42
Model Hierarki Network dengan Menggunakan Spanning Tree Protocol (STP) dan Hot Standby Router Protocol (HSRP) Oris Krianto Sulaiman, Mohamad Ihwani, Muhammad Basri Universitas Negeri Medan Jalan Willem Iskandar Pasar V HP: 082369783801
[email protected] ABSTRAK Untuk membuat jaringan (network) dalam skala besar dibutuhkan beberapa teknik agar jaringan tersebut dapat bekerja secara optimal dan handal dalam mengatas berbagai masalah yang timbul, jaringan skala besar tentunya membutuhkan perangkat-perangkat jaringan yang high level, dimana performa perangkat ini dapat mengatasi masalah-masalah yang timbul nantinya, namun perangkat high level atau berlevel tinggi ini tidak akan bisa optimal tanpa administrator jaringan yang handal dalam mengelola jaringan tersebut, salah satu cara untuk meningkatkan performa dari perangkat-perangkat tersebut adalah dengan menggunakan hierarchy network design atau desain jaringan hierarki, dimana desain ini akan membagi setiap perangkat-perangkat tersebut kedalam lapisan (layer) yang akan selaras dengan fungsinya, desain ini terdapat 3 lapisan yaitu , core layer, distribution layer dan access layer. Desain yang sudah tersusun rapi akan membuat jaringan lebih mudah untuk di-monitoring, komunikasi data antar jaringan skala besar juga perlu dirancang seperti membuat redumdancy atau link cadangan, salah satu teknik untuk membuat redundancy dengan menggunakan Spanning Tree Protocol (STP) yang akan memilih port utama dan port cadangan untuk penentuaj jalur serta di kombinasikan dengan Hot Standby Router Protocol (HSRP) yang berfungsi sebagai pengganti gateway jika tidak salah satu perangkat down. Kata Kunci: hierarchy network design, Spanning Tree Protocol (STP), Hot Standby Router Protocol (HSRP)
1. PENDAHULUAN Pesatnya perkembangan di dunia jaringan (network) membuat administrator jaringan harus bekerja lebih agar terjaganya lalu lintas komunikasi datadi jaringan.Jaringan skala besar harus lah menyediakan infrastruktur yang mempunya kemampuan untuk mengantisipasi masalahmasalah yang timbul, masalah jaringan akan berdampak pada pendapatan pengguna jaringan , contohnya jika perusahaan mengalami gangguan di jaringan maka perusahaan tidak dapat berkomunikasi dengan cabangcabang perusahaan, jaringan besar pada perusahaan tidak terletak hanya di satu area saja , yaitu area pusat ,tetapi ada area-area cabang , dan nantinya akan ada cabang baru yang mengakibatkan perubahan pada skala jaringan , semakin lama jaringan ini akan terus membesar sesuai dengan kesuksesan perusahaan itu. Bagaimana cara untuk mengoptimalkan dan mengelola jaringan skala besar yang terus berkembang, adapun strategi yang digunakan salah satunya dengan desain hierarki jaringan.Tujuan dari desain ini adalah untuk membatasi jumlah perangkat jaringan tunggal yang terkena gangguan, membuat rencana untuk perkembangan jaringan dan menciptakan jaringan yang handal. Hal yang perlu diperhatikan dalam jaringan skala besar adalah : Jaringan mampu untuk mengoptimalkan kepadatan lalulintas jaringan. Seminar Sehari Program Pascasarjana Informatika
Jaringan mampu mendukung kebutuhan yang beragam di kemudian hari, contohnya jika tibatiba terjadi perubahan jaringan didalam jaringan ataupun adanya penambahan dari sisi perangkat agar selalu update. Menyediakan control jaringan yang terpusat agar mempermudah maintenance jaringan dengan cepat dan tepat. Jaringan support dengan aplikasi-aplikasi penting baik baik lokal maupun internet.
2. Desain Hierarki Network Untuk mengoptimalkan pemakaian bandwidth maka jaringan harus mengatur mana jaringan yang harusnya dilokal tidak menyebar ke jaringan internet. Untuk menyesuaikan ini dibutuhkan desain yang tepat seperti desain hierarki network. Desain hierarki network membagi jaringan skala besar ini menjadi 3 bagian yaitu Core layer Distribution layer Access layer
43 ada meskipun ada link di port tersebut.Jalur dinonaktifkan agar mencegah terjadinya loop, namun apabila jalur utama mengalami gangguan secara otomatis jalur yang dibloki akan difungsikan menggantikan jalur utama sehingga jaringan nantinya akan lebih terhindar dari failure domain. 3.1 Spanning Tree Algorithm Spanning tree protocol (STP) menggunakan spanning tree algorithm (STA) untuk menentukan port switch mana yang harus diblokir dan port mana yang harus menjadi jalur utama.
