BAB II JARINGAN AD HOC
2.1 Pendahuluan Berawal dari riset pada jaringan militer Amerika Serikat, jaringan ad hoc mulai berkembang dan menjadi penting didalam beberapa aplikasi komersial. Mobile Ad hoc NETwork (MANET) atau singkatnya jaringan ad hoc memungkinkan beberapa node yang mobile dan secara dinamik mampu mengorganisasi dan mengelola diri sendiri sehingga membentuk topologi network yang bersifat sementara tanpa adanya dukungan infrastruktur. Node bisa berupa peralatan komunikasi dan komputer, seperti laptop, Personal Digital Assistant (PDA), atau mobile phone. Prinsip dibelakang jaringan ad hoc adalah multi-hop relaying, yang pernah dilakukan oleh Darius I, Raja Persia, pada 500 tahun sebelum masehi (sekitar 522486 sebelum masehi), menemukan suatu sistem komunikasi yang inovatif, yaitu yang digunakan untuk mengirim pesan dan berita dari Ibukota Persia ke propinsi-propinsi dibawah kekuasaannya dengan menggunakan beberapa orang untuk membentuk garis yang diposisikan pada suatu tempat yang tinggi. Sistem ini 25 kali lebih cepat dibandingkan sistem pengiriman pesan yang lain pada saat itu. Pada saat ini, riset pada bidang wireless dan mobile device berfokus pada MANET. Menurut data Internet Engineering Task Force (IETF) dan Institute of Electrical and Electronic Engineering (IEEE), proceeding tentang wireless dan mobile device, MANET meliputi 80% dari penelitian pada jaringan ad hoc.
2.2 Mobile Ad hoc Network (MANET) MANET diharapkan akan menjadi jaringan yang lebih besar dan lebih besar lagi. Diperlukan router yang tetap (fixed-router) maupun lokasi yang tetap (fixed-location) pada infrastruktur jaringan, seperti terlihat pada Gambar 2.1a. Sedangkan pada MANET hal ini tidak diperlukan, seperti terlihat pada Gambar 2.1b (Thomas Staub
2004). Contoh infrastruktur jaringan adalah jaringan selular, dan Local Area Network (LAN) atau Wireless Local Area Network (WLAN).
(a) Infrastruktur Jaringan
(b) MANET
Gambar 2.1. Struktur Jaringan Nirkabel (Thomas Staub 2004)
Jaringan ad hoc merupakan sekumpulan dari dua atau lebih node yang dilengkapi dengan peralatan komunikasi nirkabel (wireless) dan memiliki kemampuan membentuk jaringan komputer. Sebuah node dapat berkomunikasi dengan node yang lain selama node-node tersebut masih berada dalam jangkauan radio, sehingga membentuk suatu jaringan pada saat diperlukan (on-the-fly). Istilah “ad hoc” cenderung untuk dinyatakan “dapat mengambil bentuk-bentuk yang berbeda” dan “dapat bergerak bebas (mobile), berdiri sendiri (standalone), atau jaringan”. Ad hoc node harus mampu mendeteksi kehadiran node lain dan melakukan handshaking untuk berkomunikasi dan berbagi informasi juga layanan (service). Peralatan ad hoc bisa bermacam-macam mulai dari Palmtop, laptop, Internet mobilephone, PDA, dan lain-lainnya. Gambar 2.2 memperlihatkan kemungkinan topologi pada jaringan ad hoc, yaitu terdiri dari peralatan yang berbeda-beda
(heterogen) atau yang sejenis (homogen) .
A
(a)
(b)
Gambar 2.2. (a) Peralatan Mobile Heterogen (b) Homogen (Thomas Staub 2004)
Jaringan Mesh
Jaringan Selular Jaringan Hybrid
Jaringan Sensor
Tergantung Infrastruktur
Tidak Tergantung Infrastruktur
(Single-hop)
(Multi-hop / Ad hoc)
Gambar 2.3. Jaringan Selular dan Ad hoc (Thomas Staub 2004)
Gambar 2.3 memperlihatkan perbedaan dari jaringan nirkabel (wireless) yang ada sekarang. Jaringan nirkabel selular yang sekarang kita gunakan (lihat Gambar 2.4) diklasifikasikan sebagai jaringan yang tergantung pada infrastruktur. Setup path diperlukan sebelum melakukan hubungan antara dua node. Jaringan ad hoc dikategorikan masuk dalam jaringan nirkabel (wireless) yang memiliki kemampuan multi-hop dan mampu beroperasi tanpa dukungan infrastruktur
apapun. Ketidakhadiran infrastruktur atau pusat koordinator komunikasi atau base station menjadikan routing sangat kompleks jika dibandingkan pada jaringan selular. BSS
Other Lainnya BTS
BSC BTS
BTS
MSC BTS = Base Transceiver Station BSC = Base Station Controller BSS = Base Station Subsystem MSC = Mobile Switching Centre
Gambar 2.4. Sistem Komunikasi Selular (Wireless) (Carlo Kopp 2002)
Perbedaan utama antara jaringan selular (infrastructure network) dengan ad hoc (infrastructure-less network) dapat disimpulkan pada Tabel 2.1. Adanya base station menjadikan routing lebih mudah dan juga manajemen sumber daya didalam jaringan selular. Hal ini disebabkan pada jaringan selular, keputusan routing dibuat terpusat. Tetapi pada jaringan ad hoc, routing dan manajemen sumber daya dikerjakan secara terdistribusi oleh semua node. Routing ini diperlukan oleh setiap node agar menjadi lebih pintar sehingga node bisa berfungsi ganda yaitu sebagai host, untuk mentransmisikan dan menerima data, dan sebagai router, untuk mengarahkan data dari node lain (C.K Toh 2002).
