BAB 4 HASIL SIMULASI DAN ANALISIS DATA
4.3 Hasil Pengujian Pada Jaringan CDN
Pada sub bab ini akan dianalisa perbandingan antara hasil pengujian single server dengan jaringan dengan sistem CDN. Dimana pada jaringan dengan sistem CDN dilakukan pengujian dengan penerapan teknik Geo DNS dan tanpa Geo DNS. Pada teknik Geo DNS, client dipetakan menurut lokasi server terdekat, sedangkan pada CDN tanpa Geo DNS pemilihan server dilakukan secara random.
4.3.1 Delay
Setelah dilakukan percobaan sebanyak dua puluh kali, diperoleh rata-rata
delay pada single server dan jaringan dengan sistem CDN yang dapat dilihat pada
- 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000 180,000 200,000
Server 2 Server 20 Server 22
T hr o ug hput ( K bps )
30
Tabel 4.4. Tabel rata-rata delay pada single server, CDN tanpa Geo DNS dan CDN dengan Geo DNS diperlihatkan pada Lampiran 7, 16 dan 17.
Tabel 4.4 Perbandingan Delay Single Server dengan Jaringan CDN Delay (detik)
Percobaan Single Server Jaringan CDN
Tanpa Geo DNS Geo DNS
1 0.264373 0.114848 0.066630 2 0.280332 0.115965 0.067416 3 0.280363 0.116045 0.067557 4 0.280186 0.116003 0.067609 5 0.280338 0.115404 0.067526 6 0.279745 0.116377 0.067829 7 0.279691 0.116505 0.067589 8 0.280308 0.116298 0.067721 9 0.280372 0.115778 0.067806 10 0.280204 0.116296 0.067829 11 0.280373 0.115536 0.067750 12 0.280469 0.113802 0.067410 13 0.279290 0.116565 0.067534 14 0.280371 0.116870 0.067584 15 0.280281 0.116118 0.067680 16 0.279912 0.116057 0.067609 17 0.280300 0.115995 0.067695 18 0.279848 0.115958 0.067770 19 0.279644 0.116538 0.067558 20 0.279529 0.121356 0.068076 Rata-Rata 0.279296 0.116216 0.067609
Dari Tabel 4.4 dapat dilihat bahwa nilai rata-rata delay paling besar dari dua puluh kali percobaan untuk single server yaitu 0.279296 detik. Sedangkan
delay terendah ada pada jaringan CDN dengan Geo DNS yaitu 0.067609 detik.
Gambar 4.7 menunjukkan karakteristik delay tiap percobaan dari sistem jaringan single server dengan jaringan CDN.
Gambar 4.7 Karakterisktik Delay Single Server dan Jaringan CDN
Tampilan data pada grafik untuk karakteristik perbandingan delay pada jaringan CDN dengan single server dapat dilihat pada Gambar 4.8.
Gambar 4.8 Perbandingan Delay Single Server dengan Jaringan CDN
Menurut standard TIPHON (Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks), maka delay pada jaringan CDN masuk ke
0,0000 0,0500 0,1000 0,1500 0,2000 0,2500 0,3000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 D e la y ( d e tik ) Urutan Percobaan Single Server Tanpa Geo DNS Geo DNS 0,0000 0,0500 0,1000 0,1500 0,2000 0,2500 0,3000 D e la y ( d e tik )
Single Server Tanpa Geo DNS Geo DNS
Single Server Tanpa Geo DNS Geo DNS
32
kategori sangat bagus (<150 ms), dan nilai delay single server masuk ke kategori bagus (150 s/d 300 ms).
