Analisis Perbandingan Kinerja Class Based Queue (CBQ) dan
Hierarchical Fair Service Curve (HFSC) pada FreeBSD
Tugas Akhir
Diajukan kepada Fakultas Teknologi Informasi
Untuk memperoleh Gelar Sarjana Komputer
Oleh :
Ferdi Danilia Tarindje NIM : 672005205
Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga Mei 2012
iv
Pernyataan
Tugas akhir yang berikut ini :
Judul : Analisis Perbandingan Kinerja Class Based Queue (CBQ) dan Hierarchical Fair Service Curve (HFSC) pada FreeBSD
Pembimbing : 1. Wiwin Sulistyo, S.T., M.Kom. 2. Dian W. Chandra, S.Kom., M.Cs.
Adalah benar hasil karya saya :
Nama : Ferdi Danilia Tarindje NIM : 672005205
Saya menyatakan tidak mengambil sebagian atau seluruhnya dari hasil karya orang lain kecuali sebagaimana yang tertulis pada daftar pustaka.
Pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya sesuai dengan ketentuan yang berlaku dalam penulisan karya ilmiah.
Salatiga, 10 Mei 2012
v
Prakata
Syukur kepada Allah Bapa di Sorga dan Tuhan Yesus Kristus atas penyertaan dan anugerah yang diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Analisis Perbandingan Kinerja
Class Based Queue (CBQ) dan Hierarchical Fair Service Curve (HFSC) pada FreeBSD”. Tugas akhir ini diajukan sebagai persyaratan dalam
menyelesaikan Program Studi Strata Satu Teknik Informatika pada Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini tidak terlepas dari kekurangan dan ketidaksempurnaan mengingat keterbatasan pengetahuan serta pengalaman yang dimiliki, walaupun demikian dengan berbekal keyakinan dan keinginan untuk memperoleh sesuatu yang bermanfaat, maka penulis berusaha untuk menyusun tugas akhir ini dengan sebaik mungkin.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis mendapat bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1 Bapak Andeka Rocky Tanaamah, SE., M.Cs., selaku Dekan Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana.
2 Bapak Dian W. Chandra, S.Kom., M.Cs., selaku Ketua Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana dan juga selaku Pembimbing 2.
3 Bapak Wiwin Sulistyo, S.T., M.Kom., selaku Pembimbing 1 yang senantiasa berkenan meluangkan waktu dan pikiran serta memberikan pengarahan selama proses penyusunan tugas akhir.
vi
4 Seluruh dosen pengajar yang telah mendidik dan membagikan ilmu kepada penulis selama menjalani perkuliahan di Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana.
5 Seluruh pegawai tata usaha di Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana yang melayani penulis selama masa kuliah di Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana.
6 Mama dan seluruh keluarga, atas doa dan dukungan yang diberikan kepada penulis selama proses penyusunan tugas akhir.
7 Istary Amysha Badilo, atas doa dan semangat yang diberikan kepada penulis selama proses penyusunan tugas akhir.
8 Teman-teman kos 777 dan IKMAPPOS, atas bantuan yang diberikan kepada penulis selama proses penyusunan tugas akhir.
9 Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu sehingga penyusunan tugas akhir ini dapat terselesaikan.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, namun penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat kepada para pembaca. Terima kasih, Tuhan memberkati.