Tabel 2.1. Perbedaan Antara Jaringan Selular dan Jaringan Ad hoc (C Siva 2004) Jaringan Selular
Jaringan Ad hoc
Berbasis fixed Infrastructure
Infrastructure-less
Single-hop
Multi-hop
Bandwidth dijamin
Berbagi kanal radio (lebih cocok untuk
(dirancang untuk voice traffic)
lalulintas data yang best-effort)
Routing dipusatkan
Routing terdistribusi
Circuit-swithed
Packet-switching
Konektifitas tanpa terputus
Konektifitas sering terputus dikarenakan node bersifat mobile
Biaya dan waktu yang tinggi
Cepat dan biaya lebih efektif
Lebih mudah untuk mencapai sinkronisasi
Sinkronisasi waktu yang sulit dan
waktu
mengkonsumsi bandwidth
Lebih mudah untuk pemesanan bandwidth
Domain aplikasi pada sektor sipil dan komersil
Biaya tinggi untuk pemeliharaan jaringan
Mobile host relatif lebih kecil kompleksitasnya
Tujuan utama dari routing adalah untuk memaksimalkan rasio call acceptance dan meminimalkan rasio call drop
Sudah luas penggunaannya dan sekarang sudah masuk pada evolusi generasi ketiga
Pemesanan bandwidth memerlukan protokol MAC yang kompleks Domain aplikasi pada medan tempur, operasi SAR Self-organization dan pemeliharaan dibangun pada jaringan Mobile host memerlukan kecerdasan yang lebih Tujuan utama dari routing adalah menemukan jalur (path)dengan overhead yang minim dan juga konfigurasi ulang yang cepat dari broken path Beberapa isu diberikan untuk kesuskesan penggunannya walaupun begitu masih ada sedikit yang menggunakannya
2.3 Jaringan Hibrida Konsep jaringan hibrida adalah gabungan dari jaringan infrastruktur dan MANET. Disatu sisi ada jaringan dengan infrastruktur dan disisi lain terdapat node yang dapat bergerak bebas (mobile node) dengan fasilitas routing. Hal ini memungkinkan rute multi-hop antara mobile node dengan base station. Hal ini menyebabkan ruang lingkup area dari base station menjadi lebih luas, seperti terlihat pada Gambar 2.5. Ide jaringan hibrida adalah untuk efisiensi dari jaringan infrastruktur yang ada, untuk memperluas area dari base station dan mengurangi konsumsi daya listrik.
Gambar 2.5. Jaringan Hybrid (Thomas Staub 2004)
2.4 Karakteristik Ad hoc Karakteristik jaringan ad hoc : -
Secara mendasar tidak memiliki infrastruktur jaringan (infrastructure-less).
-
Self-organizing dan self-managing. Dikarenakan dukungan infrastruktur yang minim atau bahkan tidak ada, maka node harus mampu mengelola dan memelihara sendiri.
-
Mobile. Kebanyakan atau semua node merupakan mobile node.
-
Topologi jaringan yang berubah-ubah. Yang terjadi ketika node bergerak, node yang lain atau baru bergabung, atau beberapa node pergi, atau beberapa rute terputus. Kehilangan konektifitas jaringan adalah hal umum yang sering kali terjadi, untuk sementara waktu atau juga tanpa pemberitahuan.
-
Nirkabel (wireless). Node yang mobile maka komunikasinya harus berupa nirkabel (wireless).
-
Semua node bisa berupa sebuah host atau router. Disaat sebuah node ingin menghubungi node lain yang berada diluar jangkauan dari single-hop-nya, diperlukan sebuah fungsi routing untuk setiap node.
-
Multi-hop. Ketika node mampu melakukan route traffic untuk node lainnya, maka multi-hop sangat diperlukan. Multi-hop adalah kemampuan yang diperlukan dalam jaringan ad hoc karena single-hop dari jaringan ad hoc tidak cukup luas. Hal ini akan membatasi komunikasi antara node.
-
Pembatasan power. Disaat node berpindah, node tidak mendapat konsumsi daya listrik, tapi hanya mengandalkan baterai yang memiliki keterbatasan. Apalagi disaat node mobile, mungkin saja akan terhalang oleh dinding atau gedung.
