Jurnal Teknologi Informasi dan Komunikasi - Vol. 4 No. 1 Maret 2013
PERCEPATAN KONVERGENSI DAN PENCEGAHAN FRAME LOOP PADA VIRTUAL LOCAL AREA NETWORK DENGAN MEMANFAATKAN RAPID SPANNING TREE PROTOCOL Rissal Efendi Program Studi Teknik Informatika, STMIK PROVISI, Semarang
[email protected] Abstract Redundant Link which is implemented on layer 2 switches in a computer network that would give rise to new problems, like looping, duplicate unicast frames, broadcast storm, inconsistent mac address table. RSTP provides for alternative ports can immediately be forwarding state. RSTP relies on a role in approving the switch port, so it is not needed to wait for the convergence of the switch. Key words: RSTP, STP, Looping. 1.
Pendahuluan Perkembangan teknologi jaringan komputer semakin cepat. Dukungan protokol untuk meningkatkan reliability dalam pertukaran data semakin dibutuhkan. Protokol tersebut dibutuhkan untuk mengatur jalannya pertukaran data dalam jaringan komputer sehingga bisa bejalan dengan baik dari komputer pengirim ke komputer penerima. Dalam proses transmisi data, paket data yang dikirimkan harus melewati beberapa proses sehingga bisa sampai ke tujuan dalam keadaan utuh. Proses yang dilewati mulaii proses enkapsulasi data, dekapsulasi, sinkronisasi dengan komputer penerima, pemberian acknowledgment, windowing sampai akhirnya packet data bisa sempurna dikirimkan. Dalam proses tersebut, terdapat banyak kendala-kendala yang dihadapi. Salah satunya adalah koneksi fisik yang terputus. Koneksi yang terputus sering kali terjadi karena beberapa faktor, misalnya port pada switch yang rusak, terminasi kabel yang tidak baik, network interface card yang sudah tidak berfungsi. Kendala-kendala yang terjadi di lapisan fisik sebenarnya bisa diatasi dengan menambahkan redundancy / fault tolerance dalam jaringan komputer. Redundancy merupakan langkah antisipasi terhadap suatu kegagalan dalam suatu proses aktifitas pengiriman data. Redundancy bertujuan untuk menjaga pengiriman data dengan menyediakan secondary link pada koneksi antar switch. Ketika komunikasi data sedang terjadi melewati primary link dan terjadi kegagalan pada koneksi primary link tersebut maka secara otomatis
secondary link akan menggantikan media tersebut dalam pengiriman data. Redundancy yang diimplememntasikan dala jaringan komputer akan menimbulkan permasalahan baru yaitu layer 2 loop, duplicate unicast frame, broadcast storm, inconsistent mac address table. Looping yang terjadi dalam jaringan komputer disebabkan redundancy yang mengakibatkan jaringan akan sangat sibuk karena terjadi duplicate unicast frame yang selalu bertambah dan tidak mempunyai time-to-live. Timeto-live merupakan waktu yang diberikan bagi frame untuk dikirimkan melalui jaringan komputer, apabila waktu tersebut telah habis dan paket belum sampai ke penerima maka packet tersebut akan discarded (dibuang). Tidak adanya time-to-live mengakibatkan frame akan terus berada dan bermultiplikasi dalam jaringan komputer sampai akhirnya menyebabkan kemacetan. 2. Pembahasan 2.1 Jaringan Komputer Model arsitektur jaringan mengkombinasikan standar dan protokol dengan tujuan jika berbagai perangkat keras dan perangkat lunak dari berbagai vendor saling terkoneksi, agar jaringan dapat berjalan dengan baik. Dua model arsitektur jaringan yang sering dipakai yakni: Model OSI layer dan TCP/IP. Secara umum untuk jaringan sekarang, pembakuan yang paling banyak digunakan adalah model yang dibuat oleh International Standard Organization (ISO) yang dikenal dengan Open System Interconnection (OSI). Model OSI 45
PERCEP PATAN KON NVERGENSI DAN PENC CEGAHAN FR RAME LOOP P PADA VIRTUAL LOCA AL AREA NETWO ORK DENGAN N MEMANFA AATKAN RA APID SPANN NING TREE PROTOCOL P L tidak mem mbahas secaraa detail cara kerja k dari lapissanlapisan O OSI, melaink kan hanya meemberikan su uatu konsep daalam menentuukan proses yaang harus terjadi, dan protookol-protokol yang dapat dipakai di su uatu lapisan teertentu.
