Pengaruh Routing Adaptif OSPF terhadap Penggunaan Bandwidth pada Jaringan Komputer

(1)

JETri,

Volume 3, Nomor 1, Agustus 2003, Halaman 17-32, ISSN 1412-0372

Pengaruh Routing Adaptif OSPF terhadap Penggunaan

Bandwidth pada Jaringan Komputer

Ferrianto Gozali & Juniman*

Dosen Jurusan Teknik Elektro-FTI, Universitas Trisakti

Abstract

Routing protocol is a set of rules implemented by router in routing process to build a routing table. The table is used as a reference to forward data packets from source to destination in internetworks. There are three types of routing protocol: Distance vector, Link state and Hybrid routing protocol. Open Shortest Path First (OSPF) is a Link state routing protocol that implements SPF (Shortest Path First) Dijkstra algorithm to determine a shortest path from source node to destination node. OSPF as a public domain routing protocol not only works as an Interior Gateway Protocol (IGP) in certain Autonomous System (AS) but also as Exterior Gateway Protocol (EGP) which able to control the route of data packets among different Autonomous Systems. This capability is achieved by implementing multiple interfaces OSPF with separate topological databases with their own Links state information in every Autonomous System. In this research, Zebra software package is used to implement OSPF routing protocol and for the purpose of analysis and measurement of the output we use a linux web base packet-analyzer software package. The result we found indicates that the bigger number of router and link on the router, the bigger the bandwidth used in networks while the bigger number of area, the smaller bandwidth used in every area.

Keywords: OSPF, link state, routing protocol, autonomous system.

1. Pendahuluan

Pada era global seperti saat ini, informasi sudah merupakan salah satu kebutuhan dasar manusia. Akibatnya, pemakaian internet sebagai jaringan informasi global semakin meningkat. Kecepatan pertumbuhan jumlah pemakai jaringan global dan perkembangan internet telah menjadikan lalu lintas internet menjadi ramai. Oleh sebab itu, suatu router harus mampu untuk melakukan proses routing untuk menentukan jalan tercepat atau terdekat dalam mengalirkan paket-paket data agar sampai ke tujuannya. Aturan router dalam melakukan proses routing tersebut dikenal dengan protokol routing (Nassar & Daniel, 2000: 354].

Pada tahun 1988, protokol routing yang ada yaitu Routing

(2)

JETri,

Tahun Volume 3, Nomor 1, Agustus 2003, Halaman 17-32, ISSN 1412-0372

perkembangan jaringan IP (Internet Protokol) yang semakin besar dan heterogen (Nassar & Daniel, 2000: 273) & (Stalling & William, 1997: 518),

Internet Engineering Task Force (IETF) mengembangkan suatu protokol

routing untuk mengatasi kekurangan pada RIP yaitu Open Shortest path

First atau disingkat OSPF.

OSPF merupakan protokol yang bersifat terbuka (public domain). Spesifikasi OSPF versi 2 pertama kali diterbitkan sebagai Request for

Comment (RFC) 1247. OSPF bekerja berdasarkan algoritma Shortest Path

First yang dikembangkan berdasarkan algoritma Dijkstra. Sebagai Interior

Gateway protokol (IGP), OSPF mendistribusikan informasi routingnya di

dalam router-router yang tergabung ke dalam suatu Autonomous Sytem (AS).

OSPF digunakan bersamaan dengan Internet protocol (IP), maksudnya paket OSPF dikirim bersamaan dengan header paket data IP. Untuk OSPF, Field ‘PROTOCOL’ pada header IP diset ke 89. Setiap router OSPF mempunyai database yang identik yang menggambarkan topologi suatu Autonomous System yang disebut dengan Link State database

(Topological database). Dari database ini, perhitungan Shortest Path First

dilakukan untuk membentuk Routing Table. Perhitungan ulang terhadap

Shortest Path First dilakukan apabila terjadi perubahan pada topologi

jaringan (Koren & Debby, 2002: 2).

OSPF memungkinkan beberapa jaringan untuk dikelompokkan bersama. Pengelompokkan seperti ini dinamakan dengan area dan topologinya tersembunyi dari seluruh Autonomous System. Informasi yang tersembunyi ini memungkinkan penurunan traffic routing. Area dapat diumpamakan sebagai suatu IP subnetted network (jaringan yang dibagi menjadi jaringan-jaringan kecil). Ada beberapa masalah pada router OSPF yaitu masalah yang berkaitan dengan penggunaan bandwidth dan kebutuhan akan processing dan memori.