Salatiga, Mei 2012
vii
Daftar Isi
Halaman Judul……….….…………..…..i
Halaman Persetujuan Ujian Skripsi……….………..…...ii
Halaman Publikasi...……….…….……..…….iii Halaman Pernyataan……….…….……..…….iv Prakata……….….……..……..v Daftar Isi……….……..…...vii Daftar Tabel……….…...…..x Daftar Gambar………....…..xi
Daftar Kode Program……….…..xii
Daftar Lampiran………...…….……xiii Arti Singkatan………..…....……xiv Abstract………...…..xvi Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang………....……1 1.2 Rumusan Masalah………...………2
1.3 Tujuan dan Manfaat………...……….2
1.4 Batasan Masalah………...………….….3
1.5 Sistematika Penulisan………...…….……….3
Bab 2 Tinjauan Pustaka 2.1 Penelitian Terdahulu………....……….……..5
2.2 Quality of Service (QoS)………6
2.2.1 Bandwidth………....………6
2.2.2 Delay………...7
2.2.3 Jitter……….…………9
2.2.4 Packet Loss……….10
viii
2.3.1 Class Based Queue (CBQ)………13
2.3.2 Hierarchical Fair Service Curve (HFSC)………….15
Bab 3 Metode dan Perancangan 3.1 Metode Top Down………17
3.1.1 Definisi Tujuan………..19
3.1.2 Analisis Kebutuhan dan Studi Kelayakan…....…….19
3.1.3 Analisis Situasi dan Perencanaan…………..………20
3.1.4 Perancangan………...………20 3.1.5 Implementasi……….……...………..20 3.1.6 Evaluasi……….…...………..21 3.1.7 Pemeliharaan……….………...………..21 3.2 Perencanaan……….………...………..21 3.2.1 Perencanaan Hardware………….………….………21 3.2.2 Perencanaan Software………….……….……..22 3.3 Perancangan……….……….25
3.3.1 Perancangan Topologi Jaringan Simulasi…...….…..25
3.3.2 Perancangan Tahapan Implementasi CBQ pada RouterFreeBSD…..………..…………27
3.3.3 Perancangan Tahapan Implementasi HFSC pada RouterFreeBSD………..……..…………28
3.3.4 Perancangan Hirarki Link Sharing pada CBQ….….30 3.3.5 Perancangan Hirarki Link Sharing pada HFSC….…31 3.3.6 Skenario Pengujian……….32
Bab 4 Hasil dan Pembahasan 4.1 Implementasi……….33
4.1.1 Konfigurasi Kernel……….33
4.1.2 Konfigurasi Routing………...…………34
ix
4.1.4 Konfigurasi CBQ dan HFSC pada PF………..35
4.2 Hasil Pengukuran……….……….38
4.2.1 Hasil Pengukuran dengan Skenario 1 (Kondisi Tanpa Beban)………..………38
4.2.2 Hasil Pengukuran dengan Skenario 2 (PC1/PC2 Streaming)…………..……….…………..42
4.2.3 Hasil Pengukuran dengan Skenario 3 (PC1/PC2 Transfer File)…………..……….……….46
4.2.4 Hasil Pengukuran dengan Skenario 4 (PC1 Streaming / PC2 Transfer File)………...…….48
4.2.5 Hasil Pengukuran untuk Delay...42
4.2.6 Hasil Pengukuran untuk Jitter...43
4.2.7 Hasil Pengukuran untuk Packet Loss...43
4.3 Pembahasan………...……...44
4.3.1 Skenario 1 (Kondisi Tanpa Beban)………..……….44
4.3.2 Skenario 2 (PC1/PC2 Streaming)…………....……..45
4.3.3 Skenario 3 (PC1/PC2 Transfer File)……….46
4.3.4 Skenario 4 (PC1 Streaming / PC2 Transfer File)..…46
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan………49
5.2 Saran………..50
Daftar Pustaka……….51
Daftar Lampiran………..55
Lampiran 1. Konfigurasi VLC Media Player………..55
Lampiran 2. Konfigurasi FTP………..61
Lampiran 3. Konfigurasi iperf……….………….71
Lampiran 4. Konfigurasi ping……….……….…………72
x
Daftar Tabel
Tabel 2.1 Tabel Kategori Nilai Delay...9
Tabel 2.2 Tabel Kategori Nilai Jitter...9
xi
Daftar Gambar
Gambar 2.1 Delay Antara Dua Host………..…………8
Gambar 2.2 Variasi Delay……….………10
Gambar 2.3 Empat Langkah Utama untuk Mengimplementasikan QoS…..11
Gambar 2.4 Contoh Link Sharing pada CBQ………...………13
Gambar 2.5 Metode Antrian CBQ………14
Gambar 3.1 Tahap-tahap Pembangunan dan Pengembangan Jaringan Komputer………...………..18
Gambar 3.2 Topologi Jaringan yang Digunakan untuk Simulasi……..…...26
Gambar 3.3 Tahapan Implementasi CBQ pada RouterFreeBSD…………27
Gambar 3.4 Tahapan Implementasi HFSC pada RouterFreeBSD………..29
Gambar 3.5 Hirarki Link Sharing Menggunakan CBQ………..….30
Gambar 3.6 Hirarki Link Sharing Menggunakan HFSC………..…...31
Gambar 4.1 Grafik Hasil Pengukuran dengan Skenario 1...39
Gambar 4.2 Grafik Hasil Pengukuran dengan Skenario 2...40
Gambar 4.3 Grafik Hasil Pengukuran dengan Skenario 3...40
Gambar 4.4 Grafik Hasil Pengukuran dengan Skenario 4...41