Gam mbar 3. Segmeentasi VLAN Virrtual
Gamb bar 1 Model OSI O Layer Selain OS SI Model, terddapat model lain l yang diseebut dengan nnama TCP/IP model. TCP/IP mempunyaai 4 lapisan yaitu Appliccation, Trannsport, Interrnet, Network A Access.
Gambar 2 TCP/IP Moodel 2.2 Virtual Locall Area Networrk (VLAN) Virtual L LAN adalah suuatu model jarringan yang tiidak terbatas pada lokaasi fisik sehingga s daapat menciptaakan jaringan secara virtuall untuk memeecah broadcasst domain yang diterrapkan melalui konfiguraasi pada suattu perangkat switch. Virttual LAN (V VLAN) terbanngun karena adanya kon nsep subnetingg dan LAN (Local Area Nettwork). 46
LAN
dapat
diseebut
juga sebagai
penngembangan dari d LAN. Jarringan LAN merupakan m jaringan yang berada b pada satu s broadcasst domain. Sw witch akan meemperlakukann semua interf rface pada switch tersebut berada b pada broadcast b dom main yang sam ma, oleh karenna itu semua piranti yang terhubung ke switch berad da dalam satuu jaringan LA AN. LAN meemperlakukan semua pirantti yang terhubbung pada switch berada pada satu broaadcast domainn. Apabila jaringan LAN yang dibanguun dalam skala besar, maaka akan mempengaruhi tingkat unjjuk kerja m jaringan. Peneraapan VLAN paada suatu jarinngan akan meembatasi tin ngkat broadccast dengann adanya pem mbagian seggmen secaraa virtual. Pembagian P seggmen secarra virtual akan mennyebabkan penngurangan atau pembatasaan terhadap broadcast karrena telah dibuat beberappa broadcastt domain. VL LAN memberikan suatu metode yanng mudah dallam pengelolaaan jaringan. VLAN V dapat terkoneksi t apaabila berada pada p satu aksses VLAN. Agar A antar VL LAN dapat berkomunikaasi dibutuhkkan suatu jem mbatan yang berada b pada laapisan OSI layyer 3 yaitu rouuter. Router berfungsi sebbagai jembattan antara VL LAN yang memiliki m kelo ompok beda broadcast dom main (Kenyonn, 2002). 2.33 Spanniing Tree Protoocol Keetika merancaang jaringan komputer, ssalah satu maasalah terbessar yang haarus dihadappi adalah penncegahan loop. l Jika jaringan komputer dikkembangkan menggunakaan beberapaa device
Jurn nal Teknolog gi Informasi dan d Komunikkasi - Vol. 4 No. N 1 Maret 2013 2 (switch), maka jumlahh link yang dappat dilalui switch dengan ceepat akan mem manfaatkan seeluruh bandwiidth yang tersedia dalam seetiap switch teerpengaruh. Saalah satu metode untuk mencegah m loopp adalah den ngan menyediaakan jalur tunggal t antaara switch dan memastikkan bahwa tidak ada reduundancy jalann di jaringan. seluruh Namun d dengan haanya menggunnakan satu jalu ur tunggal meenyebabkan tidak adanya fa fault tolerancee pada jaringaan, sehingga jika j terjadi kooneksi yang pu utus maka fraame yang dikiirim tidak akann sampai ke tuujuan. Spanningg Tree Protoccol sangat diibutuhkan dalam jaringan komputer sehhingga jaringaan dimungkin nkan untuk meemiliki multi jalur j untuk trransmisi data dan menjadikkan loop-free environmentt. STP bertu ugas mencegahh loop seluruuh jaringan akktif dengan cara c memblokkir sementara jalur j berlebihhan antara switch, dalam hhal ini jik ka primary forwarding f link tergangguu, pemblokirran ini akan dihapus d sehin ngga memungkkinkan lalu liintas data dappat terjadi taanpa gangguann.
