PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI JARINGAN WIFI BERBASISKAN PROTOKOL OPENFLOW
AHMAD FAUZI
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Perancangan dan Implementasi Jaringan WiFi Berbasiskan Protokol OpenFlow adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Maret 2016 Ahmad Fauzi NIM G64110063
ABSTRAK AHMAD FAUZI. Perancangan dan Implementasi Jaringan WiFi Berbasiskan Protokol OpenFlow. Dibimbing oleh HERU SUKOCO. OpenFlow merupakan teknologi baru pada jaringan komputer, khususnya pada teknologi switching. OpenFlow menyediakan protokol yang mengizinkan controller untuk meneruskan paket melalui sebuah jaringan dan dapat diprogram secara terpusat. Tujuan penelitian ini adalah merancang dan menerapkan jaringan WiFi menggunakan protokol OpenFlow. Metode penelitian ini terdiri atas beberapa proses yaitu analisis masalah, perancangan jaringan OpenFlow, implementasi protokol OpenFlow menggunakan jaringan WiFi, pengujian, dan analisis quality of service (QoS). Dalam melakukan analisis QoS digunakan beberapa parameter, yaitu ping test, delay, jitter, throughput, dan packet loss. Hasil penelitian menunjukkan semakin besar ukuran paket, maka semakin lama waktu delay paket pada pengujian ping test. Nilai maksimum throughput yang didapat sebesar 58.16 Mbps pada pengujian nilai bandwidth 10-60 Mbps. Nilai jitter maksimum yang didapat sebesar 0.482 ms. Nilai delay maksimum yang didapat sebesar 0.1 ms dan nilai packet loss yang didapat sebesar 0.1548%. Berdasarkan hasil penelitian tersebut, dapat disimpulkan penggunaan jaringan WiFi berbasiskan protokol OpenFlow memiliki QoS yang baik. Kata kunci: access point, controller, OpenFlow switch, quality of service
ABSTRACT AHMAD FAUZI. Design and Implementation of WiFi Networks Based on OpenFlow Protocol. Supervised by HERU SUKOCO. OpenFlow is a new technology in computer networking field, particularly in the switching technology. It provides a protocol that allows a controller to forward packets through a network and can be centrally programmed. The purpose of this research is to design and implement a WiFi network using OpenFlow protocol. The method of this research consists of several processes, such as problem analysis, a design of OpenFlow network, OpenFlow protocol implementation using WiFi networks, experiment, and analysis of quality of service (QoS). Analysis of the quality of services used several parameters, such as the ping test, delay, jitter, throughput, and packet loss. The results showed that the larger the package, the longer it will delay the package delivery on a ping test. The maximum value of throughput was 58.16 Mbps with bandwidth value of 10-60 Mbps. The maximum value of jitter was 0.482 ms. The maximum value of delay was 0.1 ms, and the average value of packet loss was 0.1548%. Based on the result of the research, one can conclude that WiFi network based on OpenFlow protocol has a good quality of service. Keywords: access point, controller, OpenFlow switch, quality of service
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI JARINGAN WIFI BERBASISKAN PROTOKOL OPENFLOW
AHMAD FAUZI
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Ilmu Komputer pada Departemen Ilmu Komputer
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
Penguji: 1 Dr Ir Sri Wahjuni, MT 2 Auriza Rahmad Akbar, SKomp MKom
Judul Skripsi : Perancangan dan Implementasi Jaringan WiFi berbasiskan Protokol OpenFlow Nama : Ahmad Fauzi NIM : G64110063
Disetujui oleh
DrEng Heru Sukoco, SSi MT Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Agus Buono, MSi MKom Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Mei 2015 ini adalah jaringan OpenFlow, dengan judul Perancangan dan Implementasi Jaringan WiFi Berbasiskan Protokol OpenFlow. Penulis menyadari bahwa dalam proses penelitian ini banyak mengalami kendala, namun berkat bimbingan, dukungan, kerja sama, doa dari berbagai pihak, dan pertolongan Allah subhanahu wa ta’ala kendala-kendala tersebut dapat diatasi. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1 Isnani selaku ibu, Sabarana selaku ayah, Naila dan Rifqi selaku adik dan seluruh anggota keluarga yang selalu memberi doa, dukungan, dan dorongan untuk menyelesaikan penelitian ini. 2 Bapak DrEng Heru Sukoco, SSi MT selaku pembimbing yang selalu tulus dan sabar dalam memberi arahan dan bimbingan sampai akhir penelitian ini. 3 Heri Agung dan Guntoro yang telah banyak membantu penulis dalam membantu menyelesaikan penelitian ini. 4 Ira Hastuti yang selalu memberi motivasi, masukan, dukungan, dorongan, dan doa untuk menyelesaikan penelitian ini. 5 Ikhsan Wisudhandi Wibawa, Lutfi Muzaqi, dan Agum Aditama yang selalu mengingatkan penulis agar menyelesaikan penelitian ini. 6 Sahabat-sahabat seperjuangan dan satu bimbingan saya, yaitu Riko Ahmad Maulana, Muhammad Al Mabruri, dan Herdi Agusthio yang telah berjuang bersama-sama dalam proses penyelesaian skripsi ini. 7 Seluruh teman-teman Ilmu Komputer IPB angkatan 48 atas doa, dukungan, dan dorongan untuk menyelesaikan skripsi ini. Penulis berharap semoga karya ilmiah ini dapat memberikan manfaat khususnya bagi penulis dan umumnya bagi yang memerlukannya.
Bogor, Maret 2016 Ahmad Fauzi
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
3
Protokol OpenFlow
3
OpenFlow Switch
5
Wireless Fidelity (WiFi)
6
METODE
6
Analisis Masalah
7
Perancangan
7
Implementasi
7
Pengujian dan Analisis Hasil
8
HASIL DAN PEMBAHASAN
10
Analisis Masalah
10
Perancangan
11
Implementasi
12
Pengujian dan Analisis Hasil
13
SIMPULAN DAN SARAN
22
Simpulan
22
Saran
23
DAFTAR PUSTAKA
23
LAMPIRAN
24
DAFTAR TABEL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Header fields Actions Perbedaan antara switch OpenFlow dan switch konvensional Batas delay berdasarkan ITU-T G.114 Standar nilai jitter berdasarkan ITU-T G.114 Rekomendasi nilai packet loss berdasarkan ITU-T G.114 Nilai throughput switch OpenFlow Nilai jitter switch OpenFlow Nilai delay switch OpenFlow Nilai packet loss switch OpenFlow Hasil pengukuran Wireshark dan iPerf
4 4 5 9 10 10 19 19 20 21 22
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Perbandingan switch OpenFlow dan konvensional OpenFlow switch Metode penelitian Perancangan jaringan OpenFlow Install plugin openflow.so Floodlight controller terhubung dengan OpenFlow switch Web monitoring Floodlight controller Traffic data protocol OpenFlow Grafik nilai rata-rata delay dari ping test Ilustrasi data transfer pada iPerf Grafik nilai throughput terhadap bandwidth Grafik nilai jitter terhadap bandwidth Grafik nilai delay terhadap bandwidth Grafik nilai packet loss terhadap bandwidth
4 6 6 11 12 14 14 15 16 16 18 19 20 21
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5 6 7 8
Foto perangkat komputer untuk membuat jaringan OpenFlow Informasi port OpenVSwitch Instalasi plugin openflow.so pada Wireshark Instalasi dan konfigurasi OpenVSwitch Instalasi dan konfigurasi Floodlight controller Komunikasi antara controller dan OpenFlow switch Nilai delay dari ping test Detail hasil pengukuran Wireshark dan iPerf
24 24 25 25 26 27 27 27
PENDAHULUAN Latar Belakang Saat ini sedang berkembang sebuah teknologi jaringan, yaitu software defined network (SDN). Teknologi ini merupakan sebuah pendekatan baru dalam mendesain, membangun, dan mengelola jaringan komputer. SDN dapat dikatakan sebagai suatu sistem jaringan yang kinerjanya diatur oleh software tertentu. Konsep dasar SDN berkaitan dengan arsitektur perangkat networking seperti router, packet switch, dan local area network (LAN) switch. SDN adalah sebuah arsitektur jaringan terpusat yang memisahkan logical dari perangkat jaringan ke sebuah entitas yang disebut dengan controller. SDN dapat dikatakan sebagai suatu arsitektur jaringan yang letak kontrol jaringan dipisahkan dari system forwarding. Controller tersebut dapat diprogram secara langsung. Pada umumnya, perangkat jaringan yang ada saat ini terdiri atas control plane dan data plane yang terdapat dalam satu perangkat. Dalam SDN, antara control plane dan data plane dipisahkan dari perangkat tersebut dan fungsi dari control plane diterapkan menggunakan software. Saat ini perangkat jaringan komputer seperti switch banyak beredar di pasaran. Dalam jaringan konvensional, sebuah perangkat switch tidak melihat protokol yang digunakan, tetapi hanya meneruskan paket dari satu host ke host lain atau dari port satu ke port lain sesuai dengan alamat data (Shinde dan Tamhankar 2013). Fungsi dari alat tersebut tidak dapat dimodifikasi ataupun diperluas. Hal ini dapat dikatakan jika suatu paket ditransmisikan melalui sebuah switch atau router ke titik lain, maka pengiriman data tersebut akan dibatasi oleh fungsionalitasnya. OpenFlow merupakan protokol yang baru dikembangkan sekitar tahun 2008 oleh University of California, Berkeley dan Stanford University. SDN dan fungsi OpenFlow telah dipelajari dalam beberapa tahun terakhir untuk packet networks, tetapi dalam implementasinya masih termasuk jarang. Menurut Sherwood (2013), beliau menjelaskan bahwa hanya ada 8 universitas dan 2 badan riset nasional yang telah menggunakan OpenFlow. Protokol OpenFlow merupakan salah satu SDN yang menyediakan protokol yang digunakan oleh controller untuk mengontrol bagaimana paket dapat diteruskan melalui sebuah jaringan. Selain itu, OpenFlow merupakan sebuah arsitektur jaringan komputer pada perangkat switch yang dapat melakukan komunikasi data antara data plane dan control plane yang letaknya dipisahkan. OpenFlow merupakan protokol standar terbuka yang menggunakan port 6633. OpenFlow merupakan satu-satunya standar yang tersedia dan diterima secara luas untuk protokol SDN (Shirazipour et al. 2012). Protokol OpenFlow bersifat programmable sehingga dapat melakukan pengaturan pergerakan paket dan dapat diprogram secara terpusat. SDN memungkinkan peneliti, administrator, dan operator untuk mengontrol jaringan mereka dengan perangkat lunak. OpenFlow dirancang supaya dapat mengatur serta mengelola aliran lalu lintas data antara router dan switch. OpenFlow juga dirancang untuk memberikan konsistensi pada manajemen lalu lintas data supaya dapat dilakukan proses penjaluran paket jaringan melalui switch.
