Mencari Jalur K Terpendek Menggunakan Yen Algoritm Untuk Multipath Routing Pada Openflow Software-Defined Network

Fakultas Ilmu Komputer

Universitas Brawijaya

2917

Mencari Jalur K Terpendek Menggunakan Yen Algoritm Untuk Multipath

Routing Pada Openflow Software-Defined Network

Afredy Carlo Sembiring1_{, Wijaya Kurniawan}2_{, Widhi Yahya}3

Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Brawijaya Email: 1_{afredycarlos95@gmail.com,} 2_{wjaykurnia@ub.ac.id,} 3_{widhi.yahya@ub.ac.id}

Abstrak

SDN (software defined network) adalah suatu model jaringan yang terpisah antara control plane dan data plane dengan menggunakan standar komunikasi protocol Openflow untuk menghubungkan

keduanya. Software defined network di kembangkan pada beberapa tahun belakangan ini dan sudah banyak dilakukanya implementasi salah satunya adalah untuk routing jaringan. Terdapat tiga algoritme

routing dalam penelitian ini yaitu Yen algorithm algoritme DFS dan algortime Dijikstra. Untuk tiga

algortime ini akan di implementasi menggunakan mininent dan controller ryu. Pengujian ini dilakukan untuk melihat kinerja dari algoritme meliputi throughput,convergence time dan paket loss. Setelah dilakukanya pengujian dari onvergence time, Yen algorithm mendapatkan rata-rata sebesar 0.0070 detik dan DFS sebesar 0.00734 detik. Setelah mendapatkan data pada pengujian menggunakan yens algorithm kemudian akan dibandingkan dengan data yang didapatkan menggunakan algoritme DFS dan algoritme Djkstra dengan metode yang sama. Berdasarkan hasil throughput, Yen Algorithm mengungguli algoritme DFS dan algoritme Dijkstra dengan rata-rata mencapai 178.422. Pada pengujian paket loss yens algorithm, dfs dan dijkstra, disini yens memiliki paket loss lebih kecil dibandingan dengan dfs dan dijkstra.

Kata kunci: SDN, Mininet,Openflow, Yen, Ryu, DFS

Abstract

SDN (software defined network) is a separate network model between control plane and data plane using Openflow communication protocol standard to connect the two. Software defined network developed in recent years and has done many implementation one of them is for network routing. There are three routing algorithms in this research are Yen algorithm DFS algorithm and Dijikstra algortime. For three algortime it will be implemented using mininent and ryu controller. This test is performed to see the performance of the algorithm includes throughput, convergence time and packet loss. After testing from convergence time, Yen algorithm get an average of 0.0070 seconds and DFS of 0.00734 seconds. After getting the data on the test using the yens algorithm then it will be compared with the data obtained using DFS algorithm and Djkstra algorithm with the same method. Based on throughput results, Yen Algorithm outperformed the DFS algorithm and Dijkstra's algorithm with an average of 178,422. In packet loss test yens algorithm, dfs and dijkstra, here yens have a smaller loss packet compared with dfs and dijkstra.

Keyword: SDN, Mininet, Openflow,Yen, Ryu, DFS

1. PENDAHULUAN

Software-Defined Networking (SDN) merupakan arus data yang dipisahkan dari perngkat keras. Control Plane disini terpisah dengan Data Plane. Control Plane berfungsi mengatur paket yang akan dikirim untuk suatu dan sedangkan Data Plane disini berfungsi untuk melakukan penerusan

packet yang telah diberikan oleh control plane (Kreutz, et al., 2015) Protocol

openflow merupakan yang paling banyak

digunakan untuk Software defined netowrk dan openflow disini dijadikan untuk standar protocol komunikasi antara perangkat

control plane dan data plane (McKeown,et al., 2008). Hal ini membuat Software

defined network sebagai solusi untuk teknologi jaringan untuk kedepanya karena

bisa digunakan untuk melakukan komunikasi jaringan yang berbeda. Konsep Software Defined Network telah sederhana yang ada pada jaringan pada saat ini, control jaringan pada controller membuat jaringan dapat diatur dengan mudah dan bisa fleksibel, hal ini di karenakan Software Defined Network(SDN) bersifat programmable (Kreutz, et al., 2015). Software-defined network (SDN) bisa melakukan berbgai hal di controller dari setting atau monitoring jaringan. SDN disini digunakan untuk mengatasi permasalahan pada jaringan komputer yaitu konfigurasi pada real time. Seperti yang dibicaran oleh

