Jurnal Teknik Informatika, Vol 1 September 2012
Analisa Kinerja Protokol TCP/IP dan DTN Pada Jaringan Multi Jalur Meisuchi Naisuty1), Agus Urip Ari Wibowo2), Rahmat Suhatman3) Program Studi Teknik Informatika, Jurusan Komputer, Politeknik Caltex Riau Jalan Umban Sari no.1, Rumbai, Pekanbaru, Riau, 28265 E-mail: 1)
[email protected], 2)
[email protected], 3)
[email protected] Abstrak - Protokol TCP/IP memegang peranan penting dalam routing data dan memastikan pertukaran paket data secara reliability dalam komunikasi data pada suatu jaringan. Dalam implementasinya, protokol TCP/IP tidak mampu menangani intermittent connectivity, long or variable delay, asymetric data rates, dan high error rate. Kekurangan protokol TCP/IP tersebut dapat diatasi oleh protokol DTN dengan menggunakan store-forward message switching untuk meningkatkan reliabilitas jaringan. Penelitian ini menguji kinerja protokol TCP/IP dan DTN dalam proses pengiriman data dengan ukuran file yang berbeda-beda pada jaringan multi jalur dalam kondisi non intermittent connectivity dan intermittent connectivity. Pengujian dilakukan dengan menggunakan 6 unit perangkat PC dan 2 buah switch. Data yang dikumpulkan kemudian diolah, dianalisa dan diuji besar pengaruhnya terhadap variabel-variabel lainnya dengan metode analisis regresi menggunakan aplikasi SPSS 17. Berdasarkan data dari hasil pengujian diketahui bahwa delay pada protokol TCP/IP lebih kecil 3,3 kali lipat dibanding protokol DTN dalam kondisi non intermittent connectivity. Sedangkan throughput pada protokol DTN lebih cepat 7,5 kali lipat dibanding protokol TCP/IP dan persentase pengiriman file yang mencapai 100% dalam kondisi non intermittent dan intermittent connectivity.
DTN dalam proses pengiriman data dengan ukuran file yang berbeda-beda pada jaringan multi jalur dalam kondisi non-intermittent connectivity dan intermittent connectivity. 2.
TINJAUAN PUSTAKA
Penelitian ini merupakan pengembangan dari penelitian Yogi Adi Guna yang berjudul “Analisa Kinerja Protokol TCP/IP dan Delay Tolerant Network pada Jaringan Tidak Bercabang”. Pada penelitian sebelumnya, analisa kinerja dilakukan pada jaringan tidak bercabang, menggunakan metode analisis twoway-anova, dan static routing. Sedangkan pada penelitian sekarang, analisa kinerja dilakukan pada jaringan multi jalur, menggunakan metode analisis regresi, dan dynamic routing. 2.1 Protokol TCP/IP Transport Control Protocol/Intenet Protocol (TCP/IP) merupakan sekelompok protokol yang mengatur komunikasi data komputer dan memungkinkan komputer dengan berbagai jenis dan vendor serta berbeda sistem operasi untuk saling berkomunikasi. [4]. Arsitektur protokol TCP/IP digambarkan sebagai berikut:
Kata Kunci: TCP/IP, DTN, intermittent connectivity, non intermittent connectivity, multi jalur. 1.
PENDAHULUAN
Jaringan komputer memegang peranan penting dalam proses pertukaran data didalam dunia komunikasi. Saat ini, jaringan Internet merupakan jaringan komunikasi data paling besar yang bertindak sebagai penghubung seluruh perangkat komunikasi di dunia. Jaringan Internet menggunakan protokol TCP/IP untuk routing data dan memastikan pertukaran paket data secara reliability. Dalam implementasiannya, protokol TCP/IP tidak mampu menangani intermittent connectivity, long or variable delay, asymetric data rates, dan high error rate. Kekurangan protokol TCP/IP tersebut dapat diatasi oleh protokol DTN dengan menggunakan store-forward message switching untuk meningkatkan reliabilitas jaringan. Penelitian ini menguji kinerja protokol TCP/IP dan
Gambar 1. Arsitektur protokol TCP/IP
2.2 Delay Tolerant Network (DTN) Warthman menyebutkan bahwa “A Delay Tolerant Network (DTN) is a network of regional network, it is an overlay on top of regional network, including the Internet. DTN support interoperability of regional networks by accommodating long delays between and within regional networks.”[2] Jaringan DTN merupakan jaringan yang overlay pada jaringan regional, termasuk Internet. Jaringan DTN mendukung interoperability dari jaringan regional dengan mengakomodasi waktu tunda yang lama antar dan dengan jaringan regional. Jaringan DTN mengatasi masalah yang berhubungan dengan intermittent connectivity, long or variable
1
delay, asymetric data rates, dan high error rate dengan menggunakan store-and-forward message switching. Media penyimpanan mampu menangani messages tanpa batas atau yang dikenal dengan persistent storage.