-
Berbagai macam dalam ukuran bisa terjadi dikarenakan network mampu melakukan self-managing dan self-organizing.
-
Heterogenitas. Setiap node boleh saja memiliki kemampuan yang berbeda antara satu node dengan node yang lain.
2.5 Kemungkinan Kedepan dan Tantangan 2.5.1
Kemungkinan Kedepan Berikut ini beberapa contoh bentuk penggunaan jaringan ad hoc: •
Jaringan komunitas (Community network) : seperti di kampus, di perkotaan, di lingkungan tetangga, dan untuk konferensi.
•
Jaringan kantor (Enterprise network) : seperti untuk meeting atau konferensi.
•
Jaringan rumah (Home network)
•
Jaringan sensor (Sensor Network) : seperti penggunaan pada militer untuk mendeteksi gerakan musuh, atau mendeteksi senjata kimia, memantau kepadatan lalulintas di perkotaan.
•
Jaringan tanggap darurat (Emergency response network) : seperti untuk operasi pencarian dan penyelamatan, bencana alam.
•
Jaringan kendaraan (Vehicle network) : seperti penggunaan pada infrastruktur transportasi, lampu lalu lintas, rambu atau marka jalan.
•
Jaringan militer (Military network) : di medan pertempuran sebagai media komunikasi.
Keuntungan menggunakan jaringan ad hoc bagi user : -
Jaringan ad hoc mendukung mobilitas. Dengan adanya teknologi jaringan ad hoc, kemanapun user bepergian tetap dapat berkomunikasi.
-
Hanya diperlukan dukungan infrastruktur yang minimum.
-
Biaya komunikasi menjadi lebih murah.
-
Munculnya layanan spesifik lokasi (location-specific service)
-
Pengorganisasian menjadi efektif
Keuntungan menggunakan jaringan ad hoc bagi operator jaringan komunikasi dan penyedia jasa : •
Dari sudut pandang jaringan, jaringan ad hoc melengkapi jaringan berbasis infrastruktur, seperti internet.
•
Dilihat dari sudut pandang biaya, jaringan ad hoc menghemat biaya setting dan pemeliharaan infrastruktur, dan juga biaya konfigurasi yang meliputi perubahan secara geografis dan kepadatan lalulintas pada jaringan.
•
Banyak penyedia jasa yang memasuki pasar jaringan ad hoc dan menyediakan berbagai lokasi dan informasi, e-commerce, dan lain-lain.
•
Dengan berkurangnya biaya setting infrastruktur, mulai banyak operator masuk ke pasar jaringan ad hoc dengan menawarkan jasa nirkabel (wireless) yang baru.
•
Traffic load pada infrastruktur dikurangi dan dengan demikian node dapat berhubungan dengan infrastruktur yang sama. Penggantian infrastruktur berdampak ekonomis dan kemungkinan tidak
harus dilakukan. Jaringan Ad hoc adalah solusi tengah.
2.5.2
Tantangan
Ada beberapa tantangan dalam lingkungan mobile ad hoc network yang akan dijelaskan satu persatu, antara lain : -
Medium Access Control (MAC)
-
Routing
-
Keamanan (Security)
-
Evaluasi kinerja (Performance Evaluation)
-
Keterbatasan (Limitation)
-
End-to-end
-
Kualitas layanan (Quality of Service)
2.5.2.1 Medium Access Control (MAC) Terdapat dua jenis MAC, yaitu acak (random) dan terkontrol (controlled). Pada akses acak (random access), seluruh node bersaing untuk mendapatkan kanal didalam jalur yang tidak terkontrol (cocok untuk jaringan ad hoc), sehingga tabrakan (collision) tidak dapat dihindari. Pada controlled access, persaingan untuk mendapatkan kanal dikontrol (dalam kebanyakan kasus oleh master node), sehingga tabrakan dapat dihindari.
2.5.2.2 Routing Routing adalah hal yang sangat penting didalam jaringan ad hoc. Pada Gambar 2.6 digambarkan klasifikasi protokol routing. Protokol routing proaktif bersifat table driven dimana setiap node menyimpan tabel yang berisi informasi rute semua node yang diketahuinya. Informasi rute di-update secara berkala. Protokol routing reaktif adalah on-demand yang berbasis pada sebuah rute yang dibentuk selama permintaan (request). Hybrid routing protocol adalah kombinasi dari kedua routing protokol antara proaktif dan reaktif.
Penggunaan
protokol routing
proaktif secara mendasar memberikan solusi terpendek end-to-end delay, karena informasi routing selalu tersedia dan up-to-date jika dibandingkan dengan protokol routing reaktif. Kekurangan dari dari protokol routing proaktif adalah terlalu banyak penggunaan sumber daya (resource), seperti overhead disaat meng-update informasi routing.
