10
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1
TEORI DASAR / UMUM Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai definisi dari jaringan komputer, klasifikasi jaringan komputer, tipe-tipe topologi jaringan komputer, media transmisi yang digunakan untuk membuat jaringan, serta penjelasan mengenai model OSI ( Open System Interconnection ) yang merupakan standarisasi dari jaringan komputer.
2.1.1 DEFINISI JARINGAN KOMPUTER Menurut Tanenbaum, jaringan komputer merupakan penggabungan teknologi komputer dan komunikasi yang merupakan sekumpulan komputer berjumlah banyak yang terpisah-pisah akan tetapi saling berhubungan dalam melaksanakan tugasnya. (Tanenbaum,2003)
Jaringan komputer atau network adalah sebuah sistem yang terdiri atas komputer dan perangkat jaringan lainnya yang bekerja bersama-sama untuk mencapai suatu tujuan yang sama. Tujuan dari jaringan komputer adalah:
11
•
Membagi sumber daya, misalnya membagi printer, CPU, memori,
ataupun harddisk
• Komunikasi, misalnya e-mail , instant messanging, chatting .
• Akses informasi, misalnya web browsing .
2.1.2 KLASIFIKASI JARINGAN KOMPUTER Berdasarkan daerah jangkauannya, jaringan dapat dibagi menjadi tiga macam yaitu:
1. Local Area Network ( LAN )
Menurut Tanenbaum, Local Area Network merupakan jaringan yang hanya mencakup beberapa kilometer saja seperti jaringan dalam sebuah perusahaan atau jaringan dalam rumah. LAN memungkinkan pengguna untuk berbagi akses ke file - file yang sama dan menggunakan printer secara
lebih
efisien,
serta
membentuk
komunikasi
internal.
(Tanenbaum,2003)
2. Metropolitan Area Network ( MAN )
Metropolitan Area Network biasanya terdiri atas dua atau lebih LAN dalam satu area geografis yang cakupan antara LAN dan WAN. Menurut Tanenbaum, Metropolitan Area Network
mencakup area
geografis sebuah kota seperti jasa televisi kabel dalam sebuah kota dan
12
sebuah
bank
dengan
banyak
kantor
cabang
di
satu
kota.
(Tanenbaum,2003)
3. Wide Area Network ( WAN )
Menurut Tanenbaum, Wide Area Network merupakan jaringan yang memiliki luas jangkauan yang sangat besar, biasanya meliputi sebuah negara atau benua. (Tanenbaum,2003). Beberapa teknologi WAN yang banyak dijumpai: modem, Integrated Services Digital Network (ISDN), Digital Subscriber Line (DSL), frame relay .
Berdasarkan jenisnya dapat dibedakan menjadi:
1. Point-to-Point Network
Point-to-Point Network merupakan sebuah jaringan yang transmisi datanya dimulai dari sebuah node dan bertransmisi ke satu atau lebih node tujuan, namun bukan ke setiap node yang ada di jaringan. Wide Area Network merupakan point-to-point network.
2. Broadcast Network
Menurut Tanenbaum, jaringan broadcast adalah jaringan yang memiliki saluran komunikasi tunggal yang dipakai bersama-sama oleh semua mesin yang ada pada jaringan. Sistem ini memungkinkan pengalamatan suatu paket ke semua tujuan. (Tanenbaum,2003) Cara pentransmisian ini mirip dengan cara pentransmisian sinyal televisi
13
maupun signal radio.
2.1.3 TOPOLOGI JARINGAN KOMPUTER Topologi mendefinisikan peta dari jaringan. Topologi jaringan secara garis besar dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu topologi fisikal dan topologi logikal.
2.1.4 TOPOLOGI FISIKAL Terdapat beberapa macam topologi fisikal, antara lain:
1. Topologi Bus
Merupakan sebuah arsitektur jaringan di mana satu set client terhubung pada satu kabel utama (backbone) yang dinamakan bus. Jaringan bus adalah cara yang paling sederhana untuk menghubungkan banyak client, namun masalah yang paling sering dihadapi adalah pada saat dua client akan mengirimkan data pada saat yang bersamaan pada bus yang sama.
Gambar 2.1 Topologi Bus
14
2. Topologi Star
Merupakan salah satu topologi yang paling umum digunakan. Jaringan star terdiri atas sebuah switch utama yang bertugas seperti router yang mentransmisikan data.
Gambar 2.2 Topologi Star
3. Topologi Ring
Merupakan sebuah topologi jaringan dimana tiap-tiap node terhubung ke dua node lainnya, sehingga akan membentuk sebuah cincin. Topologi ring kurang efisien jika dibandingkan dengan topologi star karena pada topologi ini data harus melalui banyak titik sebelum data mencapai tujuan.
15 Gambar 2.3 Topologi Ring
4. Topologi Mesh
Topologi mesh adalah sebuah cara untuk men-route data, suara, dan instruksi di antara node-node. Memungkinkan koneksi secara terusmenerus dan mengkonfigurasi ulang di seputar path yang rusak atau terblok dengan cara “hopping” dari satu node ke node lainnya sampai mencapai tujuan. Topologi mesh adalah subclass dari mobile ad hoc networking ( MANET ).
Gambar 2.4 Topologi Mesh
2.1.5
TOPOLOGI LOGIKAL
Topologi logikal menggambarkan bagaimana media tersebut diakses host untuk mengirim data. Secara umum, terdapat dua jenis topologi logikal, yaitu:
1. Broadcast
16
Pada topologi ini, semua host dapat mengirim data ke semua yang lain melalui media dalam jaringan. Prinsip pada topologi ini adalah First Come First Serve .
2. Token Passing
Topologi token passing mengontrol akses jaringan dengan melewatkan token elektronik kepada tiap host secara bergilir. Ketika host menerima token, maka host tersebut dapat mengirim data. Jika tidak ada data yang dikirim maka token tersebut dilewatkan ke host berikutnya dan proses ini berulang terus-menerus. Penggunaan token passing dapat ditemukan pada Token Ring dan Fiber Distributed Data Interface (FDDI).
