BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.
Load Balancing Load balancing merupakan suatu teknik yang digunakan untuk
memisahkan antara dua atau banyak network link. Dengan mempunyai banyak link maka optimalisasi utilisasi sumber daya, throughput, atau response time akan semakin baik karena mempunyai lebih dari satu link yang bisa saling mem-backup pada saat network down dan menjadi cepat pada saat network normal jika memerlukan realibilitas tinggi yang memerlukan 100% koneksi uptime dan yang menginginkan koneksi upstream yang berbeda dan dibuat saling mem-backup. (Lukitasari dan Oklilas, 2010) Load balancing atau penyeimbangan beban dalam jaringan sangat penting bila skala dalam jaringan komputer makin besar demikian juga traffic data yang ada dalam jaringan komputer makin lama makin tinggi. Layanan Load Balancing dimungkinkan pengaksesan sumber daya dalam jaringan didistribusikan ke beberapa host lainnya agar tidak terpusat sehingga unjuk kerja jaringan komputer secara keseluruhan bisa stabil. Beberapa kelebihan implementasi load balancing secara umum, yaitu : 1. Waktu respon akses yang lebih cepat dibandingkan dengan pembagian jalur secara statik, ini dikarenakan beban dibagi ke dalam beberapa jalur sehingga beban pada masing-masing jalur menjadi lebih ringan. 2. Pengaturan untuk mencegah terjadinya penumpukan beban pada salah satu jalur, atau bisa dikatakan pemerataan pembebanan pada masing – masing jalur. 3. Dapat memisahkan dan mengatur jaringan nasional dan internasional agar tidak terjadi saling tarik menarik bandwidth pada jaringan sistem tersebut. 4. Memperkecil kemungkinan terjadinya deadlock trafic yang sering kali terjadi pada perusahaan atau instansi. 5. Redundansi, bilamana salah satu server mati maka koneksi ke jaringan internet dapat tetap berjalan karena menggunakan lebih dari 2 ISP
1
2
2.2.
Metode Load Balancing PCC Load Balancing
dengan metode PCC dilakukan dengan mengambil
sejumlah field tertentu dari header IP dan membaginya menjadi nilai 32 bit menggunakan algoritma hashing. Algoritma hashing adalah algoritma untuk mengubah sebuah nilai string atau karakter menjadi sebuah nilai 32 bit yang sudah pasti, sehingga paket dengan header IP yang sama akan menghasilkan nilai hashing yang sama. Parameter yang dapat dijadikan feeder dalam algoritma hashing adalah source-address, destination-address, source-port dan destinationport. (Hafizh, 2011) PCC bekerja dengan mengelompokkan koneksi yang keluar dan memasuki router menjadi beberapa kelompok yang ditentukan dari hasil algoritma hashing dan dibagi sesuai dengan jumlah yang sudah ditentukan oleh user. Sebagai contoh input fungsi hash adalah IP 1.1.1.1 sebagai alamat IP sumber, 10000 sebagai port TCP sumber, 2.2.2.2 sebagai alamat IP tujuan dan 80 sebagai port tujuan TCP. Output yang dihasilkan adalah 1 + 1 + 1 + 1 + 10000 + 2 + 2 + 2 + 2 + 80 = 10092, angka terakhir adalah 2, sehingga output hash adalah 2. Hal ini akan tetap menghasilkan 2 setiap kali diberi input kombinasi alamat IP dan port yang sama. Fungsi hash akan selalu menghasilkan input yang sama ketika diberi output yang sama. Berikut ini adalah pilihan bidang yang dapat digunakan dengan tujuan untuk mencocokkan paket yang akan dimasukkan ke dalam algoritma hashing untuk tujuan menyebarkan beban di link dan memutuskan dimana paket akan ditempatkan : 1. src-address 2. dst-address 3. both-address 4. src-port 5. dst-port 6. both-port 7. src-address-and-port 8. dst-address-dan-port
3
9. both-address-and-port Router akan melakukan pencatatan terhadap jalur gateway yang dilewati di awal koneksi, sehingga pada paket-paket selanjutnya yang masih berkaitan dengan koneksi awalnya akan dilewatkan melalui jalur gateway yang sama. Hal ini membuat PCC memiliki kelebihan dibandingkan metode load balancing yang lain, dimana sering terjadi kegagalan yang disebabkan oleh perpindahan gateway. Metode PCC ini tidak melakukan pemecahan paket, melainkan hanya melakukan penandaan pada koneksi sesuai dengan parameter yang diberikan. Routing yang dilakukan adalah membagi beban pada jalur dengan melihat sourceaddress, destination-address, source-port, dan destination-port yang disesuaikan dengan hashing table dan pengaturan mangle. 2.3.