Tulisan ini dimulai dengan pembahasan secara singkat mengenai konsep dasar proses routing didalam jaringan, dilanjutkan dengan bagaimana protokol routing OSPF bekerja. Pembahasan dilanjutkan tentang topologi fisik jaringan serta perangkat lunak yang digunakan untuk melakukan pengukuran terhadap berbagai model jaringan dengan menggunakan berbagai jumlah router, jumlah link serta jumlah area yang berbeda untuk memperlihatkan hubungan antara model jaringan dengan kebutuhan bandwidth jaringan yang merupakan tujuan dari penelitian ini

(3)

Ferrianto Gozali & Juniman, Pengaruh Routing Adaptif OSPF Terhadap Penggunaan Bandwidth

2. Konsep Dasar Proses Routing Pada Router

Salah satu aspek penting di dalam jaringan komputer adalah

routing, yaitu suatu mekanisme pemindahan informasi dari sumber ke

tujuan melalui jaringan. Routing terjadi pada network layer standard OSI yang diimplementasikan didalam suatu router. Fungsi utama router adalah melakukan proses routing untuk mengalirkan paket-paket data dari sumber ke tujuan. Router juga sering disebut sebagai gateway, karena router berfungsi sebagai pintu yang menghubungkan network yang satu dengan yang lain.

Dalam melakukan proses routing dan membangun tabel routing, router sangat bergantung kepada jenis routing yang digunakan. Jenis routing inilah yang kemudian menentukan aturan-aturan di dalam melakukan proses routing. Aturan suatu router dalam melakukan proses routing disebut dengan protokol routing. Terdapat tiga jenis routing yaitu default routing,

static routing dan dynamic routing (Nassar & Daniel, 2000: 354 – 357) &

(Stalling & William, 1972: 483 – 528).

Default route biasanya dibuat secara manual oleh administrator dan digunakan oleh router untuk mengalirkan paket data apabila tabel routing-nya tidak berisi informasi ke tujuan data (secara eksplisit). Pada static routing, tabel routing juga dibuat secara manual oleh administrator, namun bila terjadi perubahan pada jaringan yang membutuhkan updating, maka administrator harus meng-update tabel routing-nya juga secara manual. Pada dynamic routing, Administrator melakukan konfigurasi pada jaringan menggunakan protokol routing yang ada seperti RIP, OSPF dll dan secara otomatis, router akan mempelajari sendiri topologi jaringan yang ada, kemudian meng-update tabel routing-nya secara otomatis sesuai dengan konfigurasi yang telah ditentukan.

Berdasarkan dimana protokol routing digunakan maka protokol routing dapat dibedakan atas Exterior gateway protocol (EGP) yang digunakan untuk menghubungkan Autonomous Sytem yang satu dengan Autonomous System yang lain dan Interior gateway protocol (IGP) yang digunakan oleh router untuk berhubungan dengan router lain di dalam sebuah Autonomous System. Protokol routing ini biasanya digunakan pada jaringan yang diatur oleh satu organisasi yang sama, misalnya jaringan kampus.

Jaringan IP menggunakan protokol routing yang bersifat

(4)

JETri,

menggunakan protokol routing ini dan mengembangkannya ke dalam aplikasinya masing-masing. Protokol routing ini dibedakan dalam tiga macam yaitu Distance vector protocol, Link state protocol dan Hybrid protocol (Downes & Kevin, 1998: 56). Distance vector adalah protokol routing yang dikembangkan berdasarkan algoritma Bellman-Ford dimana setiap router yang menjalankan protokol routing distance vector yang sama, akan mengirimkan tabel routing yang dimiliki ke router tetangga nya dalam suatu interval waktu tertentu untuk meng-update tabel routing-nya.

