ANALISA DAN SIMULASI PERBANDINGAN ALGORITMA WESTWOOD DAN ALGORITMA SELECTIVE ACKNOWLEDGMENT OPTION PADA SISTEM KENDALI KONGESTI JARINGAN TCP

I. Pendahuluan

Bab ini memberikan latar belakang masalah kongesti jaringan TCP, menjelaskan pentingnya algoritma kontrol kongesti seperti Westwood dan Selective Acknowledgment Option (SACK) dalam mengoptimalkan pengiriman data. Rumusan masalah yang dibahas meliputi perancangan simulasi jaringan menggunakan Network Simulator 2, implementasi algoritma TCP SACK dan Westwood, pelaksanaan skenario simulasi, dan perbandingan performa algoritma. Tujuan penelitian mencakup perancangan topologi simulasi, implementasi algoritma, pelaksanaan skenario simulasi, dan perbandingan hasil simulasi. Batasan masalah mencakup penggunaan simulasi, bahasa pemrograman C++, dan fokus pada jaringan kabel. Metodologi penelitian meliputi studi literatur, desain sistem, pembuatan simulasi, skenario simulasi, pengumpulan data, analisis data, dan penulisan laporan. Sistematika penulisan menjelaskan struktur keseluruhan tugas akhir.

1.1 Latar Belakang Masalah

Bagian ini menjelaskan analogi pengiriman data melalui jaringan TCP/IP dengan lalu lintas jalan raya, menggambarkan bagaimana kongesti terjadi ketika permintaan data melebihi kapasitas bandwidth. Disebutkan pula tentang algoritma TCP Reno sebagai standar yang memiliki kelemahan dalam menangani multiple packet loss. Kemudian diperkenalkan algoritma TCP SACK dan TCP Westwood sebagai alternatif solusi yang lebih efektif dalam mengatasi kekurangan TCP Reno, khususnya dalam hal recovery multiple packet loss. Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan kinerja TCP SACK dan TCP Westwood terhadap TCP Reno dalam beberapa aspek, termasuk pemanfaatan bandwidth, stabilitas jaringan, dan frekuensi retransmisi. Ini relevan secara pedagogis karena menunjukkan penerapan teori dan prinsip-prinsip jaringan komputer dalam konteks pemecahan masalah praktis.

1.2 Rumusan Masalah

Bagian ini merumuskan empat pertanyaan penelitian yang berkaitan dengan perancangan dan implementasi simulasi, konfigurasi jaringan, pelaksanaan skenario simulasi, dan perbandingan kinerja algoritma. Ini penting secara pedagogis karena mengarahkan mahasiswa untuk secara sistematis mendekati masalah penelitian dan mengidentifikasi langkah-langkah penting dalam proses penelitian. Keempat pertanyaan ini menuntut pemahaman mendalam tentang konsep dan teknik simulasi jaringan, konfigurasi protokol TCP, dan analisis hasil simulasi.

1.3 Tujuan

Bagian ini menjabarkan empat tujuan penelitian yang sejalan dengan rumusan masalah. Tujuan-tujuan ini meliputi perancangan topologi simulasi, implementasi algoritma, pelaksanaan skenario simulasi, dan perbandingan kinerja algoritma. Tujuan ini penting secara pedagogis karena memberikan panduan yang jelas kepada mahasiswa tentang hasil yang diharapkan dari penelitian. Pencapaian tujuan ini menunjukkan pemahaman konseptual dan kemampuan praktis mahasiswa dalam merancang, mengimplementasikan, dan menganalisis sistem jaringan komputer.

1.4 Batasan Masalah

Bagian ini mendefinisikan batasan penelitian, seperti fokus pada simulasi, penggunaan bahasa pemrograman C++, dan pembatasan pada jaringan kabel. Ini relevan secara pedagogis karena mengajarkan mahasiswa pentingnya menetapkan batasan yang realistis dalam penelitian untuk menjaga kelayakan dan fokus penelitian. Penetapan batasan ini juga membantu mahasiswa dalam mengelola waktu dan sumber daya yang tersedia.