Gambar 2.6. Klasifikasi Protokol Routing Ad hoc (Jose Costa dkk 2004)
2.5.2.3 Keamanan (Security) Ada beberapa hal dalam keamanan yang membedakan antara jaringan ad hoc dan jaringan berbasis infrstruktur (infrastructured-based network), antara lain :
• Kanal yang mudah terserang (Channel vulnerability). Dapat dengan mudah didengar dan di-injeksi oleh orang lain. • Node yang mudah terserang (Node vulnerability). Node tidak terletak pada sebuah tempat dan dilindungi secara fisik. Sehingga mudah untuk diserang. • Tidak adanya infrastruktur, sehingga autentikasi dan sertifikasi juga tidak ada. • Perubahan topologi jaringan yang dinamik. Hal ini menyebabkan ancaman keamanan dari protokol routing. • Keterbatasan daya listrik dan perhitungan. Diperlukan penyedian teknik algoritma enkripsi yang rumit.
Ada dua tipe serangan keamanan (security attack) pada jaringan ad hoc : -
Pasif. Sebuah node bisa mengabaikan operasi yang diminta oleh node lain.
-
Aktif. Sebuah node bisa memasukkan informasi dari node lain kedalam jaringan.
2.5.2.4 Evaluasi Kinerja
Ada dua pendekatan yang dapat dipakai untuk mengukur kinerja jaringan ad hoc, yaitu dengan melakukan percobaan sesungguhnya (testbed) dan modeling (simulasi). Keuntungan melakukan testbed adalah dapat mengungkap permasalahan yang tidak dapat dideteksi oleh simulasi. Tetapi testbed tidak mampu melakukannya untuk skala yang sangat besar. Dengan simulasi, pembelajaran tentang perilaku sistem jaringan menjadi lebih mudah, karena menggunakan penyederhanaan parameter jaringan yang bermacammacam. Lebih jauh lagi, untuk membuat jaringan dalam ukuran yang lebih besar bisa dimungkinkan. Kekurangan metode simulasi ini adalah tidak mampu mengungkap sesungguhnya.
beberapa
permasalahan
yang
terdapat
pada
implementasi
2.5.2.5 Keterbatasan Terdapat beberapa batasan pada jaringan ad hoc, yaitu : •
Aplikasi yang mematikan (Killer application), seperti Denial of Service (DoS), wireless attack / scan dan SQL Injection.
•
Penerimaan user oleh user lain tidak jelas.
•
Faktor skalabilitas mengingatkan dengan adanya user atau platform yang tidak dikenal (unknown).
•
Delay yang disebabkan oleh multi-hop.
•
Quality of service (QoS) sulit untuk dijamin.
•
Sekuriti cenderung dalam keadaan terancam.
2.6 Protokol Routing Protokol routing pada jaringan ad hoc dapat diklasifikasikan menjadi beberapa tipe berdasarkan kriteria.
Beberapa klasifikasi, sifat, mekanisme, kelebihan dan
kekurangan dari protokol routing aodv akan dibahas dibawah ini. 2.6.1 Ad hoc On-demand Distance Vector (AODV) AODV pertama kali diusulkan pada tahun 1997, setelah DSR diusulkan terlebih dahulu. Protokol ini merupakan pengembangan DSDV, tetapi tidak sungguh-sungguh seperti DSDV. Konsep distance vector sangat lemah, karena itu AODV berubah dari table-driven (proactive) menjadi on-demand (reactive). Implementasi protokol ini telah banyak dilakukan, dan juga untuk multicast-nya (tetapi telah diberhentikan), disebabkan overhead yang berlebihan sehingga utilitas jaringan menurun. Perbedaan utama AODV dan DSR adalah DSR menggunakan routing asal/sumber (source routing) dimana paket data membawa path yang lengkap yang akan dilewati. Sedangkan AODV, node sumber (source node) dan node tengah (intermediate node) menyimpan informasi node berikutnya (next-hop). Pada on-
demand, source node menyebarkan paket RouteRequest (RREQ) didalam jaringan ketika sebuah rute tidak tersedia untuk node tujuan. Perbedaan yang lain adalah AODV
menggunakan
destination
sequence
number
(DestSeqNum)
untuk
menentukan path yang up-to-date ke tujuan. AODV hanya mendukung
link yang simetrik dan bisa atau juga tidak
menggunakan hello beacon. AODV beroperasi dengan menyebarkan paket RouteRequest (RREQ) sampai node tengah memiliki rute ke node tujuan atau sampai menerima RouteReply (RREP) dari node tujuan. Kelebihan dan Kekurangan Kelebihan utama dari AODV adalah sebuah rute dibangun secara on-demand dan destination sequence number (DestSeqNum) digunakan untuk menemukan route terakhir ke node tujuan. Delay setup koneksi menjadi kecil. Kekurangan dari AODV adalah terletak pada node tengah dapat mengarahkan ke rute yang tidak konsisten jika source sequence number berumur tua (lama) dan node tengah memiliki destination sequence number yang lebih tinggi. Juga paket RouteReply (RREP) yang banyak dalam menaggapi satu paket RouteRequest (RREQ) dapat menyebabkan kontrol overhead yang berat. Kekurangan lain dari AODV adalah periodik beacon menyebabkan konsumsi bandwidth menjadi sia-sia. (RREQ) selanjutnya menanggapinya dengan mengirimkan paket RouteReply (RREP) kembali ke node sumber.
