ANALISIS PERBANDINGAN UNJUK KERJA DCCP CCID 2 DAN CCID 3 DI JARINGAN KABEL SKRIPSI

(1)

ANALISIS PERBANDINGAN UNJUK KERJA DCCP CCID 2 DAN CCID 3

DI JARINGAN KABEL SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Komputer

Program Studi Teknik Informatika

Mario Christanto 135314051

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

(2)

i

ANALISIS PERBANDINGAN UNJUK KERJA DCCP CCID 2 DAN CCID 3 DI JARINGAN KABEL

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Komputer

Program Studi Teknik Informatika

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

(3)

ii

COMPARATIVE ANALYSIS OF THE PERFORMANCE OF DCCP CCID2 AND CCID3 ON CABLE NETWORKS

A THESIS

Presented as Partial Fullfillment of the Requirements To Obtain Sarjana Komputer Degree

In Informatics Engineering Study Program

INFORMATICS ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF INFORMATICS ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA 2017

(4)

(5)

(6)

(7)

vi

HALAMAN MOTO

“Orang-orang yang sukses telah belajar membuat diri mereka melakukan hal yang harus dikerjakan ketika hal itu memang harus dikerjakan, entah mereka

(8)

(9)

viii ABSTRAK

Protokol yang sering digunakan umumnya adalah TCP dan UDP. Tetapi UDP akan menghasilkan trafik yang unfairness bagi TCP. Datagram Congestion Control Protocol (DCCP) merupakan salah satu protokol alternatif pengganti UDP yang memiliki tambahan congestion control mirip dengan TCP tetapi tidak mengirim ulang data yang hilang atau rusak ketika ditransmisikan. DCCP memiliki beberapa jenis algoritma congestion control yaitu CCID2, CCID3, dan CCID4. DCCP diharapkan menjadi protokol yang lebih fairness daripada UDP.

Pada penelitian tugas akhir ini akan melakukan penelitian mengamati dan menganalisis kinerja dan tingkat fairness dari protokol DCCP CCID2 dan CCID3 ketika bertemu trafik yang menggunakan protokol TCP New Reno di jaringan kabel. Untuk menguji kinerja dari dua protokol DCCP tersebut akan dilakukan beberapa simulasi dengan merubah beberapa parameter seperti jumlah buffer dan model antrian (Drop Tail dan Random Early Detection). Sedangkan untuk parameter uji yang digunakan pada penelitian tugas akhir ini yaitu : throughput, jitter, rata-rata End-to-End delay, congestion window, packet loss rate dan RTT variance.

Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa kinerja CCID3 dengan seiring bertambahnya buffer pada jenis antrian drop tail mengalami penurunan. Sedangkan CCID2 pada antrian drop tail dengan bertambahnya buffer kinerjanya lebih baik dari CCID3. Pada antrian RED kedua protokol DCCP (CCID2 dan CCID3) sama-sama mengalami penurunan, tetapi CCID3 mengalami penurunan yang tinggi pada antrian ini.

(10)

ix ABSTRACT

The most commonly used protocols are TCP and UDP. However, UDP will generate unfairness traffic for TCP. The Datagram Congestion Control Protocol (DCCP) is one of the alternative UDP replacement protocols that have an additional congestion control similar to TCP but does not retransmission the lost or corrupted data when it is transmitted. DCCP has several types of congestion control algorithms: CCID2, CCID3, and CCID4. DCCP is expected to be a more fairness protocol than UDP.

In this thesis, the writer will do a research to observe and analyze performance and fairness level of DCCP CCID2 and CCID3 protocol when meeting traffic using TCP New Reno protocol on cable network. To test the performance from the two DCCP protocols, the writer will perform some simulations by changing some parameters such as number of buffers and queuing models (Drop Tail and RED). As for the test parameters used to determine the results of this thesis are: throughput, jitter, the average of End-to-End delay, congestion window, packet loss rate and RTT variance.

The results of this research show that CCID3 performance with the increasing buffer in the Drop Tail queue type has decreased throughput. While the performance’s of CCID2 in the drop tail queue with increasing buffer is better than CCID3. In the RED queue type both of DCCP protocols (CCID2 and CCID3) performance have decreased, but CCID3 experienced a high.

(11)

x

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat, karunia dan rahmat yang telah diberikan dalam penyelesaian tugas akhir “Analisis Perbandingan Unjuk Kerja DCCP CCID2 dan CCID3 di Jaringan Kabel

Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis telah melalui berbagai tahapan yang telah dilalui sampai dengan penyusunan penulisan tugas akhir ini dan melibatkan banyak pihak yang memberikan bantuan seperti bimbingan, saran, semangat, kritik dan dukungan, oleh sebab itu penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa, yang selalu memberikan berkat dan karunia selama pengerjaan tugas akhir ini.

2. Ayah dan ibu yang selalu memberikan semangat, motivasi, dukungan moral dan spiritual selama menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Bapak Bambang Soelistijanto, S.T., M.Sc., Ph.D., selaku dosen pembimbing yang dengan sabar membimbing, memberi saran dan memotivasi penulis selama proses pengerjaan tugas akhir.

4. Teman-teman pejuang skripsi laboratorium jaringan komputer 2013 (Hotman, Raymond, Andre, Feliks, Vinsen, Adrian, Benny, Heri dan teman-teman jaringan angkatan 2013 lainnya), Barry, Pentor serta teman-teman-teman-teman Teknik Informatika angkatan 2013 yang telah memberikan semangat serta berbagai suka duka dalam proses pengerjaan tugas akhir.