2.1.6 ALAMAT IP Alamat IP adalah alamat software, bukan alamat hardware. Pengalamatan IP ditujukan untuk memungkinan host di dalam sebuah jaringan bisa berkomunikasi dengan host pada jaringan yang berbeda, tanpa memperdulikan tipe dari LAN yang digunakan oleh host yang berpartisipasi. (Lammle, 2005)
2.1.6.1 SKEMA HIERARKI PENGALAMATAN IP Alamat IP terdiri atas 32 bit informasi. Bit ini terbagi menjadi 4 bagian, yang dikenal sebagai octet atau byte, dimana masing-masing terdiri atas 1 byte (8 bit). Pengalamatan IP dapat
17
digambarkan dengan tiga metode:
• Dotted - decimal , seperti 172.16.30.56
• Biner, seperti 10101100.00010000.00011110.00111000
• Heksadesimal, seperti AC.10.1E.38
Pengalamatan 32-bit IP adalah pengalamatan yang terstruktur, kebalikan dari pengalamatan flat. Keuntungan dari pengalamatan terstruktur ini adalah kemampuannya yang bisa menangani pengalamatan yang sangat besar, yaitu 4,3 Milyar. Skema pengalamatan hierarki terstruktur oleh network dan host atau network , subnet dan host .
2.1.6.2 PENGALAMATAN NETWORK Alamat network memberikan identifikasi unik untuk setiap jaringan. Setiap mesin pada jaringan yang sama menggunakan atau berbagi alamat network yang sama sebagai bagian dari pengalamatan IP. Alamat node memberikan identifikasi secara unik pada setiap mesin di dalam network . Bagian dari alamat ini haruslah unik karena alamat node mengidentifikasikan sebuah mesin tertentu yang merupakan group . Dapat juga disebut dengan alamat host .
Terdapat tiga jenis class yang digunakan dalam pengalamatan
18
jaringan, yaitu class A, class B, dan class C.
8 bits
8 bits
8 bits
8 bits
Class A:
Network
Host
Host
Host
Class B:
Network
Network
Host
Host
Class C:
Network
Network
Network
Host
Gambar 2.5 Rangkuman tiga class network
• Class A
Di dalam jaringan class A, byte pertama digunakan untuk menunjukkan alamat network, dan tiga byte sisanya digunakan untuk alamat host. Pada class ini, bit pertama dari byte pertama harus selalu off atau bernilai 0. Ini berarti alamat class A adalah semua nilai antara 0 dan 127. Formatnya adalah network.host. host.host, atau jika digantikan dengan binari akan menjadi: 0XXXXXXX. host.host.host
Jika pada byte pertama tanda ‘X’ diganti dengan 0 maka akan menjadi : 00000000 = 0 . Dan jika tanda ‘X’ diganti dengan 1 maka akan menjadi : 01111111 = 127.
• Class B
Pada jaringan class B, dua byte pertama menunjukkan alamat
19
network dan dua byte selebihnya digunakan untuk alamat host. Pada class ini, bit pertama dari byte pertama harus selalu dalam kondisi on, tapi bit kedua harus selalu dalam kondisi off. Ini berarti alamat class B adalah semua nilai antara 128 dan 191. Formatnya
adalah
network.network.host.host,
atau
jika
digantikan dengan binary akan menjadi : 10XXXXXX. XXXXX host.host. Jika pada byte pertama tanda ‘X’ diganti dengan 0 maka akan menjadi : 10000000 = 128 .
Dan jika tanda ‘X’ diganti dengan 1 maka akan menjadi : 10111111 = 191 .
• Class C
Tiga byte pertama dari pengalamatan jaringan class C di gunakan untuk alamat network, dengan hanya menyisakan satu byte kecil untuk alamat host. Pada class ini, 2 bit pertama dari byte pertama harus selalu dalam kondisi on, tapi bit ketiga harus selalu dalam kondisi off. Ini berarti alamat class C adalah semua nilai antara 192 dan 223. Formatnya adalah network.network network.host, atau jika digantikan dengan binari akan menjadi : 110XXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.host Jika pada byte pertama tanda ‘X’ diganti dengan 0 maka akan menjadi:
11000000 = 192. Dan jika tanda ‘X’ diganti dengan 1 maka
20
akan menjadi : 11011111 = 223
2.1.7 MODEL OPEN SYSTEM INTERCONNECTION (OSI) Pada mulanya, komputer diciptakan dengan standar perusahaan masing–masing. Ini terjadi karena adanya persaingan antar perusahaan. Sehingga, antar komputer yang berbeda standarnya sulit untuk berkomunikasi. Untuk mengatasi masalah ini, International Organization for Standardization (ISO) menciptakan model jaringan agar dinamakan Open System Interconnection (OSI), model inilah yang menjadi model primer dalam komunikasi jaringan. OSI terdiri dari tujuh layer yang terpisah, tapi saling berhubungan, setiap bagian mendefinisikan bagaimana informasi berjalan melalui jaringan. Dalam arsitektur berlayer komunikasi antara dua layer yang berhubungan menggunakan paket data yang disebut protocol data unit (PDU). (Stallings,2004)
Berikut penjelasan tiap – tiap layer dari OSI layer bawah ke atas:
• Physical Layer
Physical Layer mencakup interface fisik antara peralatan dan peraturan dimana setiap bit berpindah dari satu ke lainnya .
• Data link Layer
Data link Layer bertujuan untuk membuat physical link menjadi lebih reliable dan menyediakan suatu cara untuk mengaktivasi, menjaga, dan
21
menonaktifkan suatu link. Service utama yang yang disediakan oleh layer data link terhadap layer di atasnya adalah suatu error detection dan control .
• Network Layer
Network Layer tersedia untuk transfer informasi antara end system pada suatu jaringan komunikasi. Pada layer ini sistem komputer berdialog dengan network untuk menjelaskan alamat tujuan dan untuk merequest beberapa fasilitas jaringan.
• Transport Layer
Transport Layer menyediakan suatu mekanisme untuk menukar data antara end system. Transport layer juga dapat digunakan untuk mengoptimasikan kegunaan dari service network dan menyediakan suatu kualitas permintaan dari layanan untuk entitas session.
• Session Layer
Session Layer mengatur dialog antar jaringan. Tugas lain yang spesifik adalah penyelarasan yang dilakukan saat pengiriman data. Layer ini juga mensinkronisasi dialog diantara dua host layer presentation dan mengatur pertukaran data.