4.3.2 Packet Loss
Setelah dilakukan percobaan sebanyak dua puluh kali, diperoleh rata-rata
packet loss pada setiap client pada jaringan tanpa CDN (single server) dan jaringan dengan sistem CDN yang dapat dilihat pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5 Perbandingan Packet Loss Single Server dengan Jaringan CDN Packet Loss (%)
Percobaan Single Server Jaringan CDN
Tanpa Geo DNS Geo DNS
1 42.72% 15.83% 3.31% 2 43.95% 16.09% 3.99% 3 43.89% 15.82% 3.97% 4 43.88% 15.88% 3.62% 5 43.79% 16.04% 3.88% 6 43.92% 16.19% 3.47% 7 43.95% 16.29% 3.72% 8 43.76% 16.15% 3.83% 9 45.28% 16.16% 3.82% 10 43.95% 14.58% 3.73% 11 43.82% 15.80% 3.89% 12 43.93% 14.11% 3.79% 13 43.95% 16.24% 3.78% 14 43.85% 16.16% 3.56% 15 43.92% 16.14% 3.74% 16 43.84% 15.99% 3.97% 17 43.79% 15.94% 3.72% 18 44.01% 15.80% 3.54% 19 44.10% 16.20% 3.66% 20 49.56% 21.88% 11.42% Rata-Rata 44.19% 16.16% 4.12%
Untuk melihat karakteristik packet loss dapat dilihat pada Gambar 4.9 yang menunjukkan perubahan packet loss tiap percobaan. Tabel rata-rata packet loss single server, jaringan CDN tanpa Geo DNS dan CDN dengan Geo DNS diperlihatkan pada Lampiran 11, 18 dan 19.
Gambar 4.9 Karakteristik Packet Loss Single Server dan Jaringan CDN
Dari Gambar 4.9 dapat dilihat bahwa perubahan nilai packet loss yang cukup signifikan dari ketiga jaringan terjadi pada percobaan ke-20. Sedangkan percobaan ke-1 sampai percobaan ke-19 cukup stabil.
Tampilan data perbandingan packet loss pada jaringan CDN dengan
single server dapat dilihat pada Gambar 4.10.
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 P a c k e t Lo ss ( %) Urutan Percobaan Single Server Tanpa Geo DNS Geo DNS
34
Gambar 4.10 Perbandingan Packet Loss Single Server dengan Jaringan CDN
Pada Gambar 4.10 terlihat bahwa nilai packet loss pada single server lebih besar dibandingkan dengan penerapan Geo DNS pada jaringan CDN. Menurut standard TIPHON (Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks), packet loss pada Geo DNS jaringan CDN termasuk kategori bagus karena (<15%) yaitu sebesar 4.12%. Sedangkan pada single server
termasuk kategori buruk (>25%).
4.3.3 Throughput
Setelah dilakukan percobaan sebanyak dua puluh kali, diperoleh rata-rata
throughput pada setiap client pada jaringan tanpa CDN (single server) dan jaringan dengan sistem CDN yang dapat dilihat pada Tabel 4.6. Tabel rata-rata
throughput single server, jaringan CDN tanpa Geo DNS dan CDN dengan Geo DNS diperlihatkan pada Lampiran 15, 20 dan 21.
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% P a c k e t Lo ss ( %) Single Server Tanpa Geo DNS Geo DNS
Tabel 4.6 Perbandingan Throughput Single Server dengan Jaringan CDN Throughput (Kbps)
Percobaan Single Server Jaringan CDN
Tanpa Geo DNS Geo DNS
1 160.654 239.391 270.325 2 156.609 237.339 268.239 3 156.731 238.056 268.263 4 151.475 238.054 269.138 5 150.971 237.318 268.930 6 156.405 237.271 269.824 7 155.954 235.504 269.046 8 156.802 236.425 269.001 9 156.198 237.233 268.629 10 151.695 242.171 268.681 11 156.640 238.415 268.686 12 151.340 246.110 268.855 13 151.165 236.767 268.949 14 151.258 237.187 269.443 15 151.473 237.039 269.015 16 151.488 237.568 268.129 17 156.894 237.987 268.826 18 150.949 238.209 269.548 19 156.107 236.938 269.056 20 149.852 221.547 247.790 Rata-Rata 154.033 237.326 267.919
Dari Tabel 4.6 dapat dilihat bahwa dengan menggunakan jaringan CDN maka nilai throughput akan semakin tinggi dan dengan demikian besarnya packet
yang berhasil dikirim juga akan semakin bagus. Dapat dilihat bahwa besar nilai rata-rata throughput pada jaringan CDN setelah 20 kali percobaan diatas 200 Kbps, tetapi CDN dengan Geo DNS tetap lebih baik (>250 Kbps) dibandingakan dengan single server yang memiliki nilai throughput lebih kecil dari 200 Kbps.
