FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini merupakan kelanjutan dari penelitian yang dilakukan oleh Andra Rizky
Aquary 2005. Pada penelitian sebelumnya berfokus pada mekanisme NAT-PT yang terbukti memakan utilisasi CPU terlalu besar dan mengalami kegagalan dalam menangani paket-paket berukuran lebih besar dari MTU.
Penelitian ini akan mengevaluasi kinerja pada mekanisme DSTM. Beberapa ukuran kinerja (throughput, RTT, waktu resolusi nama, dan utilisasi CPU) yang akan diamati
dalam penelitian ini diperoleh dengan
melakukan serangkaian pengujian.
Analisis Kebutuhan Sistem
Sistem uji akan dibangun dengan
menggunakan tiga buah komputer yang salah
satunya berperan sebagai router dengan
sistem multihomed (penggunaan lebih dari
satu kartu jaringan). Spesifikasi ketiga komputer tersebut tercantum dalam Tabel 2. Tabel 2 Spesifikasi sistem pengujian
A B C CPU Intel Pentium4 1.6 Ghz Intel Pentium4 2.0 Ghz AMD AthlonXP 3000+ Memori 512 MB 512 MB 512 MB Hardisk 80 GB 5400 rpm 60 GB 7200 rpm 80 GB 7200 rpm Kartu jaringan Broadcom 5788 Realtek RTL 8169 dan VIA VT 6105 Rhine III Realtek RTL 8169 Sistem operasi Linux Fedora Core 4 Linux Fedora Core 4 Linux Fedora Core 4
Selain itu, perangkat lunak yang digunakan yaitu
Iperf, merupakan pembangkit trafik yang
dapat mengirimkan paket-paket TCP (Transmission Control Protocol) maupun
UDP (User Datagram Protocol) dalam
jumlah yang sangat besar. Iperf juga memiliki kemampuan untuk menghitung
throughput suatu jaringan berdasarkan paket-paket yang telah dikirimkannya.
Ping/Ping6, merupakan aplikasi jaringan
yang biasa digunakan untuk mengecek
konektifitas antara dua host dalam
jaringan. Ping mengirim paket ICMP (Internet Control Message Protocol) berupa echo request dan akan menerima
echo reply jika terhubung dengan host
yang dituju. Ping juga melaporkan waktu yang dibutuhkan oleh proses tersebut.
Iostat, merupakan aplikasi yang
lebih besar dari MTU yang telah ditetapkan.
Jika paket tersebut memiliki ukuran datagram
yang lebih besar maka harus dipecah menjadi fragmen-fragmen yang berukuran tidak lebih dari MTU. Proses pemecahan paket menjadi lebih kecil inilah yang disebut fragmentasi.
Masing-masing fragmen dikirim secara
individu ke tujuannya. Setelah semua fragmen
diterima oleh host tujuan kemudian akan
disusun kembali menjadi paket yang utuh (Forouzan 2003).
Throughput
Throughput didefinisikan sebagai besarnya paket data yang diperoleh pada satuan waktu tertentu secara aktual.
Throughput =
Throughput secara umum merupakan ukuran aktifitas dalam suatu komunikasi.
Nilai throughput yang besar menunjukkan
kinerja jaringan yang tinggi (Peterson 2003).
RTT
Round-trip time (RTT) adalah banyaknya waktu yang dibutuhkan oleh suatu paket untuk
melakukan perjalanan dari suatu host
pengirim ke host tujuan kemudian kembali lagi ke pengirimnya. Besarnya nilai RTT
menunjukkan keterlambatan (delay) yang
semakin besar pula. Sebaliknya, nilai RTT yang kecil menunjukkan kinerja jaringan yang baik (Peterson 2003).
Resolusi Nama
Resolusi nama adalah proses pencarian
alamat IP yang sesuai dengan nama host yang
diberikan. Proses tersebut meliputi pengiriman kueri ke suatu DNS untuk meminta alamat IP yang terkait dengan namanya dan pengiriman
kembali hasil pencarian ke host yang
melakukan permintaan (Peterson 2003).