G Gambar 4. Sppanning Tree Process STP mennggunakan Spaanning Tree Algorithm A (ST TA) untuk meenentukan po ort switch padda jaringan yang y harus ddikonfigurasi untuk meemblokir unntuk mencegahh loop dari teerjadi. STA menunjuk m seb buah sebuah switch seebagai root bridge dan menggunnakannya sebaagai titik acuuan bagi sem mua perhitunggan jalur. Dalam D gambaar root briddge, Switch S1, dipilih mellalui proses pemilihan. p Sem mua switch beerpartisipasi dalam pertukaaran frame BPDU ID untuk m menentukan brridge yang mempunyai m terrendahh (BID) pada jaringan. Swiitch dengan BID B
terendah otomaatis menjadii Root Briddge yang diggunakan untuk perhitungan n STA. BP PDU adalah kerangka k pesan yang dipeertukarkan oleeh switch unttuk membangun STP. Setiap BPDU berrisi BID yaang mengiden ntifikasi swiitch yang meengirimkan BP PDU. BID yan ng berisi nilaii prioritas, alaamat MAC daari switch penngiriman, dann extended ID. Nilai BID terendah t ditenntukan oleh kombinasi k darri tiga bidaang. Setelahh root briddge telah ditentukan, STA A menghitung jalur terpendeek ke root briidge. Setiap switch meng ggunakan ST TA untuk meenentukan porrt untuk membblokir. Semenntara STA meenentukan jallur terbaik ke k root briddge untuk sem mua tujuan daalam domain broadcast, semua lalu linttas dicegah dari penerusan n melalui jarinngan. STA meenganggap kedua k jalur dan port ccost saat meenentukan jaalan mana yang menninggalkan dibblokir. Path cost c dihitung dengan mennggunakan nilai port cost yang y berhubun ngan dengan kecepatan porrt untuk settiap port sw witch sepanjaang jalur terttentu. Jumlah h dari nilai porrt cost menenttukan cost kesseluruhan menuju ke root bridge. Jika ada lebih darri satu jalur untuk memillih dari, STA A memilih jaluur sesuai denggan cost terend dah. Keetika STA telah t ditentuk kan, maka kemudian meengkonfigurassi port switchh ke dalam peran p port yanng berbeda. Peran port men nggambarkan hubungan anttar switch dalaam jaringan untuk u root briddge. Rooot Port – merupakan m sw witch port yanng paling dekkat dengan rooot bridge. Dalam D contoh, root port padda switch S22 adalah F0 / 1 yang dikkonfigurasi unttuk trunk linkk antara Switch S1 dan S2. Root Port padda switch S33 adalah F0 / 1 yang dikkonfigurasi unttuk trunk link l antara switch S3 dan S1. Deesignated portt - Semua non n-root port yaang masih diizinkan untu uk meneruskkan lalu linntas pada jaringan. Dalam contoh, switcch port F0 / 1 dan F0 / 2 padda saklar S1 yang ditunjukk port. Beralih S2 juga meemiliki port F0 / 2 dikonfigurasii sebagai Deesignated portt. Noon Designateed port - Semua port p yang dikkonfigurasi untuk beraada dalam keadaan meemblokir untuuk mencegah h loop. Dalam m contoh, ST TA yang dikkonfigurasi pada port F0 / 2 pada sw witch S3 sebagai Non Desiga anated Port.
