1
Jurnal Teknik Informatika, Vol 1 September 2012
Analisa Kinerja Protokol TCP/IP dan DTN
Pada Jaringan Multi Jalur
Meisuchi Naisuty
1), Agus Urip Ari Wibowo
2), Rahmat Suhatman
3) Program Studi Teknik Informatika, Jurusan Komputer, Politeknik Caltex RiauJalan Umban Sari no.1, Rumbai, Pekanbaru, Riau, 28265
E-mail: 1)[email protected], 2)[email protected], 3)[email protected]
Abstrak - Protokol TCP/IP memegang peranan penting dalam routing data dan memastikan pertukaran paket data secara reliability dalam komunikasi data pada suatu jaringan. Dalam implementasinya, protokol TCP/IP tidak mampu menangani intermittent connectivity, long or variable delay, asymetric data rates, dan high error rate. Kekurangan protokol TCP/IP tersebut dapat diatasi oleh protokol DTN dengan menggunakan
store-forward message switching untuk
meningkatkan reliabilitas jaringan. Penelitian ini menguji kinerja protokol TCP/IP dan DTN dalam proses pengiriman data dengan ukuran file yang berbeda-beda pada jaringan multi jalur dalam
kondisi non intermittent connectivity dan
intermittent connectivity. Pengujian dilakukan
dengan menggunakan 6 unit perangkat PC dan 2 buah switch. Data yang dikumpulkan kemudian diolah, dianalisa dan diuji besar pengaruhnya terhadap variabel-variabel lainnya dengan metode analisis regresi menggunakan aplikasi SPSS 17. Berdasarkan data dari hasil pengujian diketahui bahwa delay pada protokol TCP/IP lebih kecil 3,3 kali lipat dibanding protokol DTN dalam kondisi non intermittent connectivity. Sedangkan throughput pada protokol DTN lebih cepat 7,5 kali lipat
dibanding protokol TCP/IP dan persentase
pengiriman file yang mencapai 100% dalam kondisi non intermittent dan intermittent connectivity. Kata Kunci: TCP/IP, DTN, intermittent connectivity, non intermittent connectivity, multi jalur.
1. PENDAHULUAN
Jaringan komputer memegang peranan penting dalam proses pertukaran data didalam dunia komunikasi. Saat ini, jaringan Internet merupakan jaringan komunikasi data paling besar yang bertindak sebagai penghubung seluruh perangkat komunikasi di dunia. Jaringan Internet menggunakan protokol TCP/IP untuk routing data dan memastikan pertukaran paket data secara reliability. Dalam implementasiannya, protokol TCP/IP tidak mampu menangani intermittent
connectivity, long or variable delay, asymetric data rates, dan high error rate. Kekurangan protokol
TCP/IP tersebut dapat diatasi oleh protokol DTN dengan menggunakan store-forward message switching untuk meningkatkan reliabilitas jaringan.
Penelitian ini menguji kinerja protokol TCP/IP dan
DTN dalam proses pengiriman data dengan ukuran file yang berbeda-beda pada jaringan multi jalur dalam kondisi non-intermittent connectivity dan intermittent
connectivity.
2. TINJAUAN PUSTAKA
Penelitian ini merupakan pengembangan dari penelitian Yogi Adi Guna yang berjudul “Analisa Kinerja Protokol TCP/IP dan Delay Tolerant Network pada Jaringan Tidak Bercabang”. Pada penelitian sebelumnya, analisa kinerja dilakukan pada jaringan tidak bercabang, menggunakan metode analisis two-way-anova, dan static routing. Sedangkan pada penelitian sekarang, analisa kinerja dilakukan pada jaringan multi jalur, menggunakan metode analisis regresi, dan dynamic routing.
2.1 Protokol TCP/IP
Transport Control Protocol/Intenet Protocol (TCP/IP)
merupakan sekelompok protokol yang mengatur komunikasi data komputer dan memungkinkan komputer dengan berbagai jenis dan vendor serta berbeda sistem operasi untuk saling berkomunikasi. [4].
