IMPLEMENTASI DAN ANALISA SPANNING TREE PROTOCOL PADA JARINGAN METRO ETHERNET

IMPLEMENTASI DAN ANALISA SPANNING TREE PROTOCOL PADA JARINGAN METRO ETHERNET Bayu Fitrianto Program Studi Teknik Elektro  Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana, Jakarta [email protected] Salah satu teknologi yang mempunyai hubungan komunikasi dengan mudah dan cepat adalah jaringan Metro Ethernet. Teknologi Metro Ethernet merupakan perkembangan dari teknologi Ethernet yang dapat menempuh jarak yang luas berskala perkotaan dengan dilengkapi dengan berbagai fitur, baik komunikasi suara, video, teks grafik data dan lainnya (triple play). Dari perkembangan jaringan Metro Ethernet, terdapat beberapa masalah antara lain transmisi data pada beberapa station yang memungkinkan terjadinya collision, sehingga berdampak pada delay station untuk menghentikan transmisi data. Semakin banyakanya station dalam sebuah jaringan Ethernet, akan mengakibatkan jumlah collision yang semakin besar dan menimbulkan broadcast storm sehingga kinerja jaringan pun akan semakin buruk. Dengan masalah ini perkembangan jaringan Metro Ethernet diperlukan adanya metode Re-engineering yaitu merubah cara bagaimana memperkecil kemungkinan collision, perancangan konfigurasi Spanning Tree Protocol pada perangkat Switch Ethernet lebih tepat digunakan, dimana pada tolopogi tersebut sering terjadi sebuah kondisi looping packet dan duplicate packet dalam sebuah jaringan Metro Ethernet. Pada metode Spanning Tree Protocol juga terdapat algoritma yang dapat memberikan jalur (path) terbaik untuk mengirimkan paket data.

Dalam era perkembangan teknologi saat ini, beberapa perusahaan jasa membutuhkan suatu jaringan komunikasi yang lebih cepat dan memiliki availability yang tinggi sehingga topologi redundancy digunakan untuk memenuhi kebutuhan tersebut, namun perlu diperhatikan kembali topologi suatu jaringan yang redundancy harus memliki manajemen network agar tidak mengganggu performance pada jaringan yang digunakan. Pada penelitian ini, analisa yang dilakukan untuk memastikan manajemen network dapat berfungsi dengan baik pada jaringan dengan topologi redundancy, dimana permasalahan yang terjadi pada topologi tersebut menimbulkan adanya broadcast storm pada jaringan layer 2 meliputi looping dan duplicate paket yang dikirimkan secara terus menerus sehingga suatu jaringan dapat mengalami totally down. Dalam mengatasi broadcast storm ini digunakan metode Spanning Tree Protocol yang berfungsi sebagai manajemen jaringan redundant dan mencegah terjadinya looping pada jaringan. Hasil yang didapatkan pada penelitian ini yaitu mengurangi jumlah paket data yang telah terdeteksi adanya duplicate packet yang telah dikirimkan dalam satu detik melebihi 500 packet/s, dan meningkatkan waktu pengiriman paket data hingga 90% sehingga performance jaringan lebih maksimal. Kata Kunci : Spanning Tree Protocol, Broadcast Storm

II.

DASAR TEORI

2.1. Broadcast Storm I.

PENDAHULUAN Broadcast storm terjadi ketika broadcast frame dalam jumlah yang besar mengalami layer 2 looping. Akibatnya bandwidth terpakai oleh broadcast frame tersebut yang pada akhirnya menyebabkan broadcast storm. Sebagai konsekuensinya tidak ada bandwidth yang dapat digunakan, dan network tidak akan dapat digunakan untuk komunikasi data. Broadcast storm menimbulkan beberapa konsekuensi, karena broadcast traffic diteruskan pada setiap port pada switch, semua device yang terkoneksi harus memproses semua broadcast traffic sehingga menyebabkan looping yang tidak berhenti pada network.

