Perbandingan Analisis Penerapan IoT Dalam SDN dan IoT Tanpa SDN Menggunakan Protokol MQTT dan CoAP

(1)

Perbandingan Analisis Penerapan IoT Dalam SDN dan IoT Tanpa SDN Menggunakan Protokol MQTT dan CoAP

LAPORAN TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Informatika Universitas Muhammadiyah Malang

Ismail Sofyan Sani 201610370311082

Bidang Minat Jaringan

PROGRAM STUDI INFORMATIKA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2021

(2)

i

LEMBAR PERSETUJUAN

Perbandingan Analisis Penerapan IoT Dalam SDN dan IoT Tanpa SDN Menggunakan Protokol MQTT dan CoAP

TUGAS AKHIR

Sebagai Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Informatika Universitas Muhammadiyah Malang

Menyetujui,

Malang, 16 September 2021

Pembimbing I Pembimbing II

Fauzi Dwi Setiawan S, S.T., M.CompSc NIDN : 0707069202

Denar Regata Akbi, S.Kom, M.Kom NIDN : 0701058601

(3)

ii

LEMBAR PENGESAHAN

(4)

iii

LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini :

NAMA : ISMAIL SOFYAN SANI NIM : 201610370311082

FAK./JUR. : TEKNIK / INFORMATIKA

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir dengan judul

“Perbandingan Analisis Penerapan IoT Dalam SDN dan IoT Tanpa SDN enggunakan Protokol MQTT dan CoAP” beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.

Malang, 16 September 2021 Yang Membuat Pernyataan,

Ismail Sofyan Sani

Pembimbing I Pembimbing II

Fauzi Dwi Setiawan S, S.T., M.CompSc NIDN : 0707069202

Denar Regata Akbi, S.Kom, M.Kom NIDN : 0701058601

(5)

vii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul :

“ Perbandingan Analisis Penerapan IoT Dalam SDN dan IoT Tanpa SDN Menggunakan Protokol MQTT dan CoAP ’’

Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi penjelasan terkait penelitian-penelitian terdahulu, protokol yang digunakan, Perbandingan Analisis Penerapan IoT Dalam SDN dan IoT Tanpa SDN Menggunakan Protokol MQTT dan CoAP.

Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.

Malang, 22 Oktober 2021

Ismail Sofyan Sani

(6)

viii DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

LEMBAR PERNYATAAN ... iii

ABSTRAK ... iv

ABSTRACT ... v

LEMBAR PERSEMBAHAN ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR TABEL ... xii i DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.1 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 4

1.5 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Landasan Teori ... 6

2.2 Software Defined Network ... 7

2.3 Quality of Service ... 9

2.4 Ryu Controller ... 12

2.5 OpenFlow ... 13

2.6 Wireshark ... 13

2.7 Arduino Ide ... 14

2.8 MQTT ... 14

2.9 CoAP ... 14

2.10 OpenWRT ... 15

BAB III METODELOGI PENELITIAN ... 16

3.1 Alur Penelitian ... 16

3.2 Analisa Masalah ... 17

3.1 Analisa Kebutuhan ... 18

(7)

ix

3.4 Perancangan Topologi ... 18

3.5 Pembangunan Sistem ... 21

3.6 Skenario Pengujian ... 23

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 24

4.1 Implementasi Sistem ... 24

4.1.1 Instalasi Moquitto MQTT Broker ... 24

4.1.2 Instalasi Mosquitto MQTT Client ... 24

4.1.3 Instalasi CoAP ... 25

4.1.4 Instalasi Board ESP8266 ... 25

4.1.5 Instalasi Module Library CoAP ... 25

4.1.6 Instalasi ESPMQTTClient ... 26

4.2 Pengujian dan Analisa Sistem ... 26

4.2.1 Pengujian Throughput IoT SDN ... 26

4.2.2 Pengujian Packet Loss IoT SDN ... 27

4.2.3 Pengujian Delay IoT SDN ... 29

4.2.4 Pengujian Jitter IoT SDN ... 31

4.2.5 Pengujian Throughput IoT tanpa SDN ... 33

4.2.6 Pengujian Packet Loss IoT tanpa SDN ... 35

4.2.7 Pengujian Delay IoT tanpa SDN ... 37

4.2.8 Pengujian Jitter IoT tanpa SDN ... 39

4.3 Hasil Analisa Pengujian ... 42

4.3.1 Hasil Analisis Pengujian Throughput Protokol MQTT ... 42

4.3.2 Hasil Analisis Pengujian Packet Loss Protokol MQTT ... 43

4.3.3 Hasil Analisis Pengujian Delay Protokol MQTT ... 44

4.3.4 Hasil Analisis Pengujian Jitter Protokol MQTT ... 45

4.3.5 Hasil Analisis Pengujian Throughput Protokol CoAP ... 47

4.3.6 Hasil Analisis Pengujian Packet Loss Protokol CoAP ... 48

4.3.7 Hasil Analisis Pengujian Delay Protokol CoAP ... 49

4.3.8 Hasil Analisis Pengujian Jitter Protokol CoAP ... 51

4.3.9 Hasil Perbandingan antara IoT dalam SDN dan IoT tanpa SDN ... 52

4.3.10 Hasil Perbandingan antara protokol MQTT dan CoAP ... 55

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 56

5.1 Kesimpulan ... 56

5.2 Saran ... 56

(8)