Gambar 4.11 menunjukkan karakteristik throughput tiap percobaan dari
36
Tabel 4.11 Karakteristik ThroughputSingle Server dan Jaringan CDN
Tampilan data untuk perbandingan throughput pada jaringan CDN dengan
single server dapat dilihat pada Gambar 4.12
Gambar 4.12 Perbandingan Throughput Single Server dengan Jaringan CDN
0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 T hr o ug hput ( K bps ) Urutan Percobaan Single Server Tanpa Geo DNS Geo DNS - 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 T hr o ug hput ( K bps ) Single Server Tanpa Geo DNS Geo DNS
Nilai throughput jaringan CDN lebih tinggi daripada jaringan single server.
Ini berarti dengan jaringan CDN maka kemampuan jaringan akan lebih meningkat dalam mentransmisikan bit-bit video.
Dari simulasi yang sudah dilakukan, nilai delay, packet loss, dan
throughput dari penerapan teknik Geo DNS lebih baik daripada single server dan CDN tanpa Geo DNS.
38 BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Adapun beberapa kesimpulan dari pembahasan pada Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut.
1. Nilai rata-rata 20 kali percobaan delay pada single server yaitu 0.2792 detik. Setelah penerapan jaringan CDN dengan Geo DNS diperoleh delay
sebesar 0.0676 detik (turun menjadi 0.2116 detik).
2. Nilai rata-rata 20 kali percobaan packet loss pada single server yaitu mencapai 44.19%. Setelah penerapan jaringan CDN dengan Geo DNS nilai packet loss menjadi 4.12% (turun sekitar 40.07%).
3. Nilai rata-rata 20 kali percobaan throughput pada single server yaitu 154.033Kbps. Setelah penerapan jaringan CDN dengan Geo DNS menghasilkan throughput sebesar 267.919 Kbps (naik sebesar 113.886 Kbps)
4. Dari hasil simulasi single server dan jaringan CDN, penggunaan jaringan CDN akan meningkatkan QoS dari jaringan internet, ini dibuktikan dengan nilai parameter delay, packet loss dan throughput yang semakin membaik khususnya menggunakan teknik Geo DNS di jaringan CDN.
5.2 Saran
Adapun saran dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut.
1. Pada tugas akhir selanjutnya dapat menggunakan model jaringan yang berbeda dan penerapan teknik yang berbeda.
2. Untuk tugas akhir selanjutnya dapat dilakukan dengan penambahan jumlah
5
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Content Delivery Network (CDN)
Content Delivery Network adalah sebuah sistem yang berfungsi sebagai
client pengirim konten yang ada pada suatu web kepada client pengguna. CDN memiliki edge server yang tersebar di seluruh penjuru dunia dan secara otomatis menyimpan konten dari sebuah situs web sehingga membuat konten web lebih mudah di akses. Karena konten web disimpan di edge server, maka meskipun
server utama sedang down kemungkinan website tersebut masih bisa di akses dengan memanfaatkan konten yang berada di edge server [1].
Pemilihan lokasi edge server berdasarkan pada beberapa pertimbangan, yaitu diantaranya pertimbangan koneksi jaringan, bandwidth yang ditawarkan, pelayanan yang diberikan oleh penyedia layanan dan pertimbangan target pengunjung website yang dikhususkan untuk pengunjung luar negeri.