Arsitektur protokol TCP/IP digambarkan sebagai berikut:
Gambar 1. Arsitektur protokol TCP/IP
2.2 Delay Tolerant Network (DTN)
Warthman menyebutkan bahwa “A Delay Tolerant
Network (DTN) is a network of regional network, it is an overlay on top of regional network, including the Internet. DTN support interoperability of regional networks by accommodating long delays between and within regional networks.”[2] Jaringan DTN merupakan jaringan yang overlay pada jaringan
regional, termasuk Internet. Jaringan DTN mendukung interoperability dari jaringan regional dengan mengakomodasi waktu tunda yang lama antar dan dengan jaringan regional.
Jaringan DTN mengatasi masalah yang berhubungan dengan intermittent connectivity, long or variable
2
delay, asymetric data rates, dan high error rate
dengan menggunakan store-and-forward message
switching. Media penyimpanan mampu menangani messages tanpa batas atau yang dikenal dengan persistent storage.
Gambar 2. Mekanisme store-and-fordward DTN
Arsitektur DTN mengimplementasikan
store-and-forward message switching yang overlay dengan layer
protokol baru (bundle layer). Bundle layer menyimpan dan meneruskan bundle fragments antar node. Single
bundle layer protokol digunakan melalui semua region yang membentuk DTN. Sebaliknya, lapisan
dibawah bundle layer (transport layer dan dibawahnya) dipilih sesuai dengan tugasnya untuk komunikasi antar region.
Gambar 3. Arsitektur protokol DTN
2.3 Routing Information Protocol (RIP)
Menurut Wijaya, Routing Information Protocol (RIP) adalah routing protocol yang paling sederhana yang termasuk jenis distance vector. RIP menggunakan jumlah lompatan (hop count) sebagai metrik dengan nilai hop maksimum sebesar 15 hop. Jika pada hop
count ke 16 tujuan tidak tercapai maka router
memberikan pesan error “Destination is unreachable”. Daftar tabel route RIP di update setiap
30 detik dan administrative distance untuk RIP adalah 120.[5]
2.4 Delay Tolerant Link State Routing (DTLSR)
Demmer menyebutkan bahwa “(DTLSR), a routing
protocol intended for use in intermittent network environments such as those found in developing country settings”.[6] Alnajajr dan Sadawi menyatakan
bahwa Delay Tolerant Link State Routing (DTLSR) bekerja hampir seperti OSPF dan menerapkan classic
link state algorithms.[7] Dari pernyatan diatas,
DTLSR adalah routing protokol yang digunakan pada kondisi lingkungan intermittent dengan menerapkan
classic link state algorithms yang mirip dengan
OSPF.[7]
2.5 Analisis Regresi
Untuk melakukan perkiraan terhadap suatu variabel jika variabel yang lain diketahui, metode analisis yang umumnya digunakan adalah analisis regresi. Dengan analisis ini dapat diprediksi perilaku variabel
dependent dengan menggunakan data variabel independent.[3]
Bentuk umum dari persamaan regresi adalah: Y = a + b × X
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini dibangun dengan topologi jaringan sebagai berikut:
Gambar 4. Topologi jaringan
\
Tabel 1. Pengalamatan
Device Interface IP Address Subnet Mask PC Source eth0 192.168.1.1 255.255.255.0 PC Router 1 eth0 192.168.1.2 255.255.255.0 eth1 192.168.2.1 255.255.255.0 PC Router 2 eth0 192.168.2.2 255.255.255.0 eth1 192.168.3.1 255.255.255.0 PC Router 3 eth0 192.168.2.3 255.255.255.0 eth1 192.168.3.2 255.255.255.0 PC Router 4 eth0 192.168.3.3 255.255.255.0 eth1 192.168.4.1 255.255.255.0 PC Destination eth0 192.168.4.2 255.255.255.0
Perancangan jaringan dalam penelitian ini membutuhkan:
1. Perangkat keras
a. PC Router sebanyak 6 unit dengan sistem operasi Ubuntu Server 10.04 yang bertindak sebagai source, destination, dan router. b. Switch sebanyak 2 buah.