Gambar 1. Desain hierarki networ Setiap lapisan dirancang untuk memenuhi fungsi-funsi tertentu. Pada lapisan access menyediakan konektivitas untuk pengguna atau end user, lapisan distribution digunakan untuk meneruskan dari satu jaringan lokal ke jaringan lainnya , contoh meneruskan jaringna lokal ke internet, lapisan core (inti) merupakan lapisan berkecepatan tinggi dimana lapisan ini merupakan lapisan tertinggi dari desain hierarki network. Desain ini nantinya akan membatasi failure domain atau kegagalan domain misalkan pada access layer untuk tiap switch mewakili jaringannya masing-masing, tiap switch itu mempunya domainnya masing-masing , jika salah satu switch mati maka domainnya saja yang down sementara jaringan switch lainnya tidak terganggu, akan tetapi jika domain multi layer switch pada lapisan distribution mati maka switch atau device yang berada dibawahnya akan down. Menggunakan desain ini menjadikan jaringan pada skala besar akan lebih optimal, selain itu jaringan besar juga membutuhkan cara agar komunikasi data tidak terganggu, salah satu cara atau teknik yang dapat digunakan untuk mengoptimalkan desain hierarki network adalah dengan menyediakan redundancy network atau cadangan jaringan , salah satunya dapat menggunakan protocol seperti STP dan dikombinasikan dengan HSRP. 3. Spanning Tree Protocol (STP) Spanning Tree Protocol merupakan protol yang menyediakan rendundancy sehingga mencegah kegagalan jaringan di satu titik. Rendundancy menyediakan link cadangan atau perangkat cadangan yang akan mengantisipasi jika link utama atau salah satu perangkat mati, permasalahan timbul ketika membuat link cadangan (rendundancy) yaitu akan terjadi loops dan duplicat frame, dimana nantinya akan ada 2 atau lebih link masukan ke device misalkan switch, apabila terjadi 2 masukkan maka akan ada 2 jalur yang sama dalam satu switch sehingga menyebabkan loops dan penyebaran frame yang tidak beraturan, untuk mengatasi masalah ini maka dapat diatasi dengan menggunakan spanning tree protocol (STP). STP memastikan hanya ada satu jalur (link) yang logis antar jalur jaringan , dan akan menjadikan link link lainnya sebagai jalur cadangan, port akan dianggap tidak Seminar Sehari Program Pascasarjana Informatika
Gambar 2. Skema spanning tree algorithm Pesan yang akan ditukarkan oleh switch adalah BPDU (Bridge Protocol Data Unit) , setiap BPDU berisikan BID yang merupakan nilai prioritas switch, alamat MAC dari switch pengirim, dan sistem ID.Setelah membentuk root bridge maka STA akan menghitung jalur terpendek menuju root bridge, setiap switch akan menentukan port mana yang akan di blokir. Berikut adalah proses yang terjadi saat topology STP berjaln normal tanpa ada perubahan: Root switch membuat dan mengirimkan Hello BPDU dengan cost 0 keluar melalui semua port/interfacenya yang aktif. Switch non-root menerima Hello dari root port miliknya. Setelah mengubah isi dari Hello menjadi Bridge ID dari switch pengirim, switch mem-forward Hello ke designated port. Langkah 1 dan 2 berulang terus sampai terjadi perubahan pada topology STP. Ketika ada interface atau switch yang gagal beroperasi, maka topology STP akan berubah; dengan kata lain terjadi STP convergence. Interface yang tetap berada dalam status yang sama, maka tidak perlu ada perubahan. Interface yang harus berubah dari forwarding menjadi blocking, maka switch akan langsung merubahnya menjadi blocking. Interface yang harus berubah dari blocking menjadi forwarding, maka switch pertama kali akan mengubahnya menjadi listening, kemudian
44 menjadi learning.Setelah itu interface akan diletakkan pada status forwarding. Saat terjadi STP Convergence, switch akan menentukan interface-interface mana yang akan dirubah statusnya. Namun, perubahan status dari blocking menjadi forwarding tidak bisa langsung dilakukan begitu saja, karena dapat menyebabkan frame looping temporarer. Untuk mencegah terjadinya looping temporarer itu, STP harus merubah status port tersebut menjadi 2 status transisi terlebih dahulu sebelum merubahnya menjadi forwarding. Listening: seperti halnya blocking, interface dalam keadaan listening tidak mem-forward frame. (15 detik) Learning: interface dalam status ini masih belum mem-forward frame, tapi switch sudah mulai melakukan pemeriksaan MAC address dari frame-frame yang diterima pada interface ini. (15 detik) Switch akan menunggu 20 detik sebelum memutuskan untuk melakukan perubahan status dari blocking menjadi forwarding, setelah itu butuh waktu 30 detik untuk transisi ke Listening dan Learning terlebih dahulu. karena itu total yang dibutuhkan agar suatu port berubah dari blocking menjadi forwarding adalah 20+30=50 detik.