Multi Protocol Label Switching(MPLS)

secara teori membahas masalah routing dengan memiliki (TE). Karena hal itu tujuan utama dari software defined network sendiri adalah untuk mempermudah application jaringan yang dapat di program pada

controller, sifat controller Software defined

network(SDN) yang programmabl. Macam-macam contoh aplikasi jaringan yang dapat diterapkan pada SDN seperti Network Virtualization, Load balancing, Routing dan sebagainya (McKeown, et al., 2008). Algoritme routing 1 jalur (single path) atau

path konvensional, seperti algoritme

Dijkstra pada Open Shortest Path First(Ospf), belum bisa memanfaatkan

semua path pada topology jaringan atau bisa disebut dengan multipath. Pada algoritme-algoritme tree seperti algoritme-algoritme Dijkstra, topology jaringan akan terus dipotong dengan ini yang mengakibatkan seperti tree. Ini yang menyebabkan menghapus

multipath pada topology yang memiliki

banyak jalur (cabang) sehingga menyebabkan kemancetan pada jaringan(Lei, Wang, & Hsu, 2015).

Mutlipath routing, flow yang menuju suatu destination akan dibagi kebebrapa path untuk tujuan multipath. Untuk itu multipath diajukan sebagai untuk mengatasi single path agar bisa menfaatkan multipath pada topolgy jaringan. Pemilihan path yang melewati 1 jalur saja bisa terjadinya bottleneck yang akan mengakibatkan kinkerja dari path tersebut berkurang, karna itu mencari jalur K path menggunakan Yens

algorithm pada software defined network

untuk multipath routing sebagai alternative

menentukan jalur, karena disini bisa menentukan Jumlah K yang akan digunakan untuk transmisi data sebanyak K path yang diinginkan Yen, Jin Y. (Jul 1971), metode yens ini merupakan solusi untuk mencari dan memilih path k terpendek dan potensial. Penelitian sebelumnya tentang (Multipath

routing dengan load balancing pada openflow software-defined network) yang

sudah dilakukan Syahidillah, W., M. dari University of Brawijaya pada tahun 2017. Penelitian yang dilakukan Syahidillah, W., M. adalah implementasi dengan menggunakan algoritme DFS(Depth first

search) Pada penelitianya parameter yang

digunakan adalah cost sebagai penentu rutenya pada openflow. beberapa parameter yang akan diuji yaitu throughput, bandwidth dan rute yang akan dicari. Setelah dilakukanya penelitian oleh Syahidillah, W,M penulis akan membuat implementasi serta melakukan perbandingan antara Algoritme Shortest Path DFS dan Yen

Algorithm serta melakukan perbandingan

dengan algoritme Dijkstra (Single Path). Pada permasalahan routing yang telah di

jelaskan di atas, penulis akan melakukan implementasi Yens algorithm mulipath

routing pada SDN (Software Defined Network) untuk mengatasi OSPF. Pada

Penelitian ini penulis akan melakukan untuk mencari jalur K terpendek dan menggunakan cost sebagai penentuan pemilihan jalurnya pada pengiriman data. Pada penelitian ini Ryu digunakan sebagai controllernya. Bahasa pemrograman python disini adalah controller ryu. Dengan itu untuk dapat mengembangkan routing yang bisa melakukan multipath dengan jalur yang ada pada topology.

2. PERANCANGAN

2.1 Perancangan Yens Algorithm

Perancangan system yens algorithm dibagi menjadi perancangan topology, perancangan algoritme pencarian jalur, yens algorithm dan perancangan algoritme pemilihan jalur.

1. Perancangan topology: skema topology untuk melakukan multipath routing pada beberapa jalur.

untuk dapat mencari jalur yang terbaik dan k potensial.