47
PERCEP PATAN KON NVERGENSI DAN PENC CEGAHAN FR RAME LOOP P PADA VIRTUAL LOCA AL AREA NETWO ORK DENGAN N MEMANFA AATKAN RA APID SPANN NING TREE PROTOCOL P L 2.4 S Status Port dalam d Switch h Spanningg tree akan aktif segeraa setelah swiitch selesai booting up. Jiika port switcch dipergunaakan untuk trannsisi langsungg dari blockinng ke forwardiing, untuk sem mentara waktuu port bisa meembuat loop data d jika switcch tidak mennyadari semuaa informasi pada p topologi. Pada tabeel berikut ini merupaakan rangkumaan dari fungssi masing-maasing status port p switch. B Berikut ini meenyediakan beeberapa inform masi tambahann tentang bagaaimana switchp hport memastikan bahwa tiddak ada loop. m STP Tabel 1. Staatus Port dalam
2.5 R Rapid Spanniing Tree Prottocol RSTP (IE EEE 802.1w) merupakan evvolusi dari tanndar 802.1D. Terminologi T STP pada IEE EE 802.1w teetap terutama sama den ngan IEEE 802.1D STP S terminoloogi. Kebannyakan paarameter teelah ditinggalkkan dan tidak berubah, userrs begitu famiiliar dengan R Rapid STP yang y dapat mengkonfigu urasi protokol bbaru.
Gam mbar 5. Rapidd Spanning Trree Protocol Pada gaambar dijelasskan bahwa jaringan yang y menggunnakan RSTP. Switch S1 merupakan m r root bridge yaang memilikii dua designaated port dalam keadaan forwarding. f RSTP menduukung jenis port p baru. Poort F0 / 3 pada p Switch S2 adalah port p alternatiff. RSTP tiidak memiliiki port yang y dipergunaakan untuk memblokkir port. RS STP mendefinnisikan port sebagai discarding d port, p learning pport, atau forw warding port.
48
a. Karakteristiik RSTP STP memperccepat perhitunngan kembali spanning RS tree ketika terjaddi perubahan pada topologii jaringan. RS STP dapat menncapai konverrgensi yang leebih cepat dallam jaringan, bahkan hanya dalam bebeerapa ratus milidetik. RSTP P mendefinisikan kembali jenis port dann statusnya. Jiika port dikonnfigurasi untuuk menjadi altternative porrt atau backuup port dappat segera diuubah dalam keadaan forwaarding tanpa menunggu m adalah konnvergensi j jaringan. B Berikut ini karrakteristik RSTP: 1. RSTP adalahh protokol unntuk mencegaah looping yang terjadi dalam Layerr 2. RSTP mempunyai m beberapa perbedaan deengan standaard IEEE DUs yang 802.1D. Penningkatan ini seperti BPD membawa daan mengirim informasi i tenttang peran port dan tidaak memerlukan n konfigurasi tambahan dan umumn nya melakukaan lebih baikk daripada sebelumnya Cisco-proprieetary. RSTP merupakan m protocol yang transparan dan d terintegrassi. 2. Pada Ciscoo-proprietary,, terdapat perangkat tambahan yaaitu Uplink dan d backboneF Fast yang tidak kompattibel dengan RSTP. R E 802.1w) meenggantikan STP (IEEE 3. RSTP (IEEE 802.1D denggan tetap mem mpertahankan backward compatibilityy. PDU sama sepperti IEEE 4. RSTP membbuat format BP 802.1D. mpu aktif untuk u mengkkonfirmasi 5. RSTP mam bahwa port dapat melakuukan transisi ke status forwarding tanpa harrus bergantuung pada konfigurasi timer. t b. Edge Ports Edge Poorts pada RST TP adalah poort switch yanng tidak pernah dimaksudkkan untuk dihhubungkan ke perangkat laain. Edge Porrt akan segeraa berubah ke status forwarrding saat diakktifkan. Konsep edge port dikenal baiik oleh penngguna STP Cisco, karenna sesuai denngan fitur porrtfast di manaa semua port langsung terhhubung ke staasiun akhir mengantisipaasi bahwa tidak t ada perrangkat switcch yang terhhubung. Portt portfast seggera berubah ke port forw warding STP, sehingga meelewatkan waktu w pada tahap listenning dan leaarning. Baik edge port maaupun portfasst-enabled porrt menghasillkan perubahhan topologi. Berbeda denngan portfasst, keunggulaan port RS STP yang
Jurn nal Teknolog gi Informasi dan d Komunikkasi - Vol. 4 No. N 1 Maret 2013 2 menerimaa BPDU, akaan kehilangann status sebaagai edge port. Implementasi Cisco RS STP mempertaahankan kuncci portfast yanng menggunaakan perintah spanning treee portfast unntuk konfigu urasi edge portt sehingga meembuat transissi jaringan seccara keseluruhhan untuk RS STP lebih ceepat. Konfigu urasi edge porrt harus terp pasang ke tom mbol lain daapat memiliki implikasi neegatif untuk RSTP R bila dalam keadaan karena looop munngkin menuunda konvergeensi RSTP karena k perteentangan BPDU dengan laalu lintas jarinngan.