2.7 Protokol Routing Ad hoc On-demand Distance Vector (AODV) AODV adalah distance vector routing protocol yang termasuk dalam klasifikasi reaktif routing protocol, yang hanya me-request sebuah rute saat dibutuhkan. AODV
yang standar ini dikembangkankan oleh C. E. Perkins, E.M. Belding-Royer dan S. Das pada RFC 3561 (Perkin C 2003). Ciri utama dari AODV adalah menjaga timer-based state pada setiap node sesuai dengan penggunaan tabel routing. Tabel routing akan kadaluarsa jika jarang digunakan. AODV memiliki route discovery dan route maintenance. Route Discovery berupa : -
Route Request (RREQ) dan
-
Route Reply (RREP).
Sedangkan Route Maintenance berupa : -
Data
-
Route update dan
-
Route Error (RRER).
AODV memerlukan setiap node untuk menjaga tabel routing yang berisi field : -
Destination IP Address : berisi alamat IP dari node tujuan yang digunakan untuk menentukan rute.
-
Destination Sequence Number : destination sequence number bekerjasama untuk menentukan rute
-
Next Hop : ‘Loncatan’ (hop) berikutnya, bisa berupa tujuan atau node tengah, field ini dirancang untuk meneruskan paket ke node tujuan.
-
Hop Count : Jumlah hop dari alamat IP sumber sampai ke alamat IP tujuan.
-
Lifetime : Waktu dalam milidetik yang digunakan untuk node menerima RREP.
-
Routing Flags : Status sebuah rute; up (valid), down (tidak valid) atau sedang diperbaiki. 2.7.1
Penemuan Rute (Route Discovery) AODV mengadopsi mekanisme yang sangat berbeda untuk menjaga
informasi routing. AODV menggunakan tabel routing dengan satu entry untuk setiap tujuan. Tanpa menggunakan routing sumber, AODV mempercayakan pada
tabel routing untuk menyebarkan RouteReply (RREP) kembali ke sumber dan secara sekuensial akan mengarahkan paket data menuju ketujuan. AODV juga menggunakan sequence number untuk menjaga setiap tujuan agar didapat informasi routing yang terbaru dan untuk menghindari routing loops. Semua paket yang diarahkan membawa sequence number ini. Penemuan jalur (Path discovery) atau Route discovery di-inisiasi dengan menyebarkan RouteReply (RREP), seperti terlihat pada Gambar 2.7. Ketika RREP menjelajahi node, ia akan secara otomatis men-setup path. Jika sebuah node menerima RREP, maka node tersebut akan mengirimkan RREP lagi ke node atau destination sequence number. Pada proses ini, node pertama kali akan mengecek destination sequence number pada tabel routing, apakah lebih besar dari 1 (satu) pada RouteRequest (RREQ), jika benar, maka node akan mengirim RREP. Ketika RREP berjalan kembali ke source melalui path yang telah disetup, ia akan men-setup jalur kedepan dan meng-update timeout.
Gambar 2.7. Mekanisme Penemuan Rute (Carlo Kopp 2002)
2.7.2 Pemeliharaan Rute (Route Maintenance) Jika sebuah link ke hop berikutnya tidak dapat dideteksi dengan metode penemuan rute, maka link tersebut akan diasumsikan putus dan RouteError (RERR) akan disebarkan ke node tetangganya seperti terlihat pada Gambar 2.8. Dengan demikian sebuah node bisa menghentikan pengiriman data melalui rute ini atau meminta rute baru dengan menyebarkan RREQ kembali.
Gambar 2.8. Mekanisme Data (Route Update) dan Route Error (Carlo Kopp 2002)
2.7.3
Beberapa Jenis (variant) AODV Berikut ini akan dibahas beberapa protokol routing yang dikembangkan
berbasis pada protokol AODV.