3. Yens algorithm: mencari jalur terpendek dengan multipath.

4. Perancangan algoritme pemilihan jalur: pemilihanya dengan menggunakan yens algorithm.

Gambar 1. Proses perancangan sistem

2.2 Perancangan Topologi

Gambar 2. Topology Abilene

Setelah melakukan perancangan pada topology pada jaringan SDN menggunakan controller ryu. Disini digunakanya suatu graf kemudian dilakukan implementasi untuk ryu controller pada penentuan path K terpendek dengan emulasi mininet. Topology Abilene dibuat dengan miniedit. Pada topology Abilene terdapat 10 switch dan 10 host yang dapat dilhat pada gambar 2.

2.3 Pseudocode Yen Algorithm

Gambar 3. Pseudocode Yen Algorithm

3. PENGUJIAN DAN ANALISIS 1. Pengujian Pencarian jalur

Pengujian pencarian jalur bertujuan untuk mengetahui apakah sistem dapat mencari jalur k-terpendek.

2. Pengujian throughput

Pengujian throughput bertujuan untuk mengukur performa jaringan antara Yen

algorithm, algoritme DFS dan algoritme

Djikstra.

3. packet loss

Pengujian Packet loss bertujuan untuk

menunjukan jumlah total paket yang hilang. Banyaknya packet ip yang hilang yang telah dikirim pada sumber dan tujuan. Salah satu terjadinya loss adalah kemacetan jaringan

(congestion), terjadi karena banyaknya antrian

yang numpuk pada suatu jalur pada jaringan. 4. Multipath

Pada pengujian multipath disini bertujuan apakah algoritme bisa dapat melakukan berbagi jalur atau tidak. Multipath bisa di gunakan pada keseluruhan path yang sudah di temukan. Pada pengujian ini datanya adalah byte untuk setiap jalur yang sudah berhasil ditemukan. Transmisi data yang ada pada topology dilakukan untuk melihat alur pergerakan, disini digunakanya application bwm sebagai capture bandwidth. 3.1 Pencarian Jalur

Pada pencarian jalur didapatkan jumlah path oleh algoritm yens karena sudah dilakuannya MAX K. system akan menilai apakah algoritme bisa melakukan berbagi jalur sebanyak path yang telah ditentukan. Convergence time disini dibutuhkan untuk mengetahui secepat apakah algortime mencari jalur. Disini dilakukanya ping pada host 1 dengan 15 connection. Controller tersebut akan mencari K-path yang akan dikirimkan packet datanya lalu dilanjutkan serta dikalkulasi waktu dalam mencari jalurnya yaitu

path installation.

Gambar 4. Convergence Time Yens

Output convergence time pencarian path

ditunjukan digambar 4 dapat dilihat bahwa 2 jalur K-terpendek lalu ditemukanya cost 5 untuk setiap path yang sudah ditemukan yaitu melewati switch 1,2,3,4,5,6 dan switch 1,7,8,4,5,6 kemudian terdapat path installations algoritme untuk mencari path bisa di defenesikan sebagai CT(convergence time).

3.2 Pengujian Throughput

Throughput

disini dilakukan untuk

melakukan perbandingan antara Yens algorithm algoritme DFS dan Dijkstra . Pada pengiriman datanya pengujian ini akan dilakukan variable MAX K dengan nilai 3 untuk dapat bisa melakukan berbagi path (multipath) pada

topology Abilene. Untuk itu dilakukanya

pengukuran throughput dan digunakanya application iperf pada mininet antar host 1 ke host 6. Pengujian throughput dilakukan selama 15 detik kemudian akan dilakukan connection secara bersamaan dimulai dari 5 sampai dengan 25 connections.

Gambar 5. Grafik Pengujian Yens, DFS, Dijkstra

Throughput

Nilai throughput Yen algorithm tidak jauh berbeda dengan algoritme DFS sedangkan pengujian algoritme Dijkstra untuk 5 sampai 25

flow rendah karena hanya melewati 1 jalur saja.

