BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Dalam penelitian ini penulis akan melakukan penelitian terhadap hasil virtualisasi pada
sebuah controller. Melalui virtualisasi, sebuah controller dibagi menjadi beberapa instansi controller dan berada dalam perangkat yang sama. Dengan konsep ini, setiap
switch hanya berkomunikasi dengan controller yang menjadi master baginya. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1. Pembagian instansi pada controller
Penelitian akan dilakukan dengan dua komponen perangkat lunak yaitu Mininet
dihubungkan dengan skenario topologi/sistem jaringan yang telah diemulasi dengan
Mininet.
3.1 Rancangan Penelitian
Adapun rancangan yang akan dilakukan untuk dapat melakukan penelitian adalah
sebagai berikut :
1. Perancangan topologi dan emulasi dengan konfigurasi Mininet.
2. Instalasi ONOS pada sistem operasi server.
3. Konfigurasi container dengan Linux Containers (LXC)
4. Konfigurasi ONOS terhadap tiap container yang terbentuk.
Dalam penelitian ini, penulis akan menggunakan 3 topologi masing-masing
menggunakan satu, dua dan tiga instansi controller dalam sebuah controller. Skenario
Dari ketiga skenario tersebut, akan diukur nilai throughput dan latency antar host yang didapat. Nilai throughput akan dilihat dan dibandingkan dengan keadaan tanpa pembagian instansi. Dari rencana penelitian ini, akan dilihat efektifitas dan
pengaruh dari pembagian fungsi kontrol pada controller. Flowchart dari proses penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.3.
3.2 Proses Penelitian
3.2.1 Emulasi jaringan dengan Mininet
Mininet merupakan perangkan lunak yang dapat membangun emulasi sebuah jaringan Openflow, dimana Mininet mendukung Openflow versi 1.0, namun dapat dirancang untuk dapat menjalankan perangkat lunak switch yang menggunakan versi yang terbaru (Azodolmolky, 2013). Dalam sebuah mesin
tunggal baik perangkat keras komputer, virtual maupun melalui media cloud, Mininet dapat membangun sebuah jaringan dengan komponen virtual seperti switch, controller maupun link yang menghubungkan. Jaringan yang dibentuk oleh Mininet menjalankan code yang sesungguhnya, termasuk aplikasi jaringan
Unix/Linux yang sesungguhnya termasuk kernel yang sesungguhnya juga. Dengan demikian, jaringan maupun code yang dikembangkan dan diuji pada Mininet untuk controller Openflow, swith maupun host dapat dipindahkan ke sistem yang sesungguhnya dengan perubahan yang minimal, untuk uji coba pada
sistem yang sesungguhnya, evaluasi performa, maupun pengembangan dan
penelitian (Mininet Overview, 2016).
Tampilan awal dari Mininet dapat dilihat pada Gambar 3.4. Apabila tidak dilakukan perintah untuk topologi yang dikembangkan, Mininet akan jalan
dengan topologi awal yang terdiri dari sebuah swith (s1), dua buah host (h1 dan
h2) dan sebuah controller (c0), dimana controller akan menggunakan alamat 127.0.0.1 sebagai identitasnya. Pada tampilan tersebut akan terlihat juga link
Sesuai skenario pada Gambar 3.1, Mininet akan digunakan untuk membangun
topologi jaringan. Adapun informasi mengenai parameter perangkat yang akan
dilakukan emulasi dalam Mininet dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1. Tabel informasi perangkat jaringan
Nama Jenis Alamat
c0 Controller (instansi 1) 10.0.3.11
c1 Controller (instansi 2) 10.0.3.12
c2 Controller (instansi 3) 10.0.3.13
s1 Switch 1 00:00:00:00:00:01
3.2.2 Konfigurasi Open Network Operating System (ONOS)
ONOS merupakan sistem operasi jaringan SDN bersifat open source yang pertama. Fokus untuk ONOS adalah jaringan service provider dan ONOS telah
dilengkapi fasilitas untuk mempermudah melakukan kontrol terhadap seluruh
perangkat yang mendukung protokol Openflow (The Open Networking Lab, 2014). Spesifikasi perangkat keras minimum yang diperlukan untuk
menjalankan ONOS untuk diinstalasi dalam sebuah virtual machine adalah :
- Ubuntu Server 14.04 LTS 64-bit - 2 GB RAM atau lebih
- 2 atau lebih processor
Untuk membangun dan menjalankan ONOS diperlukan :
- Java 8 SDK
- Git
- Bash
- Apache Karaf 3.0.5
Tampilan CLI dari ONOS setelah instalasi berhasil, dapat dilihat pada Gambar
3.5.