Perkembangan dan penerapan teknologi telekomunikasi dunia yang berkembang dengan cepat, secara langsung ataupun tidak langsung akan mempengaruhi perkembangan sistem telekomunikasi Indonesia. Perkembangan teknologi yang demikian pesat, sehingga berpengaruh pada terciptanya perubahan yang begitu cepat. Hal ini dapat dirasakan terutama di dunia telekomunikasi. Pertumbuhan yang luar biasa dari dunia telekomunikasi ini diharapkan menghasilkan peningkatan kebutuhan yang sangat besar akan layanan-layanan dalam komunikasi, seiring dengan kebutuhan yang selalu menginginkan hubungan komunikasi dengan mudah dan cepat.

1

mengonfigurasi kembali topologi spanning tree dan membangun kembali link dengan mengaktifkan jalur siaga. 2.3. Prinsip Kerja Spanning Tree Protocol

Gambar 2.1 Broadcast Storm Berdasarkan gambar diatas, telah terjadi broadcast storm dalam sebuah network, penjelasannya sebagai berikut : PC1 mengirim broadcast frame pada network. b) Broadcast frame mengalami looping pada semua switch yang terkoneksi pada suatu network. c) PC4 juga mengirimkan broadcast frame pada network. d) Broadcast frame pada PC4 juga dikirim ke network, dan mengalami looping pada semua switch yang terkoneksi, seperti broadcast frame pada PC1. e) Broadcast frame dalam jumlah yang besar dikirim ke network oleh device lain, hal ini menyebabkan terjadinya looping yang pada akhirnya menyebabkan broadcast storm.

Algoritma Spanning Tree secara otomatis menemukan topologi jaringan dan membentuk suatu jalur tunggal yang optimal melalui suatu bridge dengan memberikan fungsi-fungsi pada setiap bridge. Fungsi bridge menentukan bagaimana dalam hubungannya dengan bridge lainnya dan apakah bridge meneruskan traffic ke jaringan lainnya atau tidak.

a)

Karena device yang terkoneksi ke network secara konstan mengirim broadcast frame seperti ARP request, broadcast storm bisa terjadi dalam hitungan detik dan ketika terjadi looping suatu jaringan network akan menjadi down. 2.2. Konsep Dasar Spanning Tree Protocol Spanning Tree Protocol (STP) adalah protokol yang berada di jaringan bridge untuk memungkinkan semua perangkat berkomunikasi antara satu dengan yang lainnya. Protokol ini menggunakan sistem Spanning Tree Algorithm (STA) untuk menemukan link redundant secara dinamis dan menciptakan sebuah topologi database STP. Tanpa adanya STP pada frame ethernet akan mengakibatkan terjadinya loop untuk periode tak terbatas di dalam waktu jaringan dengan link berlebihan secara fisik. Untuk mencegah loop pada frame ethernet, STP memblok beberapa port dari frame ethernet sehingga hanya satu jalur yang aktif diantara setiap pasang segmen LAN. Dalam memberikan redundansi jalur, STP mendefinisikan sebuah pohon yang merentangkan semua bridge yang aktif ke dalam jaringan. Jika salah satu segmen jaringan dalam Spanning Tree Protocol menjadi tidak tercapai, algoritma spanning tree

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Spanning Tree Protocol a)

Root Bridge Root Bridge merupakan master bridge atau controlling bridge yang secara periodik mengirimkan konfigurasi message ke beberapa bridge lainnya. Message ini digunakan untuk memilih rute dan rekonfigurasi fungsi bridge lainnya bila diperlukan. Untuk menentukan root bridge, prioriti dari setiap bridge dikombinasikan dengan alamat MAC. Jika dua switch atau bridge ternyata memiliki nilai priority yang sama, maka alamat MAC menjadi penilai untuk memutuskan siapa yang memiliki ID yang terendah.

b) Designeted Bridge Designated bridge adalah bridge lainnya yang berpartisipasi dalam meneruskan paket melalui jaringan. Mereka dipilih secara otomatis dengan cara saling tukar paket konfigurasi bridge. Untuk mencegah terjadinya bridging loop, hanya ada satu designated bridge per segmen jaringan.