CDN melayani sebagian besar konten di internet saat ini, termasuk objek
web (teks, grafis dan script), objek download (file media, software), aplikasi (e- commerce, portal), media live streaming, on-demand streaming media, dan jaringan sosial. CDN melakukan mirror content (audio, graphics, video,
animation) yang tersimpan pada server original ke beberapa edge server yang tersebar di beberapa negara. Ketika ada request user ke website misalnya
halaman edge server yang kemudian
diteruskan ke client [3]. Konfigurasi jaringan CDN diperlihatkan pada Gambar 2.1 [2].
Gambar 2.1 Konfigurasi Jaringan Content Delivery Network
2.2 Teknik Geo Domain Name System (Geo DNS)
Sistem kerja dari teknik Geo DNS adalah dengan memetakan pengguna internet menurut wilayahnya. Kemudian Geo DNS akan mengarahkan client yang melakukan request pada lokasi server terdekat yang akan melayani permintaan dari client tersebut. Dengan teknik Geo DNS maka penggunaan bandwidth dan juga internet delay dapat dikurangi [3]. Sistem CDN menggunakan Geo DNS diperlihatkan pada Gambar 2.2 [3].
7
Gambar 2.2 Sistem CDN dengan Geo DNS
Gambar 2.2 merupakan desain secara keseluruhan penggunaan Geo DNS yang difungsikan untuk meminimalisasi jarak antara pengguna dengan server
penyedia layanan. Pada desain ini dikelompokkan beberapa server CDN berdasarkan lokasi negara :
1. Negara-negara yang berada di Benua Amerika akan dilayani oleh server
yang berlokasi di negara Amerika.
2. Negara-negara yang berada di Benua Eropa akan dilayani oleh server yang berlokasi di negara Inggris.
3. Negara-negara di Benua Asia akan dilayani oleh server yang berlokasi di negara Singapore.
Dengan kondisi infrastruktur seperti yang ditunjukkan Gambar 2.2, maka semua pengunjung yang mengakses suatu website dapat diarahkan ke satu server
yang lokasi geografisnya paling dekat dengan pengunjung sehingga beberapa layanan yang tersedia dapat diakses secara maksimal [3].
2.3 Perangkat Simulasi Yang Digunakan 2.3.1 Network Simulator (NS-2)
NS-2 merupakan sebuah program simulasi berbasis event (kejadian) yang banyak digunakan untuk mempelajari sifat dinamis dari jaringan dan protokol komunikasi. NS-2 mampu mensimulasikan jaringan kabel dan jaringan nirkabel serta protokolnya mencakup algoritma routing, protokol komunikasi, algoritma
akses dan lain-lain.
Gambar 2.3 menunjukkan arsitektur dasar NS-2. NS-2 menggunakan dua jenis bahasa pemrograman, yaitu C++ danTCL.Bahasa C++ digunakan sebagai inti proses simulasi, sementara itu bahasaTCL digunakan untuk konfigurasi jaringan [4].
9
TCL dan OTcl adalah komponen TCL yang berfungsi untuk menjembatani konfigurasi dengan proses simulasi. NS-2 menghasilkan beberapa file yang berisi catatan kejadian selama proses simulasi berlangsung. File trace dapat di ekstrak menjadi data-data yang diperlukan untuk menghitung parameter performansi jaringan [4].
2.3.2 Evalvid (Evaluasi Video)
Evalvid adalah framework dan tool set untuk mengevaluasi kualitas video yang dikirimkan melalui jaringan komunikasi nyata ataupun simulasi. Data yang diproses pada arus transmisi akan ditandai dan disimpan pada file-file berisi trace
yang kemudian digunakan untuk memperoleh hasil parameter yang diinginkan [5]. Struktur dari framework Evalvid ditunjukkan Gambar 2.4 [6].