• Presentation Layer
Layer ini bertugas untuk mengubah kode atau data yang dikirim oleh
22
aplikasi pengirim menjadi format yang lebih universal. Di penerima, layer ini bertanggung jawab memformat kembali data ke data. Jika diperlukan pada layer ini dapat menterjemahkan beberapa data fomat yang berbeda, kompresi dan enkripsi.
• Application Layer
Layer ini adalah layer yang paling dekat dengan user, layer ini menyediakan sebuah layanan jaringan kepada pengguna aplikasi. Layer ini berbeda dengan layer lainnya yang dapat menyediakan layanan kepada layer lain.
2.1.8 MODEL TCP/IP Arsitektur protokol TCP/IP merupakan hasil dari penelitian protokol dan pengembangan dilakukan pada jaringan percobaan packetswitched, ARPANET, yang didanai DARPA, dan secara umum ditujukan sebagai satu set protokol TCP/IP. Set protokol ini terdiri atas sekumpulan besar protokol yang telah diajukan sebagai standard internet oleh IAB. (Stallings,2004).
Model TCP/IP terdiri atas lima layer, yaitu:
• Physical Layer
Physical layer meliputi antar muka fisik diantara alat transmisi data dan media transmisi atau jaringan, layer ini bekerja dengan menspesifikasi
23
karakteristik dari media transmisi, dasar dari sinyal, kecepatan data, dan sebagainya.
• Network Access Layer
Meliputi pertukaran data antara end system (server, workstation, dan sebagainya) dan jaringan dimana sistem itu terhubung. Komputer yang mengirim harus menyediakan jaringan dengan alamat dari komputer yang dituju, agar jaringan dapat mengirimkan data pada alamat yang benar.
• Internet Layer
Internet layer hampir sama dengan network access layer namun internet layer menggunakan protokol internet untuk menyediakan fungsi routing yang meliputi banyak jaringan. Protokol ini tidak hanya pada end system saja tetapi bekerja di router .
• Host-to-host Layer
Layer ini disebut juga Transport Layer berfungsi untuk menjamin agar data yang dikirim sampai ke alamat tujuan, dan data yang diterima sama dengan data yang dikirim.
• Application Layer
Berisi logika yang dibutuhkan untuk mendukung berbagai aplikasi user, misalkan aplikasi untuk mengirim file, modul yang terpisah
24
diperlukan secara khusus untuk aplikasi tersebut.
2.1.9 DATA COMMUNICATIONS Komunikasi data adalah pertukaran data antara dua perangkat melalui semacam bentuk perantara contohnya adalah kabel. Untuk dapat melakukan komunikasi data, perangkat komunikasi harus menjadi bagian dari sistem komunikasi terdiri dari kombinasi perangkat keras (peralatan fisik) dan perangkat lunak (program). efektivitas sistem komunikasi data tergantung pada empat karakteristik mendasar, yaitu : delivery, accuracy, timeliness, jitter.
1. Delivery
Sistem harus mengirimkan data ke tujuan yang tepat. Data harus diterima oleh alat dan user yang dikehendaki dan hanya oleh device dan user tersebut.
2. Accuracy
Sistem harus mengirimkan data secara akurat. Data yang telah diubah di dalam transmisi dan dibiarkan salah tidak akan bermanfaat.
3. Timeliness
Sistem harus mengirimkan data tepat pada waktunya. Data yang terlambat dikirim tidak akan berguna. Pada kasus video dan audio,
25
ketepatan pengiriman berarti mengirimkan data dengan urutan yang sama seperti pada saat diproduksi dan tanpa terjadi delay yang signifikan.
4. Jitter
Jitter merupakan istilah yang menunjukan variasi waktu penerimaan paket data. Misalnya ketidakseimbangan delay pada saat penerimaan paket Data audio dan video. Sistem Komunikasi data memiliki 5 komponen :
Gambar 2.6 Lima Komponen Komunikasi Data
1. Message
Message adalah informasi (Data) yang di komunikasikan, yang bentuknya dapat berupa teks, angka, gambar, audio, dan video.
2. Sender
Sender adalah alat yang mengirimkan pesan data yang dapat berupa komputer, workstation, telepon, kamera video, dan lain-lain.
26
3. Receiver
Receiver adalah alat yang menerima pesan. Bentuk umum receiver adalah komputer, workstation, telepon, televisi, dan lain-lain.
4. Transmission Medium
Media transmisi adalah jalur fisik dimana pesan berpindah dari sender ke receiver. Contoh dari media transmisi misalnya twisterd-pair wire, coaxial cable, fibre-optic cable, dan gelombang radio.
5. Protocol
Protokol adalah seperangkat peraturan yang mengatur komunikasi data dimana protokol merepresentasikan sebuah kesepakatan antara perangkat yang sedang berkomunikasi. Tanpa protokol, 2 alat komunikasi dapat dihubungkan namun tidak dapat melakukan komunikasi.
2.2
TEORI KHUSUS Pada bagian ini akan dijelaskan lebih khusus mengenai bandwidth, management bandwidth, router, switch dan teori token bucket management.
2.2.1 BANDWIDTH Bandwidth adalah besaran yang menunjukkan seberapa banyak data yang dapat dilewatkan dalam koneksi melalui sebuah network. Istilah
27
ini berasal dari bidang teknik listrik, di mana bandwidth menunjukkan total jarak yang berkisar diantara jarak tertinggi dan terendah sinyal pada saluran komunikasi (band).
Terdapat dua jenis bandwidth, yaitu :
1. Digital Bandwidth, adalah jumlah atau volume data yang dapat dikirimkan melalui sebuah saluran komunikasi dalam satuan bits per second tanpa distorsi.
2. Analog Bandwidth, adalah perbedaan antara frekuensi terendah dengan frekuensi tertinggi dalam sebuah rentang frekuensi yang diukur dalam satuan Hertz (Hz) atau siklus per detik, yang menentukan berapa banyak informasi yang bisa ditransimisikan dalam satu saat.
2.2.2 Management Bandwidth Manajemen bandwidth adalah suatu alat yang dapat digunakan untuk management dan mengoptimalkan berbagai jenis jaringan dengan menerapkan layanan Quality Of Service (QoS) untuk menetapkan tipetipe lalu lintas jaringan.
