii BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang …………………………………………............. 1 1.2 Identifikasi Masalah ………………………………..................... 2 1.3 Tujuan…...……………………………………......................…..
2
1.4 Pembatasan Masalah…………………………….....................… 2 1.5 Sistematika Pembahasan ……………………...................…....... 3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Congestion Control......................................................................... 4 2.2 Klasifikasi Congestion Control....................................................... 6 2.2.1. The Box is Black: Blind Congestion Control ..................... 8 2.2.2. The Box is Grey: Measurement-based Congestion Control 9 2.2.3. The Box is Green ............................................................... 10 2.3 TFMCC (TCP Friendly Multicast Congestion Control)................ 10 2.3.1. Latar Belakang ................................................................... 10 2.3.2. Protocol Overview ............................................................. 13 2.3.3. Slowstart ............................................................................ 15 BAB III METODA SIMULASI 3.1 Metoda Simulasi Secara Umum ……………………….…........... 16 3.1.1 Perangkat Keras dan Lunak yang Digunakan................... 16 3.1.2 Skrip Simulasi dan Asumsi yang Digunakan Secara Umum ........................................................................................... 16 iii
3.1.3. Kondisi Awal Sebelum Simulasi Dilakukan Secara Umum. ........................................................................................... 17 3.1.4. Hasil Yang Diharapkan Secara Umum ............................. 17 3.2 Metoda Simulasi Secara Khusus ……………………………....... 17 3.2.1. Throughput berdasarkan bandwidth pada bottleneck link.. 17 3.2.2 Throughput berdasarkan packet size.................................. 18 3.2.3. Throughput berdasarkan jumlah penerima ........................ 19 3.2.4. Persentase packet
loss berdasarkan bandwidth pada
bottleneck link .................................................................. 21 3.2.5. Persentase packet loss berdasarkan packet size................. 22 3.2.6. Persentase packet loss berdasarkan jumlah penerima........ 24 3.2.7. TCP-friendliness berdasarkan bandwidth pada bottleneck link .................................................................................... 26 3.2.8. TCP-friendliness berdasarkan packet size ......................... 27 3.2.9. TCP-friendliness berdasarkan jumlah penerima ............... 28 BAB IV HASIL SIMULASI DAN ANALISIS DATA 4.1. Throughput berdasarkan bandwidth pada bottleneck link............. 30 4.2. Throughput berdasarkan packet size ............................................ 36 4.3. Throughput berdasarkan jumlah penerima .................................... 43 4.4. Persentase packet loss berdasarkan bandwidth bottleneck link .... 48 4.5. Persentase packet loss berdasarkan packet size ............................. 49 4.6. Persentase packet loss berdasarkan jumlah penerima ................... 51 4.7. TCP-friendliness berdasarkan bandwidth bottleneck link ............ 52 4.8. TCP-friendliness berdasarkan packet size .................................... 53 4.9. TCP-friendliness berdasarkan jumlah penerima ........................... 55 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ................................................................................... 56 5.2. Saran ............................................................................................. 57
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………….. 58
iv
LAMPIRAN
LAMPIRAN A Versi jorg widmer ……………………………………………...……………… A-1 Untuk variabel bandwidth …………………………………………….………. A-3 Untuk variabel packet size …………………………………………………….. A-5 Untuk variabel jumlah penerima ……………………………………...………. A-8
LAMPIRAN B Tampilan layar saat simulasi ……………………………………………..…… B-1
LAMPIRAN C Skrip perl untuk menghitung throughput ………………………………...…… C-1 Skrip perl untuk menghitung jumlah paket kirim …………………………….. C-2 Skrip perl untuk menghitung jumlah paket terima ……………………………. C-3
LAMPIRAN D Contoh dan penjelasan hasil trace ………………………………………..…… D-1
LAMPIRAN E Data statistik throughput TCP dan TFMCC berdasarkan bandwidth pada bottleneck link detik ke 21 – 120............................................................... E-1 Data statistik throughput TCP dan TFMCC berdasarkan packet size detik ke 21 – 120 .................................................................................................... E-2 Data statistik throughput TCP dan TFMCC berdasarkan jumlah penerima detik ke 21 – 120 ...................................................................................... E-3
v
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Klasifikasi Congestion Control.....................................................