Video Decoder Video Decoder VSVS ET ET FV FV Source PSNR PSNR MOSMOS Network (or simulation) loss/delay Network (or simulation) loss/delay Result: -Frame Loss/ Frame Jitter -user perceived quality Result: -Frame Loss/ Frame Jitter -user perceived quality Video Decoder Video Decoder User Play-Out Buffer tcpdump tcpdump Evalvid- API Evalvid- API Receive Trace Sender Trace Video Trace Coded Video raw YUV video Reconstructed raw YUV video
raw YUV video erroneous video
Reconstructed erroneous video
Gambar 2.4 Struktur Framework Evalvid
Komponen utama dari struktur Evalvid dijelaskan sebagai berikut :
1. Source: Sumber video dapat berupa raw file YUV dengan resolusi Quarter Common Intermediate Format (QCIF, 176 x 144) atau di Common Intermediate Format (CIF, 352 x 288).
2. Video Encoder dan Decoder: Evalvid mendukung dua codec MPEG4, yaitu
codec NCTU dan ffmpeg.
3. VS (Video Sender): Komponen VS membaca file video yang dikompres dari
output encoder, menfragmentasi setiap frame video yang berukuran besar menjadi segmen yang berukuran kecil dan kemudian mengirimkan segmen ini melalui paket UDP pada jaringan nyata atau simulasi. Untuk setiap pengiriman paket UDP,framework mencatat tanda waktu, id paket, dan ukuran paket di sender trace file dengan bantuan tcp dump atau win dump, jika jaringan adalah link nyata. Namun, jika jaringan disimulasikan, sender trace file disediakan oleh entitas pengirim. Komponen VS juga membangkitkan video trace file yang berisi informasi tentang setiap frame
pada file video real. Video trace file dan sender trace file yang kemudian digunakan untuk evaluasi kualitas video berikutnya.
4. ET (Evaluate Trace): Evaluasi berlangsung di sisi pengirim. Oleh karena itu, informasi tanda waktu, id packet, dan ukuran paket yang diterima pada penerima harus dikirim kembali ke pengirim. Berdasarkan file video asli yang dikodekan, file video trace, file sender trace, dan file received trace, komponen ET menghasilkan laporan packet loss, jitter serta file video rekontruksi untuk melihat hasil video pada sisi penerima mengalami kerusakan atau tidak.
11
5. FV (Fix Video): Penilaian kualitas video digital dilakukan dari frame demi
frame. Oleh karena itu, jumlah total frame video di sisi penerima, termasuk yang salah, harus sama seperti video asli di sisi pengirim.
6. PSNR (Peak Signal Noise Ratio): PSNR adalah salah satu objek untuk menilai QoS aplikasi pada transmisi video.
7. MOS (Mean Opinion Score): Suatu subjektif untuk mengukur kualitas video digital pada aplikasi [6].
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Munculnya web sebagai media untuk berbagi konten dan layanan telah menyebabkan pertumbuhan internet yang cepat. Pada saat yang sama, jumlah pengguna yang mengakses konten dan layanan berbasis web tumbuh secara pesat. Hal ini menyebabkan permintaan yang sangat besar pada bandwidth internet. Akibatnya banyak server dari situs web tidak dapat melayani permintaan semua pelanggan.
Dengan demikian, diperlukan peningkatan kapasitas pelayanan dan kecepatan server sehingga pertumbuhan pengguna internet masih dapat diimbangi oleh layanan server. Namun, penambahan server di lokasi yang berbeda akan membutuhkan sumber daya yang menambah cost jaringan. Sehingga dibutuhkan sebuah sistem yang bisa dijadikan solusi untuk mengatasi masalah tersebut yaitu
Content Delivery Network (CDN).
Content Delivery Network (CDN) merupakan teknologi mirroring content
yang melakukan replika content dari server original ke edge server yang tersebar di seluruh dunia. Sehingga dengan penggunaan CDN ini, suatu web akan cepat dibuka dari negara manapun dan kuota bandwidth di server asal akan sangat minim pemakaiannnya. Perkembangan CDN diikuti dengan lahirnya perusahaan- perusahaan yang menyewakan server-server sehingga para pemilik website tidak perlu membangun server sendiri.