2 Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Hakim (2014) sudah membandingkan kinerja switch OpenFlow dengan switch konvensional pada jaringan komputer. Hasil yang didapat adalah switch OpenFlow memiliki kinerja yang lebih baik dibanding switch konvensional. Pada penelitian ini dilakukan implementasi OpenFlow pada jaringan wireless fidelity (WiFi). Switch OpenFlow yang digunakan bukan merupakan perangkat hardware/dedicated switch OpenFlow, melainkan dengan menggunakan switch OpenFlow software-based. Hal ini disebabkan oleh harga yang masih tinggi untuk membeli sebuah perangkat hardware switch OpenFlow yang dikeluarkan oleh beberapa vendor. Selain harga yang termasuk tinggi, penggunaan software-based dapat memudahkan peneliti untuk melakukan percobaan switch OpenFlow tanpa harus memiliki perangkat switch tersebut. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, dapat dilakukan perumusan masalah dalam penelitian ini sebagai berikut: 1 Bagaimana penerapan jaringan WiFi menggunakan protokol OpenFlow? 2 Bagaimana menganalisis kinerja jaringan WiFi? Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1 Menerapkan jaringan WiFi menggunakan protokol OpenFlow. 2 Menganalisis kinerja jaringan WiFi. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah: 1 Memberikan gambaran konsep OpenFlow pada jaringan WiFi. 2 Melihat kinerja jaringan WiFi yang berada di laboratorium Net Centric Computing (NCC) Fakultas Matematika Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Institut Pertanian Bogor (IPB) dengan menggunakan protokol OpenFlow. 3 Pengontrol paket terpusat sehingga mudah melakukan management data. 4 Rute pengiriman data lebih efisien dan tidak kompleks. Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian ini adalah: 1 Satu buah personal computer (PC) yang di-install OpenFlow switch, satu buah laptop sebagai host, satu buah wireless router sebagai access point. 2 Satu buah PC yang di-install OpenFlow controller yang bertugas memformulasikan flow, mengontrol path, dan mengatur kerja OpenFlow switch. 3 Penerapan konsep OpenFlow dengan menghubungkan ke jaringan di laboratorium NCC. 4 Penggunaan controller menggunakan setting default.
3 5 Menganalisis kinerja protokol OpenFlow melalui jaringan wireless dengan mengukur beberapa parameter.
TINJAUAN PUSTAKA Protokol OpenFlow OpenFlow adalah sebuah protokol yang memungkinkan pengaturan penjaluran dan pengiriman paket ketika melalui sebuah switch. Dalam sebuah jaringan konvensional, setiap switch hanya berfungsi meneruskan paket dengan melewati port yang sesuai tanpa membedakan tipe protokol data yang dikirimkan. Pada sebuah switch yang umum, terdapat data plane dan control plane terletak dalam perangkat yang sama. Control plane adalah bagian yang berfungsi untuk mengatur logika pada perangkat networking atau memutuskan bagaimana lalu lintas data harus diteruskan seperti routing table, pemetaan jaringan, dan sebagainya. Data plane adalah bagian yang berfungsi untuk meneruskan paketpaket yang masuk ke suatu port pada perangkat networking menuju port keluar dengan berkomunikasi kepada control plane. Sementara itu, OpenFlow switch memisahkan kedua fungsi tersebut. Bagian data plane tetap berada dalam perangkat switch, sementara bagian control plane dipindahkan ke controller yang terpisah dengan switch. Perbandingan antara switch konvensional dan switch OpenFlow dapat dilihat pada Gambar 1. Controller menggunakan protokol OpenFlow untuk melakukan konfigurasi perangkat jaringan dan memilih jalur terbaik untuk lalu lintas pertukaran data. Controller diimplementasikan dalam perangkat jaringan sehingga lalu lintas jaringan dapat dikelola lebih mudah dan fleksibel. Setiap paket data yang melewati jaringan OpenFlow harus diverifikasi oleh controller. Controller yang digunakan dalam penelitian ini adalah Floodlight controller. Floodlight merupakan OpenFlow controller berbasis Java yang dirilis di bawah lisensi Apache 2.0 (Kartadie dan Satya 2014). Data plane yang berada di dalam OpenFlow switch memperlihatkan flow table yang terdiri atas satu set paket field untuk dicocokkan. Dalam masingmasing flow entry terdiri atas header fields, counters, dan actions yang akan dilakukan oleh controller ketika mencocokkan paket dengan field tersebut (Suzuki et al. 2014). Header fields terdiri atas 12 fields yang dapat digunakan untuk mencocokkan paket. Header fields tersebut dapat dilihat pada Tabel 1. Header fields yang cocok dengan paket akan diproses dengan melakukan actions terhadap paket tersebut. Actions merupakan fields yang mendefinisikan cara untuk memperlakukan paket data yang akan diproses. Setiap flow entry dapat menjalankan beberapa actions. Deskripsi berbagai macam actions dapat dilihat pada Tabel 2. Selanjutnya, ketika switch menerima paket yang tidak didefinisikan dalam flow entry, switch akan meneruskan paket tersebut ke controller. Controller dapat membuang paket tersebut atau mendefinisikan paket tersebut menjadi paket yang baru. OpenFlow switch dan controller dapat berkomunikasi menggunakan protokol OpenFlow. Selain itu, dengan OpenFlow kita tidak hanya dapat melakukan flow forwarding berbasis network layer tetapi juga dapat dilakukan
4 pengaturan pergerakan paket secara terpusat, sehingga aliran paket di jaringan dapat diprogram secara independent (Hakim 2014). Jaringan yang menggunakan switch OpenFlow dan switch konvensional memiliki beberapa perbedaan (Yik 2012). Perbedaan tersebut dapat dilihat pada Tabel 3. Control element
OpenFlow protocol
Control element Forwarding element
Forwarding element
Gambar 1 Perbandingan switch OpenFlow dan konvensional (Suzuki et al. 2014) Tabel 1 Header fields Field Ingress port Ethernet source address Ethernet destination address Ethernet type VLAN ID VLAN priority IP source address IP destination address IP protocol number IP ToS bits Transport source port/ICMP type Transport destination port/ICMP code
Action Forward Enqueue Drop Modify-Field
Tabel 2 Actions Deskripsi Meneruskan paket ke port yang diberikan Meneruskan paket ke dalam antrian Membuang paket Memodifikasi header fields
5 Tabel 3 Perbedaan antara switch OpenFlow dan switch konvensional Switch OpenFlow Switch konvensional Terpisahnya control path dan data Control path dan data path terletak path pada perangkat yang sama (tidak terpisah) Memungkinkan dalam jaringan
terjadi
inovasi Membatasi inovasi dalam jaringan