Gambar 3.5. Tampilan CLI dari ONOS
3.2.3 Konfigurasi Linux Containers (LXC)
Linux Containers (LXC) merupakan teknologi virtualisasi ringan. Berbeda dengan virtualisasi penuh seperti Qemu ataupun VMware, container tidak mengemulasikan perangkat keras dan setiap container yang dibentuk berbagi sistem operasi yang sama sebagai host (Ubuntu Documentation, 2015). Hal ini
dapat menghemat sumberdaya seperti CPU, memory dan lain-lain. Dalam penelitian ini penulis akan melakukan pembagian instansi pada controller ONOS dengan melalui konfigurasi pada LXC dengan menggunakan
sumberdaya pada sebuah server dengan sistem operasi Ubuntu Server.
terlihat seperti tiga unit controller, dimana ketiganya terhubung melalui sebuah
bridge.
3.2.4 Konfigurasi Wireshark
Wireshark merupakan perangkat lunak open source yang dapat menangkap dan melakukan decode terhadap paket data dalam jaringan. Proses decode menggunakan dissector yang dapat mengidentifikasi dan menampilkan nilai dari paket data dalam jaringan (Chappel, 2013). Untuk instalasi perangkat lunak
ini, dilakukan terhadap sistem operasi utama.
3.2.5 Pengukuran Performa Jaringan
Pengukuran performa jaringan dilakukan dengan dua cara, yaitu pengukuran
throughput dan latency, dimana throughput merupakan jumlah bit yang dapat dikirimkan dalam jaringan pada periode waktu tertentu dan latency merupakan
lama waktu yang dibutuhkan sebuah pesan data untuk dikirim dari satu titik awal
ke titik akhir. Pengukuran latency diutamakan untuk pengiriman data dari titik
awal ke titika akhir, lalu kembali lagi. Proses ini dinamakan round-trip time atau
RTT ( Peterson & Davie, 2003). Pada penelitian ini, penulis mengukur
throughput dengan menggunakan aplikasi iperf. Iperf merupakan perangkat lunak open source yang dapat melakukan pengukuran parameter jaringan menggunakan komunikasi data bidirectional maupun unidirectional melalui paket Transmission Control Protocol (TCP) maupun User Datagram Protocol
(UDP) dalam prosesnya (Duarte & Pujolle, 2013). Untuk pengukuran latency,
penulis menggunakan protokol ICMP.
3.2 Integrasi Komponen Penelitian
Tampilan hasil dari konfigurasi Mininet dan integrasinya terhadap controller dapat dilihat pada CLI dari Mininet di Gambar 3.6. Dapat dilihat pada skenario pertama seluruh switch terhubung pada sebuah controller yaitu c1. Pada skenario kedua ada 2 controller yaitu c1 dan c2, dan pada skenario ketiga terdapat tiga controller yaitu c1, c2 dan c3. Pada tampilan tersebut terlihat terhubungnya jaringan dengan jumlah controller
Gambar 3.6. Tampilan Mininet untuk skenario penelitian
ONOS dilengkapi dengan GUI untuk melihat tampilan topologi yang dibentuk.
Gambar hasil konfigurasi jaringan terhadap tiga skenario penelitian dapat dilihat pada
Gambar 3.8. Tampilan CLI pada ONOS terhadap skenario penelitian
Pada penelitian ini, penulis menamai container yang dibentuk pada LXC dengan nama instansi-satu, instansi-dua dan instansi-tiga. Untuk veth pada tiap container penulis menamainya veth-satu, veth-dua dan veth-tiga. Hasil konfigurasi tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.9. Tiap container diberi alamat IP sesuai alamat
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Perhitungan Pada Penelitian
4.1.1 Hasil Perhitungan Latency
Pengukuran latency dilakukan terhadap host 1 dan host 6 dengan pengiriman paket ICMP. Untuk tiap skenario penelitian, dilakukan tiga kali percobaan, dimana setiap percobaan dilakukan pengiriman paket ICMP sebanyak 20 sequence/urutan. Hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.1, Tabel 4.2, dan Tabel 4.3. Satuan latency adalah milliseconds (ms).