2. Perangkat lunak
a. Sistem Operasi: Ubuntu Server 10.04 b. Program
1) DTN versi 2.6.0 2) OASYS versi 1.3.0 3) Wireshark versi 1.6.5 4) File Transfer Protocol 5) Routing Information Protocol 6) Putty versi 0.6.2
c. Bahasa Pemograman yang digunakan adalah
Shell Programming (Linux).
d. Script yang dibutuhkan adalah create.sh
dan updown.sh
Secara umum pengujian dilakukan dengan mengirimkan file yang berukuran 1KB, 10KB, 100KB, 1MB, 10MB, dan 100MB yang masing-masing berjumlah 12 file dari PC Source menuju PC Destination dalam kondisi non intermittent dan
intermittent pada protokol TCP/IP dan DTN.
Data yang didapatkan dari aplikasi wireshark dan log DTN yaitu delay, throughput, dan persentase keberhasilan pengiriman file diolah dan dianalisa serta diuji pengaruhnya terhadap variabel-variabel lainnya. Dalam melakukan uji coba diperlukan beberapa script yaitu create.sh untuk membuat suatu file dengan ukuran tertentu dan updown.sh untuk untuk up dan
3
down ethernet card pada suatu PC router dalam
jangka waktu yang ditetapkan secara acak.
3.1 Analisa kinerja protokol TCP/IP dalam kondisi non interminttent connectivity
Kinerja protokol TCP/IP dalam kondisi non
intermittent dengan menggunakan FTP adalah sebagai
berikut:
1. Pembentukan koneksi
Ditandai dengan pengiriman paket sinkronisasi (SYN) melalui protokol FTP dari PC Source (192.168.1.1) menuju PC Destination (192.168.4.2) untuk membangun koneksi dan komunikasi data. PC Destination kemudian mengirimkan paket sinkronisasi dan
acknowledgement (SYN,ACK) sebagai balasan
yang berisi nomor urut segmen yang akan digunakan. Selanjutnya protokol FTP melakukan verifikasi dan authentifikasi sebelum memulai proses pengiriman data.
2. Pengiriman file
File dari PC Source dikirimkan melalui protokol
FTP menuju PC Destination. Setelah file dikirimkan, three way handshake protokol TCP/IP pun selesai.
3. Menutup koneksi
Penutupan pengiriman data dan komunikasi data ditandai dari paket finish dan acknowledgement (FIN, ACK) yang biasa disebut four way
handshake.
3.2 Analisa kinerja protokol TCP/IP dalam kondisi intermittent connectivity
Protokol TCP/IP akan tetap mencoba membangun koneksi dengan mengirimkan paket sinkronisasi (SYN) ketika jaringan dalam kondisi intermittent. Jika paket sinkronisasi mendapat balasan maka proses tranmisi data dapat kembali dilakukan.
3.3 Analisa kinerja protokol DTN dalam kondisi non intermittent connectivity
Kinerja protokol DTN dalam kondisi non intermittent
connectivity dengan menggunakan aplikasi dtncp
(mengirimkan file) dan dtncpd (menerima file). 1. Aplikasi wireshark
Protokol DTN sebagai overlay network menggunakan protokol TCP untuk proses komunikasi antar bundle DTN. Proses komunikasi sesuai dengan proses komunikasi yang sedang berlangsung pada daemon DTN. Pengiriman paket sinkronisasi (SYN) tidak dilakukan antara source dan destination tetapi antar node. Proses pengiriman file kemudian ditangkap oleh aplikasi wireshark pada tipe protokol bundle yang berisikan informasi local eid source dan local eid destination beserta nama
file yang dikirim.