Menyediakan platform yang dapat Tetap dan tidak dapat diprogram diteliti dan diujicoba pada jaringan (dibuat tetap oleh vendor) sesungguhnya Fungsi yang dapat didefinisikan Arsitektur tertutup sehingga tidak oleh pengguna (dapat diprogram) dapat diprogram ulang Setiap keputusan untuk melakukan Mengirimkan semua paket yang pengiriman dilakukan oleh diterima keluar dari switch controller OpenFlow Switch OpenFlow switch terdiri atas dua jenis, yaitu hardware-based dan softwarebased switch. Switch jenis hardware-based merupakan switch OpenFlow secara fisik, switch ini telah disediakan oleh beberapa vendor. Switch jenis ini telah dimodifikasi hardware-nya menggunakan ternary content addressable memory (TCAM) dan menggunakan operating system (OS) khusus untuk mengimplementasikan flow table dan protokol OpenFlow (Kartadie dan Satya 2014). Switch jenis software-based merupakan switch OpenFlow yang menggunakan sistem Linux untuk mengimplementasikan fungsi switch OpenFlow. OpenFlow switch melakukan komunikasi dengan controller melalui protokol OpenFlow. OpenFlow switch terdiri atas tiga bagian: a OpenFlow protocol OpenFlow protocol merupakan sebuah cara yang bersifat terbuka dan standar untuk dapat berkomunikasi dengan OpenFlow switch. Protocol ini dapat diprogram dengan menggunakan aturan pencocokan dan mengatur lalu lintas jaringan ke dalam aliran data. Administrator dapat melakukan kontrol langsung pada jalannya paket data hanya dengan mengontrol melalui sebuah software controller. Protokol OpenFlow juga memungkinkan sebuah controller dapat menangani aliran paket yang berasal dari switch. (Hakim 2014) b Secure channel Secure channel merupakan sebuah interface yang dapat menghubungkan OpenFlow switch dan controller. Controller dapat saling mengirim pesan dengan OpenFlow switch untuk melakukan konfigurasi terhadap switch melalui interface tersebut. c Flow table OpenFlow switch terdiri atas satu atau lebih flow table. Tabel-tabel tersebut akan berfungsi untuk memproses paket yang datang (Kumar et al. 2012). Bagian-bagian dari OpenFlow Switch dapat dilihat pada Gambar 2.
6
Gambar 2 OpenFlow switch (sumber: http://yuba.stanford.edu/cs244wiki/ index.php/Overview) Wireless Fidelity (WiFi) Wireless fidelity (WiFi) adalah sebuah teknologi yang dapat menghubungkan device yang dilengkapi dengan wireless card dengan internet (Yurandi et al. 2013). WiFi merupakan sebuah teknologi yang memanfaatkan peralatan elektronik untuk bertukar data menggunakan gelombang radio (nirkabel) melalui jaringan komputer dan dapat mentransfer data dengan cepat dan aman. WiFi sebenarnya merupakan merk dagang wireless local area network (WLAN) yang dikenalkan dan distandarisasi oleh WiFi Alliance dan nama merk untuk produk-produk yang berstandar IEEE 802.11. Sejak diperkenalkan kepada publik pada tahun 1997 hingga sekarang, WiFi mengalami kemajuan yang cukup pesat. Saat ini telah ada 4 standard WiFi yang telah dirilis, diantaranya adalah 802.11a, b, g, dan n. Standar ini diterbitkan oleh IEEE dan setiap standar yang dirilis merupakan pengembangan dari standar sebelumnya. Setiap perangkat WiFi atau biasa disebut dengan access point (AP) yang dijual di pasaran memiliki sertifikasi WiFi. Setiap perangkat ini memiliki standar yang berbeda tergantung kemampuannya, tetapi saat ini sebagian besar telah menggunakan standar 802.11n. WiFi mempunyai sejarah keamanan yang berubah-ubah. Sistem enkripsi yang pertama digunakan yaitu wired equivalent privacy (WEP), kemudian diubah menjadi WiFi protected access (WPA) dan WPA2 (Mulyanta 2008).
METODE Pada penelitian ini, metode terdiri atas empat tahapan di antaranya adalah analisis kebutuhan, perancangan, implementasi, dan pengujian. Tahapan-tahapan penelitian yang dilakukan ditampilkan pada Gambar 3.
Mulai
Analisis Masalah
Perancangan
Selesai
Pengujian dan Analisis Hasil
Implementasi
Gambar 3 Metode penelitian
7 Analisis Masalah Pada tahap ini, kegiatan yang dilakukan adalah melakukan analisis terhadap permasalahan yang ada pada perangkat jaringan komputer. Pada penelitian ini, permasalahan tersebut terdapat pada perangkat switch konvensional. Perangkat switch tidak melihat protokol yang digunakan, tetapi hanya meneruskan paket dari satu port ke port lain sesuai alamat tujuan data. Hal ini dapat dikatakan bahwa fungsi switch konvensional tidak dapat dimodifikasi. Masalah tersebut dapat diselesaikan dengan menggunakan switch OpenFlow dengan fungsi controller yang terpisah dari perangkat switch. Jaringan OpenFlow pada penelitian ini menggunakan media transmisi data dengan wireless dari router ke client yang terhubung ke jaringan OpenFlow. Analisis juga dilakukan terhadap penggunaan jaringan WiFi yang berbasiskan protokol OpenFlow. Sistem ini diharapkan mampu menggantikan fungsi switch konvensional menjadi switch OpenFlow dengan menggunakan jaringan wireless. Perancangan Pada tahap ini, kegiatan yang dilakukan adalah melakukan perancangan topologi jaringan. Penelitian ini merancang dan menerapkan protokol OpenFlow pada jaringan WiFi. Dalam melakukan perancangan ini, digunakan konsep SDN untuk membangun jaringan. SDN tidak hanya dapat melakukan flow forwarding tetapi juga dapat melakukan pengaturan pergerakan paket secara terpusat. Hal ini yang diterapkan pada jaringan WiFi, sehingga pergerakan paket dapat diatur secara independen dalam satu buah controller yang bertugas untuk mengatur traffic. Perancangan ini dilakukan dengan menggunakan perangkat keras yang ada di laboratorium NCC. Perangkat keras yang digunakan dapat dilihat pada Lampiran 1. Implementasi Pada tahap ini, kegiatan yang dilakukan adalah melakukan implementasi jaringan OpenFlow menggunakan wireless sebagai media transmisi data ke client yang terhubung pada jaringan OpenFlow. Penelitian ini dilaksanakan di Lab NCC Departemen Ilmu Komputer. Perangkat keras yang digunakan dalam membuat jaringan OpenFlow tersebut yaitu: 1 Satu buah laptop sebagai client dengan spesifikasi: Processor Intel Core i5 RAM 4 GB 2 Satu buah PC sebagai OpenFlow switch dengan spesifikasi: Processor Intel Pentium 4 RAM 512 MB 3 Satu buah PC sebagai controller dengan spesifikasi: Processor Intel Core i5 RAM 8 GB 4 Satu buah D-Link DES-1016D sebagai switch penghubung router. 5 Satu buah TP-Link TL-WR1043ND sebagai wireless router dengan spesifikasi: Standard IEEE 802.11b, g, dan n
