IMPLEMENTASI LOAD-BALANCING DENGAN METODE ROUND ROBIN DALAM SOFTWARE DEFINED NETWORKING (SDN) MENGGUNAKAN CONTROLLER POX DRAFT SKRIPSI
DWINSON SITOHANG 131421005
PROGRAM STUDI EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
Universitas Sumatera Utara
IMPLEMENTASI LOAD-BALANCING DENGAN METODE ROUND ROBIN DALAM SOFTWARE DEFINED NETWORKING (SDN) MENGGUNAKAN CONTROLLER POX
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijasah Sarjana Ilmu Komputer
DWINSON SITOHANG 131421005
PROGRAM STUDI EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: IMPLEMENTASI LOAD-BALANCING DENGAN METODE ROUND ROBIN DALAM SOFTWARE DEFINED
NETWORKING
(SDN)
MENGGUNAKAN CONTROLLER POX Kategori
: SKRIPSI
Nama
: DWINSON SITOHANG
Nomor Induk Mahasiswa : 131421005 Program Studi
: EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER
Fakultas
: ILMU
KOMPUTER
INFORMASI
DAN
TEKNOLOGI
UNIVERSITAS
SUMATERA
UTARA
Diluluskan di Medan, Februari 2015 Komisi Pembimbing
:
Pembimbing 2
Pembimbing 1
Handrizal, S.Si, M.Comp.Sc NIP.-
Drs. Marihat Situmorang. M.Kom NIP. 1961203171991031001
Diketahui/Disetujui oleh Program Studi S1 Ilmu Komputer Ketua,
Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP. 196203171991031001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
IMPLEMENTASI LOAD-BALANCING DENGAN METODE ROUND ROBIN DALAM SOFTWARE DEFINED NETWORKING (SDN) MENGGUNAKAN CONTROLLER POX
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Februari 2015
Dwinson Sitohang NIM. 131421005
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur Penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang senantiasa melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.
Ucapan terima kasih Penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah membantu Penulis dalam menyelesaikan skripsi ini baik secara langsung maupun tidak langsung, teristimewa untuk kedua orangtua terkasih. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1.
Bapak Prof. Subhilhar, Ph.D selaku Pelaksana Jabatan Rektor Universitas Sumatera Utara.
2.
Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
3.
Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom selaku Ketua Program Studi S1 Ilmu Komputer Universitas Sumatera Utara.
4.
Ibu Maya Silvi Lydia, B.Sc, M.Sc selaku Sekretaris Program Studi S1 Ilmu Komputer Universitas Sumatera Utara.
5.
Bapak Drs. Marihat Situmorang. M.Kom selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, saran dan masukan kepada penulis dalam pengerjaan skripsi ini.
6.
Bapak Handrizal, S.Si, M.Comp.Sc selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, saran dan masukan kepada penulis dalam pengerjaan skripsi ini.
Universitas Sumatera Utara
7.
Bapak Dr. Syahril Efendi, S.Si, M.IT selaku Dosen Pembanding I yang telah memberikan kritik dan saran dalam penyempurnaan skripsi ini.
8.
Bapak Sajadin Sembiring, S.Si, M.Comp,Sc selaku Dosen Pembanding II yang telah memberikan kritik dan saran dalam penyempurnaan skripsi ini.
9.
Semua dosen dan semua pegawai di Program Studi S1 Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
10. Semua pihak yang terlibat langsung ataupun tidak langsung yang tidak dapat penulis ucapkan satu per satu yang telah membantu penyelesaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu, kepada pembaca agar kiranya memberikan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Sehingga dapat bermanfaat bagi kita semuanya.
Medan, Februari 2015 Penulis,
(Dwinson Sitohang)
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Perangkat jaringan komputer seperti Router dan Switch biasanya sudah memiliki management interface. Dengan kata lain pengguna hanya dapat melakukan konfigurasi melalui management interface pada perangkat tersebut dalam menerapkan fitur yang diinginkan, sehingga apabila seseorang ingin bereksperimen dengan beberapa teknik seperti teknik load-balancing baru atau routing protocol baru maka dia tidak akan dapat melakukan hal itu karena perangkat tidak mendukung teknik dan protokol tersebut. Software Defined Networking (SDN) memisahkan data-plane dan control-plane, pemisahan ini memberi kemampuan untuk memprogram secara langsung perangkat jaringan komputer seperti Switch dan Router sesuai dengan kebijakan yang diberikan. Software Defined Networking dapat diterapkan dengan menggunakan salah satu controller terpusat yaitu POX yang bertugas untuk mengontrol segala arus data yang melewati Switch dan Router sehingga kebijakan yang telah ditetapkan tersebut langsung diimplementasikan sesuai dengan karakteristik jaringan yang ada saat itu juga. Load balancing adalah sebuah teknik untuk mendistribusikan beban trafik pada dua atau lebih jalur koneksi secara seimbang agar trafik dapat berjalan optimal. Pada penelitian ini dilakukan pengujian pada sebuah jaringan komputer dengan jumlah server sebanyak 3 unit dan jumlah client sebanyak 15 unit. Masing-masing client melakukan koneksi secara acak dengan cara mengirimkan paket Internet Control Message Protocol (ICMP) terhadap alamat IP publik dan controller POX melakukkan pemetaan client tersebut terhadap server berdasarkan metode round-robin. Ketika seluruh client melakukan request paket HyperText Transfer Protocol (HTTP) terhadap alamat IP publik, response time yang diperoleh ketika load-balancing tidak diterapkan lebih kurang tiga (3) kali lebih lama daripada response time yang diperoleh pada saat teknik loadbalancing diterapkan.