7
Gambar 2.2
Sistem Pengiriman Data secara Multicast ……………….....…. 11
Gambar 4.1
Perbandingan throughput TCP pada Node 3 berdasarkan bandwidth bottleneck link………………………..……................................ 30
Gambar 4.2
Perbandingan throughput TFMCC pada Node 3 berdasarkan bandwidth bottleneck link...………………………………...
Gambar 4.3
31
Perbandingan throughput TCP pada Node 5 berdasarkan bandwidth bottleneck link................…...………………………………….... 31
Gambar 4.4
Perbandingan throughput TFMCC pada Node 5 berdasarkan bandwidth bottleneck link.……………………………….……... 32
Gambar 4.5
Perbandingan throughput TCP pada Node 7 berdasarkan bandwidth bottleneck link…………….....................……………………..…. 32
Gambar 4.6
Perbandingan throughput TFMCC pada Node 7 berdasarkan bandwidth bottleneck link.…………………………………....... 33
Gambar 4.7
Perbandingan throughput TCP pada Node 9 berdasarkan bandwidth bottleneck link.....................……………………………………... 33
Gambar 4.8
Perbandingan throughput TFMCC pada Node 9 berdasarkan bandwidth bottleneck link....…………………………………..... 34
Gambar 4.9
Perbandingan throughput TCP pada Node 3 berdasarkan packet size……………………..…………………................................... 36
Gambar 4.10 Perbandingan throughput TFMCC pada Node 3 berdasarkan packet size.................................……………………………………….... 37 Gambar 4.11 Perbandingan throughput TCP pada Node 5 berdasarkan packet size……………………................................................………..
37
Gambar 4.12 Perbandingan throughput TFMCC pada Node 5 berdasarkan packet size......................................……………………………………... 38 Gambar 4.13 Perbandingan throughput TCP pada Node 7 berdasarkan packet size……………………………................................................... 38 Gambar 4.14 Perbandingan throughput TFMCC pada Node 7 berdasarkan packet size.............................………………………………………….
vi
39
Gambar 4.15 Perbandingan throughput TCP pada Node 9 berdasarkan packet size...…………………………………...............................…..... 39 Gambar 4.16. Perbandingan throughput TFMCC pada Node 9 berdasarkan packet size................................................................................................. 40 Gambar 4.17. Perbandingan throughput TCP pada Node 4 berdasarkan jumlah penerima......................................................................................... 43 Gambar 4.18. Perbandingan throughput TFMCC pada Node 4 berdasarkan jumlah penerima............................................................................. 43 Gambar 4.19. Perbandingan throughput TCP pada Node 5 berdasarkan jumlah penerima........................................................................................ 44 Gambar 4.20. Perbandingan throughput TFMCC pada Node 5 berdasarkan jumlah penerima............................................................................ 44 Gambar 4.21. Perbandingan throughput TCP dan TFMCC pada penerima tunggal ....................................................................................................... 46 Gambar 4.22. Perbandingan packet loss berdasarkan bandwidth bottleneck link.... ....................................................................................................... 48 Gambar 4.23. Perbandingan packet loss berdasarkan packet size....................... 49 Gambar 4.24. Perbandingan packet loss berdasarkan jumlah penerima............... 51 Gambar 4.25. Perbandingan TCP-friendliness berdasarkan bandwidth bottleneck link ................................................................................................ 52 Gambar 4.26. Perbandingan TCP-friendliness berdasarkan packet size............... 53 Gambar 4.27. Perbandingan TCP-friendliness berdasarkan jumlah penerima..... 55
vii