2.7.3.1 Ad hoc on-demand Distance Vector – Uppsala University (AODVUU) AODV-UU (Bjorn Wiberg 2002) adalah sebuah implementasi protokol routing AODV pada Linux, yang dikembangkan pada Uppsala University di Swedia. AODV-UU ini run sebagai user-space daemon, dan maintaining kernel routing tabel. AODV-UU ditulis dengan bahasa pemrograman C dan telah di-release dibawah GNU General Public License (GPL). AODV-UU mengimplementasikan hampir semua hal pada AODV. Salah satu tujuan dari AODV-UU adalah untuk memenuhi implementasi dari AODV yang sesuai dengan draft terakhir dan tujuan ini menopang pengembangan perngkat lunak yang berkelanjutan. Kebutuhan sistem dari AODV-UU ini adalah sedikit agak rendah. Dengan menggunakan distro Linux dengan versi kernel 2.4.x, dan menggunakan wireless card (juga memungkinkan digunakan pada jaringan komputer dengan kabel). Sebagai tambahan, AODV-UU dapat di-cross-compile untuk digunakan pada arsitektur mesin ARM, sehingga AODV-UU dapat digunakan pada PDA yang
populer seperti HP iPAQ, Jornada dan Sharp Zaurus. Source code yang lengkap terdapat pada homepage AODV-UU . 2.7.3.2 Ad hoc On-demand Distance Vector + (AODV+) Protokol AODV+ dikembangkan oleh Alex Ali Hamidian dari Lund Institute of Technology, Lund University di Swedia pada awal tahun 2003 (Alex Ali Hamidian 2003). Protokol ini dimotivasi oleh kondisi dari jaringan ad hoc yang otonom, tetapi tidak memiliki konektivitas ke jaringan eksternal (external network), seperti Internet. Jadi AODV+ menyediakan interkoneksi Internet, dan semua komunikasi antara jaringan ad hoc dan Internet harus melalui gateway. Ini yang kemudian akan disebut sebagai jaringan hybrid, yaitu yang menggabungkan antara jaringan dengan dan tanpa infrastruktur. Pada jaringan hybrid, diperlukan suatu pendekatan yang memungkinkan sebuah node memiliki multihop antara mobile node dan base-station. Tujuannya adalah untuk mendapatkan hasil yang lebih efisien dari infrastructure network dan menjangkau area yang lebih luas dengan menggunakan antena tetap (fix antenna) dan base-station.
2.7.3.3 Ad hoc on-demand Distance Vector – University of California Santa Barbara (AODV-UCSB) Implementasi AODV-UCSB (Ian D Chakeres 2003) dikembangkan dengan menggunakan
Linux
kernel
2.4.
User-space
daemon
digunakan
untuk
mempertahankan kernel. Agar routing daemon AODV berfungsi, maka ia harus dideterminasikan disaat memacu protokol AODV. Karena IP stack telah dirancang untuk jaringan statik. Seringkali terdapat link yang terputus dan paket yang hilang ternyata tidak ada laporan. Oleh karena itu, diperlukan event yang harus menyatakan : -
kapan harus menginisiasi RouteRequest (RREQ)
-
kapan dan bagaimana mem-buffer paket selama pencarian rute
-
kapan untuk memperbarui (update) lifetime dari rute yang aktif
-
kapan membangkitkan (generate) RERR jika valid route tidak ada
-
kapan membangkitkan (generate) RERR selama daemon restart. AODV-UCSB
menggunakan
cara
dengan
memodifikasi
kernel
dan
menggunakan Netfilter.
2.7.3.4 Ad hoc On-demand Multipath Distance Vector (AOMDV ) AOMDV (Jose Costa dkk) dkembangkan oleh Mahesh K. Marina dan Samir R. Das dari University of New York. AOMDV ini dikembangkan berdasarkan fiturfitur yang terbaik dari AODV. AOMDV menambahkan protokol AODV agar memiliki kemampuan menemukan banyak jalur (multiple path) antara sumber dan tujuan didalam setiap pencarian rute. Multiple path kemudian dihitung dan dijamin menjadi loop-free dan disjoint. AOMDV memiliki 3 (tiga) aspek pokok yang dibandingkan dengan protokol on-demand multipath lainnya. Kesatu, AOMDV tidak memiliki overhead yang tinggi. Kedua, AOMDV menghitung disjoint route melalui protokol terdistribusi tanpa menggunakan routing sumber. Ketiga (terakhir), AOMDV menghitung jalur (path) alternatif dengan minimal penambahan overhead melalui AODV. Pada AOMDV, propagasi RREQ dari sumber ke tujuan dibangun dengan multiple path baik pada node yang ditengah maupun node tujuan. AOMDV juga tidak menyediakan tipe kontrol paket.
2.8 AODV-UU
AODV-UU (Bjorn Wiberg 2002) menyediakan banyak perintah pilihan untuk menjalankan operasinya. Pilihan ini bisa digunakan sebagai parameter pada command line setelah pemanggilan daemon AODV. Perintah pilihan yang tersedia adalah : •
Daemon mode (-d –daemon) :memperbolehkan pemisahan routing agent dari console.
•
Force gratuitous (-g, --force-gratuitous): Memaksa gratuitous flag dikirim pada semua RREQ.
•
Help (-h, --help): Menampilkan informasi help.
•
Interface (-i, --interface): Menspesifikasikan antarmuka jaringan (network interface) mana yang akan di-attach pada AODV-UU. Default-nya adalah antarmuka jaringan nirkabel (wireless network interface).
•
HELLO jittering (-j, --hello-jitter): Menonaktifkan jitter dari HELLO message.
•
Logging (-l, --log): Mengaktifkan logging ke AODV-UU logfile.
•
Routing table logging (-r N, --log-rt-table N): Mencatat isi dari tabel routing setiap N detik.
•
N HELLOs (-n N, --n-hellos N): Menyediakan N HELLO message diterima dari sebuah node sebelum sampai di node tetangganya.