3. Port yang ditunjuk membuat m peenggunaan sebbagian besar parameter p tipee link. Transisii cepat ke konndisi forward ding untuk poort yang ditunjjuk terjadi hannya jika paraameter jenis link l menunjuukkan link poiint-to-point.
nk dalam RSTP P Gambaar 7. Tipe Lin
d. Status Port Pada RSTP
Gambar 6. Edge E Port pada RSTP c. Jenis Link Jenis Linnk menyediakkan kategorisasi untuk settiap port yanng berpartisip pasi dalam RSTP. R Jenis link dapat meenentukan perran aktif porrt yang berpeeran seperti beerdiri oleh un ntuk transisi langsung l ke port p forwardinng jika kondiisi tertentu terrpenuhi. Kon ndisi ini berbedda untuk edgee port dan nonn edge port. NonN edge porrt dikategorik kan menjadi dua jenis liink, point-to-ppoint dan sharred. Jenis linkk secara otom matis ditentukaan, tetapi dapaat ditimpa denngan konfiguurasi port ekspplisit. 1. Edge Port hampir sama dengan portfast-enab bled port, dann point-to-poin nt merupakann kandidat unntuk transisi cepat ke keeadaan forwaarding. Nam mun, sebelum parameter p jennis link digunaakan, RSTP haarus menentukkan peran portt berikutnya. 2. Root port tidak menggunakan m parameter jeenis link. Porrt akar mamppu membuat transisi t cepatt ke port forw warding. Alterrnative Port dan backup port p tidak meenggunakan parameter liink tipe dalam banyak hal.
STP menyediaakan konverggensi yang leebih cepat RS unttuk meng-coover kegagaalan sehinggga tejadi pem mbentukan keembali sebuaah switch, poort switch, ataau link. Sebuah perubaahan topologgi RSTP meenyebabkan trransisi dalam port p switch yaang sesuai unttuk status forwarding f b baik melaluii explicit hanndshake atau u melalui proses kesepakkatan dan sinnkronisasi. Deengan RSTP, peran port dipisahkan d darri keadaan poort. Sebagai contoh, c designnated port yanng bisa beerada dalam keadaan discarding d sem mentara, meskipun keadaaan akhir adalah untuk meenjadi forwarrding. Angka tersebut mennunjukkan tiga kemungkinnan port RST TP yang meenyatakan: disscarding, learn ning, dan forw warding.
Gamba ar 8. Status Poort pada RSTP P 49
PERCEP PATAN KON NVERGENSI DAN PENC CEGAHAN FR RAME LOOP P PADA VIRTUAL LOCA AL AREA NETWO ORK DENGAN N MEMANFA AATKAN RA APID SPANN NING TREE PROTOCOL P L 3.
Imp plementasi
ocol Salah saatu jenis Rappid Spanningg Tree Proto dalam C Cisco adalah Rapid Per VLAN V Spannning Tree, yanng mendukun ng spanning tree tiap VL LAN dan merrupakan salaah satu varriasi STP yang y digunakaan dalam jaringgan cisco. Toppologi berikutt ini mempunyyai dua VLAN N yaitu VLAN N 10 dan VL LAN 20. Pada konfigurasi akan a mengimpplentasikan raapid PVSTP+ pada switch 1 yang juga bberfungsi sebaagai root bridgge.