dependent dengan menggunakan data variabel independent.[3] Bentuk umum dari persamaan regresi adalah: Y=a+b×X 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Penelitian ini dibangun dengan topologi jaringan sebagai berikut:
Gambar 2. Mekanisme store-and-fordward DTN
Arsitektur DTN mengimplementasikan store-andforward message switching yang overlay dengan layer protokol baru (bundle layer). Bundle layer menyimpan dan meneruskan bundle fragments antar node. Single bundle layer protokol digunakan melalui semua region yang membentuk DTN. Sebaliknya, lapisan dibawah bundle layer (transport layer dan dibawahnya) dipilih sesuai dengan tugasnya untuk komunikasi antar region.
Gambar 4. Topologi jaringan Tabel 1. Pengalamatan
\
Device PC Source PC Router 1 PC Router 2 PC Router 3 PC Router 4 PC Destination
Gambar 3. Arsitektur protokol DTN
2.3 Routing Information Protocol (RIP) Menurut Wijaya, Routing Information Protocol (RIP) adalah routing protocol yang paling sederhana yang termasuk jenis distance vector. RIP menggunakan jumlah lompatan (hop count) sebagai metrik dengan nilai hop maksimum sebesar 15 hop. Jika pada hop count ke 16 tujuan tidak tercapai maka router memberikan pesan error “Destination is unreachable”. Daftar tabel route RIP di update setiap 30 detik dan administrative distance untuk RIP adalah 120.[5] 2.4 Delay Tolerant Link State Routing (DTLSR) Demmer menyebutkan bahwa “(DTLSR), a routing protocol intended for use in intermittent network environments such as those found in developing country settings”.[6] Alnajajr dan Sadawi menyatakan bahwa Delay Tolerant Link State Routing (DTLSR) bekerja hampir seperti OSPF dan menerapkan classic link state algorithms.[7] Dari pernyatan diatas, DTLSR adalah routing protokol yang digunakan pada kondisi lingkungan intermittent dengan menerapkan classic link state algorithms yang mirip dengan OSPF.[7] 2.5 Analisis Regresi Untuk melakukan perkiraan terhadap suatu variabel jika variabel yang lain diketahui, metode analisis yang umumnya digunakan adalah analisis regresi. Dengan analisis ini dapat diprediksi perilaku variabel
Interface eth0 eth0 eth1 eth0 eth1 eth0 eth1 eth0 eth1 eth0
IP Address 192.168.1.1 192.168.1.2 192.168.2.1 192.168.2.2 192.168.3.1 192.168.2.3 192.168.3.2 192.168.3.3 192.168.4.1 192.168.4.2
Subnet Mask 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.255.0 255.255.255.0
Perancangan jaringan dalam penelitian ini membutuhkan: 1. Perangkat keras a. PC Router sebanyak 6 unit dengan sistem operasi Ubuntu Server 10.04 yang bertindak sebagai source, destination, dan router. b. Switch sebanyak 2 buah. 2. Perangkat lunak a. Sistem Operasi: Ubuntu Server 10.04 b. Program 1) DTN versi 2.6.0 2) OASYS versi 1.3.0 3) Wireshark versi 1.6.5 4) File Transfer Protocol 5) Routing Information Protocol 6) Putty versi 0.6.2 c. Bahasa Pemograman yang digunakan adalah Shell Programming (Linux). d. Script yang dibutuhkan adalah create.sh dan updown.sh Secara umum pengujian dilakukan dengan mengirimkan file yang berukuran 1KB, 10KB, 100KB, 1MB, 10MB, dan 100MB yang masingmasing berjumlah 12 file dari PC Source menuju PC Destination dalam kondisi non intermittent dan intermittent pada protokol TCP/IP dan DTN. Data yang didapatkan dari aplikasi wireshark dan log DTN yaitu delay, throughput, dan persentase keberhasilan pengiriman file diolah dan dianalisa serta diuji pengaruhnya terhadap variabel-variabel lainnya. Dalam melakukan uji coba diperlukan beberapa script yaitu create.sh untuk membuat suatu file dengan ukuran tertentu dan updown.sh untuk untuk up dan
2
down ethernet card pada suatu PC router dalam jangka waktu yang ditetapkan secara acak.