3.3 Pengujian Packet Loss

Setelah melakukan pengujian packet loss disini dilihat % pada packet loss di server. Packet UDP akan keluar antara jitter, bandwidth, transfer, datagram dan lost. Parameter packet loss dimana suatu packet yang hilang atau terjadi kemacetan jaringan. Disini untuk melakukan atau melihat packet loss diperlukan application iperf dari host. Packet loss disini diberikanya beban 1 Megabyte pada tiap connection. Pengujian packet loss dilakukan juga seacara berlanjut dimulai dari 5 sampai dengan 25 connections. Semakin besarnya packet loss maka akan terjadi kemacetan jaringan (congestion). Besarnya packet loss akan semakin buruk bagi jaringan karena banyaknya packet yang hilang.

Gambar6. Packet Loss DFS, Yens dan Dijkstra

Grafik Packet loss antara Yens algorithm algoritme DFS dan algoritme Djkstra di topology

Abilene dapat dilihat pada grafik gambar 6 .

packet loss Yens algorithm lebih rendah dan

tidak berbeda jauh dengan dibandingkan algoritme DFS sedangkan untuk algoritme Dijkstra nilai packet loss besar di bandingkan dengan Yen dan DFS untuk 5 sampai 25 flow pada gambar tersebut, itu karena algoritme Dijkstra hanya melewati 1 jalur saja ini yang menyebabkan antrian ( congestion )

3. 4 Pengujian Yens Algorithm Multipath Pada pengujian Yen Algorithm Multipath telah dilakukan transmisi byte dari switch atau jalur luar dari pport yang ada pada multipath yens. Pengujianini telah dilakukan dengan application bwm ng untuk capture bandwidth. Setelah melakukan capture bandwidth system telah berhasil melakukan berbagi ke berbagai jalur (multipath). Disini digunakanya application iperf pada mininet dengan melakukanya interval, waktu 20 sec antar host 1 dan host 6 dengan masing-masing setiap switch link diberikan bandwidth sebesar 1000 Mb. Dapat dilihat pada gambar 8 multipath yens merupakan pengujian dan hasil setelah dilakukanya pengujian multipath. Disini multipath dilakukan pada 1 host mana saja yang akan dilakukanya multipath yaitu S1-Eth1:S2-Eth1, S1-eth2:s7-eth1, S1-eth3:h1 apakah sudah bisa dilakukanya multipath. Untuk port yang terhbung ditunjukan di gambar 7.

Gambar 7. Port penghubung pada topologi Abilene

Berdasarkan gambar di atas dapat dilihat bahwa

port/Eth host atau switch pada topologi Abilene

saling berhubungan untuk dapat melewati jalur.

Gambar 8. Grafik Pengujian Multipath Yen

Algorithm

5. KESIMPULAN

1. Penulis telah mengimplementasikan sebuah sistem multipath routing pada OpenFlow SDN dengan menggunakan Yens algorithm untuk pencarian rutenya. Setelah melakukan pengujian untuk kinerja pada jaringan pada throughput, terlihat bahwa

Yens algorithm throughput mendapatkan

rata-rata mencapai 178.422 tidak berbeda jauh dengan throughput algoritme DFS dengan rata-rata 177.949 dan algoritme Djikstra mencapai rata-rata 90.498 pada topologi Abilene . Semakin banyakanya koneksi, throughput akan menurun. Disini Yens algorithm mendapatkan throughput lebih besar dibandingankan dengan DFS dan Dijkstra.

2.

Kinerja dari Yens algorithm setelah melakukan analisis yens algorithm, multipath belum bias mencari keseluruhan jalur yang telah ditemukan yens.

6. DAFTAR PUSTAKA

Internet2. (2013, July). Internet2 Network

Infrastructure Topology. Diambil

kembali dari Internet2:

https://www.internet2.edu/

Bouillet, Eric (2007). Path routing in mesh optical networks. Chichester, England: John Wiley & Sons.

Lawler, EL (1972). "A procedure for computing the k best solutions to discrete optimization problems and its application to the shortest path problem". Management Science, Theory Series. 18: 401–405

Linux Foundation. (2016). OpenvSwitch. (Linux Foundation) Dipetik January 26, 2017, dari http://openvswitch.org/

Mininet Team. (2016). Mininet Overview. Diambil kembali dari Mininet: