LAPORAN TUGAS AKHIR
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM KENDALI
KONGESTI INTERNET DENGAN METODE WHITE
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh Gelar Sarjana Teknik Elektro
Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Institut Teknologi Bandung
Oleh:
ULI MUHAMMAD AULIA 13202083 / TEKNIK KENDALI
KELOMPOK KEILMUAN SISTEM KENDALI DAN KOMPUTER
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2007
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM KENDALI
KONGESTI INTERNET DENGAN METODE WHITE
Oleh :
Uli Muhammad Aulia
NIM :13202083 / Teknik Kendali
Laporan Tugas Akhir Telah diterima dan disahkan untuk memenuhi persyaratan mengikuti Sidang Tugas Akhir di
Kelompok Keilmuan Sistem Kendali dan Komputer
Program Studi Teknik Elektro
Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Institut Teknologi Bandung
Bandung, September 2007 Pembimbing I
Pembimbing II
(Dr. Agung Harsoyo ST., M.Sc.)
(Ir. Pranoto Hidaya Rusmin MT.)
NIP : 132162440
NIP : 132206803
ii
ABSTRACT
The vast development and usage of computer network and the internet has brought life to a different stage. The usage of computer network and the internet not only occured in an academic or office environment, but has been applied widely in every part of our lives.This growth certainly has become a major accomplishment and has been cherished. But, this is not without any worried of the side effects.
Computer network is a limited resource. It has a maximum capability of handling data communication. The increasing number of people and appliances using computer network through a router it means more load the router has to deal with. If router failed to handle the data sent by a computer or other appliance due to data over-flood, this will result in a fenomena called congestion.
Thus, for this phenomena not to occurred there are some methods developed to handle data management in router. These methods are called Active Queue Management (AQM), implemented in router but too affect all parts of computer network.
This Final Year Project is to design and implement a computer system that uses an AQM method called WHITE, a new algorithm proposed by Ir. Pranoto Hidaya R, MT., for his doctoral thesis. The system is built and tested to do a file transfer between two computer connected by a router.
All system in this project were built by using C/C++ programming language by the compiler of Microsoft Visual C++ 6.
Keywords: computer network, data communication, congestion control, flow control, Active Queue Managment.
iii
ABSTRAK Pemanfaatan teknologi jaringan komputer dan internet dalam beberapa tahun terakhir ini mengalami peningkatan yang cukup pesat. Pada satu sisi hal ini merupakan suatu hal yang menggembirakan karena komputer dan internet sangat membantu dalam pekerjaan sehari-hari. Namun, efek samping dari semakin banyaknya perangkat dan manusia yang menggunakan jaringan komputer dan internet ini adalah beban dari router yang semakin berat. Bila kita menganalogikan jaringan komputer sebagai suatu jalan raya, maka semakin banyak mobil yang melintas dan akan melintas di jalan tersebut maka pada suatu saat apabila frekuensi kedatangan mobil tidak diatur sedemikian, maka jalan raya tersebut akan mengalami kemacetan yang tentunya merupakan suatu hal yang kontra-produktif. Begitupun halnya pada jaringan komputer, semakin banyaknya lalu lintas data pada satu jaringan komputer akan membebani kerja router yang mengatur lalu lintas data. Pada suatu saat, router ini tidak akan dapat menampung data yang masuk karena buffer yang dimilikinya sudah penuh. Pada kondisi seperti inilah kemacetan lalu lintas data terjadi atau lebih dikenal dengan istilah kongesti (congestion). Untuk menghindari terjadinya kongesti, diperlukan manajemen paket data di jaringan komputer agar beban pada router dapat berkurang. Pengaturan atau manajemen paket data yang dimaksud salah satunya dengan menerapkan algoritma Active Queue Managment (AQM) yang diimplementasikan pada router. Pada tugas akhir ini dilakukan perancangan dan implementasi sistem jaringan komputer sederhana yang menerapkan satu algoritma AQM yang baru yang merupakan disertasi doktoral dari Ir. Pranoto Hidaya R MT., disebut dengan algoritma WHITE. Algoritma ini diimplementasikan dalam satu sistem pengiriman data antar komputer dalam suatu jaringan komputer yang terpisahkan oleh sebuah router. Pengujian sistem dilakukan untuk melihat respon pengiriman paket terhadap algoritma WHITE ini. Seluruh sistem yang dibuat menggunakan bahasa pemrograman C/C++ dengan menggunakan compiler Microsoft Visual C++ 6.
Kata kunci: jaringan komputer, komunikasi data ,Congestion Control, Flow Control, Active Queue Managment.
iv
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, puji syukur penulis ucapkan atas segala nikmat dan karunia yang telah diberikan oleh Allah SWT sehingga laporan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Laporan Tugas Akhir yang berjudul “Perancangan dan Implementasi Sistem Kendali Kongesti Internet Dengan Metode WHITE” ini disusun berdasarkan studi yang penulis lakukan di Laboratorium Sistem Kendali dan Komputer tentang pemanfaatan beberapa metode kendali kongesti pada jaringan komputer dan internet. Tema ini penulis pilih dengan pertimbangan berkembang pesatnya pemanfaatan teknologi internet dalam kehidupan sehari-hari yang apabila tidak dilakukan manajemen lalu lintas data yang tepat pada akhirnya akan menimbulkan efek negatif. Tersusunnya Laporan Tugas Akhir ini tentunya tidak terlepas dari berbagai bantuan yang penulis dapat dari berbagai pihak yang terlibat secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih kepada: 1. kedua orang tua penulis yang selalu mendoakan dan memberikan yang terbaik bagi penulis setiap saat, 2. kakak-kakak serta adik-adik penulis yang selalu menceriakan hari-hari penulis, 3. Bapak Dr. Ir. Agung Harsoyo, M.Sc serta Bapak Pranoto Hidaya Rusmin ST, MT, selaku dosen pembimbing penulis yang telah memberikan banyak petunjuk dan dukungan dalam pelaksanaan Tugas Akhir, 4. seluruh Dosen Program Studi Teknik Elektro ITB yang telah memberikan banyak ilmu dan ajaran yang bermanfaat bagi pelaksanaan Tugas Akhir ini, 5. seluruh staf Laboratorium Sistem Kendali dan Komputer serta Tata Usaha Program Studi Teknik Elektro yang telah membantu segala proses administrasi pelaksaaan Tugas Akhir, 6. seluruh rekan-rekan Teknik Elektro 2002 untuk kebersamaan yang tetap terjalin serta dukungan yang terus mengalir selama proses pelaksanaan Tugas Akhir penulis, 7. teman-teman kos Pelesiran 14B/58 dengan segala tingkah polahnya yang selalu memberikan keceriaan kepada penulis,
v
8. serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu secara materiil maupun moral selama proses pelaksanaan Tugas Akhir sehingga Laporan Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir yang dibuat ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengaharapkan masukan berupa kritik dan saran agar Laporan Tugas Akhir ini dapat lebih baik. Penulis berharap Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan ilmu dan manfaat bagi yang membacanya.
Bandung, September 2007
Penulis
vi
DAFTAR ISI
LAPORAN TUGAS AKHIR .....................................................................................i
LEMBAR PENGESAHAN .........................................................................................ii
ABSTRACT.................................................................................................................iii
ABSTRAK ...................................................................................................................iv
KATA PENGANTAR.................................................................................................. v
DAFTAR ISI ..............................................................................................................vii
DAFTAR GAMBAR...................................................................................................ix
DAFTAR TABEL .......................................................................................................xi
BAB I PENDAHULUAN............................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang .....................................................................................................1
1.2 Tujuan ..................................................................................................................2
1.3 Batasan Masalah ..................................................................................................2
1.4 Metode Pemecahan Masalah................................................................................2
1.5 Sistematika Penulisan ..........................................................................................3
BAB II DASAR TEORI .............................................................................................. 4
2.1 Konsep Dasar Jaringan Komputer .......................................................................4
2.2 Routing dan Congestion Collapse........................................................................5
2.3 Congestion Control ..............................................................................................7
2.4 Active Queue Management (AQM).....................................................................9
2.4.1 AQM: GREEN..............................................................................................10
2.4.2 AQM: WHITE ..............................................................................................13
2.5 Flow Control ......................................................................................................17
2.6 WinPcap.............................................................................................................17
BAB III PERANCANGAN SISTEM ....................................................................... 19
3.1 Spesifikasi Sistem ..............................................................................................19
3.1.1 Spesifikasi Fungsional ....................................................................................19
3.1.2 Spesifikasi Teknis ...........................................................................................20
3.2 Desain Arsitektur Sistem ...................................................................................20
3.3 Alur Kerja Sistem ..............................................................................................21
3.4 Desain Software .................................................................................................22
3.4.1 Tx Software...................................................................................................22
vii
3.4.2 Rx Software ..................................................................................................30
3.4.3 Router Software ............................................................................................35