8 1 wide area network (WAN) port dan 4 LAN ports support 10/100/1000 Mbps Frequency range 2.4-2.4835 GHz Wireless data rates up to 300 Mbps Antena 3 5 dBi detachable Selain itu, perangkat lunak yang digunakan yaitu: 1 Floodlight Controller Perangkat lunak ini berfungsi digunakan sebagai controller yang mengatur dan memberikan keputusan terhadap apa yang akan dilakukan oleh switch. Sistem operasi yang digunakan adalah Ubuntu 14.04.1. 2 OpenVSwitch Perangkat lunak ini berfungsi sebagai switch OpenFlow. Sistem operasi yang digunakan adalah Ubuntu 14.04.1. Switch OpenFlow ini menggunakan OpenVSwitch versi 2.02. 3 Wireshark Perangkat lunak ini berfungsi sebagai capture data yang menangkap aliran data yang masuk atau keluar melalui OpenFlow switch dan controller. Sistem operasi yang digunakan adalah Ubuntu 14.04.1. 4 IPerf Perangkat lunak ini berfungsi sebagai tools pengukur bandwidth client dan server. Software ini digunakan sebagai alat ukur kualitas jaringan OpenFlow yang telah dibangun. Sistem operasi yang digunakan adalah Ubuntu 14.04.1. Pengujian dan Analisis Hasil Pada tahap ini, kegiatan yang dilakukan adalah melakukan pengujian terhadap rancangan jaringan WiFi menggunakan protokol OpenFlow dan melakukan analisis terhadap hasil yang telah diperoleh. Pengujian tersebut berdasarkan penerapan secara langsung yang telah dilakukan pada tahap implementasi. Skenario pengujian yang dilakukan adalah melakukan pengambilan data yang berasal dari host ke web server. Host tersebut sebelumnya sudah terhubung dengan jaringan OpenFlow melalui wireless router. Host yang terhubung melakukan pengujian berupa ping test dengan tujuan web server. Pengujian tersebut dilakukan melalui terminal di Ubuntu dan diuji dengan beberapa ukuran paket yang dikirimkan. Tahap selanjutnya melakukan analisis hasil terhadap data yang dibaca oleh Wireshark dan iPerf untuk menentukan quality of service (QoS) jaringan OpenFlow. QoS menunjukkan tingkat kualitas dari suatu jaringan dan mengacu pada kemampuan jaringan untuk menyediakan layanan yang baik. Paramater yang diamati untuk menentukan QoS tersebut adalah throughput, delay, jitter, dan packet loss. Throughput Throughput adalah kecepatan transfer data sebenarnya dari laju bit jaringan (bandwidth aktual). Throughput merupakan jumlah total paket yang diterima dalam interval waktu tertentu dibagi dengan waktu untuk mengirimkan semua data tersebut. Throughput dapat menggambarkan kemampuan sebenarnya suatu jaringan dalam melakukan pengiriman data. Bandwidth bersifat fix sementara
9 throughput bersifat dinamis tergantung dengan traffic yang sedang terjadi. Nilai throughput semakin baik apabila throughput yang dihasilkan mendekati nilai bandwidth yang diberikan. Cara menghitung throughput menggunakan rumus (Hakim 2014): h u h ut
b w
(1)
dengan Tb = jumlah total bit yang diterima (b) w = waktu untuk mengirimkan data (s) Delay Delay adalah penundaan waktu suatu paket yang diakibatkan oleh proses transmisi dari satu titik ke titik yang lain yang menjadi tujuannya (Sihombing 2013). Delay merupakan waktu yang diperlukan untuk proses pengiriman mulai dari bit pertama sampai bit terakhir. Pada penelitian ini delay yang dihitung merupakan nilai delay dari paket yang berhasil dikirimkan. Waktu tunda ini dapat mempengaruhi kualitas layanan jaringan atau QoS. Hal ini disebabkan oleh waktu tunda menyebabkan paket menjadi lebih lama mencapai tujuan. Menurut International Telecomunication Union (ITU) yang merupakan lembaga dunia yang mengatur traffic jaringan, delay tidak lebih besar dari 150 ms dengan batas 400 ms untuk dapat melakukan pengiriman data dengan cukup baik. Besaran batas delay yang direkomendasikan ITU-T dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4 Batas delay berdasarkan ITU-T G.114 Delay (ms) Kualitas 0 - 150 Good 150 - 400 Acceptable > 400 Bad Cara menghitung delay menggunakan rumus (Hakim 2014): ela
(2)
dengan T = nilai throughput (bps) Jitter Jitter adalah nilai rataan dari variasi delay pada suatu jaringan (Hakim 2014). Jitter dipengaruhi oleh variasi delay beban trafik dan besarnya tumbukan antar paket. Nilai jitter berpengaruh terhadap kualitas jaringan, semakin kecil nilai jitter maka kualitas suatu jaringan akan semakin baik. Besaran batas jitter berdasarkan ITU-T G.114 dapat dilihat pada Tabel 5.
10 Tabel 5 Standar nilai jitter berdasarkan ITU-T G.114 Jitter (ms) Kualitas 0 - 20 Good 20 - 50 Acceptable > 50 Bad Cara menghitung jitter menggunakan rumus (Hakim 2014): tte
d t
(3)
dengan Vd = variasi delay (ms) Pt = paket yang diterima Packet Loss Packet loss adalah kegagalan dalam transmisi paket pada alamat tujuannya yang disebabkan oleh beberapa paket dalam waktu pengiriman hilang atau loss (Sihombing 2013). Packet loss digunakan untuk melihat seberapa banyak paket hilang dan tidak diterima oleh alamat tujuan. Semakin kecil nilai packet loss, maka semakin baik kualitas jaringan tersebut. Besaran batas nilai packet loss berdasarkan ITU-T G.114 dapat dilihat pada Tabel 6. Tabel 6 Rekomendasi nilai packet loss berdasarkan ITU-T G.114 Packet loss (%) Kualitas 0-1 Good 1-5 Acceptable >5 Bad Cara menghitung packet loss dapat ditulis sebagai berikut (Hakim 2014): ac et l ss
t
(4)
dengan Pk = paket yang dikirim Pt = paket yang diterima
HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Masalah Berdasarkan masalah yang terdapat pada perangkat switch konvensional, yaitu fungsionalitas perangkat switch tersebut yang terbatas, maka dapat diselesaikan dengan menggunakan switch OpenFlow. Penggunaan switch
11 OpenFlow dapat memisahkan fungsi control dari perangkat switch. Hal ini akan membuat fungsi switch hanya untuk menyimpan data paketnya saja tanpa harus mengontrol sumber dan tujuan paket data tersebut. Penelitian ini menggunakan wireless router sebagai media transmisi data untuk dapat menghubungkan host ke web server yang ada di Lab NCC. Penggunaan wireless router bermanfaat sebagai media transmisi data dengan menggunakan wireless. Hal ini juga dapat memudahkan host yang berupa perangkat mobile dapat terkoneksi ke jaringan OpenFlow tanpa harus menggunakan kabel. Perancangan Perancangan jaringan OpenFlow sudah dilakukan sebelumnya oleh Hakim (2014), namun perancangan tersebut masih dalam lingkup yang kecil. Perancangan tersebut menggunakan beberapa laptop pribadi yang dijadikan percobaan untuk membuat jaringan OpenFlow. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, disimpulkan bahwa penggunaan switch OpenFlow lebih baik daripada switch konvensional. Hal tersebut menjadi landasan untuk melakukan perancangan jaringan OpenFlow yang lebih luas. Pada penelitian ini, perancangan dilakukan dengan menggunakan beberapa komputer dan perangkat jaringan lainnya yang ada di Lab NCC. Dalam membuat topologi jaringan WiFi berbasiskan protokol OpenFlow, diperlukan wireless router yang terhubung dengan protokol OpenFlow. Wireless router tersebut di-set sebagai access point, sehingga host yang terhubung mendapatkan internet protocol (IP) address dengan network ID yang sama, yaitu 172.18.88.0/24. OpenFlow switch tersebut dihubungkan dengan controller dan internet yang berada di Lab NCC. Penggunaan wireless router ini bertujuan untuk melihat traffic data yang terjadi antara host yang terhubung secara wireless dan web server. Host tersebut melakukan ping test dari host ke web server yang terhubung ke internet di Lab NCC. Pergerakan aliran data melalui terminal host yang terjadi akan dicatat yang kemudian dilakukan analisis data. Host tersebut juga melakukan pengambilan data dengan menggunakan iPerf client-server dan Wireshark sebagai penangkap traffic data yang terjadi. Perancangan jaringan OpenFlow yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar 4.