Kata kunci: Management interface, Software Defined Netwoking, Data-plane, Control-plane, Load balancing, Round-robin, Internet Control Message Protocol, Response time.
Universitas Sumatera Utara
IMPLEMENTATION OF LOAD BALANCING WITH ROUNDROBIN METHOD IN SOFTWARE DEFINED NETWORKING (SDN) USE CONTROLLER POX
ABSTRACT
Computer networking devices such as Routers and Switches usually already have a management interface. In other words, the user can only perform the configuration via management interface on these devices to implement the desired features, so if someone wants to experiment with some techniques such as new load-balancing techniques or new routing protocol then he will not be able to do that because the device does not support the techniques and protocols. Software Defined Networking (SDN) separates the data-plane and control-plane, this separation gives the ability to directly program the computer networking devices such as Switches and Routers in accordance with a given policy. Software Defined Networking can be applied using either a centralized controller that POX whose task is to control all the data stream that passes through Switch and Router that established policy is immediately implemented in accordance with the characteristics of the existing network currently. Load balancing is a technique to distribute the traffic load on the connection of two or more lanes in a balanced way so that traffic can run optimally. In this study conducted testing on a computer network within 15 unit of clients and 3 unit of servers. Each client to connect randomly by sending Internet Control Message Protocol (ICMP) packets to the public IP address and POX controller do the mapping of the clients to the servers based on the round-robin method. When all of the clients make the requesting for HyperText Transfer Protocol (HTTP) packets to the public IP address, response time obtained when load-balancing is not applied approximately three (3) times longer than the response time obtained when the load-balancing techniques are applied.
Keywords: Management interface, Software Defined Netwoking, Data-plane, Control-plane, Load balancing, Round-robin, Internet Control Message Protocol, Response time.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran
ii iii iv vi vii viii x 8i 8i
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Rumusan Masalah 1.3 Batasan Masalah 1.4 Tujuan Penelitian 1.5 Manfaat Penelitian 1.6 Metodologi Penelitian 1.7 Sistematika Penulisan
1 3 3 3 4 4 5
BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Software Defined Networking (SDN) 2.1.1 Konsep Dasar Software Defined Networking 2.1.2 Arsitektur Software Defined Networking (SDN) 2.1.3 Controller POX 2.2 Load-Balancing 2.3 Round-Robin 2.4 Contoh Kasus Load Balancing dan dengan Perhitungan Metode Round Robin 2.5 Penelitian Terkait BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM 3.1 Analisis Pemilihan Server 3.2 Perancangan 3.3.1 Perancangan Load Balancing dengan Metode
7 7 9 11 12 13 16 19
20 24 24
Universitas Sumatera Utara
Round Robin dalam Software Defined Networking Menggunakan Controller POX 3.2.2 Perancangan Jaringan dalam Emulator Mininet BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN 4.1 Implementasi 4.1.1 Menjalankan Controller POX 4.1.2 Menjalankan Perintah Ping pada Masing-masing Client 4.2 Pengujian 4.2.1 Pengujian Terhadap Paket HTTP 4.2.2 Analisis Sebelum dan Setelah Load-Balancing
27
31 31 33
58 58 59
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran
62 63
Daftar Pustaka
64
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 3.1 Tabel 3.2
Perangkat yang dibutuhkan beserta atribut-atribut pendukung Hasil perhitungan posisi server berdasarkan metode round robin
23 24
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar Gambar Gambar Gambar
2.4 2.5 2.6 2.7
Gambar 3.1
Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 4.1
Flowchart arus paket dalam Switch OpenFlow Arsitektur Software Defined Networking Controller layer (POX) dalam Arsitektur Software Defined Networking Komponen load-balancing Antrian dalam Algoritma Round Robin Flowchart Round-Robin Load-Balancing Contoh Kasus Load Balancing dan dengan Perhitungan Metode Round Robin Flowchart dari pengimplementasian load-balancing dengan metode round-robin dalam software defined networking menggunakan controller POX Topologi jaringan yang akan dirancang Flowchart topologi jaringan yang dibuat di dalam Mininet (secara garis besar) Flowchart topologi jaringan yang dibuat di dalam Mininet (perluasan proses SimpleTest) Controller POX yang telah dijalankan