router sementara standby router hanya menjadi backup jika sewaktu-waktu active router mengalami gangguan. Ketika kegagalan pada active router terdeteksi, standby router mengambil peran menjadi forwarding router. Dikarenakan forwarding router baru menggunakan IP dan MAC address yang sama (virtual), semua host melihat tidak ada gangguan dalam komunikasi. Sebuah standby router yang baru juga akan dipilih pada saat itu (dalam kasus yang terdapat lebih dari dua router dalam kelompok HSRP). Router mengirimkan packet hello untuk berkomunikasi, Secara default, sebuah paket hello dikirim diantara perangkat HSRP standby group setiap 3 detik, dan perangkat standby menjadi active ketika paket hello tidak diterima selama 10 detik (disebut hold time). 3. Hasil dan Pembahasan Topologi yang dirancang haruslah memenuhi 3 lapisan desain jaringan hierarki yaitu core layer , distribution layer dan access layer.
3. HOT STANDBY ROUTER PROTOCOL (HSRP) Merupakan protocol yang dapan mengantisipasi kegagalan gateway jaringan , protokol ini membuat gateway virtual sebagai redundancy.
Gambar 3. Skema HSRP Dalam skema tersebut kedua router hanya akan dibaca sebagai virtual router sehingga hanya akan terlihat menggunakan satu router saja.IP dan MAC address virtual dari dua router untuk merepresentasikan sebagai single default gateway untuk semua host. Sebagai contoh, virtual IP address 192.168.1.254 dan virtual MAC address 0000.0c07.AC0A. Semua host akan mengarahkan default gateway nya pada IP address tersebut. Router yang dipilih sebagai gateway merupakan active router, dan routerrouter lainnya merupakan stanby router, kedua router ini sama sama berfungsi tetapi yang bekerja adalah active Seminar Sehari Program Pascasarjana Informatika
Gambar 4. Perancangan topologi Pada topologi diatas menunjukkan perancangan 3 lapisan , dimana lapisan-lapisan ini mempunyai masing masing fungsi ,namun kelemahan desain hierarki tidak ada ketersediaan redundancy atau link cadangan, jika sw1 ke sw2 terputus maka pc0 dan pc2 tidak dapat berkomunikasi , terkecuali di lakukan static routing, namun static routing tidak disarankan untuk jaringan besar karena konfigurasi yang tidak efisien ketika terjadi peruahan jaringan. Spanning Tree Protocol di terapkan antar switch sebagai redundancy.