Tabel 4.1. Nilai latency pada penilitian untuk skenario 1
Urutan Skenario 1
Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3
19 0.137 0.155 0.107
20 0.156 0.174 0.167
Tabel 4.2. Nilai latency pada penilitian untuk skenario 2
Urutan Skenario 2
Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3
1 91 118 94.1
Tabel 4.3. Nilai latency pada penilitian untuk skenario 3
Urutan Skenario 3
Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3
7 0.098 0.137 0.231
Pengukuran throughput dilakukan dengan aplikasi iperf dengan mengirimkan paket TCP antara host 1 dan host 6. Pengiriman iperf dilakukan sebanyak 10 kali. Hasil pengukuran terlihat pada Tabel 4.4, dimana satuan dari throughput dalam Gigabit tiap detik (Gbit/s).
Tabel 4.4. Nilai throughput pada tiap skenario penelitian
Percobaan Skenario 1 Skenario 2 Skenario 3
4.2 Analisis Hasil Penelitian
4.2.1 Analisis Hasil Virtualisasi terhadap Container
Dilihat dari output CLI pada ONOS, identitas setiap switch yang berada pada emulasi jaringan ketika berkomunikasi dengan controller dalam control network
menggunakan alamat IP dari lxcbr0 namun dengan port komunikasi yang
berbeda-beda. Nomor port ini diberi secara acak. Untuk analisis, penulis
mengunakan instansi 2 pada skenario penelitian 3. Pada gambar tersebut tampak
perangkat pada jaringan yang dilihat oleh instansi 2 dari controller.
Gambar 4.1. Tampilan perangkat yang dilihat oleh instansi 2
Pada Gambar 4.1 juga dapat dilihat bahwa instansi 2 menjadi controller untuk
switch 2 dan 5 (sesuai dengan skenario 3) dimana switch 2 terhubung dengan controller melalui port 36234 dan switch 5 melalui port 36243. Sebuah controller dalam jaringan Openflow mengirimkan paket broadcast secara periodik untuk mendeteksi topologi jaringan. Dalam hal ini, controller menggunakan Link Layer Discovery Protocol atau LLDP (Hu, 2014). Berdasarkan pengamatan penulis, controller ONOS yang digunakan dalam penelitian menggunakan alamat de:ad:be:ef:ba:11 untuk pengiriman paket
Gambar 4.2. Paket Link Layer Discovery Protocol (LLDP)
Untuk melihat alur paket komunikasi controller dan switch, dijalankan paket ICMP antara host 1 dan host 6 (yang melewati switch yang dikontrol controller
yang berbeda). Pada gambar 4.3, dapat dilihat bahwa instansi 2 hanya menerima
Gambar 4.3. Komunikasi packet-in dan packet-out pada instansi 2
Paket packet-in dan packet-out yang diterima oleh instansi 2 berupa pertanyaan
dari switch mengenai proses yang perlu dilakukan seputar paket ICMP yang diterima. Pada Gambar 4.3 tersebut juga tampak jenis paket ICMP tersebut,
dimana Type 8 adalah echo request dan 0 adalah echo reply. Dari pengiriman
paket ICMP tersebut, dapat dilihat bahwa switch 2 dan 5 berkomunikasi dengan
instansi ke 2 dari controller, sehingga virtualisasi dan pemisahan kontrol dapat
dikatakan telah berhasil.
4.2.2 Analisis Terhadap Jaringan Data
Berdasarkan hasil pengukuran pada Tabel 4.1, Tabel 4.2 dan Tabel 4.3, dapat
dilihat bahwa nilai latency tertinggi terletak pada 2 sequence pertama. Grafik yang menunjukkan hasil pengukuran latency tersebut dapat dilihat pada Gambar
Gambar 4.6. Grafik perhitungan latency pada percobaan 3
Berdasarkan grafik pada Gambar 4.4, Gambar 4.5, dan Gambar 4.6 dapat dilihat
bahwa latency komunikasi pada jaringan data tidak berbeda jauh. Skenario satu
digambarkan dengan warna biru, skenario dua warna merah, dan skenario tiga
Selain karena delay untuk packet-in dan packet-out yang dijelaskan pada sub bab 4.2.1, paket baru yang terlihat pada Wireshark adalah Address Resoulution
Protocol (ARP), dimana host 1 mengirimkan paket broadcast ARP untuk mencari host 6. Dapat dilihat pada Gambar 4.7, yang merupakan daftar paket
ARP yang muncul dan ditangkap pada lxcbr0 sejak paket ICMP dijalankan.