x

DAFTAR PUSTAKA ... 57 LAMPIRAN ... 61

(9)

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Perbedaan jaringan tradisional dan jaringan SDN ... 8

Gambar 2.2 Arsitektur SDN ... 9

Gambar 2.3 Struktur cara kerja protokol MQTT ... 14

Gambar 2.4 Struktur cara kerja protokol CoAP ... 15

Gambar 3.1 Diagram alur penelitian ... 16

Gambar 3.2 Rancangan topologi IoT SDN ... 19

Gambar 3.3 Rancangan topologi IoT tanpa SDN ... 20

Gambar 3.4 Diagram alur pembangunan ... 22

Gambar 4.1 Perintah instalasi MQTT Broker ... 24

Gambar 4.2 Perintah instalasi MQTT Client ... 24

Gambar 4.3 Proses instalasi CoAP ... 25

Gambar 4.4 Proses instalasi Boards definitions ESP8266 ... 25

Gambar 4.5 Proses instalasi Module Library CoAP ... 25

Gambar 4.6 Proses Instalasi ESPMQTTClient ... 26

Gambar 4.7 Data pengujian throughput 20 paket/detik ... 26

Gambar 4.10 Data pengujian packet loss 20 paket/detik ... 28

Gambar 4.19 Grafik Perbandingan throughput jaringan SDN dan tanpa SDN ... 42

Gambar 4.20 Grafik Perbandingan packet loss jaringan SDN dan tanpa SDN ... 44

Gambar 4.21 Grafik Perbandingan delay jaringan SDN dan tanpa SDN ... 45

Gambar 4.22 Grafik Perbandingan jitter jaringan SDN dan tanpa SDN ... 46

Gambar 4.23 Grafik Perbandingan throughput jaringan SDN dan tanpa SDN ... 47

Gambar 4.24 Grafik Perbandingan packet loss jaringan SDN dan tanpa SDN ... 49

(10)

xii

Gambar 4.25 Grafik Perbandingan delay jaringan SDN dan tanpa SDN ... 50

Gambar 4.26 Grafik Perbandingan jitter jaringan SDN dan tanpa SDN ... 51

Gambar 4.27 Grafik Perbandingan IoT dalam SDN dan IoT tanpa SDN MQTT ... 53

Gambar 4.28 Grafik Perbandingan IoT dalam SDN dan IoT tanpa SDN CoAP ... 54

Gambar 4.29 Grafik Perbandingan Protokol MQTT dan CoAP ... 55

(11)

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kategori standart nilai Quality of Service ... 10

Tabel 2.2 Kategori standart throughput ... 10

Tabel 2.3 Kategori standart packet loss ... 11

Tabel 2.4 Kategori standart delay ... 11

Tabel 2.5 Kategori standart jitter ... 12

Tabel 3.1 Kebutuhan perangkat keras ... 18

Tabel 3.2 kebutuhan perangkat keras ... 18

Tabel 3.3 Hasil pengujian Quality of Service protokol ... 23

Tabel 4.1 Hasil data pengujian delay 20 paket/detik ... 30

Tabel 4.4 Hasil data pengujian jitter 20 paket/detik ... 32

Tabel 4.13 Hasil pengujian Throughput protokol MQTT ... 42

Tabel 4.14 Hasil pengujian Packet Loss protokol MQTT ... 43

Tabel 4.15 Hasil pengujian Delay protokol MQTT ... 44

Tabel 4.16 Hasil pengujian Jitter protokol MQTT ... 46

Tabel 4.17 Hasil pengujian Throughput protokol CoAP ... 47

Tabel 4.18 Hasil pengujian Packet Loss protokol CoAP ... 48

Tabel 4.19 Hasil pengujian Delay protokol CoAP ... 49

Tabel 4.20 Hasil pengujian Jitter protokol CoAP ... 51

Tabel 4.21 Perbandingan IoT Dalam SDN dan IoT Tanpa SDN Pada Protokol MQTT . 52 Tabel 4.22 Perbandingan IoT Dalam SDN dan IoT Tanpa SDN Pada Protokol CoAP ... 53

Tabel 4.23 Perbandingan Protokol MQTT dan CoAP ... 55

(12)

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Script mqtt_esp8266pubs ... 61

Lampiran 2. Script coapclientPOST ... 63

Lampiran 3. Data MQTT SDN 20pps ... 66

Lampiran 6. Data MQTT tanpa SDN 20pps ... 69

Lampiran 9. Data CoAP SDN 20pps ... 72

Lampiran 12. Data CoAP tanpa SDN 20pps ... 75

(13)

57

DAFTAR PUSTAKA

[1] H. P. Nugroho, M. Irfan, and A. Faruq, “Software Defined Networks: a Comparative Study and Quality of Services Evaluation,” Sci. J.