2. Log DTN
Kinerja protokol DTN didapatkan dari log DTN yang merupakan isi dari proses daemon DTN. Log DTN menjabarkan proses komunikasi dan pengiriman data yang lebih detail yaitu:
a. Pembentukan rotate file. b. Inisialisasi database. c. Inisialisasi local eid . d. Proses registrasi.
e. Memuat bundle dari data store.
f. Mengenali node protokol DTN yang terhubung.
g. Inisialisasi link.
h. Memuat routing protokol DTN yang telah dikonfigurasi.
i. Menerima LSA dari node lain.
j. Menerima local eid node lain melalui LSA. k. Pengiriman data.
l. Penutupan koneksi protokol DTN.
3.4 Analisa kinerja protokol DTN dalam kondisi intermittent connectivity
Kinerja protokol DTN dalam kondisi intermittent
connectivity dengan menggunakan aplikasi dtncp
(mengirimkan file) dan dtncpd (menerima file). 1. Aplikasi wireshark
Protokol TCP akan tetap mengirimkan paket TCP
Keep-Alive selama jaringan dalam kondisi intermittent connectivity. Paket TCP Keep-Alive
sebagai indikator bahwa jaringan sedang dalam kondisi tidak terkoneksi dengan baik. Melalui protokol bundle, file yang gagal dikirimkan akan ditransmisikan ulang melalui paket TCP
Retransmission.
2. Log DTN
Jika diidentifikasi bahwa link yang dituju dalam kondisi down maka protokol DTN yang dikonfigurasi dynamic routing akan mencari link lain yang dapat digunakan untuk meneruskan data menuju destination. Selama proses menunggu data dapat dikirimkankan, data yang telah sampai pada current node akan disimpan didalam bundle.
3.5 Perbedaan kinerja dalam kondisi non intermittent connectivity
Uji coba dilakukan dengan mengirim file yang berukuran 1KB, 10KB, 100KB, 1MB, 10MB, dan 100MB yang masing-masing berjumlah 12 file dari PC Source dengan script create.sh.
3.5.1 Delay
Delay antara protokol TCP/IP dan DTN pada kondisi non intermittent yang ditangkap dari aplikasi
4
Gambar 5. Delay dalam kondisi non intermittentBerdasarkan data diatas dapat dilihat bahwa:
1. Total delay pada protokol DTN lebih besar 3,3 kali lipat dibandingkan dengan protokol TCP/IP. 2. Semakin besar ukuran file maka delay yang
dihasilkan juga semakin besar yang ditunjukkan pada ukuran file 10KB, 100KB, 1MB, 10MB, dan 100MB.
3.5.2 Throughput
Perhitungan nilai throughput antara protokol TCP/IP dan DTN pada kondisi non intermittent berdasarkan data-data yang didapatkan dari aplikasi wireshark adalah sebagai berikut:
Gambar 6. Throughput pada kondisi non intermittent
Berdasarkan data diatas dapat dilihat bahwa:
1. Throughput pada protokol DTN lebih cepat 7,5 kali lipat dibandingkan dengan protokol TCP/IP. 2. Semakin besar ukuran file maka throughput yang
dihasilkan juga semakin besar.
3.5.3 Persentase keberhasilan pengiriman data
Berdasarkan perbandingan antara jumlah file yang dikirim dari PC Source dengan jumlah file yang diterima dari PC Destination, persentase keberhasilan pengiriman file pada protokol TCP/IP dan DTN adalah sebagai berikut:
Gambar 7. Perbandingan persentase keberhasilan pengiriman data pada non intermittent
Berdasarkan data diatas dapat dilihat bahwa:
1. Persentase keberhasilan pengiriman file pada protokol TCP/IP dan DTN sama-sama mencapai 100 persen .
2. Seluruh file yang dikirim dari PC Source diterima pada PC Destination pada protokol TCP/IP dan DTN.
3.6 Perbedaan kinerja dalam kondisi intermittent
Uji coba dilakukan dengan mengirim file yang berukuran 1KB, 10KB, 100KB, 1MB, 10MB, dan 100MB yang masing-masing berjumlah 12 file dari PC Source dengan script updown.sh. Untuk memenuhi kondisi intermittent connectivity digunakan script
create.sh. Data yang diolah untuk pengujian ini berdasarkan hasil capture dari aplikasi wireshark.