Gambar 4.7. Paket ARP pada awal komunikasi jaringan data
Untuk nilai latency terhadap sequence ICMP setelah proses ARP, pada tiap skenario memiliki nilai dibawah 1 ms. Sepanjang pengetahuan penulis, belum
ada standarisasi kelayakan nilai latency pada jaringan LAN. Nilai latency terbaik yang diharapkan tentunya adalah 0 ms. Namun hal tersebut tidak
memungkinkan dikarenakan ada faktor sumber datangnya latency, mulai dari delay propagasi sinyal, delay antarmuka jaringan untuk serialisasi, delay pemrosesan jaringan, delay di dalam perangkat dan delay antrian (Kay, 2016).
Melihat faktor tersebut dan membandingkan latency pada skenario penelitian mendekati 0 ms, maka penulis melihat trafik cukup baik dan normal.
Grafik pengukuran throughput dapat dilihat pada Gambar 4.8. Percobaan pengukuran throughput dilakukan sebanyak 10 kali terhadap ketiga
Gambar 4.8. Grafik pengukuran throughput
Pada gambar tersebut dapat dilihat throughput yang diperoleh dari ketiga skenario bervariasi dengan percobaan ketiga skenario setelah dilakukan
percobaan sebanyak sepuluh kali dari host 1 ke host 6. Ketika penulis mengirimkan paket TCP untuk mengukur throughput melalui iperf dari host 1
Gambar 4.9. Delay terhadap TCP pada skenario 1
Pada skenario tiga, seluruh instansi controller juga menerima TCP retransmission dan TCP out of order lebih sedikit, dikarenakan fungsi controller telah dibagi sehingga tidak seperti skenario 1 dimana controller melakukan kontrol terhadap seluruh switch. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.10.
Peringatan retransmission pada Wireshark muncul ketika Wireshark mendeteksi dua paket data dengan urutan/sequence yang sama. Pengirim akan
mengirimkan kembali (retransmit) data tersebut ketika dia tidak menerima
acknowledgement dari paket yang dikirimkan dalam jangka waktu yang
ditentukan. Sementara peringatan out of order mengindikasikan bahwa Wireshark mendeteksi paket yang bergerak melalui jalur yang tidak tepat. Peringatan ini pada umumnya tidak menjadi masalah, kecuali batas waktu
penerima untuk menerima paket out of order tersebut telah lewat (Chappel,
2013). Berdasarkan hasil pengamatan penulis, tidak ditemukan indikasi lain dari
komunikasi data melalui ONOS dan switch, yang berpengaruh terhadap throughput. Throughput yang diterima pada ketiga skenario berada pada rentang 17.7 s/d 22.1 dimana rata-rata throughput dalam sepuluh kali percobaan untuk
skenario 1, skenario 2 dan skenario 3 masing-masing adalah 194.5, 193.1 dan
194.5. Berdasarkan data tersebut, penulis melihat throughput tetap stabil dalam
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengukuran dan analisis yang dilakukan pada penelitian ini, dapat
disimpulkan bahwa :
1. Konsep virtualisasi dapat diterapkan dengan baik pada controller dalam jaringan LAN berbasis Openflow yang diemulasikan, dimana komunikasi switch
dalam control network dapat dibagi sesuai dengan jumlah instansi yang dibentuk. Trafik data dari switch pada control network tetap berkomunikasi pada
instansi controller yang menjadi pusatnya.
2. Virtualisasi pada jaringan umumnya digunakan untuk optimasi/meningkatkan
fungsi manajemen maupun keamanan. Dengan nilai latency dan throughput yang tidak berpengaruh terhadap penambahan jumlah instansi dalam jaringan
LAN berbasis Openflow, maka berdasarkan hasil emulasi, konsep virtualisasi tepat untuk diterapkan pada implementasi jaringan tersebut.
5.1 Saran
Adapun saran dari penelitian ini yang dapat digunakan untuk penelitian yang akan
dating adalah:
1. Dengan virtualisasi controller, switch hanya akan berkordinasi dengan instansi
controller yang menjadi pusatnya. Dengan dimungkinkannya pemisahan instansi ini, dapat ditingkatkan kemampuan manajeman jaringan seperti
penerapan Quality of Service (QoS) maupun peningkatan keamanan untuk melindungi control network yang terpisah secara logika. Penulis berpendapat
perlu diadakan kajian untuk hal tersebut.
2. Penerapan virtualisasi pada jaringan salah satunya adalah untuk mendukung
untuk sistem lain. Dengan virtualisasi controller, dapat mendukung konsep tersebut, dimana sumber daya controller dapat diperbantukan ke jaringan lain khususnya yang berbeda lokasi secara fisik (remote area). Penulis berpendapat