Maksud dari manajemen bandwidth adalah bagaimana menerapkan pengalokasian atau pengaturan bandwidth dengan menggunakan sebuah PC Router. Manajemen bandwidth memberikan kemampuan
28
untuk mengatur bandwidth jaringan dan memberikan level layanan sesuai dengan kebutuhan dan prioritas sesuai dengan permintaan pelanggan.
2.2.3 Quality of Service (Qos) Quality of Service (QoS) adalah kemampuan untuk menggambarkan suatu tingkatan pencapaian didalam suatu sistem komunikasi data. QoS
biasanya
digunakan
untuk
mengukur
sekumpulan
attribut
performansi yang telah di spesifikasikan dan biasanya diasosiasikan dengan suatu servis. Pada jaringan berbasis IP, IP QoS mengacu pada performansi dari paket-paket IP yang lewat melalui satu atau lebih jaringan.
QoS didesain untuk membantu pemakai menjadi lebih produktif dengan memastikan bahwa dia mendapatkan performansi yang handal dari aplikasi-aplikasi berbasis jaringan.
QoS mengacu pada kemampuan jaringan untuk menyediakan layanan yang lebih baik pada trafik jaringan tertentu melalui teknologi yang berbeda-beda. QoS merupakan suatu tantangan yang cukup besar dalam jaringan berbasis IP dan internet secara keseluruhan. Tujuan dari QoS adalah untuk memuaskan kebutuhan - kebutuhan layanan yang berbeda, yang menggunakan infrastruktur yang sama. QoS menawarkan kemampuan untuk mendefinisikan atribut-atribut layanan jaringan yang disediakan, baik secara kualitatif maupun kuantitatif
29
2.2.3.1 Terminologi Qos Terminologi Qos diklasifikasikan ke dalam 3 area, antara lain layanan (service), jaringan (network), dan manjemen (management).
1. QoS yang berhubungan dengan kualitas layanan (service) terdiri dari kecepatan pemrosesan (speed), tingkat ketepatan (accuracy), tingkat kepastian atau jaminan (dependability), ketersediaan (availability), keandalan (reliability), kemudahan (simplicity) dan sebagainya.
2. QoS yang berhubungan dengan jaringan (network) terdiri dari network accessibility, connection accessibility, connection error probability, connection failure probability, misrouting probability bit error ratio, transmission performance dan sebagainya.
3. QoS yang berhubungan dengan manajemen (management) terdiri dari resource management, class of service, customer relationship management, benchmark, service level agreement, time between interruptions, interruption duration, mean time between interruption, mean time to restoration, fault coverage, repair coverage, maintenance, disaster recovery, complaint, directory service dan sebagainya.
30
2.2.3.2 Kualitas Jaringan Pada
jaringan
terdapat
berbagai
factor
yang
mempengaruhi kualitas jaringa antara lain faktor manusia dan faktor teknis. Faktor manusia terdiri dari kestabilan layanan (stability of service), ketersediaan layanan (availability of service), jeda waktu (delay), informasi pengguna dan lain-lain. Sedangkan faktor teknis terdiri dari keandalan (reliability), scalability, effectiveness, maintainability, grade of service dan lain-lain.
Transmisi sebuah paket data yang melewati jaringan dari transmitter
sampai
receiver
akan
mengalami
berbagi
permasalahan, di antaranya :
1. Low Throughput
Throughput akan dipengaruhi oleh tipe data-stream pada jaringan. Tipe data-stream tertentu bisa saja membutuhkan prirotas lebih tinggi dalam jaringan jika dibandingkan dengan tipe data-stream lain. Misalkan data multimedia (video dan audio).
31
2. Dropped Packets
Router akan membuang paket (drop) jika terdapat paket yang rusak atau paket tersebut sampai pada saat buffer router penuh. Ini menyebabkan pengiriman ulang terhadap paket tersebut, ini dapat menyebabkan terjadinya delay pada aliran transmisi tersebut.
3. Errors
Paket error terkadang disebabkan oleh bit-error oleh gangguan sinyal gelombang radio (pada jaringan wireless). Apabila receiver menerima dan mendeteksi paket tersebut error, maka paket tersebut akan dibuang (drop) dan akan meminta transmiter untuk mengirim ulang paket tersebut.
4. Latency
Sebuah paket bisa saja melewati berbagai rute untuk menghindari terjadinya kemacetan (congestion) sehingga membutuhkan waktu yang cukup lama untuk sampai ke tujuan. Hal ini akan sangat mempengaruhi latency.
32
5. Jitter
Jitter merupakan variasi delay setiap paket. Hal ini akan sangat berpengaruh terhadap kualitas streaming audio atau video.
6. Out of order delivery
Hal ini terjadi apabila suatu paket yang dikirimkan melalui router yang berbeda, memungkinkan untuk sampai pada tujuan dan mengakibatkan paket diterima tidak sesuai dengan urutan paket yang dikirim.
2.2.3.3 Qos pada IP Network Untuk menyediakan QoS pada IP Network, IP Router perlu dilengkapi dengan berbagai fungsi tambahan. Pertama, sebuah host harus melakukan resource reservation pada router sepanjang jalur menuju tempat pengiriman melalui signaling protocol. Request tersebut akan melalui sebuah rute dimana router dapat menawarkan jalur terbaik, yang disebut dengan QoS Routing. Setiap router sepanjang jalur melakukan admission control untuk menentukan apakah request tersebut diterima atau ditolak.
33
Apabila permintaan resource reservation tersebut diterima, maka router akan siap untuk menerima aliran data dari host. Pada saat aliran data dikirim dan diterima oleh router, router perlu melakukan classifying terhadap semua paket yang diterima menjadi per-flow queue atau per-class queue, lalu menerapkan policing untuk melihat apakah paket tersebut menggunakan resource yang berlebihan dari resource yang diminta, dan terakhir melakukan scheduling untuk memastikan paket tersebut mendapatkan alokasi bandwidth.
2.2.3.4 Komponen Qos Terdapat 6 komponen dari QoS yang perlu diperhatikan dalam membangun jaringan yang memiliki Qos, antara lain :
1. Signaling Protocol
Merupakan
protokol
umum
yang
digunakan
untuk
melakukan komunikasi antar router dengan tujuan untuk resource reservation. Salah satu protokol yang sering digunakan adalah Resource ReserVation Protocol (RSVP) yang digunakan oleh aplikasi untuk melakukan reservasi terhadap resource pada suatu jaringan. Contoh lain adalah protokol Common Open Policy Service (COPS), yaitu protokol query-response yang sederhana yang digunakan di
34
dalam policy management system yang merupakan bagian dari arsitektur QoS Management.