Utilisasi CPU
Utilisasi CPU merupakan persentase ukuran alokasi penggunaan CPU dalam melakukan suatu proses (Blank 2004). Pengukuran dalam penelitian ini dilakukan di komputer yang berlaku sebagai perantara antar jaringan untuk melihat beban yang ditimbulkan oleh sistem. Komputer perantara
yang dimaksud adalah router DSTM.
METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini merupakan kelanjutan dari penelitian yang dilakukan oleh Andra Rizky
Aquary 2005. Pada penelitian sebelumnya berfokus pada mekanisme NAT-PT yang terbukti memakan utilisasi CPU terlalu besar dan mengalami kegagalan dalam menangani paket-paket berukuran lebih besar dari MTU.
Penelitian ini akan mengevaluasi kinerja pada mekanisme DSTM. Beberapa ukuran kinerja (throughput, RTT, waktu resolusi nama, dan utilisasi CPU) yang akan diamati
dalam penelitian ini diperoleh dengan
melakukan serangkaian pengujian.
Analisis Kebutuhan Sistem
Sistem uji akan dibangun dengan
menggunakan tiga buah komputer yang salah
satunya berperan sebagai router dengan
sistem multihomed (penggunaan lebih dari
satu kartu jaringan). Spesifikasi ketiga komputer tersebut tercantum dalam Tabel 2. Tabel 2 Spesifikasi sistem pengujian
A B C CPU Intel Pentium4 1.6 Ghz Intel Pentium4 2.0 Ghz AMD AthlonXP 3000+ Memori 512 MB 512 MB 512 MB Hardisk 80 GB 5400 rpm 60 GB 7200 rpm 80 GB 7200 rpm Kartu jaringan Broadcom 5788 Realtek RTL 8169 dan VIA VT 6105 Rhine III Realtek RTL 8169 Sistem operasi Linux Fedora Core 4 Linux Fedora Core 4 Linux Fedora Core 4
Selain itu, perangkat lunak yang digunakan yaitu
Iperf, merupakan pembangkit trafik yang
dapat mengirimkan paket-paket TCP (Transmission Control Protocol) maupun
UDP (User Datagram Protocol) dalam
jumlah yang sangat besar. Iperf juga memiliki kemampuan untuk menghitung
throughput suatu jaringan berdasarkan paket-paket yang telah dikirimkannya.
Ping/Ping6, merupakan aplikasi jaringan
yang biasa digunakan untuk mengecek
konektifitas antara dua host dalam
jaringan. Ping mengirim paket ICMP (Internet Control Message Protocol) berupa echo request dan akan menerima
echo reply jika terhubung dengan host
yang dituju. Ping juga melaporkan waktu yang dibutuhkan oleh proses tersebut.
Iostat, merupakan aplikasi yang
penggunaan CPU dan hardisk. Dalam
penelitian ini, pengukuran hanya
difokuskan pada penggunaan CPU.
Dig, merupakan aplikasi yang melakukan
request (permintaan) alamat IP kepada
server DNS dengan mengirimkan nama
host dan menampilkan jawaban yang
diberikan server DNS. Dig melaporkan
selisih waktu antara pengiriman request
hingga diterimanya jawaban tersebut.
Ethereal, merupakan aplikasi penangkap
informasi tentang paket-paket yang
berlalu-lalang dalam jaringan. Ethereal
dapat membantu mencari dan
menyelesaikan masalah yang terjadi pada
jaringan dengan informasi yang
ditangkapnya.
Gawk, merupakan perangkat lunak yang
berfungsi menguraikan isi suatu file atau
sering disebut dengan parsing. Gawk
menelusuri isi file secara baris-per-baris dengan pola tertentu dan kemudian melakukan seleksi terhadap data yang akan dicari.
Gnuplot, merupakan perangkat lunak
yang berfungsi membangun grafik
berbasis command-line. Perangkat ini
mampu menghasilkan berbagai macam grafik dengan baik. Beragam pilihan dengan fungsi khusus pun tersedia di dalamnya.
