II-1 2.1 Protokol Jaringan
Menurut Steinke (2003, p. 3), agar dapat saling berkomunikasi satu sama lain, komputer-komputer yang terhubung dalam suatu jaringan harus mempunyai satu set peraturan yang sama. Peraturan-peraturan tersebut, disebut dengan protokol. Seperti halnya dua orang yang berlainan bangsa, maka untuk berkomunikasi diperlukan penerjemah (interpreter) atau satu bahasa yang dimengerti kedua belah pihak. Untuk itu, maka badan dunia yang menangani masalah standarisasi ISO (International Standardization Organization) membuat aturan baku yang dikenal dengan nama model referensi OSI (Open System Interconnection).
2.1.1 OSI Reference Model
OSI Reference Model adalah model konseptual yang terdiri dari tujuh lapisan, masing-masing menetapkan fungsi jaringan tertentu. OSI Reference Model menggambarkan bagaimana informasi dari satu aplikasi komputer diangkut melintasi jaringan ke aplikasi yang sama (atau serupa) di komputer lain. (Castelli, 2003, p. 5)
Menurut Dean (2010, p. 45), pada awal 1980-an, ISO mulai mengerjakan satu kumpulan spesifikasi universal yang dapat memungkinkan platform komputer di seluruh dunia untuk berkomunikasi secara terbuka. Hasilnya adalah model yang membantu untuk memahami dan mengembangkan komunikasi komputer-ke-komputer melalui jaringan.
Model ini, yang disebut model OSI (Open System Interconnection), membagi komunikasi jaringan menjadi tujuh lapisan/layer. Ketujuh layer dari model OSI dimulai dari layer 7 sampai layer 1 adalah:
1. Application Layer (layer 7 ) 2. Presentation Layer (layer 6) 3. Session Layer (layer 5)
4. Transport Layer (layer 4) 5. Network Layer (layer 3) 6. Data Link Layer (layer 2) 7. Physical Layer (layer 1)
Ketujuh lapisan dari model referensi OSI dapat dibagi ke dalam dua kategori, yaitu lapisan atas dan lapisan bawah. Lapisan atas dari model OSI, yang terdiri dari Application Layer, Presentation Layer, Session Layer, Transport Layer; berurusan dengan persoalan aplikasi dan pada umumnya diimplementasi hanya pada perangkat lunak. Application Layer adalah lapisan penutup sebelum ke pengguna. Keduanya, pengguna dan lapisan aplikasi saling berinteraksi proses dengan perangkat lunak aplikasi yang berisi sebuah komponen komunikasi.
Lapisan bawah dari model OSI, yang terdiri dari Network Layer, Data Link Layer, Physical Layer; mengendalikan persoalan pengiriman data. Lapisan bawah tersebut diimplementasikan ke dalam perangkat keras. Lapisan terbawah, yaitu lapisan fisik adalah lapisan penutup bagi media jaringan fisik (misalnya jaringan kabel) dan sebagai penanggung jawab bagi penempatan informasi pada media jaringan.
Gambar 2.1 Seven OSI Layers
Sumber : “Routing Information Protocol”, Request For Comments (RFC) 1058, June 1988 Application Layer Presentation Layer Session Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer
Physical Link
Berikut merupakan penjelasan ketujuh layer dalam bentuk tabel:
Tabel 2.1 OSI Layer
2.1.2 TCP/IP
Menurut Kozierok (2005), Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) adalah satu set standar aturan komunikasi data yang digunakan dalam proses transfer data dari satu komputer ke komputer lain di dalam jaringan komputer tanpa melihat perbedaan jenis hardware. Model TCP/IP merupakan hasil eksperimen dan pengembangan terhadap ARPANET, sebuah packet-switching network milik Departemen Pertahanan Amerika Serikat. Model ini biasa disebut sebagai Internet Protocol suite.
Layer Keterangan
Application Membuka komunikasi dengan user lain dan memberikan layanan seperti file transfer ataupun e-mail ke user lain dalam suatu jaringan.
Presentation Berhubungan dengan perintah dari application layer dan melakukan penterjemahan antara tipe data yang berbeda jika diperlukan.
Session Membuka, mengatur dan mematikan sesi antar aplikasi Transport Menyediakan mekanisme untuk pembukaan, pengaturan, dan
penutupan jika ada permintaan dari sirkuit virtual pada data. Membuka end-to-end connection, dan menjaga pada data. Network Layer ini bertanggung jawab dalam routing paket data dari node
sumber ke node tujuan. Selain itu, network layer juga bertanggung jawab dalam pengalamatan node. Congestion
control juga menjadi tanggung jawab network layer, sehingga
AODV dan DSR berada pada layer Network.
Data Link Menjaga sinkronisasi dan kontrol kesalahan antara 2 pihak. Physical Menyediakan transmisi berbentuk bit melewati channel
komunikasi secara elektrik, mekanisme, dan spesifikasi prosedur.
Protocol suite ini terdiri atas banyak protokol dan telah ditetapkan sebagai standar bagi Internet oleh International Architecture Board (IAB). Model TCP/IP digambarkan seperti gambar berikut:
Gambar 2.2 Model TCP/IP
Sumber : “Routing Information Protocol”, Request For Comments (RFC) 1058, June 1988
Model TCP/IP membagi tugas–tugas komunikasi ke dalam 4 lapisan sebagai berikut (http://cisco.netacad.net semester 1, modul 9.1):
1. Network access layer
Network access layer memungkinkan link fisik ke media jaringan. Di dalamnya, termasuk detil teknologi LAN dan WAN dan semua detil yang terdapat di dalam physical layer dan data link layer pada model OSI.
2. Internet layer NETWORK PROTOCOLS APPLICATION TRANSPORT INTERNET NETWORK ACCESS
Internet layer bertujuan memilih jalur terbaik pada jaringan yang dapat dilewati oleh paket. Protokol utama yang berfungsi pada layer ini adalah Internet Protocol.
3. Transport layer
Transport layer menyediakan koneksi logikal antara host sumber dan tujuan. Ada dua macam protokol yang bekerja pada lapisan ini, yaitu Transport Layer Protocol dan User Datagram Protocol.
a. Transport Layer Protocol (TCP) adalah protokol yang menyediakan layanan connection-oriented atau handal, yang menjamin data sampai dalam keadaan bebas kesalahan, dengan urutan yang benar, dan tanpa duplikasi, dengan menggunakan:
1. Acknowledgement (ack): Jika data sudah tiba pada suatu alamat tujuan, maka komputer tujuan akan memberitahu (ack) bahwa data telah tiba.
2. Sequence Number: Penomoran yang diberikan kepada setiap paket data yang dikirimkan, sehingga bisa diketahui data mana yang tidak sampai ke tujuan.
3. Windowing: Ukuran window yang mempengaruhi berapa besar paket data yang bisa dikirimkan dalam satu kali pengiriman paket sebelum menerima acknowledgement. b. User Datagram Protocol (UDP) adalah protokol pada transport
layer yang menyediakan layanan connectionless atau tidak handal.
4. Application layer
Application layer menangani representasi, encoding serta kontrol dialog. Model TCP/IP menggabungkan semua masalah yang berhubungan dengan aplikasi ke dalam satu lapisan, yaitu application layer.
2.1.3 Perbandingan Umum Model OSI dengan TCP/IP Perbedaan antara model OSI dengan model TCP/IP:
1. Implementasi model OSI menekankan pada penyediaan layanan transfer data yang reliable, sementara TCP/IP memperlakukan reliability sebagai masalah end-to-end;
2. Setiap layer pada OSI mendeteksi dan menangani kesalahan pada semua data yang dikirimkan. Layer Transport pada OSI memeriksa reliability di source-to-destination;
3. Pada TCP/IP, kontrol reliability dikonsentrasikan pada Layer Transport.
Layer Transport menangani semua kesalahan yang terdeteksi dan memulihkannya. Layer Transport TCP/IP menggunakan checksum, acknowledgment, dan timeout untuk mengontrol transmisi dan menyediakan verifikasi end-to-end.