1.5 Metodologi Penyelesaian Masalah

Bagian ini menjelaskan langkah-langkah metodologi penelitian yang digunakan, termasuk studi literatur, desain sistem, pembuatan simulasi, skenario simulasi, pengumpulan data, analisis data, dan penulisan laporan. Penelitian ini melibatkan pengumpulan data dari simulasi Network Simulator 2, dan analisis data meliputi pengukuran throughput, packet loss, dan retransmission rate. Secara pedagogis, bagian ini sangat penting karena memberikan gambaran sistematis tentang proses penelitian, dimulai dari perencanaan sampai penulisan laporan. Ini melatih mahasiswa dalam berpikir kritis dan sistematis dalam melakukan penelitian.

1.6 Sistematika Penulisan

Bagian ini menjelaskan struktur keseluruhan tugas akhir yang terbagi ke dalam lima bab: pendahuluan, dasar teori, perancangan dan implementasi, analisis data dan pembahasan, dan penutup (kesimpulan dan saran). Ini penting secara pedagogis karena memberikan kerangka kerja yang jelas bagi mahasiswa tentang bagaimana menyusun dan menyajikan temuan penelitian secara terstruktur dan sistematis. Ini juga mengajarkan mahasiswa tentang pentingnya organisasi dan koherensi dalam penulisan ilmiah.

II. Dasar Teori

Bab ini membahas konsep-konsep teoritis yang mendasari penelitian, termasuk Transmission Control Protocol (TCP), kontrol kongesti, dan algoritma TCP Westwood dan SACK. Penjelasan rinci tentang TCP meliputi header TCP, hubungannya dengan OSI layer, prinsip kerjanya, dan layanan yang ditawarkan. Bagian kontrol kongesti menjelaskan taksonomi kontrol kongesti, mekanisme kontrol kongesti pada TCP, slow start, dan congestion avoidance. Penjelasan algoritma TCP SACK meliputi mekanisme selective acknowledgment dan keuntungannya dalam menangani multiple packet loss. Penjelasan TCP Westwood meliputi prinsip end-to-end congestion control dan perbedaannya dengan TCP Reno, terutama dalam hal algoritma AIAD (Additive Increase Additive Decrease). Bagian queue management menjelaskan tentang Drop Tail dan RED.

2.1 Transmission Control Protocol (TCP)

Subbab ini memberikan penjelasan komprehensif tentang TCP, termasuk struktur header, fungsi masing-masing field, dan perannya dalam manajemen koneksi. Penjelasan tentang prinsip kerja TCP sebagai protokol connection-oriented dan reliable sangat penting untuk memahami mekanisme kontrol kongesti. Hubungan TCP dengan lapisan OSI juga dijelaskan, termasuk layanan yang ditawarkan oleh TCP seperti stream data transfer, reliable transfer, flow control, dan logical connection. Ini merupakan dasar penting untuk memahami bagaimana algoritma kontrol kongesti bekerja pada lapisan transport.

2.2 Kontrol Kongesti

Subbab ini mengkaji konsep kontrol kongesti dalam jaringan TCP/IP, menjelaskan bagaimana kongesti terjadi dan dampak negatifnya terhadap performa jaringan. Taksonomi kontrol kongesti dijelaskan, membedakan antara open-loop dan closed-loop control. Penjelasan ini menekankan pentingnya mekanisme kontrol kongesti dalam menjaga stabilitas dan efisiensi jaringan. Secara pedagogis, pemahaman ini penting untuk memahami konteks dan latar belakang penelitian tentang algoritma kontrol kongesti yang lebih maju.

2.3 Kontrol Kongesti (Slow Start dan Congestion Avoidance)

Subbab ini menjelaskan dua mekanisme utama dalam kontrol kongesti TCP: slow start dan congestion avoidance. Penjelasan detail tentang bagaimana kedua mekanisme ini bekerja untuk mengatur ukuran congestion window (cwnd) sangat penting untuk memahami bagaimana TCP mengatasi kongesti. Penggunaan pseudocode untuk menggambarkan algoritma meningkatkan pemahaman mahasiswa tentang logika di balik mekanisme ini. Secara pedagogis, ini sangat penting karena mahasiswa dapat melihat secara langsung bagaimana teori diterjemahkan ke dalam algoritma praktis.