Metode Load Balancing NTH NTH merupakan salah satu metode Load Balancing ber-algoritma Round
Robin yang digunakan oleh sistem operasi mikrotik, dimana Metode ini menjamin pembagian beban paket data terhadap beberapa koneksi akan adil dan merata karena beban terbagi secara berurutan dan bergiliran dari gateway yang satu ke gateway yang lain. Metode Round Robin menggilir proses yang ada di antrian. Proses akan mendapat jatah sebesar time quantum. Konsep dasar dari algoritma ini adalah dengan menggunakan time-sharing. Setiap proses mendapatkan waktu CPU yang disebut dengan waktu quantum (quantum time) untuk membatasi waktu proses, biasanya 1-100 milidetik. Setelah waktu habis, proses ditunda dan ditambahkan pada ready queue. Metode Round Robin berasumsi bahwa semua proses memiliki kepentingan yang sama sehingga tidak ada prioritas tertentu. (Wirawan dan Sumarianta, 2011)
4
Gambar 6.1. Flowchart Metode NTH Pada gambar 6.1 menunjukan bagaimana alur kerja Metode NTH. Pertama data berada pada antrian proses. Data yang berada di antrian paling depan akan masuk ke proses pertama kali dan akan di capture waktu kedatangannya, kemudian capture time akan di mod dengan hasil dari perkalian jumlah link dengan bilangan quantum. Lalu hitung waktu quantum sebanyak jumlah link yang ada, setelah itu masukkan hasil dari nilai mod capture time ke dalam range waktu quantum pada link dan data akan di proses pada link yang sudah ditentukan selama waktu quantum. Jika time quantum habis maka akan dilanjutkan ke proses selanjutnya.
5
Selama masih ada data pada antrian, maka proses akan terus dilakukan. Proses akan berakhir pada saat sudah tidak ada lagi data pada antrian. 2.4.
FTP (File Transfer Protocol) File Transfer Protocol (FTP) adalah protokol jaringan standar yang
digunakan untuk mentransfer file dari satu host ke host lain melalui jaringan berbasis TCP, yang berjalan di dalam level aplikasi yang merupakan standar untuk proses transfer file. FTP dibangun pada arsitektur client server dan menggunakan kontrol terpisah dan koneksi data antara klien dan server. FTP server memiliki fungsi menjalankan perangkat lunak yang digunakan untuk pertukaran file atau file exchange, yang selalu siap memberikan layanan FTP apabila mendapat request atau permintaan dari FTP client. FTP client merupakan komputer yang meminta koneksi ke FTP server untuk tujuan tukar menukar file (upload dan download file) FTP dapat berjalan dalam mode aktif atau pasif, yang menentukan bagaimana koneksi data didirikan. Dalam mode aktif, klien membuat koneksi kontrol TCP ke server dan mengirimkan ke server alamat IP klien dan jumlah port acak klien, dan kemudian menunggu sampai server memulai koneksi data melalui TCP ke alamat IP klien dan port nomor klien.
Gambar 2.1. FTP Mode Aktif Dalam mode pasif, klien menggunakan koneksi kontrol untuk mengirim perintah PASV ke server dan kemudian menerima alamat IP server dan nomor port server dari server, klien kemudian menggunakannya untuk membuka koneksi data dari port acak klien ke alamat IP server dan menerima nomor port server. Mode pasif dapat digunakan dalam situasi di mana klien berada di belakang
6
firewall dan tidak dapat menerima koneksi TCP yang masuk. (Madhu, Lakshmi, 2014).
Gambar 2.2. FTP Mode Pasif
2.5.