Gambar 2.3 Perbandingan OSI dan TCP/IP
Sumber : “Routing Information Protocol”, Request For Comments (RFC) 1058, June 1988
2.2 Jaringan Ad Hoc
Pada dasarnya jaringan Ad Hoc membutuhkan protokol routing, karena pengiriman paket untuk mencapai tujuan kemungkinan akan melewati beberapa node. Tujuan dari protokol routing adalah untuk mengataur dan memelihara table routing yang berisi informasi, kemana paket harus dikirim sehingga mencapai tujuan dari paket tersebut. Node akan menggunakan informasi yang diterima untuk meneruskan paket terhadap node yang lainnya. Pada pembahasan jaringan Ad Hoc, yang akan dibahas tentang pengertian jaringan Ad Hoc, karakteristik jaringan Ad Hoc, perbandingan dengan jaringan kabel, permasalahan jaringan Ad hoc, penggunaan jaringan ad hoc.
2.2.1 Pengertian Jaringan AdHoc
AdHoc secara bahasa berarti “untuk suatu keperluan atau tujuan tertentu saja“. Dalam pengertian lain, jaringan AdHoc adalah jaringan bersifat sementara tanpa bergantung pada infrastruktur yang ada dan bersifat independen.
Jaringan AdHoc dilihat dari sisi topologi jaringan merupakan kumpulan dari beberapa node jaringan wireless multihop yang dinamis. Setiap nodenya mempunyai interface wireless untuk berkomunikasi dengan node lainnya. Jaringan AdHoc mempunyai infrastruktur node jaringan yang tidak permanen. Jaringan ini terdiri atas beberapa node yang bersifat mobile dengan satu atau lebih interface pada setiap nodenya. Setiap node pada jaringan AdHoc harus mampu menjaga performance trafik paket data dalam jaringan akibat sifat mobilitas node dengan cara rekonfigurasi jaringan. Sebagai contoh, jika ada node yang bergeser yang mengakibatkan gangguan berupa putus jaringan, maka node yang mengalami gangguan tersebut dapat meminta pembentukan rute link baru untuk meneruskan pengiriman paket data. Beberapa contoh penerapan jaringan AdHoc antara lain pembangunan jaringan komunikasi di medan perang untuk beberapa lokasi, pusat-pusat komunikasi di daerah bencana alam, sarana koneksi internet pada stand-stand suatu event/pameran dimana tidak dimungkinkan untuk membangun jaringan kabel atau ketidaktersediaan jaringan kabel.
2.2.2 Penggunaan Jaringan AdHoc
AdHoc Network adalah jaringan wireless yang terdiri dari kumpulan mobile node (mobile station) yang bersifat dinamik dan spontan, dapat diaplikasikan di mana pun tanpa menggunakan jaringan infrastruktur (seluler atau PSTN) yang telah ada. Contoh mobile node adalah notebook, PDA dan ponsel. Jaringan ad hoc disebut juga dengan spontaneous network atau disebut MANET (Mobile Ad hoc Network).
Contoh Penggunaan/Aplikasi di lapangan :
1. Operasi militer, seperti yang telah diujicobakan kawasan pertempuran di Sudan. Dengan jaringan ad hoc, mempermudah untuk akses informasi antar personil militer.
2. Komersial, jaringan ad hoc dapat digunakan pada situasi emergency atau upaya penyelamatan (rescue operation), seperti banjir atau gempa bumi dan entertainment seperti acara live music.
3. Konferensi atau ruangan kuliah jaringan yang cepat tersedia dengan menggunakan notebook untuk menyebarkan dan berbagi informasi di antara user seperti dalam.