9 10 11 13 14 15 18 27
28 29 30 32
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16 Gambar 4.17 Gambar 4.18 Gambar 4.19 Gambar 4.20 Gambar 4.21 Gambar 4.22 Gambar 4.23 Gambar 4.24
Client ke-4 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100 Hasil pemetaan client ke-4 kepada server 10.0.0.16 oleh controller POX Hasil capture paket data ICMP dari client ke-4 melalui aplikasi Wireshark Client ke-10 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100 Hasil pemetaan client ke-10 kepada server 10.0.0.17 oleh controller POX Hasil capture paket data ICMP dari client ke-10 melalui aplikasi Wireshark Client ke-1 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100 Hasil pemetaan client ke-1 kepada server 10.0.0.18 oleh controller POX Hasil capture paket data ICMP dari client ke-1 melalui aplikasi Wireshark Client ke-7 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100 Hasil pemetaan client ke-7 kepada server 10.0.0.16 oleh controller POX Hasil capture paket data ICMP dari client ke-7 melalui aplikasi Wireshark Client ke-14 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100 Hasil pemetaan client ke-14 kepada server 10.0.0.17 oleh controller POX Hasil capture paket data ICMP dari client ke-14 melalui aplikasi Wireshark Client ke-12 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100 Hasil pemetaan client ke-12 kepada server 10.0.0.18 oleh controller POX Hasil capture paket data ICMP dari client ke-12 melalui aplikasi Wireshark Client ke-3 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100 Hasil pemetaan client ke-3 kepada server 10.0.0.16 oleh controller POX Hasil capture paket data ICMP dari client ke-3 melalui aplikasi Wireshark Client ke-9 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100
33 34
Hasil pemetaan client ke-9 kepada server 10.0.0.17 oleh controller POX
44
34 35 35 35 36
37 37 38 38 39 39 40 40 41 41 42 42 43 43
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.25 Gambar 4.26 Gambar 4.27 Gambar 4.28 Gambar 4.29 Gambar 4.30 Gambar 4.31 Gambar 4.32 Gambar 4.33 Gambar 4.34 Gambar 4.35 Gambar 4.36 Gambar 4.37 Gambar 4.38 Gambar 4.39 Gambar 4.40 Gambar 4.41 Gambar 4.42 Gambar 4.43 Gambar 4.44 Gambar 4.45 Gambar 4.46 Gambar 4.47
Hasil capture paket data ICMP dari client ke-9 melalui aplikasi Wireshark Client ke-6 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100 Hasil pemetaan client ke-6 kepada server 10.0.0.18 oleh controller POX Hasil capture paket data ICMP dari client ke-6 melalui aplikasi Wireshark Client ke-15 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100 Hasil pemetaan client ke-15 kepada server 10.0.0.16 oleh controller POX Hasil capture paket data ICMP dari client ke-15 melalui aplikasi Wireshark Client ke-5 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100 Hasil pemetaan client ke-5 kepada server 10.0.0.17 oleh controller POX Hasil capture paket data ICMP dari client ke-5 melalui aplikasi Wireshark Client ke-2 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100 Hasil pemetaan client ke-2 kepada server 10.0.0.18 oleh controller POX Hasil capture paket data ICMP dari client ke-2 melalui aplikasi Wireshark Client ke-8 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100 Hasil pemetaan client ke-8 kepada server 10.0.0.16 oleh controller POX Hasil capture paket data ICMP dari client ke-8 melalui aplikasi Wireshark Client ke-11 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100 Hasil pemetaan client ke-11 kepada server 10.0.0.17 oleh controller POX Hasil capture paket data ICMP dari client ke-11 melalui aplikasi Wireshark Client ke-13 melakukan ping ke alamat publik 10.0.0.100 Hasil pemetaan client ke-13 kepada server 10.0.0.18 oleh controller POX Hasil capture paket data ICMP dari client ke-13 melalui aplikasi Wireshark Grafik percobaan pertama reqest paket HTTP terhadap server (setelah load-balancing)
44 45 45 46 46 47 47 48 49 49 50 51 51 52 53 54 54 55 56 56 57 58 59
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.48 Gambar 4.49 Gambar 4.50
Grafik percobaan kedua reqest paket HTTP terhadap server (setelah load-balancing) Grafik percobaan pertama reqest paket HTTP terhadap server (sebelum load-balancing) Grafik percobaan kedua reqest paket HTTP terhadap server (sebelum load-balancing)
59 60 60
DAFTAR LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
Halaman A B
Listing Program Daftar Riwayat Hidup
A-1 B-1
Universitas Sumatera Utara