•
Uni-directional hack (-u, --unidir-hack): Memperbolehkan pendeteksian dan penghindaran dari link uni-directional. Ini masih fitur percobaan.
•
Gateway mode (-w, --gateway-mode): Memperbolehkan dukungan Internet gateway. Ini juga masih fitur percobaan.
•
Disabling of expanding ring search (-x, --no-expanding-ring): Menonaktifkan perluasan RREQ, yang normalnya digunakan untuk membatasi penyebaran RREQ didalam jaringan.
•
No wait-on-reboot (-D, --no-worb): menonaktifkan
15-detik wait-on-reboot
delay pada saat startup. •
Version information (-V, --version): Menampilkan informasi versi dan hak cipta.
2.8.1
Pemrosesan Data Paket Jika tujuan dari paket (ditentukan oleh alamat IP tujuan) adalah host yang
sedang dikunjungi, maka paketnya merupakan paket broadcast, atau mode Internet gateway telah diaktifkan (enable) dan paket bukan merupakan paket broadcast,
maka paket akan diterima. Ini berarti bahwa paket dalam kondisi seperti ini akan ditangani layaknya paket biasa oleh sistem operasi. Selanjutnya, paket akan diteruskan, dimasukkan dalam antrian atau dibuang. Tabel routing internal dari AODV-UU digunakan untuk mengecek apakah rute yang aktif sekarang masih ada atau tidak. Jika rute masih ada, maka paket di-set dan diteruskan ke hop berikutnya. Dalam hal ini, paket di-generate secara local, ID paket yang unik diberikan dan akan digunakan untuk antrian paket yang tidak langsung sampai AODV-UU memutuskan sebuah aksi, dan route discovery dibuat. Jika paket tidak dibangkitkan (generate) secara lokal, dan tidak ada rute yang ditemukan, maka paket akan dibuang dan pesan RRER dikirimkan ke sumber.
2.9 Network Simulator Network Simulator NS-2 (Kevin Fall 2010) adalah suatu interpreter yang objectoriented, dan discrete event-driven yang dikembangkan oleh University of California Berkeley dan USC ISI sebagai bagian dari projek Virtual INternet Testbed (VINT). NS menjadi salah satu tool yang sangat berguna untuk menunjukkan simulasi jaringan melibatkan Local Area Network (LAN), Wide Area Network (WAN), tapi fungsi dari tool ini telah berkembang selama beberapa tahun belakangan ini untuk memasukkan didalamnya jaringan nirkabel (wireless) dan juga jaringan ad hoc. Network Simulator pertama kali dibangun sebagai varian dari REAL Network Simulator pada tahun 1989 di University of California Berkeley (UCB). Pada tahun 1995 pembangunan Network Simulator didukung oleh Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) melalui VINT Project, yaitu sebuah tim riset gabungan yang beranggotakan tenaga-tenaga ahli dari beberapa instansi ternama (Andi Bayu Wirawan 2004). Ada beberapa keuntungan menggunakan NS sebagai perangkat lunak simulasi pembantu analisi dalam riset, antara lain adalah NS dilengkapi dengan tool validasi yang digunakan untuk menguji kebenaran pemodelan yang ada pada NS. Secara default, semua pemodelan NS akan dapat melewati proses validasi ini. Pemodelan
media, protokol dan komponen jaringan yang lengkap dengan perilaku trafiknya sudah disediakan pada library NS. NS juga bersifat open source dibawah Gnu Public License (GPL), sehingga NS dapat di-download dan digunakan secara gratis melalui web site NS yaitu http://www.isi.edu/nsnam/. Sifat open source juga mengakibatkan pengembangan NS menjadi lebih dinamis.
2.9.1 Struktur NS Ns dibangun menggunakan metoda object oriented dengan bahasa C++ dan OTcl (variant object oriented dari Tcl).
Seperti terlihat pada Gambar 2.12, ns-2
menginterpretasikan script simulasi yang ditulis dengan OTcl. Seorang user harus mengeset komponen-komponen (seperti objek penjadwalan event, library komponen jaringan, dan library modul setup) pada lingkungan simulasi.
Gambar 2.9 Skema NS (Thomas Staub 2004)
User menuliskan simulasinya dengan script OTcl, dan menggunakan komponen jaringan untuk melengkapi simulasinya. Jika user memerlukan komponen jaringan baru, maka user dengan bebas untuk menambahkan dan mengintegrasikan pada simulasinya atau pada ns-2. penjadwalan event (event scheduler) berfungsi sebagai komponen utama selain pencetus (trigger) event komponen
jaringan
simulasi
(seperti
mengirim
paket,
memulai
dan
menghentikan tracing). Sebagian dari ns-2 ditulis dalam Bahasa C++ untuk alasan efisiensi. Jalur data (data path), ditulis dalam Bahasa C++, dipisahkan dari jalur kontrol (control path), ditulis dalam Bahasa OTcl. Objek jalur data
dikompilasi dan kemudian interpreter OTcl melalui OTcl linkage (tclcl) yang memetakan metode dan variabel pada C++ menjadi objek dan variabel pada OTcl. Objek C++ dikontrol oleh objek OTcl. Hal ini memungkinkan untuk menambahkan metode dan variabel kepada C++ yang dihubungkan dengan objek OTcl. Hirarki linked class pada C++ memiliki korespondansi dengan OTcl, hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.13.