Streaming Streaming adalah sebuah teknologi untuk memainkan file video atau audio
secara langsung ataupun dengan pre-recorded dari sebuah mesin server (Web Server). Dengan kata lain, file video atau audio yang terletak pada sebuah server dapat secara langsung dijalankan pada komputer client sesaat setelah ada permintaan dari user sehingga proses download video atau audio yang menghabiskan waktu cukup lama dapat dihindari. Saat file video atau audio di stream maka akan terbentuk sebuah buffer di komputer client dan data video/audio tersebut akan mulai di download ke dalam buffer yang telah terbentuk pada mesin client. Dalam waktu sepersekian detik, buffer telah terisi penuh dan secara otomatis file video/audio akan dijalankan oleh sistem. Sistem akan membaca informasi dari buffer sambil tetap melakukan proses download file sehingga proses streaming tetap berlangsung ke mesin client. Secara konsep, proses streaming dibagi ke dalam tiga tahap, yaitu : 1. Mempartisi atau membagi data video/audio yang telah terkompresi ke dalam paket-paket data. 2. Pengiriman paket-paket data video/audio. 3. Penerima (Receiver) mulai men-decode dan menjalankan video/audio walaupun paket data yang lain masih dalam proses pengiriman ke mesin PC.
7
Beberapa keunggulan video streaming antara lain tidak membutuhkan media penyimpanan yang besar serta delay yang relative lebih singkat, hanya sesaat sebelum menjalankan video di mesin PC client. 2.6.
QoS (Quality of Service) QoS menunjukkan kemampuan sebuah jaringan untuk menyediakan
layanan yang lebih baik lagi bagi layanan trafik yang melewatinya. QoS merupakan sebuah system arsitektur end to end dan bukan merupakan sebuah feature yang dimiliki oleh jaringan. Dapat disimpulkan QoS adalah kemampuan suatu jaringan untuk menyediakan layanan yang baik dengan menyediakan bandwidth, mengatasi jitter dan delay. Parameter QoS adalah latency, Jitter, packet loss, Throughput, MOS, echo cancellation dan PDD. (Angie, Eko, Aryo, 2013) 2.6.1
Delay/Latency Delay atau latency atau round trip time delay, adalah waktu yang
dibutuhkan untuk sebuah paket yang dikirimkan dari suatu komputer ke komputer yang dituju. Delay dalam sebuah proses transmisi paket dalam sebuah jaringan komputer disebabkan karena adanya antrian yang panjang, atau mengambil rute lain untuk menghindari kemacetan pada routing. 2.6.2
Packet Loss Packet loss dapat didefinisikan sebagai hilangnya paket dalam jaringan
(Kurose, James F, Keith W. Ross 2010). Packet loss dapat disebabkan oleh faktor seperti penurunan signal dalam media jaringan, packet corrupt yang menolak untuk transit, kesalahan hardware jaringan, faktor antrian (queue) yang melebihi batas waktu atau kapasitas yang tersedia dan ukuran paket yang terlalu besar. Perhitungan untuk mencari presentase jumlah paket yang hilang selama proses transmisi adalah sebagai berikut : L=A–B Dimana, L = Jumlah paket yang hilang A = Jumlah Paket yang dikirim B = Jumlah paket yang diterima
8
2.7
Bandwidth Bandwidth adalah kapasitas atau daya tampung kabel ethernet agar dapat
dilewati trafik paket data dalam jumlah tertentu. Bandwidth juga bisa berarti jumlah konsumsi paket data per satuan waktu dinyatakan dengan satuan bit per second (bps). Bandwidth internet di sediakan oleh provider internet dengan jumlah tertentu tergantung sewa pelanggan. Bandwidth adalah banyaknya ukuran suatu data atau informasi yang dapat mengalir dari suatu tempat ke tempat lain dalam sebuah network di waktu tertentu. Bandwidth dapat dipakai untuk mengukur baik aliran data analog maupun data digital. Sekarang sudah menjadi umum jika kata bandwidth lebih banyak dipakai untuk mengukur aliran data digital. Bandwidth dapat didefinisikan sebagai kapasitas atau daya tampung suatu channel komunikasi (medium komunikasi) untuk dapat dilewati sejumlah traffic informasi atau data dalam satuan waktu tertentu. (Alfon dan Budi, 2013) 2.8
Wireshark Wireshark merupakan Network Protocol Analyzer, juga termasuk salah
satu network analysis tool atau packet sniffer. Wireshark memungkinkan pengguna mengamati data dari jaringan yang sedang beroperasi atau dari data yang ada di disk, dan langsung melihat dan mensortir data yang tertangkap, mulai dari informasi singkat dan detail bagi masing-masing paket termasuk full header dan porsi data dapat diperoleh. Wireshark memiliki beberapa fitur termasuk display filter language yang banyak dan kemampuan me-reka ulang sebuah aliran pada sesi TCP. Paket sniffer sendiri diartikan sebuah tool yang berkemampuan menahan dan melakukan pencatatan terhadap traffic data dalam jaringan. Selama terjadi aliran data dalam jaringgan, packet sniffer dapat menangkap protokol data unit (PDU), melakukan decoding serta analisis terhadap isi paket. Wireshark sebagai salah satu packet sniffer yang diprogram demikian agar mengenali berbagai macam protokol jaringan. Wireshark juga mampu menampilkan hasil enkapsulasi dan field yang ada di dalam PDU. Wireshark dapat melihat dan menyimpan
9
informasi mengenai paket yang keluar dan masuk di dalam jaringan atau paket yang terkirim dan diterima. 2.9
GNS3 GNS3 adalah sebuah program graphical network simulator yang dapat
mensimulasikan topologi jaringan yang lebih kompleks dibandingkan dengan simulator lainnya. Program ini dapat dijalankan di berbagai sistem operasi, seperti Windows, Linux, atau Mac OS X. Untuk memungkinkan simulasi lengkap, GNS3 memiliki beberapa komponen yaitu: 2.9.1
Dynamips Dynamips merupakan software yang dibuat oleh Christophe Fillot.
Software ini untuk mensimulaikan IOS router Cisco seri 1700, 2600, 3600, 3700, dan 7200. Dynamips dikembangkan untuk keperluan training, testing, eksperimen, dan menguji kualitas konfigurasi IOS pada router secara real. Software ini berbasis CLI dan tidak memiliki mode GUI sehingga harus memahami perintahperintahnya. Dynamips mampu berjalan dibeberapa sistem operasi seperti linux dan windows. 2.9.2
Dynagen Dynagen dibuat oleh Greg Anuzelli merupakan program front-end untuk
dynamips yang berfungsi untuk menyederhanakan konfigurasi dynamips. 2.9.3
Qemu Untuk membuat suatu simulasi jaringan di GNS3 terkadang kita
memerlukan keberadaan end user device untuk keperluan test koneksi end to end sehingga simulasi routing menjadi terasa lebih realistis. Qemu merupakan aplikasi emulator yang mengandalkan translasi binary untuk mencapai kecepatan yang layak saat berjalan di arsitektur komputer host. Dalam hubungannya dengan komputer host, Qemu menyediakan satu perangkat model yang memungkinkan untuk menjalankan berbagai sistem operasi yang belum dimodifikasi sehingga dapat ditampilkan dalam hosted virtual machine monitor. Qemu juga dapat
10
memberikan dukungan percepatan modus campuran binary translation (untuk kernel code) dan native execution (untuk user code). 2.9.4
WinPCAP WinPcap adalah tool standar yang digunakan pada industri untuk
mengakses link-layer network pada lingkungan kerja Windows. WinPCap mengizinkan aplikasi untuk mengambil dan mentransmisikan paket-paket jaringan, serta mendukung kernel-level packet filtering, network statistics engine, dan remote packet capture. 2.9.5
VPCS Merupakan emulator PC/node.
Prinsip kerja dari GNS3 adalah mengemulasi Cisco IOS pada komputer, sehingga PC dapat berfungsi layaknya sebuah atau beberapa router bahkan switch, dengan cara mengaktifkan fungsi dari EthernetSwitch Card. Fitur-fitur yang didukung GNS3 antara lain: 1.
Desain jaringan kualitas tinggi dan topologi jaringan yang kompleks.
2.
Mengemulasikan berbagai platform Cisco IOS router, IPS, PIX dan ASA firewall, JUNOS.
3.
Simulasi Ethernet sederhana, ATM dan Frame Relay switch.
4.