Protokol routing Link state adalah protokol routing yang dikembangkan menggunakan algoritma Shortest Path First (SPF) yang didasarkan pada algoritma Dijkstra. Berbeda dengan Distance vector yang tidak memiliki informasi spesifik tentang metric dan link pada router lain, Link state membangun sebuah database yang kompleks yang berisikan informasi yang komplit tentang metric dan link (interface) pada seluruh router di dalam jaringan. Akibatnya, penggunaan Link state pada router untuk kebanyakan situasi membutuhkan memori dan beban processing yang lebih besar dibandingkan dengan Distance vector. Selain itu, pemakaian bandwith untuk Link state packet flooding merupakan masalah yang sangat memprihatinkan. Selama proses initial discovery, semua router yang menggunakan protokol routing Link state mengirim paket LSA (link state advertisement) ke router lainnya pada jaringan. Proses ini men-flood jaringan karena router menuntut kebutuhan bandwidth dan untuk sementara mengurangi bandwidth yang tersedia untuk pertukaran data (Tatiana B. Pereira & Lee L Ling, 2002: 3).

Protokol routing jenis hybrid merupakan gabungan antara protokol routing Distance vector dan Link state dengan memanfaatkan kelebihan dari masing masing protokol routing distance vector dan protocol routing link state

3. Protokol Routing OSPF

Open Shortest Path First (OSPF) adalah protokol routing yang termasuk Interior Gateway protokol (IGP), dimana OSPF mendistribusikan informasi routingnya di dalam router-router yang tergabung ke dalam suatu Autonomous Sytem. OSPF digunakan bersamaan dengan Internet protocol (IP), dimana paket OSPF dikirim bersamaan dengan header paket data IP. Untuk OSPF, Field ‘PROTOCOL’ pada header IP diset ke 89 (Aman Shaikh & Albert Greenberg, 2002: 3). OSPF memungkinkan beberapa

(5)

jaringan untuk dikelompokkan bersama dan dinamakan dengan area dimana topologinya tersembunyi dari seluruh Autonomous System. Informasi yang tersembunyi ini memungkinkan penurunan traffic routing. Area dapat diumpamakan sebagai suatu IP subnetted network (jaringan yang dibagi menjadi jaringan-jaringan kecil).

Kunci keberhasilan suatu jaringan OSPF terletak pada cara merancang jaringan OSPF. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan antara lain, tipe jaringan, tipe router, tipe area dan Link state (status link) Tipe jaringan pada OSPF dibedakan antara jaringan broadcast dan non broadcast multi access, jaringan point to point dan jaringan point to multipoint. Berdasarkan area, router OSPF dapat dibedakan atas internal router, backbone router, area border router dan autonomous system boundary router (Aman Shaikh & Albert Greenberg, 2002: 2) yang masing masing memiliki peranan dan fungsi berbeda didalam suatu jaringan. Tiap area akan diidentifikasi secara unik dalam bentuk area ID pada OSPF data format yang ada Terdapat tujuh macam status link atau link state yang menggambarkan hubungan yang terjadi antara router OSPF didalam jaringan. Link state ini akan menentukan hubungan antara satu router dengan router lainnya didalam jaringan seperti down state, init state, two way state, ExStart state, Exchange state, Loading state dan Full adjacency state.

Secara garis besar, protokol routing OSPF (Link state) bekerja berdasarkan tahapan sebagai berikut:

a. Selama proses inisialisasi (permulaan), maupun dikarenakan adanya perubahan informasi routing berupa perubahan pada topologi jaringan, router akan menghasilkan sebuah Link State Advertisement (LSA). LSA ini berisikan informasi mengenai semua link (interface) pada router tersebut.

b. Pada proses selanjutnya, semua router akan melakukan pertukaran link state dengan mengirimkan paket Link State Update (LSU) yang berisikan LSA masing-masing router. Proses ini dikenal dengan proses flooding pada jaringan. Melalui proses ini, setiap router yang menerima LSU dari router lain akan menyimpan informasi tersebut ke dalam Link state

(topological) database-nya, kemudian mengumumkan update tersebut

ke router lain.

c. Setelah informasi Link state database pada setiap router terbentuk, router akan melakukan perhitungan Shortest Path ke semua router lain pada jaringan dengan menggunakan Dijkstra algorithm. Alamat tujuan,

(6)

JETri,

cost dan hop selanjutnya untuk mencapai alamat tujuan inilah yang kemudian membentuk tabel routing pada router.

d. Apabila tidak ada perubahan pada informasi routing misalnya: perubahan terhadap cost dan link pada suatu router ataupun terjadi penambahan maupun pengurangan router dalam jaringan, router akan sangat tenang (tidak terjadi pengiriman informasi routing).

e. Apabila terjadi perubahan pada informasi routing yang menyebabkan dikirimnya paket LSU maka router akan melakukan perhitungan ulang terhadap Shortest Path menggunakan Dijkstra algorithm.