III.

METODOLOGI PENELITIAN

Dalam metodologi penelitian ini, penulis akan melakukan monitoring packet dalam interval tertentu untuk menentukan apakah dalam suatu jaringan network terdapat duplicate packet atau tidak, duplicate packet dapat menyebabkan broadcast storm, sesuai dengan teori (Daniel J.Nassar, 2000, p197) yang menyatakan sebuah

2

jaringan dapat dikatakan terjadi broadcast storm apabila packet yang terkirim dalam satu detik mencapai >500 packet/detik dan juga terjadi duplicate packet yang dapat mengakibatkan perangkat komunikasi menjadi overload sehingga jaringan menjadi down. Berikut ini adalah diagram alir dari implementasi Spanning Tree Protocol yang dikerjakan pada Tugas Akhir ini.

Gambar 3.2 Topologi Metro Ethernet Head Office Ciputra Bank Danamon Indonesia Pada proses awal penelitian terkait dengan adanya broadcast storm yang terjadi pada jaringan Metro Ethernet Bank Danamon Indonesia, penulis menggunakan software simulator GNS3 (Graphical Network Simulator) yang dilengkapi dengan program Wireshark, dimana program ini dapat melakukan scanning packet data pada setiap interface yang diindikasikan adanya broadcast storm. 3.2. Proses Scanning & Capturing Data Pada process scanning data pada jaringan komunikasi Bank Danamon Indonesia Head Office Ciputra World, dibutuhkan simulasi untuk mendeteksi apakah suatu jaringan komunikasi terjadi broadcast storm.

Gambar 3.1 Diagram Alir 3.1. Proses Penelitian Awal Penelitian ini bertujuan untuk mengoptimalkan pengiriman packet data pada jaringan Metro Ethernet, dimana saat ini jaringan Metro Ethernet merupakan perkembangan teknologi untuk sistem telekomunikasi. Dikarenakan akses yang dipakai pada jaringan Metro Ethernet menggunakan layer 2 yaitu data link, beresiko terjadinya broadcast storm yang dapat menurunkan performance pengiriman paket data. Salah satu cara untuk mencegah hal tersebut, maka diimplementasikan system Spanning Tree Protocol untuk menentukan jalur terbaik pengiriman packet data.

Gambar3.3 Simulasi Topologi Pada GNS3 Pada simulator GNS3 terdapat beberapa device router dan switch Cisco yang dapat menguji kualitas konfigurasi IOS pada perangkat router dan switch secara real. Untuk mengetahui suatu jaringan mengalami broadcast storm, maka dilakukan pengiriman packet data pada topologi jaringan Bank Danamon Head Office Ciputra World yang diidentifikasi terjadi broadcast storm dan untuk

3

mengetahui traffic saat simulasi menggunakan network monitoring tool Wireshark. 3.3. Implementasi Spanning Tree Protocol Berdasarkan permasalahan yang terjadi pada jaringan Head Office Bank Danamon Indonesia Ciputra World maka perlu dilakukan pemasangan Spanning Tree Protocol mode PVST+ (Per Vlan Spanning Tree) pada simulasi jaringan Bank Danamon Indonesia di software GNS3 dikarenakan pada struktur jaringan tersebut hanya terdapat beberapa VLAN (Virtual LAN) saja yaitu VLAN 1 dan VLAN 10, penggunaan dengan mode PVST+ sangat efisien dan compatible pada device Cisco apabila dibandingkan dengan mode MST (Multi Spanning Tree). 3.4. Optimalisasi Spanning Tree Protocol Optimalisasi yang dilakukan meliputi beberapa option diantaranya : a)