Gambar 4.5 Grafik Hasil Pengukuran Delay Secara Keseluruhan...42
Gambar 4.6 Grafik Hasil Pengukuran Jitter Secara Keseluruhan...43
xii
Daftar Kode Program
Kode Program 4.1 Script pada file GENERIC……….33
Kode Program 4.2 Script pada file sysctl.conf………..34
Kode Program 4.3 Script pada file mrouted.conf……….34
Kode Program 4.4 Script pada file rc.conf………...34
Kode Program 4.5 Script pada file pf.conf Menggunakan CBQ……….….35
Kode Program 4.6 Script pada file pf.conf Menggunakan HFSC…………36
Kode Program 4.7 Output pfctl –s all untuk ALTQ_CBQ….……….37
xiii
Daftar Lampiran
Lampiran 1 Konfigurasi VLC Media Player………..……….61
Lampiran 2 Konfigurasi FTP……….………...…..….67
Lampiran 3 Konfigurasi iperf……….…..……77
Lampiran 4 Konfigurasi ping………...……78
xiv
Arti Singkatan
ALTQ : Alternate Queue
CBQ : Class Based Queue
CPU : Central Processing Unit
DDR : Double Data Rate
FIFO : First In First Out FTP : File Transfer Protocol
GB : Giga Bytes
GHz : Giga Hertz
HFSC : Hierarchical Fair Service Curve
HTB : Hierarchical Token Bucket
HDD : Hard Disk Drive
IP : Internet Protocol
IPv4 : Internet Protocol version 4
LAN : Local Area Network
Mb : Mega bits
MB : Mega Bytes
ms : milli second
OWD : One-way Delay
PC : Personal Computer
PF : Packet Filtering
Priq : Priority queue
QoS : Quality of Service
RAM : Random Access Memory
RED : Random Early Detection
xv RTT : Round-Trip Time
SSH : Secure Shell
TCP : Transmission Control Protocol
TCP/IP : Transmission Control Protocol / Internet Protocol
UDP : User Datagram Protocol
xvi
Abstract
Package treatment in a router basically does not have any priority in supporting multimedia applications such as voice, video and audio which are sensitive to delay, jitter and packet loss. In order to support multimedia applications, QoS has to be implemented on router. This research was aimed to analyse and to compare two QoS techniques, ie. CBQ and HFSC on FreeBSD. Investigation was arranged in four scenarios: no load condition, streaming network, data network, and mixed streaming-data network. Three experiments were carried out for each scenario with 30 samples respectively. The first result shows that average delay of CBQ was lower than HFSC, average jitter of CBQ was higher than HFSC, and there were no packet losses of both CBQ and HFSC. The second result shows that average delay and jitter of CBQ were lower than HFSC, except average packet loss of CBQ was higher than HFSC. The third result shows average delay of CBQ was lower than HFSC. The last scenario result shows average delay and packet loss of CBQ were higher than HFSC, except average jitter of CBQ was lower than HFSC.
xvii
Abstrak
Perlakuan paket di router pada dasarnya tidak memiliki prioritas untuk mendukung aplikasi-aplikasi multimedia seperti suara, video dan audio yang sensitif terhadap delay, jitter dan packet loss. Agar bisa mendukung penggunaan aplikasi-aplikasi multimedia, pada router perlu diterapkan QoS. Tujuan penelitian ini adalah membandingkan kinerja dua teknik QoS yaitu CBQ dan HFSC pada FreeBSD. Pengujian dilakukan dengan menggunakan empat skenario: kondisi tanpa beban, kondisi streaming, kondisi transfer data, kondisi campuran streaming dan transfer data. Pada setiap skenario dilakukan 3 kali percobaan dengan masing-masing 30 sampel. Hasil untuk skenario pertama delay rata-rata CBQ lebih rendah dibandingkan HFSC,
jitter CBQ lebih tinggi dibandingkan HFSC, dan tidak ada packet loss untuk CBQ dan HFSC. Untuk skenario kedua, delay dan jitter rata-rata CBQ lebih rendah dibandingkan HFSC, kecuali untuk packet loss rata-rata CBQ lebih tinggi dibandingkan HFSC. Untuk skenario ketiga, delay rata-rata CBQ lebih rendah dibandingkan HFSC. Untuk skenario terakhir, delay dan packet loss
rata-rata CBQ lebih tinggi dibandingkan HFSC, kecuali untuk jitter rata-rata CBQ lebih rendah dibandingkan HFSC.