Gambar 2.10. C++ dan OTcl : Duality (Thomas Staub 2004)
Hasil yang dikeluarkan oleh ns-2 berupa file trace, harus diproses dengan menggunakan tool lain, seperti Network Animator (NAM), perl, awk.
2.9.2 Fungsi NS Beberapa fungsi yang tersedia pada ns-2 adalah untuk jaringan dengan kabel atau tanpa kabel, tracing, dan visualisasi. Lebih jelasnya : •
Mendukung jaringan dengan kabel -
Protokol routing Distance Vector, Link State
-
Protokol Transport : TCP, UDP
-
Sumber trafik : web, ftp, telnet, cbr, real audio
-
Tipe antrian yang berbeda : drop tail, RED
•
-
Quality of Service (QoS) : Integrated Services dan Differentiated Services
-
Emulation
Mendukung jaringan tanpa kabel (wireless) -
Protokol routing ad hoc : AODV, DSR, DSDV, TORA
-
Jaringan hybrid
-
Mobile IP
-
Satelit
-
Senso-MAC
-
Model propagasi : two-ray ground, free space, shadowing
-
Model energi
•
Tracing
•
Visualisasi -
Network Animator (NAM)
-
TraceGraph
•
Kegunaan
-
Pembangkit pergerakan mobile setdest –v (versi) –n (jumlah node) –p (waktu pause) –s (kecepatan) –t (waktu simulasi) –x (panjang area) –y (lebar area) > (File keluaran)
-
Pembangkit pola trafik (CBR / TCP traffic) Ns cbrgen.tcl [-type cbr | tcp] [-nn jumlah node] [-seed seed] [-mc koneksi] [-rate rata-rata]
2.9.3. Format File Trace Terdapat dua tipe format file trace, lama dan baru. Setiap trace dimulai dengan sebuah karakter atau singkatan yang menandakan tipe trace, selanjutnya diikuti dengan format trace yang tetap atau variabel. Format file trace yang lama dapat dilihat pada Tabel 2.2, sedangkan format yang baru pada Tabel 2.3.
Table 2.2. Format File Trace lama (Valeri Noumov 2003)
Event Abbreviation
Type
Value
%.9f %d (%6.2f %6.2f) %3s %4s %d %s %d [%x %x %x %x] %.9f _%d_ %3s %4s %d %s %d [%x %x %x %x] double
Time
int
Node ID
double
s: Send Wireless
r: Receive
Event
d: Drop f: Forward
double
X Coordinate (If Logging Position) Y Coordinate (If Logging Position)
string
Trace Name
string
Reason
int
Event Identifier
string
Packet Type
int
Packet Size
hexadecimal Time To Send Data hexadecimal
hexadecimal hexadecimal
Destination MAC Address Source MAC Address Type (ARP, IP)
Informasi ini diambil dari manual ns-2 dan file “../trace/cmu-trace.cc”. Sama dengan format lama, format baru (lihat Tabel 2.3) dimulai dengan satu sampai empat karakter. Kemudian diikuti dengan flag atau sepasang nilai yang
sama dengan trace NAM. Huruf pertama dari flag dengan dua huruf menunjukkan tipe flag : •
N
: Sifat Node
•
I
: Informasi tingkat paket IP
•
H
: Informasi ‘loncatan’ berikutnya (Next Hop)
•
M
: Informasi tingkat paket MAC
•
P
: Informasi spesifik paket Table 2.3. Format File Trace Baru (Valeri Noumov 2003)
Event Abbreviation Flag
Type
Value
-t
double
Time (* For Global Setting)
-Ni
int
Node ID
-Nx
double
Node X Coordinate
-Ny
double
Node Y Coordinate
-Nz
double
Node Z Coordinate
-Ne
double
Node Energy Level
-Nl
string
-Nw
string
Drop Reason
Network trace Level (AGT, RTR, MAC, etc.)
s: Send Wireless
r: Receive
Event
d: Drop
-Hs
int
Hop source node ID
f: Forward
-Hd
int
Hop destination Node ID, -1, -2
-Ma hexadecimal
Duration
-Ms hexadecimal
Source Ethernet Address
-Md hexadecimal
Destination Ethernet Address
-Mt
hexadecimal
Ethernet Type
-P
string
Packet Type (arp, dsr, imep, tora, etc.)
-Pn
string
Packet Type (cbr, tcp)
Nilai untuk flag –Hd bisa –1 atau –2. Jika bernilai –1, maka artinya paket itu adalah paket broadcast, dan jika bernilai –2, maka artinya node tujuan belum ditentukan. Nilai –2 umumnya digunakan untuk paket yang melalui tingkatan agent (-N1 AGT ) dan routing (-N1 RTR).