Kinerja protokol DTN didapatkan dari log DTN yang merupakan isi dari proses daemon DTN. Log DTN menjabarkan proses komunikasi dan pengiriman data yang lebih detail yaitu: a. Pembentukan rotate file. b. Inisialisasi database. c. Inisialisasi local eid . d. Proses registrasi. e. Memuat bundle dari data store. f. Mengenali node protokol DTN yang terhubung. g. Inisialisasi link. h. Memuat routing protokol DTN yang telah dikonfigurasi. i. Menerima LSA dari node lain. j. Menerima local eid node lain melalui LSA. k. Pengiriman data. l. Penutupan koneksi protokol DTN.
3.1 Analisa kinerja protokol TCP/IP dalam kondisi non interminttent connectivity Kinerja protokol TCP/IP dalam kondisi non intermittent dengan menggunakan FTP adalah sebagai berikut: 1.
2.
3.
Pembentukan koneksi Ditandai dengan pengiriman paket sinkronisasi (SYN) melalui protokol FTP dari PC Source (192.168.1.1) menuju PC Destination (192.168.4.2) untuk membangun koneksi dan komunikasi data. PC Destination kemudian mengirimkan paket sinkronisasi dan acknowledgement (SYN,ACK) sebagai balasan yang berisi nomor urut segmen yang akan digunakan. Selanjutnya protokol FTP melakukan verifikasi dan authentifikasi sebelum memulai proses pengiriman data. Pengiriman file File dari PC Source dikirimkan melalui protokol FTP menuju PC Destination. Setelah file dikirimkan, three way handshake protokol TCP/IP pun selesai. Menutup koneksi Penutupan pengiriman data dan komunikasi data ditandai dari paket finish dan acknowledgement (FIN, ACK) yang biasa disebut four way handshake.
3.2 Analisa kinerja protokol TCP/IP dalam kondisi intermittent connectivity Protokol TCP/IP akan tetap mencoba membangun koneksi dengan mengirimkan paket sinkronisasi (SYN) ketika jaringan dalam kondisi intermittent. Jika paket sinkronisasi mendapat balasan maka proses tranmisi data dapat kembali dilakukan. 3.3 Analisa kinerja protokol DTN dalam kondisi non intermittent connectivity Kinerja protokol DTN dalam kondisi non intermittent connectivity dengan menggunakan aplikasi dtncp (mengirimkan file) dan dtncpd (menerima file). 1.
2.
Aplikasi wireshark Protokol DTN sebagai overlay network menggunakan protokol TCP untuk proses komunikasi antar bundle DTN. Proses komunikasi sesuai dengan proses komunikasi yang sedang berlangsung pada daemon DTN. Pengiriman paket sinkronisasi (SYN) tidak dilakukan antara source dan destination tetapi antar node. Proses pengiriman file kemudian ditangkap oleh aplikasi wireshark pada tipe protokol bundle yang berisikan informasi local eid source dan local eid destination beserta nama file yang dikirim. Log DTN
3.4 Analisa kinerja protokol DTN dalam kondisi intermittent connectivity Kinerja protokol DTN dalam kondisi intermittent connectivity dengan menggunakan aplikasi dtncp (mengirimkan file) dan dtncpd (menerima file). 1.
2.
Aplikasi wireshark Protokol TCP akan tetap mengirimkan paket TCP Keep-Alive selama jaringan dalam kondisi intermittent connectivity. Paket TCP Keep-Alive sebagai indikator bahwa jaringan sedang dalam kondisi tidak terkoneksi dengan baik. Melalui protokol bundle, file yang gagal dikirimkan akan ditransmisikan ulang melalui paket TCP Retransmission. Log DTN Jika diidentifikasi bahwa link yang dituju dalam kondisi down maka protokol DTN yang dikonfigurasi dynamic routing akan mencari link lain yang dapat digunakan untuk meneruskan data menuju destination. Selama proses menunggu data dapat dikirimkankan, data yang telah sampai pada current node akan disimpan didalam bundle.
3.5 Perbedaan kinerja dalam kondisi non intermittent connectivity Uji coba dilakukan dengan mengirim file yang berukuran 1KB, 10KB, 100KB, 1MB, 10MB, dan 100MB yang masing-masing berjumlah 12 file dari PC Source dengan script create.sh. 3.5.1 Delay Delay antara protokol TCP/IP dan DTN pada kondisi non intermittent yang ditangkap dari aplikasi wireshark adalah sebagai berikut:
3
1.
100
Persentase keberhasilan pengiriman file pada protokol TCP/IP dan DTN sama-sama mencapai 100 persen . Seluruh file yang dikirim dari PC Source diterima pada PC Destination pada protokol TCP/IP dan DTN.
Delay (detik)
80 60 TCP/IP
40
2.