4. Implementasi Protokol Routing OSPF

Implementasi protokol routing OSPF dilakukan dengan menggunakan jaringan komputer dengan konfigurasi jaringan seperti pada gambar 1.

Hub 10/100 Mbps

Zebra 1 Zebra 2 Zebra 3 Zebra 4

Zebra 5 Zebra 6 Zebra 7 Zebra 8

NTOP

Gambar 1. Platform pengukuran OSPF Sedangkan perangkat lunak yang digunakan adalah sbb:

 Sistem operasi linux redhat 7.2 (install pada semua komputer)

 Zebra, software untuk meng-implementasi protokol routing OSPF (install pada 8 buah komputer – dari zebra1 sampai dengan zebra8).

 Ntop, software untuk analasis output (install pada 1 buah komputer–Ntop)  Gnuplot, software untuk meng-gambarkan grafik hasil pengukuran

(7)

5. Pengukuran Berbagai Model Jaringan OSPF 5.1. Jaringan Single area

Pada pengukuran ini, akan dilihat peningkatan output yang terjadi diakibatkan oleh peningkatan jumlah router dan jumlah link pada jaringan OSPF. Peningkatan jumlah router yang diukur adalah dari 3 buah menjadi 4, 5, 6, 7 dan 8 buah router dengan masing-masing router memiliki 2-link, 6-link dan 10-link. Peningkatan jumlah link yang dilihat adalah dari router 2-link menjad 6-link dan 10-link untuk jumlah router sebanyak 3, 4, 5, 6, 7 dan 8 buah. Pengukuran terhadap output untuk setiap model jaringan dilakukan sebanyak 5 kali yaitu untuk interval waktu 20, 40, 60, 80 dan 100 detik. Output yang dianalisis merupakan output rata-rata dari kelima data output tersebut (dalam bit per second / bps).

Model Jaringan dengan 8 buah router 2 link, 6 link dan 10 link dapat dilihat secara berturut-turut pada gambar 2, gambar 3 dan gambar 4 sedangkan hasil pengukuran pada masing-masing kondisi dapat dilihat pada tabel 1 hasil pengukuran pada jaringan single area.

(8)

JETri,

Gambar 3. Model jaringan dengan 8 buah router 6-link

(9)

Tabel 1. Hasil pengukuran pada jaringan single area

Jumlah router (buah) Output (Bytes) Output rata-rata (bps) Waktu (detik) 20 40 60 80 100 Tahap Pertama (2 link) 3 3.024 4.604 6.012 6.992 7.972 853,792 4 4.660 5.693 7.616 8.947 10.390 1.148,794 5 4.934 7.143 8.996 10.673 12.477 1.333,426 6 5.759 7.778 10.482 12.370 14.534 1.531,304 7 6.514 9.192 12.739 15.324 17.694 1.818,09 8 8.573 11.988 15.646 18.533 21.497 2.297,198 Tahap Kedua (6 link) 3 5.772 9.078 12.363 15.299 18.643 1.758,828 4 8.930 13.229 17.756 21.491 25.328 2.552,122 5 9.299 14.197 19.653 25.278 29.554 2.814,814 6 10.666 16.802 23.665 29.574 34.990 3.307,746 7 12.685 20.495 27.746 34.640 41.923 3.938,062 8 15.511 24.358 33.260 41.139 49.017 4.709,186 Tahap Ketiga (10 link) 3 9.741 16.206 21.544 26.371 30.992 3.025,318 4 11.836 19.171 25.756 32.192 38.422 3.659,138 5 13.132 20.949 29.320 37.296 45.340 4.141,746 6 13.790 25.094 34.729 44.345 53.998 4.783,934 7 16.086 28.822 40.031 51.292 64.500 5.565,094 8 21.026 35.031 48.851 62.028 74.899 6.824,958

(10)

JETri,

Gambar 5 memperlihatkan grafik hubungan antara beberapa pengukuran yang dilakukan pada jaringan singel area tersebut diatas.