45
Gambar 5. Spanning Tree Protocol port Spanning Tree Protocol (STP) di switch 3 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type ---------------- ---- --- --------- -------- ------------------------------Fa0/3 Desg FWD 19 128.3 P2p Fa0/2 Desg FWD 19 128.2 P2p Fa0/1 Desg FWD 19 128.1 P2p Fa0/4 Root FWD 19 128.4 P2p Fa0/5 Desg FWD 19 128.5 P2p Fa0/6 Altn BLK 19 128.6 P2p Port-port yang terputus merupakan port yang dibloking namun apabila terjadi gangguan pada jaringan maka port yang tadina di blok akan menjadi port forward untuk komunikasi jaringan. Desain jaringan yang kompleks dan mempunyai redundancy belum cukup untuk mengatasi masalah didalam jaringan router juga harus menjadi alternative sebagai redundancy dengan HSRP. Router akan membentuk virtal mac dan ip address. PC 0 akan berkomunikasi dengan PC admin di core layer melewati gateway 192.168.1.100. PC>tracert 200.1.1.10 Tracing route to 200.1.1.10 over a maximum of 30 hops: 1 1 ms 0 ms 0 ms 192.168.1.100 2 10 ms 1 ms 1 ms 200.1.1.5 3 * 0 ms 1 ms 200.1.1.10 Trace complete. Terlihat bahwa PC0 akan melewati router di distribution layer menuju core layer dan diteruskan ke PC admin, apabila terjadi kegagalan atau gangguan jaringan di router satu maka PC0 tidak dapat berkomunikasi dengan PC admin. PC>tracert 200.1.1.10 Tracing route to 200.1.1.10 over a maximum of 30 hops: 1 * * * Request timed out. 2 * * * Request timed out. 3 * * * Request timed out. 4 * * * Request timed out. 5 Control-C ^C PC> HSRP akan mencegah terjadinya kegagalan ini dengan mencari jalur lain yaitu melalui router lainya, HSRP akan membuat virtual ip Router(config-if)#standby 1 ip ? A.B.C.D Virtual IP address
Router(config-if)#standby 1 ip 192.168.1.254 Semua komputer akan mempunyai gateway tersebut meskipun ip tersebut tidak ada, router 1 dan router 2 yang telah di setting dengan HSRP akan mencari yang mana Seminar Sehari Program Pascasarjana Informatika
prioritas jalur utama dan yang mana router untuk jalur cadangan. Pada perancangan ini router 2 yang menjadi jalur utama, gateway di PC0 adalah virtual ip 192.168.1.254, jika salah satu router bermasalah maka router lainnya akan menjadi jalur utama, sehingga jalur dari PC0 ke PC admin adalah PC>tracert 200.1.1.10 Tracing route to 200.1.1.10 over a maximum of 30 hops: 1 11 ms 1 ms 0 ms 192.168.1.200 2 2 ms 1 ms 1 ms 200.1.1.2 3 2 ms 1 ms 2 ms 200.1.1.10 Trace complete. PC0 melewati router 2 karena router 1 mengalami gangguan , juga disebabkan router 2 adalah jalur utama. Jika router 2 mengalami gangguan maka router 1 yang akan mengambil alih jalur utama meskipun gateway setiap komputer adalah virtual IP tetapi pada realisasi pergerakan jalurnya dia tetap membaca ip address asli dari router tersebut. HSRP router2 dapat dilihat sebagai berikut Router2#show standby FastEthernet0/0 - Group 1 (version 2) State is Active 7 state changes, last state change 00:00:36 Virtual IP address is 192.168.1.254 Active virtual MAC address is 0000.0C9F.F001 Local virtual MAC address is 0000.0C9F.F001 (v2 default) Hello time 3 sec, hold time 10 sec Next hello sent in 1.701 secs Preemption enabled Active router is local Standby router is unknown Priority 100 (default 100) Group name is hsrp-Fa0/0-1 (default) Terlihat bahwa HSRP membentuk virtual ip address dan mac address. Model jaringan seperti ini diharapkan dapat mengurangi resiko kegagalan jaringan dikarenakan memiliki desain yang mencegah domain failure dan mempunya link serta gateway cadangan. 4. KESIMPULAN Dari pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa : 1. Desain jaringan hierarki sangat efisien dalam mengatasi permasalahan yang terjadi di jaringan , karena sifatnya yang tertata dan rapi. 2. STP memungkinkan untuk pembuatan jaringan ring dan mesh , sehingga memiliki keunggulan yang handal dalam backup link jaringan. 3. HSRP akan membackup gateway router dengan menggunakan ip virtual dan mac virtual sehingga apabila router utama down masih ada router gateway yang menangani jalur komunikasi jaringan. DAFTAR PUSTAKA Agus Setiawan.CCNA Lab Guide Nixtrain_1st Edition, Bandung, Indonesia, Januari 2015, Nixtrain
46 Todd Lamle.CompTIA Network+ StudyGuide, Canada, 2009, Wiley Imiefoh, Pedro. Network Gateway Technology: The Issue of Redundancy towards Effective Implementation, An International Multidisciplinary Journal, Ethiopia Vol. 6 (1), Serial No. 24, January, 2012
Seminar Sehari Program Pascasarjana Informatika
Abhishek Kumar Singh and Abhay Kothari.HSRP (Hot Stand by Routing Protocol) Reliability Issues Over the Internet Service Provider’s Network,An International Open Free Access, Peer Reviewed Research Journal, December 2011,Vol. 4, No. (2): Pgs. 399-404