LAN Web Server OpenFlow switch
Non OFP OpenFlow Controller
Wireless Router Host
OFP-based LAN
Gambar 4 Perancangan jaringan OpenFlow
12 Dalam melakukan perancangan jaringan OpenFlow, satu buah PC dijadikan switch OpenFlow menggunakan software OpenVSwitch. Sofware tersebut diinstall dan dilakukan konfigurasi pada network yang digunakan. IP address pada switch OpenFlow yaitu 172.18.88.101/24. Pada PC tersebut terdapat tiga buah port ethernet yang digunakan untuk menghubungkan PC dengan perangkat lain. Ethernet tersebut dibuat dalam satu bridge supaya memudahkan dalam pengaturan IP switch OpenFlow. Ethernet 0 dihubungkan pada jaringan internet yang ada di Lab NCC. Ethernet 1 dihubungkan pada PC yang digunakan sebagai controller. Ethernet 2 dihubungkan pada switch yang terhubung pada wireless router. Kabel yang digunakan dalam perancangan ini menggunakan kabel unshielded twisted pair (UTP) Cat5e yang memiliki transmisi data sebesar 100 Mbps. PC yang terhubung dengan ethernet 1 switch OpenFlow menggunakan controller yang berupa software. PC tersebut di-install Floodlight controller dengan alamat IP 172.18.88.149/24. Controller tersebut dihubungkan dengan switch OpenFlow pada port 6633. Pada Lampiran 2 dapat terlihat bahwa antara controller dan switch OpenFlow sudah terhubung. Web server yang digunakan mendapatkan alamat IP 172.18.88.234/24. PC yang digunakan sebagai web server terhubung langsung dengan jaringan internet yang ada di Lab NCC sehingga dapat diakses dari host yang terhubung dengan jaringan OpenFlow. Host tersebut memiliki alamat IP 172.18.88.196 dengan netmask prefix 24. Implementasi Penelitian ini bersifat testbed yang diterapkan pada jaringan internet yang ada di Lab NCC. Hal ini dilakukan untuk melihat kinerja dari switch OpenFlow yang dihubungkan dengan host melalui jaringan wireless. Berdasarkan topologi yang telah dibuat, PC yang menjadi web server di-install Wireshark dengan plugin openflow.so. Instalasi plugin tersebut dapat dilihat pada Lampiran 3. Plugin tersebut berhasil di-install dapat dilihat pada Gambar 5. Wireshark akan menangkap traffic data yang terjadi, selajutnya data tersebut dilakukan analisis QoS dari jaringan OpenFlow yang telah dibuat.
Gambar 5 Install plugin openflow.so
13 Pada penelitian ini, switch OpenFlow yang digunakan adalah PC yang diinstall menggunakan OpenVSwitch versi 2.02. Penggunaan software ini mampu menjalankan fungsi-fungsi switch OpenFlow yang berbentuk fisik. Perbedaan mendasar antara switch OpenFlow software-based dan switch OpenFlow hardware-based adalah skala penggunaan terhadap perangkat yang terhubung. Switch OpenFlow dengan hardware-based dapat menghubungkan dengan banyak perangkat jaringan dalam satu perangkat switch. Switch OpenFlow dalam bentuk software dipilih sebagai pengujian untuk melihat QoS yang dihasilkan switch tersebut. Penggunaan switch jenis ini bertujuan memudahkan dalam mengimplemtasikan protokol OpenFlow tanpa harus menggunakan switch OpenFlow hardware-based. Konfigurasi yang dilakukan untuk membuat switch OpenFlow adalah dengan membuat bridge dengan nama br0. Dalam bridge ini terdapat eth0, eth1, dan eth2. Ethernet dibuat dalam satu bridge untuk memudahkan dalam pengalamatan IP address. Bridge tersebut diberi IP address secara static yaitu 172.18.88.10/24. Konfigurasi tersebut dapat dilihat pada Lampiran 4. Fast ethernet switch menghubungkan antara switch OpenFlow dan wireless router yang berfungsi untuk menambahkan ethernet yang dapat terhubung pada switch OpenFlow. Host yang digunakan adalah sebuah laptop dengan OS Ubuntu 14.04 yang sudah di-install Wireshark dengan plugin openflow.so. Plugin ini berfungsi untuk membaca traffic OpenFlow yang sedang terjadi. Host tersebut melakukan pengujian ping test dan mendapatkan beberapa parameter QoS dengan tujuan web server yang terhubung pada jaringan internet di Lab NCC. PC yang menjadi web server di-install iPerf server dan laptop yang menjadi host di-install iPerf client. Dalam melakukan pengambilan data, host ditempatkan didalam jangkauan sinyal WiFi router ilkomstudent-OF1 lalu melakukan aktifitas pengambilan data dengan melakukan beberapa skenario pengujian dengan tujuan web server. Traffic data yang terjadi dicatat lalu dilakukan analisis terhadap data tersebut. Pengujian dan Analisis Hasil Sistem yang sudah dilakukan implementasi, tahap selanjutnya adalah pengujian dan analisis hasil terhadap sistem yang berhasil dibangun. Tahap pengujian dilakukan untuk mengetahui kesalahan yang terjadi pada sistem yang telah dibangun. Pengujian sistem ini juga bertujuan untuk mengetahui bahwa sistem dapat berjalan dengan baik. Dalam melakukan pengujian jaringan OpenFlow, dilakukan dengan menjalankan aplikasi Floodlight controller pada terminal Ubuntu. Instalasi aplikasi Floodlight ini dapat dilihat pada Lampiran 5. Aplikasi Floodlight dapat dijalankan dengan masuk ke directory Floodlight dan menjalankannya dengan perintah berikut: $ sudo cd Floodlight $ sudo java -jar target/Floodlight.jar
Floodlight controller dan OpenFlow switch dapat terhubung dengan baik. Berdasarkan Gambar 6 terlihat bahwa OpenFlow switch yang dibangun dapat
14 terhubung dengan Floodlight controller. Hal ini membuktikan bahwa jaringan OpenFlow yang telah dibangun dapat berjalan dengan baik.
Gambar 6 Floodlight controller terhubung dengan OpenFlow switch Dalam melakukan pengamatan traffic data yang terhubung ke controller, Floodlight menyediakan tampilan graphic user interface (GUI) berupa web monitoring. Tampilan tersebut dapat diakses melalui browser dengan alamat http://172.18.88.149:8080/ui/index.html. Dengan tampilan web monitoring tersebut, administrator dapat mengetahui OpenFlow switch yang terhubung dengan controller, jumlah host yang terhubung dengan switch OpenFlow, serta ukuran paket data yang masuk traffic jaringan OpenFlow. Web monitoring Floodlight controller tedapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7 Web monitoring Floodlight controller Switch OpenFlow yang sudah terhubung dengan controller akan selalu berkomunikasi melalui protokol OpenFlow selama fungsi controller dijalankan dengan perintah melalui terminal Ubuntu. Komunikasi antara kedua perangkat tersebut dapat ditangkap dengan menggunakan Wireshark yang sudah di-install plugin OpenFlow. Komunikasi antara controller dan OpenFlow switch dapat
15 dilihat pada Lampiran 6. Traffic data yang dikirim akan melalui protokol OpenFlow dan dikontrol oleh controller. Traffic tersebut dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8 Traffic data protokol OpenFlow Skenario pengujian data Pengambilan data dilakukan pada aliran data yang melewati switch OpenFlow. Berikut beberapa skenario pengujian untuk menentukan kualitas dari sebuah jaringan. a Skenario pengujian dengan menggunakan ping test. Ping test merupakan salah satu program yang digunakan untuk mengecek komunikasi antar komputer dalam sebuah jaringan. Ping digunakan untuk memastikan bahwa komputer tujuan sedang terhubung dalam jaringan dan memberi respon balik. Skenario ini bertujuan untuk memperlihatkan besaran delay antar paket yang dikirimkan. Besaran nilai delay tersebut menjadi tolak ukur kualitas jaringan OpenFlow. Host melakukan ping dengan berbagai ukuran paket dalam bytes. Pengambilan data dilakukan dengan 6 ukuran paket yang berbeda dan setiap ukuran paket dilakukan ping test selama 10 detik dengan perulangan sebanyak 5 kali. Pengujian ping test menggunakan ukuran paket 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, dan 1400 bytes. Hal ini dilakukan untuk melihat seberapa besar pengaruh ukuran paket terhadap nilai delay dalam jaringan OpenFlow yang telah dibangun. Ukuran paket yang kecil dipilih karena untuk melihat delay ketika paket yang diberikan kecil. Pengujian dilakukan pada terminal Ubuntu dengan perintah ping dari host ke web server sebagai berikut: b
for i in 200 400 600 800 1000 1200 1400; do ping –s $i –c 10 172.18.88.234 done
Perintah –s 200 merupakan besar ukuran paket yaitu sebesar 200 bytes. Perintah –c 10 akan mengirimkan paket selama 10 detik dan perintah 172.18.88.234 merupakan alamat IP dari server yang digunakan. Hal yang sama berlaku untuk perintah yang lainnya. Nilai rata-rata delay yang dihasilkan dari ping test secara
16
Rata - rata delay (ms)
spesifik dapat dilihat pada Lampiran 7. Grafik dari nilai rata-rata delay tersebut dapat dilihat pada Gambar 9.