Port Fast Port Fast adalah fitur yang disediakan oleh perangkat switch Cisco untuk pembetukan Spanning Tree menjadi lebih cepat, seperti pembahasan sebelumnya pada Spanning Tree Algorithma ada 4 proses port state yaitu Blocking, Listening, Learning dan Forwarding. Apabila suatu port terkonfigurasi dengan port fast, maka proses port state dari blocking langsung berubah menjadi forwarding tanpa melalui proses listening dan learning.

b) Uplink Fast Fungsi dari Uplink Fast sama dengan port fast untuk mempercepat proses Spanning Tree Algortihma dari proses blocking langsung menjadi forwarding, hanya saja prinsip kerjanya stand by sehingga dapat dikonfigurasi pada port trunking (port yang terhubung antar switch). Apabila jalur root port pada switch terputus sistem uplink fast akan bekerja mempercepat proses jalur redundancy dari blocking menjadi forwarding dan setelah jalur root port kembali normal, sistem uplink fast akan mengembalikan jalur redundancy menjadi blocking. c)

Guard adalah untuk menjaga topologi spanning tree protocol algorithma yang telah disesuaikan dengan jaringan yang sudah diintegrasikan. Dengan analogi apabila suatu port switch yang terkoneksi oleh end user dan terkonfigurasi dengan portfast kemudian digantikan koneksinya dengan switch X, maka port tersebut akan di shutdown dikarenakan switch X akan mengirimkan message BPDU kepada switch lainnya untuk mengatur ulang kembali algorithma yang sudah diintegrasikan sebelumnya. d) Backbone Fast Backbone Fast adalah sistem untuk mempercepat pengiriman BPDU dengan prinsip kerja menggunakan Root Link Query (RLQ), RLQ berfungi untuk mendeteksi link yang tidak aktif (inderict link), hal ini membantu apabila suatu jalur Switch Core Putus yang ditentukan sebagai root bridge, maka untuk mengganti status root bridge pada switch yang terhubung dengan switch Core dengan path cost yang lebih tinggi akan mengirimkan BPDU untuk mengatur kembali Spanning Tree Algorithma yang sudah diintegrasikan, default-nya membutuhkan waktu 50 detik dengan adanya sistem max age 20 detik. Dengan adanya backbone fast sistem max age akan dilewatkan dan proses penentuan root bridge dapat dipercepat.

IV.

ANALISA DATA

Setelah dilakukan pemasangan PVST+ pada jaringan Bank Danamon Indonesia Head Office Ciputra World, akan dilakukan pengujian implentasi Spanning Protocol dan evaluasi untuk hasil yang didapatkan. Pengujian ini meliputi beberapa hal, antara lain : 4.1. Monitoring Traffic Broadcast Storm Sebelum Implementasi PVST+. Berikut adalah monitoring traffic VLAN 10 sebelum implementasi PVST+ dengan interval hingga 180s

BPDU Guard BPDU (Bridge Protocol Data Unit) adalah sistem informasi dari Spanning Tree Protocol Algorithma yang mengirimkan message berisikan protocol data unit ke setiap switch yang saling terhubung untuk menentukan root bridge dan path menuju root bridge. Fungsi dari command BPDU

4

4.3. Evaluasi

Gambar 4.1 Grafik Monitoring VLAN 10

Setelah dilakukan pemasangan PVST+ pada jaringan Head Office Bank Danamon Indonesia Ciputra World untuk user VLAN 10 dengan menggunakan software GNS3 dan menggunakan aplikasi wireshark untuk melakukan traffic monitoring terhadap jaringan existing, maka didapat rata-rata sebagai berikut : a)