2.4 Queue Management (Drop Tail dan RED)

Subbab ini menjelaskan dua metode pengelolaan antrian (queue management) yang umum digunakan di jaringan, yaitu Drop Tail dan Random Early Detection (RED). Drop Tail dijelaskan sebagai mekanisme FIFO sederhana, sementara RED dijelaskan sebagai metode yang lebih canggih yang mendeteksi dan mengatasi kongesti lebih awal. Perbedaan dan implikasi dari penggunaan kedua metode ini sangat penting untuk pemahaman yang komprehensif tentang pengelolaan jaringan. Ini relevan secara pedagogis karena menunjukkan bagaimana teknik-teknik yang berbeda dapat mempengaruhi performansi jaringan.

2.5 TCP Selective Acknowledgment Option (SACK)

Subbab ini menjelaskan algoritma TCP SACK sebagai solusi untuk mengatasi masalah multiple packet loss. Penjelasan detail tentang mekanisme selective acknowledgment dan bagaimana hal ini meningkatkan efisiensi pengiriman data sangat penting untuk memahami kelebihan TCP SACK dibandingkan dengan algoritma TCP standar. Ilustrasi dengan gambar memperjelas cara kerja SACK option dalam memberikan informasi kepada sender tentang paket-paket yang diterima dan yang hilang. Ini relevan secara pedagogis karena menunjukkan penerapan solusi yang lebih efektif dalam mengatasi masalah kongesti.

2.6 TCP Westwood

Subbab ini menjelaskan algoritma TCP Westwood sebagai alternatif lain dalam mengatasi masalah kongesti. Penjelasan detail tentang prinsip end-to-end congestion control dan algoritma AIAD (Additive Increase Additive Decrease) sangat penting untuk memahami perbedaannya dengan TCP Reno. Perbandingan dengan TCP Reno dan bagaimana TCP Westwood menangani single dan multiple packet loss membantu mahasiswa memahami kelebihan dan kekurangan masing-masing algoritma. Ini relevan secara pedagogis karena menunjukkan bagaimana inovasi dalam algoritma kontrol kongesti dapat meningkatkan performa jaringan.

III. Perancangan dan Implementasi

Bab ini menjelaskan proses perancangan dan implementasi simulasi jaringan menggunakan Network Simulator 2 untuk membandingkan performa algoritma TCP Westwood dan SACK. Dijelaskan tentang penggunaan Network Simulator 2, pembuatan event scheduler, tracing, node, link, dan penambahan parameter error. Penjelasan rinci tentang implementasi algoritma TCP SACK dan TCP Westwood, dan bagaimana skenario simulasi dirancang untuk mengevaluasi efektifitas pemanfaatan resource dan pengukuran fairness.

3.1 Pendahuluan

Pendahuluan singkat yang menjelaskan tujuan bab ini, yaitu menjelaskan detail proses perancangan dan implementasi simulasi menggunakan Network Simulator 2. Ini memberikan konteks dan gambaran umum sebelum masuk ke detail teknis. Secara pedagogis, bagian ini penting untuk memberikan gambaran keseluruhan proses yang akan dijelaskan lebih rinci dalam subbab berikutnya.

3.2 Network Simulator

Bagian ini membahas penggunaan Network Simulator 2 sebagai alat simulasi. Penjelasan rinci tentang berbagai komponen dan fitur yang digunakan dalam simulasi, seperti pembuatan event scheduler, tracing, node, link, dan penambahan parameter error. Penjelasan instalasi dan pengoperasian Network Simulator 2 juga dibahas. Secara pedagogis, bagian ini penting karena melatih mahasiswa dalam menggunakan alat simulasi yang umum digunakan dalam penelitian jaringan komputer.

3.2.12 Implementasi Algoritma TCP Selective Acknowledgment Option dan TCP Westwood

Bagian ini menjelaskan secara detail bagaimana algoritma TCP SACK dan TCP Westwood diimplementasikan dalam simulasi Network Simulator 2. Ini meliputi konfigurasi parameter-parameter penting dan langkah-langkah yang dilakukan untuk memastikan simulasi berjalan dengan benar dan menghasilkan data yang akurat. Secara pedagogis, bagian ini penting karena memberikan contoh praktis bagaimana teori dan konsep yang telah dibahas di bab sebelumnya diterapkan dalam simulasi.