Gambar 9.. Topologi Jarringan Perintah yang digunaakan dalam Rapid Sapnnning Tree prootocol digunnakan untuk mengendalikan konfiguraasi dalam jaringan j kom mputer berbasis VLAN. SSpanning treee ini diciptakaan ketika sebuah interface dimasukkan dalam sebuuah VLAN dan dilepaskaan ketika intterface terakhhir dipindah ke VLAN yaang lain atau bisa juga menngkonfigurasikan STP padaa switch sebellum spanningg tree protocool di konfiguraasikan. Param meter ini diapplikasikan kettika looping tterjadi dan sppanning-tree kemudian k dibuat. Namun untuk memaastikan sebuaah switch pada p masing-m masing loopp dalam VLAN yang y mengaktiifkan spanninng tree, kareena kalau tiidak broadcasst storm akan terjadi. t
50
Gambar 10 0. Skenario im mplementasi RSTP R Padda gambar 10 0 dilakukan ekksperimen impplementasi RS STP dalam berbagai b konneksi jaringann VLAN. Deesain VLAN yang diban ngun dalam topologi jaringan bervaariasi untuk mendapatkkan hasil perrcepatan konvvergensi dalam m implementaasi RSTP. Padda topologi jaaringan diatass juga dikonfiigurasikan VL LAN dengan trunking daan juga mennggunakan Virrtual Trunking g Protocol yan ng bervariasi dalam hal jum mlah Switch yang mengiimplementasikkan mode serrver, client dann transaparennt. Pemberian alamat IP dallam setiap deevice menggun nakan metodee Variable Lenngth Subnet Masking M dan Routing Prottocol yang diggunakan adalaah Open Shorttest Path Firstt
Gamb bar 10. Konfiigurasi RSTP Keetika perintahh spanning-trree link-type point-topoiint ke remote port melalui link point-to--point dan kem mudian port lokal akan meenjadi desigannated port, sw witch akan bernegosiasi deengan remote port dan denngan cepat akan a mengubaah local porrt menjadi dallam kondisi foorwarding. an clear Keetika sebuuah port dikonfigurasik d spaanning-tree deetected kemudian port terssebut akan terhhubung denggan sebuah port pada swiitch IEEE 8022.1D, cisco IOS I akan resstart ke prosees migrasi prootokol.
Jurnal Teknologi Informasi dan Komunikasi - Vol. 4 No. 1 Maret 2013 4.
Kesimpulan
Implementasi Rapid Spanning Tree Protocol dalam jaringan komputer adalah setelah algoritma spanning-tree dijalankan, STP menunggu sampai jaringan konvergen dulu sebelum beralih status port menjadi kondisi forwarding. RSTP menyediakan alternative ports untuk bisa langsung menjadi forwarding state. RSTP bergantung pada switch dalam menyetujui peran port. Sehingga tidak perlu menunggu waktu 50 detik untuk konvergensi pada switch.
Bentley, Lonney D., & Jeffrey L. Whitten. (2007). System Analysis & Design for the Global Enterprise,seventh edition. McGraw Hill. Boyles, Tim & Hucaby Dave. 2001. Cisco CCNP Switching Exam Certification Guide. USA : Cisco Press, Indianapolis. Hidayat, AA. 2007. Metode penelitian kebidanan dan teknis analisis data. Edisi pertama. Jakarta : Salemba Medika. Kenyon, Tony. 2002. High-Performance Data Network Design. USA : Butterworth-Heinemann.
Daftar Pustaka Barnes, David, & Basir Sakandar. 2005. Cisco LAN Switching Fundamentals. Cisco Press, Indianapolis.
Lammle, Told. 2000. CCNA Cicso Certified Networking Associate. USA : SYBEX, Inc., Alameda. CA.
51