Perancangan Sistem
Untuk melakukan pengujian dibutuhkan 3 sistem uji yang berbeda. Sistem pertama merupakan sistem koneksi dengan jaringan hanya IPv4, sistem kedua adalah sistem koneksi dengan jaringan hanya IPv6, dan sistem terakhir adalah interkoneksi yang menggabungkan penggunaan jaringan IPv4 dan IPv6. Ketiga sistem pengujian tersebut dibangun di lab pribadi dan lab Departemen Ilmu Komputer.
Sistem Koneksi IPv4 (IPv4 ke IPv4)
Pada pengujian ini sistem akan disusun dengan hanya menggunakan pengalamatan IPv4. Konfigurasi alamat untuk sistem ini adalah sebagai berikut:
Komputer A dikonfigurasikan dengan
alamat 192.168.2.11/24.
Komputer B dikonfigurasikan sebagai
router dengan 2 alamat, yaitu 192.168.2.1/24 dan 192.168.0.1/24.
Komputer C dikonfigurasikan dengan
alamat 192.168.0.11/24.
Pengujian dilakukan satu arah dengan aliran trafik dari komputer A menuju ke komputer C. Gambar 7 menunjukkan implementasi sistem pengujian tersebut.
Gambar 7 Konfigurasi sistem koneksi IPv4. Untuk mengamati kinerja koneksi IPv4 di jaringan yang lebih kompleks, pengujian juga dirancang di jaringan IPB dengan konfigurasi alamat otomatis. Aliran trafik dilakukan searah menuju server 172.17.0.11/24 untuk
pengujian throughput dan server
172.17.0.18/24 untuk pengujian RTT.
Pengujian throughput dan RTT dilakukan di alamat yang terpisah karena keterbatasan akses yang diijinkan.
Sistem Koneksi IPv6 (IPv6 ke IPv6)
Sistem pengujian ini menggunakan
konfigurasi IPv6 sebagai berikut.
Komputer A dikonfigurasikan dengan
alamat 2000:1::11/96.
Komputer B dikonfigurasikan sebagai
router dengan 2 alamat, yaitu 2000:1::1/96 dan 2000:2::1/96.
Komputer C dikonfigurasikan dengan
alamat 2000:2::11/96.
Gambar 8 Konfigurasi sistem koneksi IPv6. Pengujian dilakukan satu arah dari komputer
A menuju komputer C. Gambar 8
menunjukkan implementasi sistem pengujian tersebut. Sistem pengujian ini tidak dapat dirancang di intranet IPB karena jaringan IPB belum mengimplementasikan IPv6.
Sistem Interkoneksi IPv4 dan IPv6
Sistem pengujian ini menggunakan
konfigurasi IPv6 dan IPv4 sebagai berikut.
Komputer A dikonfigurasikan dengan
alamat 192.168.0.11/24.
Komputer B dikonfigurasikan sebagai
router DSTM dengan alamat IPv6 berupa 2000:2::1/96 dan alamat IPv4 berupa 192.168.0.1/24
Komputer C dikonfigurasikan dengan alamat IPv6 2000:2::11/96.
Pengujian dilakukan secara dua arah dengan aliran trafik dari komputer A menuju ke komputer C dan sebaliknya dari komputer C
menuju ke komputer A. Gambar 9
menunjukkan implementasi sistem pengujian tersebut.
Gambar 9 Konfigurasi sistem interkoneksi IPv4 dan IPv6.
Sistem pengujian ini dirancang juga di jaringan IPB dengan konfigurasi sebagai berikut:
Komputer A dikonfigurasikan dengan
alamat IPv4 secara otomatis. Dalam hal ini, alamat IPv4 yang digunakan adalah 172.18.78.111/24.
Komputer B dikonfigurasikan sebagai
router DSTM dengan alamat IPv6 berupa 2000:2::1/96 dan alamat IPv4 berupa 172.18.78.110/24
Komputer C sebagai host IPv4 ditetapkan
di server proxy yang beralamatkan
172.17.0.11/24 untuk pengujian
throughput dan 172.17.0.18/24 untuk pengujian RTT.