DTN
20 0 10KB
100KB 1MB Ukuran file
10MB 100MB
Gambar 5. Delay dalam kondisi non intermittent
Berdasarkan data diatas dapat dilihat bahwa: 1. Total delay pada protokol DTN lebih besar 3,3 kali lipat dibandingkan dengan protokol TCP/IP. 2. Semakin besar ukuran file maka delay yang dihasilkan juga semakin besar yang ditunjukkan pada ukuran file 10KB, 100KB, 1MB, 10MB, dan 100MB. 3.5.2 Throughput Perhitungan nilai throughput antara protokol TCP/IP dan DTN pada kondisi non intermittent berdasarkan data-data yang didapatkan dari aplikasi wireshark adalah sebagai berikut: Throughput (KB/s)
250000 200000
3.6 Perbedaan kinerja dalam kondisi intermittent Uji coba dilakukan dengan mengirim file yang berukuran 1KB, 10KB, 100KB, 1MB, 10MB, dan 100MB yang masing-masing berjumlah 12 file dari PC Source dengan script updown.sh. Untuk memenuhi kondisi intermittent connectivity digunakan script create.sh. Data yang diolah untuk pengujian ini berdasarkan hasil capture dari aplikasi wireshark. 3.6.1 Delay Perbandingan delay antara protokol TCP/IP dan DTN pada kondisi intermittent yang di-capture dari aplikasi wireshark adalah sebagai berikut: 300 250
Delay (detik)
1KB
150
TCP/IP
100 DTN
50
150000
0
TCP/IP
100000
1KB
10KB
100KB
1MB
10MB
100MB
DTN
50000
Ukuran file
0 10KB
100KB
1MB
Gambar 8. Delay pada kondisi intermittent
10MB 100MB
Ukuran file
Gambar 6. Throughput pada kondisi non intermittent
Berdasarkan data diatas dapat dilihat bahwa: 1. Throughput pada protokol DTN lebih cepat 7,5 kali lipat dibandingkan dengan protokol TCP/IP. 2. Semakin besar ukuran file maka throughput yang dihasilkan juga semakin besar. 3.5.3 Persentase keberhasilan pengiriman data Berdasarkan perbandingan antara jumlah file yang dikirim dari PC Source dengan jumlah file yang diterima dari PC Destination, persentase keberhasilan pengiriman file pada protokol TCP/IP dan DTN adalah sebagai berikut: 120 100 80 60
TCP
40
DTN
20
Berdasarkan data diatas dapat dilihat bahwa: 1. Delay dengan nilai 0 menunjukkan bahwa file tidak berhasil sampai ke PC Destination pada protokol TCP/IP. 2. Nilai delay yang dihasilkan tidak beraturan dan tidak bergantung pada ukuran file pada protokol TCP/IP dan DTN. 3.6.2 Throughput Perhitungan throughput antara protokol TCP/IP dan DTN pada kondisi intermittent berdasarkan data-data yang didapatkan dari aplikasi wireshark adalah sebagai berikut: 300000
Throughput (detik)
1KB
Persentase keberhasilan pengiriman data (%)
200
250000 200000
TCP/IP
150000
DTN
100000 50000 0
0 1KB
10KB
100KB 1MB Ukuran file
10MB
100MB
Gambar 7. Perbandingan persentase keberhasilan pengiriman data pada non intermittent
Berdasarkan data diatas dapat dilihat bahwa:
1KB
10KB
100KB
1MB
10MB 100MB
Ukuran file
Gambar 9. Throughput pada kondisi intermittent
Berdasarkan data diatas dapat dilihat bahwa:
4
1.
2.
Throughput dengan nilai 0 menunjukkan bahwa file tidak berhasil sampai ke PC Destination pada protokol TCP/IP. Throughput yang dihasilkan tidak beraturan dan tidak bergantung pada ukuran file pada protokol TCP/IP dan DTN.