4 3 2 1 200
400
600
800
1000
1200
1400
Ukuran paket (bytes) Gambar 9 Grafik nilai rata-rata delay dari ping test Berdasarkan Gambar 9 dapat dilihat bahwa semakin besar paket yang dikirimkan akan semakin besar delay yang terjadi. Selama pengujian tidak ada packet loss yang terjadi. Hal ini menunjukkan bahwa paket yang dikirimkan semuanya sampai pada komputer tujuan. Pengujian tersebut menggunakan ukuran paket dari 200-1400 bytes mengalami kenaikan yang cukup stabil. Pengujian tersebut menggunakan ukuran paket keliapatan 200 bytes yang bertujuan untuk melihat besaran delay dengan memberikan besaran paket yang linear. Dalam melakukan pengiriman data, paket yang berukuran besar akan menghabiskan waktu untuk proses membagi-bagi paket tersebut kedalam paket yang lebih kecil, sehingga waktu pengiriman menjadi semakin lambat. Namun hasil tersebut masih termasuk baik dalam rekomendasi menurut ITU-T. b Skenario pengujian dengan menggunakan network performance tool. Network performance tool merupakan software yang digunakan untuk mengukur kualitas jaringan dengan menghitung beberapa parameter. Tool yang digunakan adalah iPerf yang berguna untuk menghitung delay, throughput, jitter, dan packet loss. Skema iPerf dalam melakukan penghitungan berdasarkan bandwidth dapat diilustrasikan pada Gambar 10.
10 Mbps time
20 Mbps
…
100 Mbps
time Traffic Generator Bandwidth Channel Gambar 10 Ilustrasi data transfer pada iPerf
17 Berdasarkan Gambar 10 dapat diilustrasikan bahwa jumlah data yang ditransfer untuk menghitung QoS kurang dari kapasitas bandwidth yang diberikan. Pada ilustrasi tersebut diberikan bandwidth sebesar 10-60 Mbps, bagian gambar yang diarsir merupakan representasi dari traffic generator yang terdapat pada iPerf. Hal ini berlaku pada penggunaan bandwidth yang lainnnya. Data yang ditransfer untuk menguji kemampuan jaringan tiap bandwidth pada suatu channel jaringan merupakan besaran data yang dikirim setiap 1 detik selama 10 detik. Pada penelitian ini, penggunaan aplikasi iPerf di-install pada host sebagai client dan web server sebagai server. Host dapat mengakses web server dengan terhubung pada wireless router ilkomstudent-OF1. Host dipasang aplikasi iPerf yang bertindak sebagai client dan mendapatkan IP address 172.18.88.196/24. Web server terhubung langsung pada jaringan internet NCC sehingga mendapatkan alamat IP local. Web server tersebut dipasang aplikasi iPerf yang bertindak sebagai server dan mendapatkan IP address 172.18.88.234/24 dengan penggunaan port eth0 pada perangkat PC web server. Paket yang diamati pada penelitian ini yaitu UDP dengan port default 5001. Pemilihan pengamatan paket UDP dipilih karena pengujian ini ingin melihat kualitas jaringan OpenFlow dengan mengirimkan paket data secara terus menerus. Paket UDP mampu mengirimkan data sesuai jumlah paket yang dikirim. Paket ini juga cocok untuk data-data kecil dengan jumlah banyak. Perilaku paket UDP adalah tidak mengecek data yang dikirimkan telah sampai atau tidak. Hal ini membuat paket UDP lebih cepat dan lebih efisien sehingga akan menampilkan hasil yang lebih akurat dibandingkan pengamatan paket transmission control protocol (TCP). Pengamatan dilakukan dengan menggunakan maksimum bandwidth. Setiap pengamatan yang dilakukan akan mendapatkan nilai delay, throughput, jitter, dan packet loss. IPerf yang bertindak sebagai server dapat dijalankan dengan perintah pada terminal berikut: $ iperf –s –u –i 1 -------------------------------------------------------Server listening on UDP port 5001 Receiving 1470 byte datagrams UDP buffer size: 208 KByte (default) --------------------------------------------------------
Perintah –s menjadikan komputer sebagai server, perintah –u menjadikan komputer menangkap paket UDP. Pengujian ini menggunakan port default 5001. Perintah –i 1 akan menampilkan interval waktu pengambilan data sebesar 1 detik. IPerf yang bertindak sebagai client dapat dijalankan dengan perintah pada terminal berikut: $ iperf –c 172.18.88.234 –u –b 10m -------------------------------------------------------Client Connecting to 172.18.88.234, UDP port 5001 Sending 1470 byte datagrams UDP buffer size: 208 KByte (default) --------------------------------------------------------
18 Perintah –c menjadikan komputer sebagai client dan terhubung dengan web server yang memiliki IP address 172.18.88.234. Perintah –u menjadikan komputer akan menghitung berdasarkan paket UDP. Penggunaan maksimum bandwidth sebesar 10 Mbps diatur dengan perintah –b 10m. Analisis hasil digunakan untuk mengukur kinerja jaringan yang telah diimplementasikan dengan protokol OpenFlow. Pengukuran kinerja tersebut diperlukan beberapa parameter yang menjadi tolak ukur untuk melihat QoS suatu jaringan. Pengambilan data dilakukan selama 10 detik setiap pengukuran dengan pengulangan sebanyak 5 kali supaya data yang didapat lebih akurat. Pengambilan data parameter tersebut menggunakan maksimum bandwidth pada pengujian berurutan 10-60 Mbps dengan penambahan 10 Mbps tiap dilakukan pengukuran. Batas atas pengujian menggunakan maksimum bandwidth sebesar 60 Mbps disebabkan oleh perangkat router WiFi menggunakan stardard IEEE 802.11n yang memiliki kecepatan transfer maksimum sebesar 65 Mbps. Tolak ukur pengukuran jaringan OpenFlow menggunakan maksimum bandwidth. Parameter yang dapat diukur adalah throughput, jitter, dan packet loss. Berikut penjelasan tentang analisis hasil dari pengukuran beberapa parameter.