2. Qos Routing
QoS Routing menyediakan rute yang dinamis yang ditentukan berdasarkan waktu dan panjang jalur. Router melakukan pemilihan rute berdasarkan informasi dasar seperti jumlah hop yang sedikit, delay, bandwidth, loss ratio dan lain-lain.
3. Admission Control
Pemilihan rute yang terdekat akan memungkinkan terjadinya kemacetan di suatu jalur tertentu, untuk itu perlu adanya admission control yang mengatur apakah paket tersebut boleh melewati rute tersebut atau tidak. Hal ini ditentukan berdasarkan jumlah paket yang menumpuk pada jalur tersebut, apabila jalur tersebut dipadati dengan paket yang sedang menunggu antrian (macet), maka paket akan di-drop.
4. Packet Classification
Apabila jalur telah disepakati, melalui signaling protocol, QoS Routing dan Admission Control, maka paket dapat dikirimkan ke tujuan. Paket perlu diklasifikasikan.
35
5. Policing
Komponen ini mengatur hak-hak paket. Apakah paket tersebut menggunakan resource yang berlebihan dari yang disepakati. Jika paket tersebut melebihi penggunaan resource-nya, maka paket tersebut akan di-drop atau diberi jeda waktu (delay).
6. Scheduling
Tujuan umum adalah untuk melakukan resource sharing antara kelas paket. Terdapat bermacam-macam algoritma yang digunakan untuk scheduling, mulai dari yang sederhana sampai yang rumit.
2.2.3.5
Arsitektur Qos Terdapat 2 arsitektur dari QoS antara lain Integrated Services (IntServ) dan Differential Services (DiffServ).
1. Integrated Services (IntServ)
Merupakan arsitektur yang lengkap yang dapat memenuhi hampir seluruh kebutuhan QoS yang disebabkan oleh critical network applications. Namun IntServ memerlukan cost yang besar.
36
2. Differential Services (DiffServ)
Merupakan solusi sederhana dengan menyediakan layanan yang berbeda berdasarkan level pengguna. Perbedaan layanan tersebut mencakup bandwidth, delay dan lain-lain.
2.2.4 ROUTER Router merupakan suatu alat atau program aplikasi yang berfungsi menentukan pada titik mana suatu paket data harus diteruskan ke jaringan yang lain. Router akan memilih jalan terdekat untuk melewatkan paket aplikasi data.
Gambar 2.7 Router
Aplikasi-aplikasi yang berada pada router, jika telah terinstal pada sebuah komputer dinamakan PC Router. Router memiliki kemampuan melewatkan paket IP dari satu jaringan ke jaringan lain yang mungkin memiliki banyak jalur diantara keduanya. Router yang saling terhubung dalam jaringan internet turut serta dalam sebuah algoritma routing
37
terdistribusi untuk menentukan jalur terbaik yang dilalui paket IP dari system ke sistem lain. Proses routing dilakukan secara hop by hop. IP tidak mengetahui jalur keseluruhan menuju tujuan setiap paket. IP routing hanya menyediakan IP address dari router berikutnya yang menurutnya lebih dekat ke host tujuan.
2.2.5 PC ROUTER Pengertian PC router adalah sebuah komputer yang dimodifikasi sedemikian rupa sehingga dapat digunakan sebagai router. Untuk membuat sebuah PC router tidak harus menggunakan komputer dengan spesifikasi yang tinggi. Komputer dengan prosesor pentium dua, hard drive 10 GB dan ram 64 serta telah tersedia LAN Card sudah bisa digunakan sebagai PC router. Komputer yang dijadikan router ini harus diinstal dengan sistem operasi khusus untuk router. Sistem operasi yang populer untuk PC router saat ini adalah Mikrotik.
Gambar 2.8 PC Router Mikrotik
38
2.2.6 ROUTER OS Produk utama dari Mikrotik adalah sistem operasi berbasis linux yang dikenal sebagai Mikrotik RouterOS. Diinstal pada perangkat keras milik perusahaan (RouterBoard), atau pada komputer yang berbasis x86, ternyata itu merubah komputer menjadi sebuah router jaringan dan menerapkan berbagai fitur tambahan, seperti firewall, layanan Virtual Private Network (VPN) dan client, bandwidth shaping dan Quality of Service (Qos), Wireless access point, dan fitur lainnya yang umum digunakan ketika jaringan tak terhubung. Sistem ini juga dapat berfungsi sebagai sistem hotspot berbasis Captive-Portal. Sistem operasi ini memiliki lisensi untuk meningkatkan tingkat layanannya. Masing-masing lisensi memiliki fitur-fitur yang berbeda di setiap tingkatannya. Sebuah aplikasi Windows yang disebut Winbox menyediakan GUI (Graphical User Interface) untuk konfigurasi dan memonitor RouterOS, namun RouterOS juga memungkinkan akses melalui FTP, Telnet, dan secure shell (SSH)
2.2.6.1 Fitur Router OS RouterOS mendukung banyak aplikasi yang digunakan oleh Internet Service Provider (ISP), contohnya OSPF, BGP, Multiprotocol Label Swithcing (VPLS / MPLS). Produk ini didukung oleh Mikrotik melalui forum dan wiki, memberikan berbagai macam contoh konfigurasi. Router OS mendukung
39
Internet Protocol Version 4 (IPV4), serta Internet Protocol Version 6 (IPV6).
Untuk perangkat lunak ini menyediakan dukungan secara virtual untuk semua interface jaringan yang mendukung untuk Linux kernel 2.6.16, kecuali wireless, di mana Atheros dan Pricm chipset adalah satu-satunya perangkat keras (Hardware) yang dukung pada versi 3.x.
2.2.6.2
Level Router OS Mikrotik RouterOS hadir dalam berbagai level. Tiap level memiliki kemampuannya masing-masing, mulai dari level 3, hingga level 6. Secara singkat, level 3 digunakan untuk router ber-interface ethernet, level 4 untuk wireless client atau serial interface, level 5 untuk wireless AP, dan level 6 tidak mempunyai limitasi apapun. Untuk aplikasi hotspot, bisa digunakan level 4 (200 user), level 5 (500 user) dan level 6 (unlimited user).