3.6.1 Delay
Perbandingan delay antara protokol TCP/IP dan DTN pada kondisi intermittent yang di-capture dari aplikasi wireshark adalah sebagai berikut:
Gambar 8. Delay pada kondisi intermittent
Berdasarkan data diatas dapat dilihat bahwa:
1. Delay dengan nilai 0 menunjukkan bahwa file tidak berhasil sampai ke PC Destination pada protokol TCP/IP.
2. Nilai delay yang dihasilkan tidak beraturan dan tidak bergantung pada ukuran file pada protokol TCP/IP dan DTN.
3.6.2 Throughput
Perhitungan throughput antara protokol TCP/IP dan DTN pada kondisi intermittent berdasarkan data-data yang didapatkan dari aplikasi wireshark adalah sebagai berikut:
Gambar 9. Throughput pada kondisi intermittent
Berdasarkan data diatas dapat dilihat bahwa: 0 20 40 60 80 100 1KB 10KB 100KB 1MB 10MB 100MB D e la y (d e ti k) Ukuran file TCP/IP DTN 0 50000 100000 150000 200000 250000 1KB 10KB 100KB 1MB 10MB 100MB Th ro u g h p u t (K B /s ) Ukuran file TCP/IP DTN 0 20 40 60 80 100 120 1KB 10KB 100KB 1MB 10MB 100MB P e rs e n ta se k e b e rh a si la n p e n g ir im an d at a ( % ) Ukuran file TCP DTN 0 50 100 150 200 250 300 1KB 10KB 100KB 1MB 10MB 100MB D e la y (d e ti k ) Ukuran file TCP/IP DTN 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 1KB 10KB 100KB 1MB 10MB 100MB Th ro u g h p u t (d e ti k) Ukuran file TCP/IP DTN
5
1. Throughput dengan nilai 0 menunjukkan bahwafile tidak berhasil sampai ke PC Destination pada
protokol TCP/IP.
2. Throughput yang dihasilkan tidak beraturan dan tidak bergantung pada ukuran file pada protokol TCP/IP dan DTN.
3.6.3 Persentase keberhasilan pengiriman data
Berdasarkan perbandingan antara jumlah file yang dikirim dari PC Source dengan jumlah file yang diterima dari PC Destination, persentase keberhasilan pengiriman file pada protokol TCP/IP dan DTN adalah sebagai berikut:
Gambar 10. Persentase keberhasilan pengiriman data pada kondisi intermittent
Berdasarkan file diatas dapat dilihat bahwa:
1. Persentase keberhasilan pengiriman file seluruh ukuran file pada protokol DTN mencapai 100 persen sedangkan pada protokol TCP/IP tidak mencapai 100 persen.
2. Seluruh file yang dikirim dari PC Source menuju PC Destination pada protokol DTN diterima seluruhnya sedangkan pada protokol TCP/IP file tidak terkirim seluruhnya dan pada beberapa jenis ukuran file,data tidak berhasil dikirimkan sama sekali.
3.7 Analisa regresi terhadap persentase keberhasilan pengiriman data
Pada metode analisa regresi, dilakukan uji penyimpangan asumsi klasik (multikolinearitas, autokorelasi, dan heteroskedastisitas) untuk mengetahui apakah terdapat penyimpangan atau tidak. Dari hasil uji asumsi klasik didapatkan bahwa model regresi tidak mengalami penyimpangan.