Gambar 5. Grafik hasil pengukuran pada jaringan single area

5.2. Jaringan Multi area

Pada pengukuran ini, akan dilihat peningkatan output yang terjadi diakibatkan oleh peningkatan jumlah area. Peningkatan jumlah area yang diukur adalah dari 3-area menjadi 4-area dan 5-area dengan jumlah router sebanyak 8 buah router 3-link seperti terlihat pada Gambar 6. , Gambar 7. dan Gambar 8. berturut-turut. Pengukuran terhadap output untuk setiap model jaringan dilakukan pada tiap area dan dilakukan sebanyak 5 kali yaitu untuk interval waktu 20, 40, 60, 80 dan 100 detik. Tabel hasil pengukuran dapat dilihat seperti pada tabel 2. Output yang dianalisis merupakan output rata-rata dari kelima data output tersebut (dalam bit per second / bps, dapat dilihat pada Gambar 9., Gambar 10. dan Gambar 11. seperti dibawah.

(11)

Gambar 6. Model jaringan 3 area

(12)

JETri,

Gambar 8. Model jaringan 5 area

(13)

Tabel 2. Hasil pengukuran pada jaringan Multi-Area

Model jaringan Waktu (detik) Output (Bytes) Output Total (bps) Area0 Area1 Area2 Area3 Area4

3 area 20 656 1.656 1.656 Kosong 1.587,2 40 1.312 3.312 3.312 60 1.968 4.968 4.968 80 2.624 6.624 6.624 100 3.280 8.280 8.280 Output rata2 (bps) 262,4 662,4 662,4 4 area 20 984 1.140 1.140 656 K osong 1.568 40 1.968 2.280 2.280 1.312 60 2.952 3.420 3.420 1.968 80 3.936 4.560 4.560 2.624 100 4.920 5.700 5.700 3.280 Output rata2 (bps) 393,6 456 456 262,4 5 area 20 1.312 640 640 640 640 1.548,8 40 2.624 1.280 1.280 1.280 1.280 60 3.936 1.920 1.920 1.920 1.920 80 5.248 2.560 2.560 2.560 2.560 100 6.560 3.200 3.200 3.200 3.200 Output rata2 (bps) 524,8 256 256 256 256

(14)

JETri,

Gambar 10 Hasil pengukuran output pada Jaringan 4-area

(15)

6. Kesimpulan

Dengan menggunakan aplikasi Zebra dan melakukan pengukuran menggunakan Web base packet protocol analyzer software berbasiskan sitem operasi linux, maka dapat disimpulkan sebagai berikut ini:

a. Semakin banyak jumlah router, maka semakin besar output yang terjadi. Peningkatan output yang terjadi dari 3 buah router menjadi 8 buah router adalah sebesar 169,058% untuk router 2-link, 167,746% untuk router 6-link dan 125,595% untuk router 10-6-link.

b. Semakin banyak jumlah link pada suatu router, maka semakin besar output yang terjadi. Peningkatan output yang terjadi dari router 2-link menjadi 10-link adalah sebesar 254,339% untuk 3 buah router, 218,52% untuk 4 buah router, 210,61% untuk 5 buah router, 212,41% untuk 6 buah router, 206,1% untuk 7 buah router dan 197,099% untuk 8 buah router.

c. Semakin banyak area pada jaringan OSPF, maka semakin kecil ouput yang terjadi pada tiap area. Penurunan rata-rata output yang terjadi pada tiap area adalah sebesar 25,88% dari jaringan 3-area ke 4-area dan 41,45% dari jaringan 3-area ke 5-area.

Dari tiga kesimpulan di atas, hasil pengukuran dan analisa terhadap output, terbukti semakin banyak jumlah router dan jumlah link pada router, maka semakin besar bandwidth yang dibutuhkan, sedangkan semakin banyaknya jumlah area.

Maka bandwidth yang dibutuhkan oleh setiap area akan semakin kecil. Oleh karena itu secara umum hal terpenting pada jaringan OSPF adalah perancangan topologi jaringan. Perancangan topologi jaringan yang baik secara umum akan mempengaruhi kinerja sistem secara keseluruhan.

Daftar Pustaka

1. Stallings & William. 1997. Data and Computer Communications. 1st Edition. New Jersey: Prentice Hall, Inc.

2. Downes & Kevin. Second Edition 1998. Internetworking Technologies

Handbook. 2nd Edition. Macmillan Technical Publishing,

3. Koren & Debby. 2002. Protocols and Computer Networks, Israel: Tel Aviv University

4. Tatiana B. Pereira & Lee L Ling. 2002. Network Performance Analysis

(16)