Detail perbedaan masing-masing level dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
40
Gambar 2.9 Level RouterOS
2.2.7 SWITCH Switch merupakan alat jaringan yang berada pada layer ke-2 (Data Link) pada OSI layer yang digunakan untuk menghubungkan berbagai device jaringan atau segmen LAN ke dalam satu jaringan (yang besar). Seperti pada Bridge, Switch mengenali dan meneruskan data berdasarkan MAC Address. Setiap Network device yang ada akan menciptakan suatu latency. Sifat khusus dari Switch adalah collision-free diantara alat jaringan yang ada dan mendukung multiple simultaneous conversation. Pada umumnya, LAN Switch menghubungkan Ethernet LAN dengan kecepatan 10-Mbps dan 100-Mbps.
41
Gambar 2.10 Switch
Switch memiliki 2 forwarding technique, yaitu : store-andforward Switching dan cut-through Switching. Pada store-and-forward Switching, frame data yang diterima Switch akan dikumpulkan terlebih dahulu sebelum diteruskan ke tujuan, hal ini akan menyebabkan latency bergantung pada besarnya frame data. Sedangkan cut-through Switching, frame data yang diterima Switch dapat dikirimkan ke tujuan ketika frame sudah cukup terkumpul untuk melakukan forwarding decision, hal ini akan mengurangi latency pada Switch.
2.2.8 TRAFFIC SHAPING Traffic shaping adalah sebuah mekanisme untuk mengontrol jumlah dan kecepatan lalu lintas yang dikirimkan dalam sebuah jaringan. Traffic shaping yang sering disebut sebagai packet shaping merupakan pengontrol lalu lintas jaringan komputer untuk mengoptimalkan atau menjamin kinerja jaringan. Traffic shaping biasanya diaplikasikan pada
42
traffic source untuk menjamin traffic yang dikirimkan agar pasti mengikuti kebijakan yang telah dibuat.
Terdapat 2 macam traffic shaping, yaitu leaky bucket dan token bucket.
1. Leaky Bucket
Di analogikan sebuah ember yang memiliki suatu lubang kecil pada bagian dasar, air akan mengalir dari ember tersebut pada kecepatan yang tetap selama air tersedia di dalam ember. Kecepatan air yang keluar tidak bergantung pada kecepatan ketika air dimasukkan ke dalam ember dalam keadaan kosong. Air yang dimasukkan bisa memiliki kecepatan yang berbeda, namun kecepatan air yang keluar akan tetap. Sama seperti pada jaringan, teknik yang disebut leaky bucket dapat memperhalus lalu lintas yang padat. Kepadatan tersebut dapat disimpan dalam bucket dan dikirimkan keluar dengan kecepatan tertentu.
Gambar 2.11 Leaky Bucket
43
Seperti tampak pada ilustrasi gambar diatas, diibaratkan suatu jaringan mengalokasikan bandwidth sebesar 3Mbps untuk suatu host. Penggunaan leaky bucket akan membentuk input traffic untuk mematuhi komitmen yang telah dibuat. Host mengirimkan burst data pada kecepatan 12Mbits selama 2 detik ( jumlah 24Mbits data ), dan host akan diam selama 5 detik dan kemudian mengirimkan data pada kecepatan rata-rata 2 Mbps selama 3 detik (jumlah 6 Mbits data), Secara keseluruhan, host telah mengirimkan data sebesar 30Mbits dalam 10 detik. Leaky bucket akan memperhalus lalu lintas dengan mengirim data keluar pada kecepatan 3 Mbps dengan waktu yang sama yaitu 10 detik. Tanpa Leaky bucket aliran data yang padat dapat merusak jaringan dengan memakan bandwidth yang berlebih akibat aktifitas host tersebut. 2. Token Bucket Model pada Leaky Bucket sangat membatasi dengan menghiraukan idle host. Contohnya ketika host tidak melakukan proses pengiriman sejenak, bucket akan kosong. Namun ketika host memiliki aliran data yang padata, leaky bucket hanya bekerja pada kecepatan rata-rata. Waktu yang diperlukan selama host mengalami idle tidak terjadi penghitungan. Di sisi lain, algoritma token bucket memungkinkan idle host untuk menghitung proses yang akan datang ke dalam bentuk token-token. Setiap satuan waktu tertentu, sistem akan mengirim sebanyak n token pada kumpulan bucket. Sistem akan mengeluarkan
44
satu token untuk tiap paket data yang dikirimkan. Sebagai ilustrasi, jika nilai n adalah 100 dan host idle selama 100 detik, bucket akan mengumpulkan 10.000 token. Host sekarang dapat mengeluarkan semua token dalam 1 detik sebanyak 10.000 paket data atau, host dapat menggunakan 1000 detik untuk 10 paket data tiap detiknya. Dengan kata lain, host dapat mengirimkan data yang padat selama bucket tidak kosong. Token bucket dapat diilustrasikan dengan sebuah alat penghitung. Ketika token ditambahkan, alat penghitung token akan bergerak 1 angka. Dan tiap data yang dikirimkan, alat penghitung token akan dikurangi 1. Ketika alat penghitung menunjukan angka 0, host tidak dapat mengirimkan data.
Gambar 2.12 Token Bucket
45
2.2.9 HIERARCHICAL TOKEN BUCKET (HTB) Hierarchichal Token Bucket adalah suatu classful qdisc yang ditulis oleh martin Devera dengan sekumpulan konfigurasi yang lebih sederhana dibanding CBQ (Class Based Queue). Secara konseptual, HTB adalah suatu jumlah yang berubah-ubah dari token bucket yang diatur di dalam suatu hirarki. Yang utama pada perangkat jaringan manapun dikenal sebagai queuing disiplin qdisc root.
Ada 3 tipe kelas dalam HTB, yaitu : Root, Inner, dan leaf. Root class berada di paling atas, dan semua trafik harus melewati kelas ini. Inner class memiliki father classes dan daughter classes. Sedangkan leaf class adalah class dimana memiliki father classes, tetapi tidak memiliki daughter classes. Pada leaf classes, trafik dari layer yang lebih tinggi disuntikkan mengikuti klasifikasi yang harus dilakukan menggunakan filter, sehingga memungkinkan untuk membedakan jenis trafik dan prioritas. Sehingga, sebelum trafik memasuki sebuah leaf class, harus diklasifikasikan melewati filter dengan berbagai aturan yang berbeda. Rules dapat memfilter berbagai jenis services, IP address dan bahkan Network Address. Proses ini dikenal dengan sebutan classifying process. Lebih jauh, ketika traffic telah diklasifikasikan, traffic akan dijadwalkan dan dibentuk. Untuk melakukan tugas ini, HTB menggunakan konsep Token dan Bucket untuk mengontrol bandwidth yang digunakan dalam
46
sebuah link. Untuk menyesuaikan aliran, HTB menghasilkan Token dan dequeue packets hanya dari bucket jika Token tersedia.
Gambar 2.13 Struktur Hierarchical Token Bucket
Teknik antrian HTB memberikan fasilitas pembatasan traffic pada setiap level maupun klasifikasi. Bandwidth yang tidak terpakai bisa digunakan oleh klasifikasi yang lebih rendah. Struktur HTB juga dapat dilihat seperti suatu struktur organisasi, dimana pada setiap bagian memiliki
wewenang
dan
mampu
membantu
bagian
lain
yang
memerlukan.
1.2.10 SIMPLE QUEUE dan QUEUE TREE Perbandingan antara simple queue dan queue tree adalah simple queue dimana semua paket akan diurutkan terlebih dahulu sehingga harus melewati setiap queue yang ada sebelum paket menuju komputer
47
yang dituju, pada queue tree semua paket melewati trafik secara bersamaan tanpa harus diurutkan terlebih dahulu, oleh karena itu simple queue menghasilkan delay yang lebih lama. Simple queue mengatur aliran paket data secara bidirectional (dua arah) baik unduh maupun unggah, sedangkan queue tree hanya mengatur aliran data secara directional (satu arah) sehingga dapat menambah queue untuk interface (unduh atau unggah) secara terpisah.
2.2.11 TOKEN BUCKET MECHANISM Token bucket merupakan algoritma yang digunakan untuk mengontrol jumlah data yang diinjeksikan kedalam suatu jaringan dengan membiarkan sejumlah data untuk dikirimkan. Token bucket dapat dikatakan sebagai mekanisme kontrol yang mengontrol ketika traffic dapat ditransmisikan, berdasarkan ada tidaknya token dalam sebuah keranjang (bucket). Keranjang (bucket) disini hanya merupakan bentuk imajinasi dari sebuah tempat yang mengizinkan sejumlah traffic jaringan dapat ditransmisikan. Setiap keranjang memuat token, setiap token merepresentasikan sebuah unit byte-byte atau paket tunggal dari ukuran yang telah didefiniskan dari awal (predetermined size). Token bucket sendiri merupakan definisi formal dari kecepatan transfer.
Kita asumsikan bahwa token bucket penuh. Hal ini akan mengakibatkan jumlah token adalah cukup untuk menopang atau menjaga kelangsungan lalu-lintas data (traffic) yang masuk. Jika
48
diasumsikan bahwa sebuah keranjang (bucket), dimana telah diisi oleh token dengan pada kecepatan x setiap interval penyegaran (refresh). Setiap token merepresentasikan 1 bit dari data. Untuk kesuksesan sebuah pengiriman suatu paket data, harus ada kecocokan satu-satu diantara bit dengan token. Sebagai akibatnya, ketika paket atau frame datang di port atau interface, dan cukup token ada dalam keranjang untuk mengakomodasi seluruh unit data, paket data akan menyesuaikan dengan keadaan, dan oleh karena itu akan bergerak maju. Ketika paket data sukses ditransmisikan. Token di dalam keranjang secara efektif akan dihapus untuk kemampuan dalam mengirimkan paket data. Administrator jaringan menspesifikasikan berapa jumlah token yang dibutuhkan untuk mengirim sejumlah byte. Ketika token ada, aliran paket dizinkan untuk mentransmisikan traffic. Jika tidak ada token dalam keranjang, aliran data tidak akan mentransmisikan paket data. Oleh karena itu, aliran data dapat mentransmisikan traffic sampai pada kecepatan puncak jika terdapat cukup token dalam keranjang dan jika pintu gerbangnya dikonfigurasikan secara wajar. Jumlah token sama dengan ukuran data yang telah ditransmisikan yang dihapus dari keranjang. Ilustrasi dari token bucket mechanism adalah sebagai berikut
49
Gambar 2.14 Ilustrasi Mekanisme Token Bucket
Algoritma dari Token Bucket mengikuti hal sebagai berikut :
1. Token ditambahkan setiap 1/r detik.
2. Keranjang dapat menampung paling banyak sejumlah b token. Jika token datang ketika keranjang penuh, maka token tersebut akan ditolak
3. Ketika sebuah paket (network layer PDU) dari n byte datang, n token dihapus dari keranjang, dan paket akan di kirimkan ke jaringan
4. Jika lebih sedikit token yang tersedia, tidak ada token yang akan dihilangkan, dan paket data paket data tidak akan diteruskan. Algoritma mengizinkan hingga b byte data, tetapi selama perjalanan paket output
50
yang dizinkan dibatasi oleh kecepatan konstan sebesar r. Jika kecepatan traffic yang datang melebihi kecepatan yang telah dikonfigurasikan, dan tidak terdapat token yang mencukupi dalam keranjang token untuk mengakomodasi traffic yang masuk, kelebihan data akan menyebabkan kerusakan dan akan dapat diatasi paket yang tidak diizinkan akan dapat diperlakukan sebagai berikut :
1. Paketnya di-drop atau dihilangkan
2. Paket akan mengantri sampai waktu tertentu ketika tersedia token yang cukup untuk ditransmisikan.
3. Ditransmisikan namun diberi tanda sebagai paket yang tidak diizinkan sehingga ketika jaringan penuh atau overload, paket tersebut akan di-drop.
Teknik antrian HTB memberikan fasilitas pembatasan trafik pada setiap level ataupun klasifikasinya, sehingga bandwidth yang tidak terpakai dapat digunakan oleh klasifikasi lain yang lebih rendah. Pada antrian HTB mempunyai parameter yang menyusunnya dalam antrian yaitu :
1. Rate Parameter rate menetukan bandwidth maksimum yang bisa digunakan oleh setiap class, jika bandwidth melebihi nilai “rate”, maka paket data akan dipotong atau dijatuhkan (drop).