Informatics, vol. 6, no. 2, pp. 181–192, 2019, doi: 10.15294/sji.v6i2.20585.

[2] F. D. S. Sumadi, D. Risqiwati, and Syaifuddin, “Semi-reactive switch based proxy ARP in SDN,” Int. Conf. Electr. Eng. Comput. Sci.

Informatics, vol. 2018-Octob, pp. 478–482, 2018, doi:

10.1109/EECSI.2018.8752704.

[3] Y. R. Afandi, S. R. Akbar, and W. Yahya, “Analisis Kinerja Openflow Based Switch pada Router Linkysys WRT54GL dan TP-Link TL- WR1043ND Dalam Arsitektur Software Defined Networking,” J.

Pengemb. Teknol. Inf. dan Ilmu Komput. Univ. Brawijaya, vol. 2, no. 12, pp. 7233–7241, 2018.

[4] 2017 Limantara, dkk, “Pemodelan Sistem Pelacakan LOT Parkir Kosong Berbasis Sensor Ultrasonic Dan Internet Of Things ( IOT ) Pada Lahan Parkir Diluar Jalan,” Semin. Nas. Sains dan Teknol., vol. 1, no. 2, pp. 1–10, 2017.

[5] H. A. Rochman, R. Primananda, and H. Nurwasito, “Sistem Kendali

Berbasis Mikrokontroler Menggunakan Protokol MQTT pada Smarthome,”

J. Pengemb. Teknol. Inf. dan Ilmu Komput., vol. 1, no. 6, pp. 445–455, 2017, [Online]. Available: http://j-ptiik.ub.ac.id.

[6] D. Dinculeană and X. Cheng, “Vulnerabilities and limitations of MQTT protocol used between IoT devices,” Appl. Sci., vol. 9, no. 5, 2019, doi:

10.3390/app9050848.

[7] A. D. Prakoso, “Analisis Perbandingan Kualitas Layanan Sistem Antara Protokol HTTP dan MQTT Pada Monitoring Kelembaban Tanah,” PRotek J. Ilm. Tek. Elektro, vol. 7, no. 2, pp. 55–59, 2020, doi:

10.33387/protk.v7i2.1658.

[8] H. Anwari and E. S. Pramukantoro, “Pengembangan Iot Middleware Berbasis Event-Based dengan Protokol,” J. Pengemb. Teknol. Inf. dan Ilmu Komput., vol. 1, no. 12, pp. 1560–1567, 2017.

[9] L. Cruz-Piris, D. Rivera, I. Marsa-Maestre, E. De La Hoz, and J. R.

Velasco, “Access control mechanism for IoT environments based on

(14)

58

modelling communication procedures as resources,” Sensors (Switzerland), vol. 18, no. 3, 2018, doi: 10.3390/s18030917.

[10] M. W. Woggiasworo, S. R. Akbar, and D. Syauqy, “Implementasi Jaringan IPv6 dan Constrained Application Protocol ( CoAP ) pada Sistem

Monitoring Kualitas Air,” J. Pengemb. Teknol. Inf. dan Ilmu Komput. Univ.

Brawijaya, vol. 3, no. 1, pp. 1012–1021, 2019.

[11] Y. F. Wiryawan, D. P. Kartikasari, and M. Data, “Implementasi Constrained Application Protocol (CoAP) pada Sistem Pengamatan Kelembaban Tanah,” J. Pengemb. Teknol. Inf. dan Ilmu Komput. Univ.

Brawijaya, vol. 2, no. 8, pp. 2480–2487, 2017.

[12] R. W. T. Hartono, T. B. Utomo, A. Haidar, B. Usman, and N. I. Kirana,

“Perbandingan Unjuk Kerja Jaringan pada Arsitektur Software Defined Network dan Konvensional Menggunakan Router Mikrotik Rb - 750 dan Emulator Mininet,” pp. 1–8, 2018.

[13] Melissa and S. I. Lestariningati, “Analisis Kinerja dan Karakteristik Arsitektur Software-Defined Network Berbasis OpenDaylight Controller,”

Citee, vol. 7, no. 2085–6350, pp. 194–200, 2017.