3.6.3 Persentase keberhasilan pengiriman data Berdasarkan perbandingan antara jumlah file yang dikirim dari PC Source dengan jumlah file yang diterima dari PC Destination, persentase keberhasilan pengiriman file pada protokol TCP/IP dan DTN adalah sebagai berikut: Persentase keberhasilan pengiriiman data (%)
120 100 80 60
TCP/IP
40
DTN
20 0 1KB
10KB
100KB
1MB
10MB
100MB
Ukuran file
Gambar 10. Persentase keberhasilan pengiriman data pada kondisi intermittent
Berdasarkan file diatas dapat dilihat bahwa: 1. Persentase keberhasilan pengiriman file seluruh ukuran file pada protokol DTN mencapai 100 persen sedangkan pada protokol TCP/IP tidak mencapai 100 persen. 2. Seluruh file yang dikirim dari PC Source menuju PC Destination pada protokol DTN diterima seluruhnya sedangkan pada protokol TCP/IP file tidak terkirim seluruhnya dan pada beberapa jenis ukuran file,data tidak berhasil dikirimkan sama sekali. 3.7 Analisa regresi terhadap persentase keberhasilan pengiriman data Pada metode analisa regresi, dilakukan uji penyimpangan asumsi klasik (multikolinearitas, autokorelasi, dan heteroskedastisitas) untuk mengetahui apakah terdapat penyimpangan atau tidak. Dari hasil uji asumsi klasik didapatkan bahwa model regresi tidak mengalami penyimpangan. Untuk menentukan hubungan antara masing-masing variabel independen dengan variabel dependen secara parsial dilakukan uji t.[8] Persamaan uji t yang diperoleh: Y = 97,781 + 0,169 X1 + 0.00009365 X2 + 0.000 X3 + 36,162 X4 – 53,520 X5 Dimana: x1 = Delay x2 = Throughput x3 = Ukuran file x4 = Tipe koneksi x5 = Jenis protokol Y = Persentase keberhasilan pengiriman data
Dari hasil uji t, diketahui bahwa variabel delay, throughput, dan ukuran file berpengaruh signifikan secara parsial terhadap persentase keberhasilan pengiriman data sedangkan tipe koneksi dan jenis protokol tidak berpengaruh signifikan secara parsial terhadap persentase keberhasilan pengiriman data. Untuk menentukan hubungan antara variabel independen dengan variabel dependen secara bersamasama dilakukan uji F.[8] Dari hasil uji F diketahui bahwa delay, throughput, ukuran file, tipe koneksi, dan jenis protokol secara bersama-sama tidak berpengaruh signifikan terhadap persentase keberhasilan pengiriman data. 4. KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil dari pengujian dan analisa yang telah dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan bahwa terdapat perbedaan kinerja antara protokol TCP/IP dan DTN dalam kondisi non intermittent dan intermittent pada jaringan multi jalur. Delay pada protokol TCP/IP lebih kecil 3,3 kali lipat dibanding protokol DTN dalam kondisi non intermittent connectivity. Sedangkan throughput pada protokol DTN lebih cepat 7,5 kali lipat dibanding protokol TCP/IP dan persentase pengiriman file yang mencapai 100% dalam kondisi non intermittent dan intermittent connectivity. Variabel delay, throughput, dan ukuran file berpengaruh signifikan secara parsial terhadap persentase keberhasilan pengiriman file sedangkan tipe koneksi dan jenis protokol tidak berpengaruh signifikan secara parsial terhadap persentase keberhasilan pengiriman file. Delay, throughput, ukuran file, tipe koneksi, dan jenis protokol secara bersama-sama tidak berpengaruh signifikan terhadap persentase keberhasilan pengiriman file. Beberapa saran untuk penelitian dan pengembangan uji coba kinerja protokol DTN selanjutnya yaitu: 1. Melibatkan perangkat mobile berbasis Android. 2. Menggunakan media transmisi wireless dalam uji coba kinerja protokol DTN. 3. Membuat aplikasi yang berkerja pada protokol DTN. DAFTAR REFERENSI [1] Guna, Y.A. (2011). Analisa Kinerja Protokol TCP/IP dan Delay Tolerant Network Pada Jaringan Tidak Bercabang. Proyek Akhir, Jurusan Teknik Informatika, Politeknik Caltex Riau, Pekanbaru. [2] Warthman, F. (2003). Delay-Tolerant Networks (DTNs). Versi 1.1. Hal.3. [3] Santosa, P.B. dan Ashari. (2005). Analisis Statistik dengan Microsoft Excel dan SPSS. Yogyakarta: Penerbit Andi. [4] CNS. (2005). Arsitektur Protokol TCP/IP. Diambil pada 22 November 2011 dari http://www.softinsys.com/makalah/Arsitektur_Pr otokol_TCP-IP.pdf. [5] Wijaya, H. (2003). Belajar Sendiri Cisco Router. Jakarta: Elex Media Komputindo. Hal.143.
5
[6] Demmer, M. (2008). A Delay Tolerant Networking and System Architecture for Developing Regions. [7] Alnajajr, F. dan Sadawi, T. (2011). Performance Analysis of Routing protocols in Delay/Disruption Tolerant Mobile Ad Hoc Networks. [8] Andi dan Priyatno, D. (2009). 5 Jam Belajar Olah Data dengan SPSS 17. Yogyakarta: Penerbit Andi.
6