4. Personal Area Network, untuk jarak pendek (short distance) lebih kurang 10m, Ad hoc Network secara mudah berkomunikasi antar bermacam peralatan (seperti PDA, laptop dan telepon seluler) dengan laju data yang rendah.
2.2.3 Protokol Routing Jaringan Ad Hoc
Routing adalah mekanisme penentuan link dari node pengirim ke node penerima yang bekerja pada layer 3 OSI (Layer Network). Protokol routing diperlukan karena untuk mengirimkan paket data dari node pengirim ke node penerima akan melewati beberapa node penghubung (intermediate node), dimana protokol routing berfungsi untuk mencarikan route link yang terbaik dari link yang akan dilalui melalui mekanisme pembentukan tabel routing.
Pemilihan route terbaik tersebut didasarkan atas beberapa pertimbangan seperti bandwith, link dan jarak. Maka selanjutnya akan dijelaskan model dari
protokol routing dan faktor performa protokol routing itu sendiri, pada jaringan mobile AdHoc.
2.2.4 Faktor-faktor Performa Protokol Routing
Berikut merupakan factor penentu dari performa protokol routing menurut beberapa ahli :
1. Packet Delivery Ratio
Total paket yang diterima berbanding total paket yang dikirim. Rasio dari angka paket data yang berhasil terkirim ke tujuan yang di-generate oleh sumber CBR (Constant Bit Rate). Rasio paket yang dikirim menjelaskan tingkat kehilangan (loss rate). Itu menunjukkan kelengkapan dan akurasi dari protokol routing. (Sachan P. & Khilar, P.M., 2011)
2. Normalized Control Packet Overhead
Jumlah dari paket routing yang ditransmisikan per data paket yang dikirim ketujuan. Setiap pengiriman melalui 1 hop oleh protokol routing dihitung sebagai 1 paket routing. Overhead meningkat seiring dengan meningkatnya pergerakan semenjak kecepatan node bertambah menyebabkan lebih banyak kegagalan link yang berakibat pada lebih banyak penemuan rute sehingga meningkatkan overhead paket routing. (Sachan P. & Khilar, P.M., 2011) 3. Throughput
Throughput jaringan adalah nilai rata-rata pada pengiriman pesan yang sukses melalui sebuah kanal komunikasi. Data ini dapat dikirim melalui sebuah link physical maupun logical, atau lewat melalui sebuah network node tertentu. Throughput biasanya diukur dalam bit per detik (bit/s atau bps), dan terkadang dalam paket data per detik atau paket data per satuan waktu. Semakin tinggi nilai throughput, maka jaringan memiliki performa yang lebih baik. (Sudha, M. N., John, S.E. & Valarmathi, M.L., 2011)
4. Average Delay
Average delay dapat didefinisikan sebagai rata-rata waktu antara pada saat sebuah paket data dikirim oleh sumber data dan pada saat paket data diterima oleh penerima data. (Sudha, M. N., John, S.E. & Valarmathi, M.L., 2011) 5. Packet Loss
Packet Loss terjadi ketika satu paket data atau lebih yang melintasi sebuah jaringan computer gagal mencapai tujuannya. Packet loss dibedakan sebagai salah satu dari tiga tipe error yang dihadapai dalam komunikasi digital, dua yang lain adalah bit error dan paket yang bersifat seperti tiruan oleh karena noise. Pecahan dari paket yang hilang bertambah sebagaimana intensitas lalu lintas jaringan bertambah. (Sudha, M. N., John, S.E. & Valarmathi, M.L., 2011).
2.3 Routing Protokol DSR
Menurut Josh Broch dan David (1998, p. 120), DSR adalah protokol reaktif yang menggunakan sumber routing, dengan masing-masing paket yang akan disalurkan tercatat lengkap pada header, dari daftar header memerintahkan node melalui mana paket harus diteruskan. Keuntungan utama dari routing adalah bahwa node intermediate tidak perlu untuk mempertahankan up-to-date informasi routing pada saat pengiriman paket untuk rute yang dituju, karena paket itu sendiri sudah mencatat semua tujuan routing.