[14] A. Z. Pramudita et al., “Perbandingan Performa Controller OpenDayLight dan Ryu pada Arsitektur Software Defined Network,” J. Pengemb. Teknol.

Inf. dan Ilmu Komput., vol. 3, no. 10, pp. 3779–3787, 2018, [Online].

Available:

https://jurnalmahasiswa.unesa.ac.id/index.php/jinacs/article/download/3449 3/30674.

[15] R. M. Negara and R. Tulloh, “Analisis Simulasi Penerapan Algoritma OSPF Menggunakan RouteFlow pada Jaringan Software Defined Network (SDN),” J. Infotel, vol. 9, no. 1, pp. 75–83, 2017, doi:

10.20895/infotel.v9i1.172.

[16] E. R. Huddiniah, E. M. Safitri, S. A. Priyambada, M. Nasrullah, and N. D.

Angresti, “Optimasi Rute Untuk Software Defined Networking-Wide Area Network (SDN-WAN) Dengan Openflow Protocol,” Inform. Mulawarman J. Ilm. Ilmu Komput., vol. 13, no. 1, p. 7, 2018, doi:

10.30872/jim.v13i1.1006.

(15)

59

[17] K. Kunci, “PROTOTIPE INFRASTRUKTUR SOFTWARE-DEFINED NETWORK DENGAN Abstraksi Pendahuluan Tinjauan Pustaka,” vol. 15, no. 1, 2014.

[18] ETSI, “Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks (TIPHON); General aspects of Quality of Service (QoS),” Etsi Tr 101 329 V2.1.1, vol. 1, pp. 1–37, 1999.

[19] M. Nuruzzamanirridha, I. Dyah, and Y. S. Hariyani, “Implementasi

Jaringan Komputer Berbasis Software Defined Network Menggunakan Ryu Controller Dan Openvswitch Implementation of Computer Network Based- on Software Defined Network Using Ryu Controller and Openvswitch,”

vol. 2, no. 2, 2016.

[20] K. NUGROHO and D. P. SETYANUGROHO, “Analisis Kinerja

RouteFlow pada Jaringan SDN (Software Defined Network ) menggunakan Topologi Full-Mesh,” ELKOMIKA J. Tek. Energi Elektr. Tek. Telekomun.

Tek. Elektron., vol. 7, no. 3, p. 585, 2019, doi:

10.26760/elkomika.v7i3.585.

[21] R. Kartadie, “Mikrotik Rb750 Routerboard Sebagai Alternatif Switch Openflow Software-Base,” Simetris J. Tek. Mesin, Elektro dan Ilmu Komput., vol. 7, no. 2, p. 467, 2016, doi: 10.24176/simet.v7i2.756.

[22] D. Susianto and A. Rachmawati, “Implementasi dan Analisis Jaringan Menggunakan Wireshark, Cain and Abels, Network Minner (Studi Kasus:

AMIK Dian Cipta Cendikia),” J. Cendikia, vol. XVI, pp. 120–125, 2018.

[23] I. Wahyudi, S. Bahri, and P. Handayani, “Aplikasi Pembelajaran Pengenalan Budaya Indonesia,” vol. V, no. 1, pp. 135–138, 2019, doi:

10.31294/jtk.v4i2.

[24] M. N. Al-Azam, D. Rizaludin, Y. S. Raharjo, and A. Nugroho, “Message Queuing Telemetry Transport dalam Internet of Things menggunakan ESP- 32,” J. Media Inform. Budidarma, vol. 3, no. 3, p. 159, 2019, doi:

10.30865/mib.v3i3.1160.

[25] B. Anindito, S. Winardi, and M. N. Al-Azam, “Traffic Light Signal Detector using Average Light Intensity Method,” J. Media Inform.

Budidarma, vol. 4, no. 3, p. 511, 2020, doi: 10.30865/mib.v4i3.2115.

[26] H. R. Fadilah, “Implementasi Protokol CoAP pada Smart Building berbasis

(16)

60 OpenMTC,” vol. 2, no. 3, 2015.

[27] M. Fauzi and A. Bhawiyuga, “Implementasi Arsitektur Publish Subscribe Pada Constrained Application Protocol ( COAP ) di Lingkungan Internet of Things ( IoT ),” J. Pengemb. Teknol. Inf. dan Ilmu Komput., vol. 3, no. 7, pp. 7060–7067, 2019.

[28] M. S. Hidayatullah and Kusnawi, “ANALISIS PERBANDINGAN

QUALITY OF SERVICE (QoS) FIRMWARE ORIGINAL TL-WR841ND DENGAN FIRMWARE OPENWRT BERBASIS OPEN SOURCE,” Jitter, vol. II, no. 2, pp. 150–156, 2016.

(17)

xv