2
Permasalahan yang ada pada jaringan CDN adalah DNS tidak dapat mengalokasikan alamat URL ke alamat IP yang sesuai dengan rute terdekatnya, sehingga dibutuhkan sebuah teknik dalam meningkatkan layanan CDN.
Tugas Akhir ini mengajukan studi analisis kinerja teknik Geo Domain Name System (Geo DNS) pada Content Delivery Network. Teknik Geo DNS terintegrasi dalam Domain Name System (DNS) yang digunakan oleh CDN dalam membagi tugas pelayanan pelanggan kepada server-server yang bersangkutan.
1.2 Perumusan Masalah
Perumusan masalah pada penelitian ini adalah : 1. Memodelkan jaringan CDN pada simulator.
2. Menerapkan teknik Geo DNS pada jaringan CDN dalam simulator.
3. Parameter kinerja yang dapat mempresentasikan kualitas sistem yaitu berupa delay, packet loss dan throughput.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian Tugas Akhir ini yaitu untuk membandingkan kinerja dari ketiga konfigurasi jaringan yaitu single server, jaringan CDN tanpa Geo DNS dan jaringan CDN dengan teknik Geo DNS.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian Tugas Akhir ini yaitu dapat mengetahui hasil kinerja yang lebih baik terutama terhadap delay, packet loss dan throughput dari ketiga konfigurasi jaringan (single server, jaringan CDN tanpa Geo DNS dan jaringan CDN dengan teknik Geo DNS).
1.5 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dari penelitian ini antara lain :
1. Simulasi hanya menggunakan tiga server yang melayani permintaan dari sepuluh client.
2. Hanya menganalisis penerimaan data (download) dan tidak menganalisis pengiriman data (upload).
3. Hanya membahas solusi penggunaan teknik Geo DNS di jaringan CDN. 4. Trafik yang diminta setiap client adalah trafik video dimana dilakukan 20
kali percobaan pada setiap konfigurasi jaringan.
5. Parameter yang dianalisis adalah delay, packet loss dan throughput trafik video. Sementara kinerja pensinyalan CDN tidak dibahas.
1.6 Metode Penelitian
Agar Tugas Akhir ini dapat diselesaikan, maka penulis menggunakan metode penelitian sebagai berikut :
1. Studi Literatur
Studi literatur berkaitan dengan studi kepustakaan dan kajian dari berbagai sumber pustaka yang relevan dan mendukung dalam penulisan Tugas Akhir ini.
2. Perancangan dan Simulasi
Perancangan simulasi dilakukan dengan pembuatan script untuk ketiga konfigurasi jaringan menggunakan bahasa pemrograman TCL, pemilihan
server, client dan background traffic simulasi dengan menggunakan
4 3. Analisis
Analisis dilakukan dengan menghitung parameter kinerja dari hasil simulasi dengan membandingkan jaringan tanpa CDN dengan jaringan setelah dilakukan penerapan CDN.
1.7 Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran mengenai Tugas Akhir ini, secara singkat penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, metode penelitian dan sistematika penulisan dari Tugas Akhir. BAB 2 DASAR TEORI
Bab ini berisi penjelasan tentang CDN (Content Delivery Network) secara umum, Teknik Geo Domain Name System, Network Simulator (NS-2) dan Evaluasi Video (Evalvid).
BAB 3 PERANCANGAN SIMULASI
Dalam bab ini akan dibahas mengenai perancangan alur penelitian, spesifikasi perangkat, perancangan konfigurasi jaringan, spesifikasi trafik simulasi dan parameter evaluasi.
BAB 4 HASIL SIMULASI DAN ANALISIS DATA
Bab ini membahas hasil penelitian yang dilakukan dan analisa terhadap hasil yang diperoleh.