Fakta ini, ditambah dengan sifat on-demand dari protokol, ini berfungsi menghilangkan kebutuhan untuk rute berulang dari paket tetangga yang terdeteksi pada protokol lain. Namun, berkaibat pada routing overhead yang lebih besar.
Protokol DSR terdiri dari dua mekanisme: Route Penemuan dan Rute Pemeliharaan. Route Discovery melakukan mekanisme simpul ns pada saat ingin mengirim paket ke node tujuan sehingga dapat menemukan rute. Untuk melakukan Penemuan Route, node sumber ns membuat paket Permintaan Route yang sangat banyak melalui jaringan tetapi tetap terkontrol sehingga dapat dijawab oleh paket,
Rute akan membalas permintaan baik dari simpul tujuan atau node lain yang tahu rute ke tujuan.
Untuk mengurangi biaya Route Discovery, setiap node akan memperbaiki informasi dan secara aktif menggunakan cache rute dari sumber informasi yang telah diperoleh. Dengan begitu, frekuensi dan penyebaran Permintaan Route terbatas.
2.4 Routing Protokol AODV
Menurut Murthy dan Manoj (2004, p. 320), algoritma routing Ad- hoc On Demand Distance Vector (AODV) adalah protokol routing yang dirancang untuk jaringan ad hoc mobile. AODV mampu baik unicast dan multicast routing. AODV adalah salah satu protokol routing reaktif. Selama koneksi rute dari pengirim ke penerima telah valid, AODV tidak melakukan pencarian lagi. AODV memelihara rute ini selama mereka dibutuhkan oleh sumber. AODV juga merupakan loop-free, self-starting, dan untuk sejumlah besar node mobile.
Route request (RREQ), route reply (RREP) dan route error (RERR) merupakan jenis-jenis pesan yang ditentukan oleh AODV. Pesan- pesan tersebut dikirim menggunakan pengalamatan IP. Dalam pengalamatan IP, pesan tersebut ditambahkan header yang berfungsi untuk menentukan alamat yang akan dituju. Setelah sampai di penerima, IP header tersebut akan dipecah untuk mengetahui isi pesan yang dikirim. Pesan yang disebar memiliki waktu hidup (time to live) yang dibawa oleh header pada IP. (Perkins, Belding-Royer, Das., 2003)
2.5 Network Simulator
Network Simulator (NS2) adalah alat simulasi jaringan yang bersifat open source yang banyak digunakan dalam mempelajari struktur dinamik dari jaringan komunikasi. Simulasi dari jaringan nirkabel dan protokol (seperti algoritma routing, TCP, dan UDP) dapat diselesaikan dengan baik dengan simulator ini. Beberapa keuntungan menggunakan Network Simulator sebagai perangkat lunak simulasi adalah: Network Simulator dilengkapi dengan tool validasi, pembuatan simulasi dengan menggunakan Network Simulator jauh lebih mudah daripada menggunakan
software seperti Delphi atau C++, Network Simulator bersifat open source di bawah GPL (Gnu Public License), Dapat digunakan pada sistem oprasi windows dan sistem oprasi linux.
Sejarah Network Simulator (NS) pertama kali dibangun sebagai varian dan REAL Network Simulator pada tahun 1989 di University of California Berkeley. Pada tahun 1995 pembangunan Network Simulator didukung oleh DARPA (Defense Advanced research Project Agency) melalui proyek VINT (Virtual internet Testbed), yaitu sebuah tim riset gabungan yang beranggotakan tenaga ahli dari LBNL (Lawrence Berkeley of National Laboratory), Xerox PARC, UCB dan USC/ISI (University of Southern California school of Engineering/ information Science Institute). Tim gabungan ini membangun sebuah perangkat lunak simulasi jaringan internet untuk kepentingan riset interaksi-interaksi antar protokol dalam konteks pengembangan protokol internet pada saat ini dan masa yang akan datang.