51
2. Ceil
Parameter ceil di-set untuk menetukan peminjaman bandwidth antar class (kelas), peminjaman bandwidth dilakukan kelas paling bawah ke kelas di atasnya. Teknik ini disebut link sharing.
3. Random Early Detection (RED)
Random Early Detection atau bisa disebut Random Early Drop biasanya digunakan untuk gateway/router backbone dengan tingkat trafik yang sangat tinggi. RED mengendalikan trafik jaringan sehingga terhindar dari kemacetan pada saat trafik tinggi berdasarkan pemantauan perubahan nilai antrian minimum dan maksimum. Jika isi antrian dibawah nilai minimum, maka mode ‘drop’ tidak berlaku, saat antrian mulai terisi hingga melebihi nilai maksimum, maka RED akan membuang (drop) paket data secara acak sehingga kemacetan pada jaringan dapat dihindari. Pada antrian RED juga mempunyai parameter yang menyusunnya, yaitu :
a. Min Yaitu nilai rata-rata minimum antrian (queue). b. Max Nilai rata-rata maksimum antrian, biasanya dua kali nilai minimum atau dengan rumus:
52
Max = bandwidth (bps) * latency (s) c. Probability Jumlah maksimum probabilitas penandaan paket data. Nilainya berkisar antara 0.0 sampai dengan 1.0. d. Limit Batas paling atas antrian secara riil, jumlah paket data yang melewati limit pasti dibuang. Nilai limit harus lebih besar daripada ‘max’ dan dinyatakan dengan persamaan : Limit = max + burst e. Burst Digunakan untuk menentukan kecepatan perhitungan nilai antrian mempengaruhi antrian riil (limit). Bisa dihitung dengan persamaan : Burst = (min + min + max / 3 * avpkt) f. Avpkt Nilai rata – rata paket data/grafik yang melintasi gateway RED, sebaiknya diisi 1000. g. Bandwidth Yaitu lebar bandwidth kartu Ethernet. h. Ecn (Explicit Congestion Notification) Parameter ini memberikan fasilitas gateway RED untuk memberitahukan kepada client jika terjadi kemacetan.
53
Pengimplementasian
dari
algoritma
ini
dalam
platform,
mempunyai kekurangan dalam hal pengaturan clock (lacking the clock resolution) dan membutuhkan penambahan token tunggal ke dalam keranjang setiap 1/r detik sebagai alternatif formula. Jika kemampuan token untuk memperbaharui ke dalam bucket adalah setiap S milisekon, maka jumlah token yang dapat ditambahkan setiap milidetik adalah (r*S)/1000.
Penggunaan Token Bucket Mechanism adalah pada jaringan area lokal (Local Area Network). Salah satu aplikasi adalah penggunaan token passing pada jaringan Token Ring dan FDDI (Fiber Distributed Interface).
Berikut ini merupakan cara bekerjanya token ring :
1. Active master, dipilih berdasarkan proses yang disebut beaconing, memasukan token (sebagai sebuah paket khusus terformat) ke dalam jaringan cincin. 2. Token bersirkulasi mengelilingi cincin dan diregenerasi dan dilewatkan oleh setiap workstation ( dalam jaringan token ring, sebuah workstation memperolah data dari tetangga hulu (upstream neighbor), meregenerasikan atau memperbaharui, dan dikirimkan ke tetangga hilir (downstream neighbor). 3. Ketika workstation mempunyai data untuk dikirimkan, workstation tersebut menunggu token lewat dan akan di-grab atau diambil atau
54
dari saluran, saluran kemudian di duduki (holding) sampai transmisi dilakukan. workstation kemudian akan menginjeksikan data ke dalam saluran. 4. Paket kemudian akan bersirkulasi sepanjang cincin dan akan diperiksa dan diteruskan oleh masing-masing workstation. Ketika workstation penerima menerima paket, paket tersebut kemudian ditandai sebagai paket yang sudah diterima kemudian diteruskan kembali dan diinjeksikan ke dalam jaringan. Penandaan ini membuat pengirim data dapat mengetahui bahwa paket yang dikirimkan
telah
diterima.
Pengirim
data
kemudian
akan
meninjeksikan kembali token ke dalam cincin. Untuk mencegah workstation tertentu memonopoli jaringan, stasiun pentransmisi dapat menduduki token (mentransmisikan paket data) dalam waktu tertenu, yang disebut sebagai token hold time. Jika waktunya telah habis sebelum stasiun dapat mentransmisikan seluruh informasi, stasiun tersebut harus menhentikan transmisi dan menaruh token baru
kedalam
ring
sehingga
workstation
lain
mempunyai
kesempatan untuk dapat berkomunikasi. Ketika token kembali ke workstation tadi yang menunggu (yang kehabisan token holding time) maka transmisi dapat kembali diteruskan.
55
Gambar 2.15 Token Passing pada Token Ring
Keuntungan token passing adalah dapat mengkalkulasikan delay maksimum yang dapat diantisipasi dalam pergerakan sebuah informasi antara dua titik dalam jaringan dan ini biasanya penting dalam mendefinisikan waktu respon seperti dalam proses kontrol. Sebagai contoh, pipa minyak mungkin mempunyai sensor dalam jaringan pipa untuk mendeteksi kebocoran.
Perusahaan minyak menginginkan untuk mengetahui waktu yang tepat berapa lama sensor dapat menyalakan alarm dari sensor untuk mencapai stasiun kontrol agar dapat mematikan katup untuk mengindari kebocoran pipa yang lebih parah ke lingkungan luar. LAN dimana membutuhkan waktu untuk delay, maka kondisi ini akan dapat bekerja dengan baik. Kekurangan dari token passing adalah jika terjadi pada unidirectional ring (searah), sehingga akan membutuhkan waktu yang lama untuk melewatkan token. Peralatan harus menunggu sampai menerima token sebelum dikirimkan, dan jika peralatan terjadi kerusakan maka ring tidak dapat melewatkan token sampai jaringan diperbaiki (Jika terjadi kerusakan peralatan maka kemungkinan terjadi kerusakan pada token). Sekarang,
56
hampir seluruh token mempunyai electrical shunt untuk mencegah hal ini terjadi.