3.5 Perancangan Algoritma AQM ...........................................................................38
3.5.1 Perancangan AQM GREEN .........................................................................38
3.5.2 Perancangan AQM WHITE..........................................................................39
BAB IV IMPLEMENTASI DAN ANALISIS SISTEM ......................................... 41
4.1 Perangkat Sistem................................................................................................41
4.1.1 Perangkat Lunak ...........................................................................................41
4.1.2 Perangkat Keras ............................................................................................41
4.2 Implementasi dan Pengujian Sistem ..................................................................42
4.2.1 Prosedur Pengujian .......................................................................................42
4.2.2 Parameter Pengujian .....................................................................................43
4.2.3 Pengujian Skenario 1 ....................................................................................45
4.2.4 Pengujian Skenario 2 ....................................................................................50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN..................................................................... 54
5.1 Kesimpulan ........................................................................................................54
5.2 Saran ..................................................................................................................54
DAFTAR PUSTAKA................................................................................................. 56
LAMPIRAN ............................................................................................................... 57
A. WHITE SENDER CODE ...................................................................................57
B. WHITE ROUTER CODE ...................................................................................68
C. WHITE RECEIVER CODE................................................................................74
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Posisi Router dalam Jaringan Komputer....................................................5
Gambar 2.2 Skenario Jaringan Komputer Sederhana ....................................................6
Gambar 2.3 Perbandingan Kinerja Kestabilan Rate Antara (a) MIAD, dan (b) AIMD 9
Gambar 2.4 Antrian dan Target Utilisasi Rate-Based AQM .......................................12
Gambar 2.5 Diagram Blok Sistem GREEN.................................................................12
Gambar 2.6 Arsitektur MaxNet ...................................................................................13
Gambar 2.7 Diagram Kendali MaxNet........................................................................13
Gambar 2.8 Alokasi Minimum Tiap Link (WHITE)...................................................14
Gambar 2.9 Diagram Blok Sistem WHITE .................................................................14
Gambar 3.1 Topologi Sistem .......................................................................................20
Gambar 3.2 Alur Kerja Umum Sistem ........................................................................22
Gambar 3.3 Standar TCP Header.................................................................................25
Gambar 3.4 Standar IP Header ....................................................................................25
Gambar 3.5 Format Header Paket untuk Sistem..........................................................26
Gambar 3.6 Algoritma Software Tx ............................................................................29
Gambar 3.7 Algoritma Software Rx ............................................................................34
Gambar 3.7 Algoritma Software Router......................................................................37
Gambar 4.1 Topologi Skenario 1.................................................................................42
Gambar 4.2 Topologi Skenario 2.................................................................................42
Gambar 4.3 Arrival Rate AIMD-GREEN (Simulasi Skenario 1)................................45
Gambar 4.4 Kecepatan Pengirim AIMD-GREEN (Simulasi Skenario 1)...................45
Gambar 4.5 Fairness AIMD-GREEN (Simulasi Skenario 1) .....................................45
Gambar 4.6 Arrival Rate AIMD-GREEN (Pengujian Skenario 1)..............................46
Gambar 4.7 Kecepatan Pengirim AIMD-GREEN (Pengujian Skenario 1)................46
Gambar 4.8 Arrival Rate WHITE (Simulasi Skenario 1) ............................................46
Gambar 4.9 Kecepatan Pengirim WHITE (Simulasi Skenario 1) ...............................47
Gambar 4.10 Fairness WHITE (Simulasi Skenario 1).................................................47
Gambar 4.11 Arrival Rate WHITE (Pengujian Skenario 1) ........................................47
Gambar 4.12 Kecepatan Pengirim WHITE (Pengujian Skenario 1) ...........................48
Gambar 4.13 Arrival Rate dengan k2 sebesar 0.1 (WHITE)........................................48
Gambar 4.14 Kecepatan Pengirim dengan k2 sebesar 0.1 (WHITE) ...........................49
ix
Gambar 4.15 Arrival Rate dengan k2 sebesar 0.03 (WHITE)......................................49
Gambar 4.16 Kecepatan Pengirim dengan k2 sebesar 0.03 (WHITE) .........................49
Gambar 4.17 Kecepatan Pengirim AIMD-GREEN (Simulasi Skenario 2).................50
Gambar 4.18 Arrival Rate AIMD-GREEN (Pengujian Skenario 2)............................51
Gambar 4.19 Kecepatan Pengirim AIMD-GREEN (Pengujian Skenario 2)...............51
Gambar 4.20 Arrival Rate WHITE (Pengujian Skenario 2) ........................................51
Gambar 4.21 Kecepatan Pengirim WHITE (Pengujian Skenario 2) ..........................52
x
DAFTAR TABEL
Tabel Waktu Kerja Sistem Skenario 1 Untuk AIMD-GREEN ...................................43
Tabel Waktu Kerja Sistem Skenario 1 Untuk WHITE................................................44
Tabel Waktu Kerja Sistem Skenario 2 Untuk AIMD-GREEN ...................................44
Tabel Waktu Kerja Sistem Skenario 2 Untuk WHITE................................................44
xi