Koneksi antara jaringan simulasi dengan jaringan yang sesungguhnya di dunia nyata.
5.
Dapat dihubungkan ke jaringan fisik.
6.
Dapat diintegrasikan dengan Wireshark (tools packet capture/analyzer) untuk analisa traffic jaringan.
Kelebihan Menggunakan GNS3 : 1.
IOS yang digunakan real, maka seakan-akan melakukan konfigurasi pada router sungguhan.
2.
GNS3 memungkinkan untuk menjalankan router high end (seri 3600, maupun 7200) yang tidak bisa dijalankan pada Packet Tracer. Pada GNS3 kita juga dapat menjalankan router Firewall(PIX).
11
2.10
Mikrotik Mikrotik adalah sebuah sistem operasi termasuk di dalamnya perangkat
lunak yang dipasang pada suatu komputer sehingga komputer tersebut dapat berperan sebagai jantung network, pengendali atau pengatur lalu-lintas data antar jaringan, komputer jenis ini dikenal dengan nama router. Mikrotik adalah salah satu sistem operasi khusus untuk router. Mikrotik dikenal sebagai salah satu Router OS yang handal dan memiliki banyak sekali fitur untuk mendukung kelancaran network. Router Mikrotik bisa digunakan pada jaringan komputer berskala kecil atau besar, hal ini tentunya disesuaikan pada resource daripada komputer itu sendiri. Jika Mikrotik digunakan untuk mengatur network kecil maka penggunaan perangkat komputernya bisa yang biasa-biasa saja, namun jika yang ditanganinya adalah jaringan berskala besar seperti kelas ISP maka penggunaan perangkat komputernya pun harus yang benar-benar handal yang memiliki spesifikasi tinggi. Kelebihan Router Mikrotik adalah mudah dalam pengoperasian. Disebut mudah bila dibandingkan dengan ROuter OS lain seperti Cisco dan lainnya. Kemudahan pengoperasian Router berbasis Mikrotik OS salah satunya adalah berkat tersedianya fitur GUI saat melakukan setup router yang tidak hanya melalui tampilan text yang biasa digunakan OS router lain, tapi juga bisa dilakukan melalui sebuah aplikasi remote berbasis GUI bernama Winbox. 2.11
Penelitian Terdahulu Berikut ini merupakan beberapa penelitian yang membahas tentang
metode load balancing. Brian Zulfikar Agasi, analisis dan perbandingan metode ECMP load balancing dan NTH load balancing untuk optimalisasi bandwidth pada mikrotik router OS. Parameter yang diuji meliputi delay dan packetloss. Dari pengujian tersebut menunjukkan bahwa metode NTH lebih optimal dibandingkan dengan metode ECMP hal ini dikarenakan pada NTH paketnya dibagi secara merata, sedangkan pada ECMP memungkinkan terjadinya diskoneksi pada salah satu jalur tiap 10 menit.
12
Muhammad Hafizh, load balancing dengan metode PCC menggunakan proxy server sebagai chacing. Pada penelitian ini membahas tentang bagaimana cara mengoptimalkan koneksi internet dengan biaya murah. Penelitian tersebut menggunakan load balancing dengan metode PCC. Dengan metode PCC paket dapat dibagi secara merata dan dapat mengatasi masalah disconnecting pada jaringan internet. Penggunaan proxy server dapat memberikan optimasi pada jaringan komputer dan menghemat bandwidth. Budi Asyanto, perancangan dan pembuatan load balancing pada clustering web server menggunakan lvs. Pada penelitian ini membahas tentang kinerja web server dengan diterapkannya load balancing dalam memberikan layanan. Dari pengujian tersebut menunjukkan bahwa penggunaan server LVS dapat meningkatkan throughput dibandingkan menggunakan server tunggal, dimana pada server tunggal mempunyai nilai throughput 10kbps sedangkan untuk server LVS mempunyai nilai 20kbps. Waktu respon yang dihasilkan server LVS lebih cepat dibandingkan server tunggal, dengan rata-rata server tunggal adalah 0.972 detik dan server LVS adalah 0,564 detik untuk provider Indosatm2. Untuk provider Smart rata-rata waktu respon server tunggal adalah 0.978 detik sedangkan server LVS adalah 0.558 detik.