Rata-rata throughput (Mbps)
Throughput Skenario pengujian dilakukan untuk mengukur performa jaringan yang menggunakan OpenFlow switch. Host yang terhubung dengan wireless router akan berkomunikasi dengan web server. Pengujian jaringan dan pengambilan data dilakukan dengan pengukuran throughput. Nilai yang diambil merupakan nilai rata-rata dari 5 kali perulangan. Hasil tersebut dapat dilihat sesuai grafik pada Gambar 11. 60 50 40 30 20 10 0 10
20 30 40 50 Maksimum bandwidth (Mbps)
60
Gambar 11 Grafik nilai throughput terhadap bandwidth Berdasarkan Gambar 11 dapat dilihat bahwa grafik throughput tiap nilai bandwidth 10-60 Mbps mengalami penggunaan maksimum bandwidth sampai dengan 60 Mbps. Besaran throughput tersebut merupakan nilai throughput ideal dari bandwidth yang diberikan pada pengujian. Hal ini dapat dilihat pada nilai throughput yang hampir mendekati dari nilai maksimum bandwidth yang diberikan. Hasil tersebut dapat dinilai baik karena semakin tinggi bandwidth yang diberikan akan semakin tinggi juga throughput yang didapatkannya. Hal ini dapat dinilai juga bahwa jaringan berjalan dengan baik dilihat dari besaran nilai throughput tersebut. Data pengujian untuk mengukur seluruh parameter QoS diambil pada tanggal 4 Februari 2016 pukul 16.00-18.00 WIB di Lab NCC
19 sehingga traffic data yang terjadi sudah menurun. Hasil pengukuran nilai rata-rata throughput dapat dilihat pada Tabel 7. Tabel 7 Nilai throughput switch OpenFlow Maksimum bandwidth (Mbps) Throughput (Mbps) 10 10.00 20 20.00 30 30.00 40 40.00 50 49.54 60 58.16 Jitter
Rata-rata jitter (ms)
Skenario pengambilan data sama seperti mendapatkan nilai throughput. Nilai jitter diperoleh dengan pengambilan nilai rata-rata jitter dari 5 kali perulangan. Hasil tersebut dapat dilihat sesuai grafik pada Gambar 12. 0.6 0.4 0.2 0.0 10
20
30
40
50
60
Maksimum bandwidth (Mbps)
Gambar 12 Grafik nilai jitter terhadap bandwidth Berdasarkan Gambar 12 dapat dilihat bahwa grafik nilai jitter dari pengujian nilai bandwidth 10-60 Mbps mengalami fluktuatif terhadap hasil rata-rata yang didapat pada pengambilan data namun terlihat cenderung menurun. Pengujian menggunakan nilai bandwidth 10 Mbps didapat nilai jitter yang cukup tinggi. Hal ini berbeda dengan pengujian menggunakan nilai bandwidth 20-60 Mbps, hasil yang didapatkan cenderung menurun walaupun ada yang nilainya konstan. Nilai jitter maksimum yang dihasilkan dari pengambilan data sebesar 0.482 ms. Berdasarkan nilai maksimum tersebut, nilai jitter termasuk baik menurut batasan ITU-T yaitu sebesar 0-20 ms. Nilai rata-rata jitter yang dihasilkan secara spesifik dapat dilihat pada Tabel 8. Tabel 8 Nilai jitter switch OpenFlow Maksimum bandwidth (Mbps) Jitter (ms) 10 0.4820 20 0.3184 30 0.3180 40 0.2918 50 0.2862 60 0.2480
20
Rata-rata delay (ms)
Delay Skenario pengambilan data sama seperti mendapatkan beberapa parameter sebelumnya. Nilai delay diperoleh dengan pengambilan nilai rata-rata jitter dari 5 kali perulangan. Hasil tersebut dapat dilihat sesuai grafik pada Gambar 13. 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 10
20
30 40 50 Maksimum bandwidth (Mbps)
60
Gambar 13 Grafik nilai delay terhadap bandwidth Berdasarkan Gambar 13 dapat dilihat bahwa nilai delay dari pengujian menggunakan nilai bandwidth 10-60 Mbps mengalami penurunan. Hal ini disebabkan oleh pengaruh besarnya nilai throughput. Pengujian dengan bandwidth 10 Mbps mendapatkan nilai delay yang cukup tinggi dibandingkan dengan bandwidth lain. Hal ini masih dapat diterima karena nilai delay masih termasuk kecil dan baik dalam sebuah jaringan. Nilai delay terhadap bandwidth yang diberikan antara 20-60 Mbps cenderung stabil menurun. Delay yang semakin kecil membuat kualitas jaringan menjadi baik. Berdasarkan batasan nilai delay yang baik menurut ITU-T adalah kurang dari 150 ms. Hal ini dapat menjadi batasan bagi pengujian jaringan OpenFlow yang telah dibangun. Hasil pengukuran nilai rata-rata delay dapat dilihat pada Tabel 9. Tabel 9 Nilai delay switch OpenFlow Maksimum bandwidth (Mbps) Delay (ms) 10 0.100 20 0.050 30 0.034 40 0.028 50 0.024 60 0.023 Packet Loss Skenario pengambilan data untuk mendapatkan packet loss sama seperti mendapatkan beberapa parameter sebelumnya. Nilai delay diperoleh dengan pengambilan nilai rata-rata packet loss dari 5 kali perulangan. Hasil tersebut dapat dilihat sesuai grafik pada Gambar 14.
Rata-rata delay (ms)
21 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02
0.00 10
20 30 40 50 Maksimum bandwidth (Mbps)
60
Gambar 14 Grafik nilai packet loss terhadap bandwidth Berdasarkan Gambar 14 dapat dilihat bahwa grafik nilai packet loss merupakan rata-rata dari keseluruhan proses pengukuran dari setiap perulangan. Penggunaan bandwidth yang tinggi menyebabkan data yang dikirim juga semakin banyak, sehingga semakin besar peluang packet loss terjadi. Pada penggunaan bandwidth 10-60 Mbps dapat dilihat bahwa nilai rata-rata packet loss semakin besar. Hal ini disebabkan oleh salah satu faktor yaitu kepadatan traffic yang terjadi. Nilai packet loss cenderung stabil naik dari penggunaan bandwidth 10 Mbps sampai 60 Mbps. Pada pengujian bandwidth 10-60 Mbps, semakin tinggi nilai bandwidth maka data yang di-transfer juga semakin tinggi hingga mencapai nilai transfer yang maksimum. Hal ini mengakibatkan paket yang hilang semakin banyak. Kehilangan paket paling besar terjadi pada penggunaan bandwidth 60 Mbps. Hasil pengukuran nilai rata-rata packet loss dapat dilihat pada Tabel 10. Tabel 10 Nilai packet loss switch OpenFlow Maksimum bandwidth (Mbps) Packet loss (%) 10 0.0142 20 0.0296 30 0.0585 40 0.1105 50 0.1324 60 0.1548 Berdasarkan Tabel 10 dapat dilihat bahwa didapatkan nilai maksimum packet loss sebesar 0.1548%. Nilai tersebut dipengaruhi oleh kinerja jaringan yang menggunakan OpenFlow. Berdasarkan batasan yang direkomendasikan oleh ITUT adalah kurang dari 1%. Hal ini menandakan bahwa jaringan OpenFlow termasuk jaringan yang baik. Proses pemilahan terhadap paket yang masuk di dalam OpenFlow controller membuat kinerja jaringan yang menggunakan protokol OpenFlow menjadi lebih efisien. c Skenario pengujian perbandingan antara Wireshark dan iPerf. Pengujian dengan menggunakan parameter QoS juga dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran menggunakan Wireshark dan iPerf. Bandwidth yang diberikan pada pengujian ini menggunakan maksimum bandwidth yang
22 dapat dicapai sebesar 60 Mbps. Pengujian menggunakan Wireshark dilakukan bersamaan pada saat pengujian menggunakan iPerf. Pengambilan data dilakukan selama 10 detik dengan perulangan sebanyak 5 kali. Nilai yang dicatat merupakan rata-rata dari 5 kali perulangan. Pengambilan data dilakukan pada tanggal 5 Maret 2016 jam 11.00-13.00 WIB. Hasil pengukuran menggunakan Wireshark dan iPerf dapat dilihat pada Tabel 11. Tabel 11 Hasil pengukuran Wireshark dan iPerf Performance metrics Throughput (Mbps) Jitter (ms) Delay (ms) Packet loss (%)
Tools Wireshark 51.0550 0.2333 0.0194 0.1044
iPerf 51.0800 0.2860 0.0198 0.1150
Berdasarkan Tabel 11 dapat dilihat bahwa pengukuran dari beberapa parameter menggunakan tools iPerf menunjukkan hasil yang sedikit lebih tinggi dibandingkan menggunakan Wireshark. Perbedaan tersebut dapat terjadi karena perbedaan implementasi pembacaan paket data antara Wireshark dan iPerf walaupun perbedaaan tersebut tidak signifikan. Pada Wireshark terdapat banyak informasi yang harus ditampilkan sehingga terdapat perbedaan hasil pembacaan. Pada iPerf sedikit informasi yang didapat, namun hasil yang didapat lebih baik. Faktor lain juga mempengaruhi hasil dari nilai tersebut, yaitu lalu lintas data yang terhubung dengan controller saat pengambilan data di Wireshark. Controller menangkap semua aliran data yang masuk, hal ini dapat menjadi faktor kesalahan perhitungan data karena mendapatkan data yang seharusnya tidak dihitung. Detail dari hasil pengukuran Wireshark dan iPerf dapat dilihat pada Lampiran 8.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Teknologi OpenFlow dapat diterapkan dengan baik pada jaringan di Laboratorium NCC IPB. Jaringan OpenFlow berhasil dirancang dengan berbasiskan wireless network. QoS dari penggunaan jaringan OpenFlow menggunakan WiFi dilihat dari beberapa parameter yang digunakan dalam pengujian jaringan. Hasil pengujian ping test menunjukkan bahwa semakin besar ukuran paket, maka semakin lama waktu delay paket. Walaupun maksimum bandwidth naik, tidak secara otomatis akan menaikkan throughput, menurunkan delay dan jitter. Nilai maksimum throughput yang didapat sebesar 58.16 Mbps pada pengujian nilai bandwidth 10-60 Mbps. Nilai jitter maksimum yang didapat sebesar 0.482 ms. Nilai delay maksimum yang didapat sebesar 0.1 ms dan nilai packet loss yang didapat sebesar 0.1548%. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, penggunaan jaringan WiFi berbasiskan protokol OpenFlow memiliki quality of service yang baik.
23 Saran Penerapan dan implemntasi protokol OpenFlow pada penelitian ini masih dalam Laboratorium NCC IPB. Penelitian selanjutnya diharapkan dapat melakukan penerapan jaringan OpenFlow pada wilayah yang lebih luas dan menerapkan fungsi controller dengan pemilihan paket yang dikirim.