3.3 Perancangan dan Pembuatan Simulasi

Bagian ini menjelaskan perancangan topologi simulasi dan bagaimana skenario simulasi dirancang untuk mengevaluasi performa algoritma. Penjelasan tentang parameter yang diukur, seperti efektifitas pemanfaatan resource dan pengukuran fairness, sangat penting untuk memahami bagaimana hasil simulasi akan dianalisis. Penjelasan tentang topologi yang berbeda juga dijelaskan disini. Secara pedagogis, bagian ini penting karena menunjukkan bagaimana merancang eksperimen simulasi untuk mendapatkan data yang relevan dengan tujuan penelitian.

IV. Pengujian dan Pembahasan

Bab ini membahas hasil simulasi dan analisisnya, meliputi pembuatan topologi jaringan dan analisa hasil dari tujuh skenario yang dijalankan. Analisa hasil meliputi pemanfaatan bandwidth, stabilitas jaringan, variasi congestion window, retransmit rate, penggunaan queue management yang berbeda, pengukuran fairness pada delay yang berbeda, dan pengaruh penggunaan dua algoritma pada jalur yang sama. Interpretasi hasil simulasi dan perbandingan kinerja algoritma TCP Westwood dan SACK merupakan inti dari bab ini.

4.1 Uraian Umum

Pendahuluan singkat yang menjelaskan tujuan bab ini, yaitu membahas hasil simulasi dan analisisnya. Ini memberikan gambaran umum sebelum masuk ke detail hasil dan analisis masing-masing skenario. Secara pedagogis, bagian ini penting untuk memberikan konteks dan gambaran keseluruhan sebelum masuk ke detail analisis.

4.2 Pembuatan Topologi Jaringan

Bagian ini menjelaskan bagaimana topologi jaringan dibuat dalam simulasi. Ini meliputi detail tentang konfigurasi jaringan dan bagaimana topologi tersebut dirancang untuk mewakili skenario yang ingin diuji. Secara pedagogis, bagian ini penting karena menunjukkan bagaimana merancang topologi simulasi yang sesuai dengan tujuan penelitian.

4.3 Analisa Hasil (Skenario 1-7)

Bagian ini membahas analisis hasil simulasi dari tujuh skenario yang berbeda. Masing-masing skenario difokuskan pada aspek performa yang berbeda, seperti pemanfaatan bandwidth, stabilitas jaringan, variasi congestion window, retransmission rate, penggunaan queue management yang berbeda, pengukuran fairness pada delay yang berbeda, dan pengaruh penggunaan dua algoritma pada jalur yang sama. Analisis ini mencakup interpretasi grafik dan tabel yang dihasilkan dari simulasi. Secara pedagogis, bagian ini sangat penting karena melatih mahasiswa dalam menganalisis data, menarik kesimpulan, dan menyajikan temuan penelitian secara sistematis.

V. Kesimpulan dan Saran

Bab ini menyimpulkan temuan penelitian dan memberikan saran untuk penelitian selanjutnya. Kesimpulan merangkum perbandingan kinerja algoritma TCP Westwood dan SACK berdasarkan hasil analisis dari bab sebelumnya. Saran memberikan rekomendasi untuk penelitian di masa depan yang dapat memperluas atau memperbaiki penelitian ini.

5.1 Kesimpulan

Bagian ini merangkum temuan utama dari penelitian ini. Kesimpulan didasarkan pada hasil analisis yang telah dibahas pada bab sebelumnya dan menjawab pertanyaan penelitian yang diajukan di bab pendahuluan. Kesimpulan harus jelas, ringkas, dan konsisten dengan data yang telah disajikan. Secara pedagogis, bagian ini penting karena melatih mahasiswa dalam merumuskan kesimpulan yang valid dan didukung oleh bukti empiris.

5.2 Saran

Bagian ini memberikan saran untuk penelitian selanjutnya. Saran dapat mencakup penggunaan algoritma kontrol kongesti lainnya, perluasan skenario simulasi, atau penggunaan metode analisis yang berbeda. Saran harus spesifik, beralasan, dan relevan dengan tema penelitian. Secara pedagogis, bagian ini penting karena melatih mahasiswa dalam berpikir kritis dan memberikan kontribusi pada pengembangan ilmu pengetahuan.