Pengujian
Pengujian dilakukan dengan menggunakan kapasitas jalur transmisi 100 Mbps dan waktu pengujian yang bervariasi untuk setiap ukuran kinerja yang diamati.
Agar mendapatkan hasil yang lebih mewakili perilaku trafik secara umum, maka diberlakukan parameter lain selain kedua di atas. Parameter tersebut adalah ukuran paket yang masing-masing berukuran 64, 128, 256, 512, 768, 1024, 1536, 1792, dan 2048 bytes. Keragaman ukuran paket diperlukan untuk dapat melihat perilaku fragmentasi yang terjadi pada masing-masing pengujian.
Pengukuran kinerja dalam hal throughput
meliputi dua jenis trafik yang dialirkannya. Kedua jenis trafik tersebut adalah trafik TCP dan UDP. Pengujian trafik TCP dilakukan dengan variasi ukuran paket seperti yang sudah disebutkan sebelumnya. Hal yang sama juga berlaku pada pengujian dengan trafik
UDP. Trafik UDP yang dialirkan
menggunakan bandwidth 100 Mbps.
Pengujian UDP dilakukan di dua sisi yang
berbeda yaitu pengirim dan penerima karena UDP bersifat unreliable yang berarti data yang terkirim belum tentu semuanya diterima.
Pengujian throughput TCP/UDP ini
menggunakan perangkat lunak iperf, gawk, ethereal, dan gnuplot.
Pengukuran kinerja RTT dilakukan dengan
menggunakan bantuan perangkat lunak
ping/ping6, gawk, ethereal, dan gnuplot. Variasi ukuran paket juga diberlakukan dalam pengujian ini. Pengukuran RTT dilakukan selama 60 detik. Dalam kurun waktu tersebut dikirimkan sebanyak 60 paket ICMP dan dicatat waktunya. Untuk selanjutnya, RTT yang dihasilkan di setiap pengujian diambil nilai rata-ratanya.
Utilisasi CPU diukur dengan
menggunakan iostat dan gawk selama 60
detik. Pengujian dilakukan dengan
mengalirkan trafik dalam jumlah besar
melalui router untuk melihat beban yang
diberikan kepada CPU router tersebut.
Pencatatan beban CPU dilakukan setiap satu detik sekali kemudian hasil pencatatan tersebut dirata-ratakan.
Pengujian lainnya yaitu pengukuran waktu resolusi nama yang dilakukan secara berulang-ulang sebanyak 60 kali dengan menggunakan dig, ethereal, dan gawk. Hal ini perlu diketahui karena merupakan salah satu proses yang pertama kali terjadi ketika suatu
host akan berkomunikasi dengan host lainnya
dengan menggunakan nama host tersebut
sebagai inisial alamatnya. Proses resolusi nama sangat sering digunakan karena nama suatu alamat IP lebih mudah diingat daripada alamat itu sendiri.
Analisis Kinerja Sistem
Hasil-hasil pengukuran kinerja
interkoneksi IPv4 dan IPv6 kemudian
dianalisis dengan cara membandingkannya dengan hasil pengukuran kinerja koneksi IPv4 dan juga koneksi IPv6. Ukuran kinerja yang
akan dibandingkan meliputi throughput,
round-trip time, utilisasi CPU, dan waktu resolusi nama.
Dari hasil perbandingan tersebut
diharapkan dapat terlihat perbedaan kinerja di antara beberapa konfigurasi sistem pengujian. Hal ini dapat disebabkan oleh perbedaan fitur yang menyertai masing-masing protokol misalnya permasalahan fragmentasi atau
perbedaan struktur header. Analisis yang
lebih mendalam dapat dilakukan dengan menggunakan informasi yang didapat dari ethereal mengenai paket-paket yang berlalu-lalang dalam jaringan. Dengan demikian dapat
diperoleh gambaran yang lebih baik tentang apa yang terjadi di jaringan dan dapat segera diketahui penyebab suatu permasalahan.