Untuk menentukan hubungan antara masing-masing variabel independen dengan variabel dependen secara parsial dilakukan uji t.[8] Persamaan uji t yang diperoleh: Y = 97,781 + 0,169 X1 + 0.00009365 X2 + 0.000 X3 + 36,162 X4 – 53,520 X5 Dimana: x1 = Delay x2 = Throughput x3 = Ukuran file x4 = Tipe koneksi x5 = Jenis protokol
Y = Persentase keberhasilan pengiriman data
Dari hasil uji t, diketahui bahwa variabel delay,
throughput, dan ukuran file berpengaruh signifikan
secara parsial terhadap persentase keberhasilan pengiriman data sedangkan tipe koneksi dan jenis protokol tidak berpengaruh signifikan secara parsial terhadap persentase keberhasilan pengiriman data. Untuk menentukan hubungan antara variabel independen dengan variabel dependen secara bersama-sama dilakukan uji F.[8] Dari hasil uji F diketahui bahwa delay, throughput, ukuran file, tipe koneksi, dan jenis protokol secara bersama-sama tidak berpengaruh signifikan terhadap persentase keberhasilan pengiriman data.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil dari pengujian dan analisa yang telah dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan bahwa terdapat perbedaan kinerja antara protokol TCP/IP dan DTN dalam kondisi non intermittent dan intermittent pada jaringan multi jalur. Delay pada protokol TCP/IP lebih kecil 3,3 kali lipat dibanding protokol DTN dalam kondisi non intermittent connectivity.
Sedangkan throughput pada protokol DTN lebih cepat 7,5 kali lipat dibanding protokol TCP/IP dan persentase pengiriman file yang mencapai 100% dalam kondisi non intermittent dan intermittent
connectivity. Variabel delay, throughput, dan ukuran file berpengaruh signifikan secara parsial terhadap
persentase keberhasilan pengiriman file sedangkan tipe koneksi dan jenis protokol tidak berpengaruh signifikan secara parsial terhadap persentase keberhasilan pengiriman file. Delay, throughput, ukuran file, tipe koneksi, dan jenis protokol secara bersama-sama tidak berpengaruh signifikan terhadap persentase keberhasilan pengiriman file.
Beberapa saran untuk penelitian dan pengembangan uji coba kinerja protokol DTN selanjutnya yaitu: 1. Melibatkan perangkat mobile berbasis Android. 2. Menggunakan media transmisi wireless dalam uji
coba kinerja protokol DTN.
3. Membuat aplikasi yang berkerja pada protokol DTN.
DAFTAR REFERENSI
[1] Guna, Y.A. (2011). Analisa Kinerja Protokol
TCP/IP dan Delay Tolerant Network Pada Jaringan Tidak Bercabang. Proyek Akhir,
Jurusan Teknik Informatika, Politeknik Caltex Riau, Pekanbaru.
[2] Warthman, F. (2003). Delay-Tolerant Networks
(DTNs). Versi 1.1. Hal.3.
[3] Santosa, P.B. dan Ashari. (2005). Analisis
Statistik dengan Microsoft Excel dan SPSS.
Yogyakarta: Penerbit Andi.
[4] CNS. (2005). Arsitektur Protokol TCP/IP. Diambil pada 22 November 2011 dari http://www.softinsys.com/makalah/Arsitektur_Pr otokol_TCP-IP.pdf.
[5] Wijaya, H. (2003). Belajar Sendiri Cisco Router. Jakarta: Elex Media Komputindo. Hal.143. 0 20 40 60 80 100 120 1KB 10KB 100KB 1MB 10MB 100MB P e rs e n ta se k e b e rh as ila n p e n g ir iim an d at a (% ) Ukuran file TCP/IP DTN
6
[6] Demmer, M. (2008). A Delay TolerantNetworking and System Architecture for Developing Regions.
[7] Alnajajr, F. dan Sadawi, T. (2011). Performance
Analysis of Routing protocols in Delay/Disruption Tolerant Mobile Ad Hoc Networks.
[8] Andi dan Priyatno, D. (2009). 5 Jam Belajar Olah
Data dengan SPSS 17. Yogyakarta: Penerbit