DAFTAR PUSTAKA Hakim A. 2014. Implementasi dan analisis kinerja switch OpenFlow dan switch konvensional pada jaringan komputer [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. [ITU] International Telecommunication Union. 2003. One-Way Transmission Time. Bern (CH): ITU. Kartadie R, Satya B. 2014. Uji performa implementasi software-based OpenFlow switch berbasis OpenWRT pada infrastuktur software-defined network. Jurnal Ilmiah DASI. 16(3): 87-95. Kumar S, Kumar T, Nehra MG, Singh G. 2012. OpenFlow switch with intrusion detection system. International Journal of Scientific Research Engineering & Technology (IJSRET). 1(7): 1-4. Mulyanta ES. 2008. Pengenalan Protokol Jaringan Wireless Komputer. Yogyakarta (ID): ANDI. Sherwood R. 2010. An ex eri enter’ guide to OpenFlow, GENI engineering workshop June 2010. [diunduh 2015 Sep 15]. Tersedia pada http://www.deutsche-telekom-laboratories.de/~robert/GENI ExperimentersWorkshop.ppt Shinde MB, Tamhankar SG. 2013. Review: software defined networking and OpenFlow. International Journal of Scientific Research in Network Security and Communication. 1(2): 18–20. Shirazipour M, John W, Kempf J, Green H, Tatipamula M. 2012. Realizing packet-optical integration with SDN and OpenFlow 1.1 extensions. Di dalam: International Conference on Comunnications; 2012 Jun 10-15; Kanada. Ottawa (CA): IEEE. hlm 6633-6637. Sihombing ROL, Zulfin M. 2013. Analisis kinerja trafik web browser dengan Wireshark network protocol analyzer pada system client-server. Singuda ENSIKOM. 2(3): 96-101. Suzuki K, Sonoda K, Tomizawa N, Yakuwa Y, Uchida T, Higuchi Y, Tonouchi T, Shimonishi H. 2014. A survey on openflow technologies. IEICE Trans Commun. E97.B(2):375-386. doi:10.1587/transcom.e97.b.375. Yik EE C. 2012. Implementation of an OpenFlow switch on NetFPGA [tesis]. Kuala Lumpur (MY): Universiti Teknologi Malaysia. Yurandi N, Jambola L, Darlis AR. 2013. Perancangan dan implementasi reflektor antenna WiFi dengan frekuensi 2.4 GHz. Jurnal Reka Elkomika. 1(3):233244.
24 Lampiran 1 Foto perangkat komputer untuk membuat jaringan OpenFlow
Lampiran 2 Informasi port Open VSwitch
25 Lampiran 3 Instalasi plugin openflow.so pada Wireshark # sudo apt-get install -y wireshark tshark libgtk2.0-dev scons mercurial libglib2.0 -dev\libwiretap-dev libwireshark-dev # hg clone https://bitbucket.org/barnstorm/of-dissector # cd of-dissector # hg update -r 3f3f190220e54af25bd233020c461ab6a9bfb45c # cd src # export WIRESHARK=/usr/include/wireshark # scons # WSDIR=`find /usr/lib -type d -name 'libwireshark*' | head -1` # WSPLUGDIR=$WSDIR/plugins/ # sudo cp openflow.so $WSPLUGDIR # mkdir -p ~/.wireshark # wget -O ~/.wireshark/colorfilters https://raw.githubusercontent.com/mininet/mininet/master/util/ colorfilters
Lampiran 4 Instalasi dan konfigurasi Open VSwitch Install prasyarat Open VSwitch # # # #
sudo apt-get update sudo apt-get install openvswitch-datapath-source sudo module-assistant auto-install openvswitch-datapath sudo apt-get install openvswitch-brcompat openvswitch-common openvswitch-controller
Melihat konfigurasi Open VSwitch # ovs-vsctl show
Membuat bridge dalam OpenFlow switch # # # # #
ovs-vsctl add-br br0 ovs-vsctl add-port br0 eth0 ovs-vsctl add-port br0 eth1 ovs-vsctl add-port br0 eth2 nano /etc/network/interfaces // Menambahkan ip manual auto br0 iface br0 inet static address 172.18.88.101 network 172.18.88.0 netmask 255.255.255.0 gateway 172.18.88.1 broadcast 172.18.88.255 dns-nameservers 8.8.8.8
Restart jaringan yang telah disetting # nano /etc/init.d/networking restart
Hubungkan OpenVSwitch dengan Floodlight controller # ovs-vsctl set-controller br0 tcp:172.18.88.149:6633
26 Lampiran 5 Instalasi dan konfigurasi Floodlight controller Install JDK dan Ant pada Ubuntu sebagai syarat install Floodlight # sudo apt-get install build-essential default-jdk ant pythondev eclipse git
Clone Floodlight dari github # sudo git clone git://github.com/Floodlight/Floodlight.git Cloning into 'Floodlight'... remote: Counting objects: 25370, done. remote: Compressing objects: 100% (10126/10126), done. remote: Total 25370 (delta 12934), reused 24232 (delta 12079) Receiving objects: 100% (25370/25370), 26.94 MiB | 1.90 MiB/s, done. Resolving deltas: 100% (12934/12934), done.
Build Floodlight controller # cd Floodlight/ # ant Buildfile: /home/controller/Floodlight/build.xml init: compile: [javac] Compiling 1 source file to /home/controller/Floodlight/target/bin compile-test: dist: [jar] Building jar: /home/controller/Floodlight/target/Floodlight.jar [jar] Building jar: /home/controller/Floodlight/target/Floodlight-test.jar BUILD SUCCESSFUL Total time: 11 seconds
Menjalankan Floodlight Controller # sudo java -jar target/Floodlight.jar
27 Lampiran 6 Komunikasi antara controller dan OpenFlow switch
Lampiran 7 Nilai delay dari ping test Ukuran paket (Bytes) 200 400 600 800 1000 1200 1400
1 1.891 2.233 2.097 2.659 2.859 2.728 3.179
Nilai delay (ms) 2 3 4 2.304 2.082 1.811 2.361 2.286 1.912 2.178 2.361 2.162 2.416 2.292 2.349 2.736 2.616 2.543 2.704 2.752 2.956 3.045 2.786 3.294
5 1.943 2.129 2.443 2.165 2.642 2.978 2.631
Nilai rata - rata delay (ms) 2.0062 2.1842 2.2482 2.3762 2.6792 2.8236 2.9870
Lampiran 8 Detail hasil pengukuran Wireshark dan iPerf Performance metrics Pengujian Throughput (Mbps) Jitter (ms) Delay (ms) iPerf Wireshark iPerf Wireshark iPerf Wireshark 1 54.8000 53.6490 0.2790 0.2108 0.0182 0.0176 2 47.8000 48.2360 0.1780 0.2615 0.0209 0.0207 3 52.9000 53.5480 0.2450 0.2124 0.0189 0.0187 4 47.6000 48.0440 0.3370 0.2638 0.0220 0.0208 5 52.3000 51.7980 0.3910 0.2181 0.0191 0.0193 Rataan 51.0800 51.0550 0.2860 0.2333 0.0198 0.0194
Packet loss (%) iPerf Wireshark 0.1600 0.1470 0.2200 0.1410 0.0270 0.1100 0.0580 0.0940 0.1100 0.0300 0.1150 0.1044
28
RIWAYAT HIDUP Ahmad Fauzi dilahirkan di Jakarta pada tanggal 16 Oktober 1993 dan merupakan anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Sabarana dan Ibu Isnani. Pada tahun 2011 penulis menyelesaikan pendidikan menengah atas di SMA Sejahtera 1 Depok. Pada tahun yang sama penulis diterima di Institut Pertanian Bogor dengan mayor Ilmu Komputer melalui Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) jalur Undangan. Akhir tahun 2012, penulis bergabung dengan Himpunan Mahasiswa Ilmu Komputer (Himalkom) IPB sebagai anggota divisi marketing dan pada akhir tahun 2013, penulis menjabat sebagai ketua divisi marketing sampai dengan akhir tahun 2014. Kepanitiaan yang pernah diikuti adalah Pesta Sains Nasional 2013 yang diselenggarakan oleh BEM FMIPA. Penulis melakukan praktik kerja lapang (PKL) di PT. PLN Area Pengatur Beban (APB) Jawa Barat Bandung pada bulan Juni sampai Agustus tahun 2014.