Tabel 4.1 Hasil Monitoring VLAN 10 Sebelum Implementasi Jumlah Packet/ Interval Packet detik VLAN 60s 1620408,00 26429,750 10 120s 2761279,00 22942,595 180s 4081348,00 22468,321 Berdasarkan hasil yang didapatkan, dalam range interval monitoring percobaan pertama hingga ketiga didapatkan jumlah packet yang besar dan dalam satu detik melebihi 500 packet/detik, hal ini membuktikan telah terjadinya duplicate packet dalam jaringan tersebut. 4.2. Monitoring Traffic Broadcast Storm Setelah Implementasi PVST + Berikut adalah monitoring traffic VLAN 10 setelah implementasi PVST+ dengan interval hingga 180s

Sebelum Implementasi

 60 +  120 +  180 3 26429,750 + 22942,595 + 22468,321 = 3 = 23946,888 

=

Keterangan : Pengiriman packet lebih dari 500 Packet/s, adanya indikasi broadcast storm b) Setelah Implementasi  60 +  120 +  180 3 261,411 + 261,494 + 260,916 = 3 = 261,273 

=

Keterangan : Pengiriman packet kurang dari 500 Packet/s, tidak ada indikasi broadcast storm c)

Persentase KenaikanPengiriman Packet

    ! −  #ℎ   ! 100%     ! 23946,888 − 261,273 × 100% = 23946,888 = 98,90 % =

Gambar 4.2 Grafik Monitoring VLAN 10

Tabel 4.2 Hasil Monitoring VLAN 10 Setelah Implementasi Interval VLAN 10

60s 120s 180s

Jumlah Packet 15709,00 31505,00 47224,00

Packet/detik 261,411 261,494 260,916

Berdasarkan hasil yang didapatkan, dalam range interval monitoring percobaan pertama hingga ketiga didapatkan penurunan jumlah packet sebelum implementasi dan pengiriman packet dalam satu detik kurang dari 500 packet/detik.

V.

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan Dari hasil analisa dan perancangan Spanning Tree Protocol untuk permasalahan broadcast storm pada jaringan Head Office Bank Danamon Indonesia Ciputra World antara lain : 1.

Analisis terhadap perancangan PVST+ pada simulasi jaringan Head Office Bank Danamon Indonesia Ciputra World dengan software GNS3, membuat jumlah paket dan rata-rata paket/detik menjadi berkurang dan tidak terjadi lagi broadcast storm pada simulasi.

5

2.

Hasil yang didapatkan saat monitoring traffic setelah diimplementasikannya Spanning Tree Protocol, rata-rata pengiriman packet dalam satu detik pada VLAN 10 adalah 261,273 ( Packet)⁄s

5.2. Saran Setelah melakukan penelitian ini diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk melakukan penelitian lebih lanjut, yaitu: 1. Pada penelitian implementasi Spanning Tree Protocol memiliki fungsi untuk memberikan jalur terbaik saat pengiriman paket data dan memberikan performance pada suatu jaringan yang memiliki redundancy, maka dibutuhkan simulasi terlebih dahulu dengan menggunakan GNS 3 yang terdapat fitur wireshark didalamnya saat mensimulasikan Spanning Tree Protocol. 2.

Broadcast Storm terjadi apabila terdapat duplicate packet dalam suatu jaringan network, sehingga perlu dikoordinasikan dengan user pada saat menjalankan aplikasi dan monitoring kualitas link secara berkala.

DAFTAR PUSTAKA [1] Donahue, Gary A. 2012. Arista Warrior. USA : O’Reilly Media Inc. [2] Huynh, Minh., Mohapatra, Prasant, & Goose, Stuart.(2009). “Spanning tree elevation protocol : Enhancing metro Ethernet performance and QoS”. Computer Communication. Volume 750-765. [3] MEF 1, “MEF Ethernet Service Model, Phase 1.” November 2013. [4] Nassar, Daniel J. 2000. Network Performance Baselining. Indianapolis: MTP. [5] Oppenheimer, Priscilla, & Bardwell, Joseph. 2002. Troubleshooting And Analyzing the Spanning Tree Protocol. Indianapolis : Wiley Publishing, Inc. [6] Stallings, William. 2007. Data and Computer Communications. New Jersey : Prentice Hall

6