5. Enrico Wellington yang telah banyak membantu menyelesaikan abstrak bahasa inggris.

6. Semua dosen program studi Teknik Informatika. Terima kasih telah memberikan ilmu yang sangat bermanfaat bagi saya selama perkuliahan dan semoga ilmu yang telah diberikan dapat bermanfaat dikemudian hari. 7. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah membantu

(12)

(13)

xii DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ...iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

HALAMAN MOTO ...vi

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii

ABSTRAK ... viii

ABSTRACT ...ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR GRAFIK ...xvi

DAFTAR TABEL ... xvii

BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Rumusan Masalah ... 2 1.3. Tujuan ... 2 1.4. Batasan Masalah... 3 1.5. Metodologi Penelitian ... 3 1.5.1. Studi Literatur ... 3 1.5.2. Analisis Kebutuhan ... 3

1.5.3. Perancangan Dan Pembangunan Simulasi ... 3

1.5.4. Pengujian ... 4

1.5.5. Analisis Data Dan Pembahasan ... 4

1.6. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI ... 5

2.1. Datagram Congestion Control Protocol (DCCP) ... 5

2.1.1. Congestion Control ID 2 (CCID 2)... 5

2.1.1.1. Fase Slow-Start ... 6

2.1.1.2. Congestion Avoidance ... 6

2.1.2. Congestion Control ID 3 (CCID 3)... 7

(14)

xiii

2.1.2.2. Setelah Fase Slow-Start ... 7

2.2. User Datagram Protocol (UDP) ... 8

2.2.1. Connectionless ... 8

2.2.2. Best Effort ... 8

2.3. Transmission Control Protocol (TCP) ... 8

2.3.1. TCP New Reno ... 11

2.3.1.1. Slow Start ... 11

2.3.1.2. Congestion Avoidance ... 12

2.3.1.3. Fast Retransmit dan Fast Recovery ... 13

2.4. Manajemen Antrian di Router ... 16

2.4.1. Passive Queue Management (PQM) ... 16

2.4.1.1. Drop Tail ... 16

2.4.2. Active Queue Management (AQM) ... 17

2.4.2.1. Random Early Detection (RED) ... 17

2.5. Network Simulator 2 (NS2) ... 19

BAB III PERANCANGAN SIMULASI JARINGAN ... 22

3.1. Flowchart Penelitian dan Perancangan Simulasi ... 22

3.2. Topologi ... 23

3.3. Parameter Simulasi... 24

3.4. Skenario Simulasi Pengujian... 25

3.4.1. Matriks Skenario Pengujian ... 25

3.4.2. Topologi Skenario Pengujian TCP New Reno vs DCCP ... 25

3.4.3. Topologi Skenario Pengujian TCP New Reno vs UDP ... 26

3.5. Parameter Kinerja atau Performance Metrics ... 27

3.5.1. Throughput ... 27

3.5.2. Rata-rata End-to-End Delay ... 27

3.5.3. Jitter ... 28

3.5.4. Paket Hilang (Packet Loss Rate) ... 28

3.5.5. Variasi RTT (RTT Variance) ... 28

3.5.6. Congestion Window (cwnd) ... 29

BAB IV ANALISIS DATA ... 30

4.1. Hasil Simulasi ... 30

4.1.1. Skenario 1 TCP newReno vs DCCP (Buffer : 50, Drop Tail) ... 30

(15)

xiv

4.1.5. Skenario 5 TCP newReno vs DCCP (Buffer : 50, RED) ... 31

4.1.9. Skenario 9 TCP newReno vs UDP ... 32

4.2. Analisis Hasil ... 32

4.2.1. Throughput ... 32

4.2.2. Rata-rata End-to-End Delay ... 41

4.2.3. Jitter ... 42

4.2.4. Packet Los Rate ... 44

4.2.5. RTT Variance ... 46

4.2.6. Congestion Window ... 48

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 61

5.1. Kesimpulan ... 61

5.2. Saran ... 61

DAFTAR PUSTAKA ... 63

(16)

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Mekanisme Congestion Control CCID2 ... 6

Gambar 2.2 Menutup Koneksi TCP ... 9

Gambar 2.3 Menutup Koneksi TCP ... 10

Gambar 2.4 Gambar Slow start TCP... 12

Gambar 2.5 Congestion Avoidance TCP ... 13

Gambar 2.6 Fast Retransmit dan Fast Recovery TCP new reno ... 15

Gambar 2.7 Diagram State TCP new reno ... 16

Gambar 2.8 Fungsi Drop Tail dan RED... 18

Gambar 2.9 Arsitektur NS 2... 19

Gambar 3.1 Diagram Flowchart Penelitian dan Perancangan Simulasi ... 22

Gambar 3.2 Topologi Dumb-bell ... 23

Gambar 3.3 Topologi Skenario TCP new reno vs DCCP CCID2 dan CCID3 ... 26

(17)

xvi

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1 Pengaruh Jumlah Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Throughput

DCCP ... 32

Grafik 4.2 Pengaruh Jumlah Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Throughput DCCP ... 33

Grafik 4.3 Throughput TCP vs DCCP Buffer 50 Antrian Drop Tail ... 35

Grafik 4.7 Throughput TCP vs DCCP Buffer 50 Antrian RED ... 39

Grafik 4.8 Throughput TCP vs DCCP Buffer 100 Antrian RED ... 39

Grafik 4.11 Pengaruh Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Rata-rata E2E Delay DCCP ... 41

Grafik 4.12 Pengaruh Jumlah Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Jitter DCCP ... 43

Grafik 4.13 Pengaruh Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Packet Loss Rate DCCP ... 44

Grafik 4.14 Pengaruh Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Rata-Rata RTT Variance CCID3 ... 46

Grafik 4.15 RTT variance CCID3 ... 47

Grafik 4.16 Congestion Window TCP New Reno dan CCID2 Buffer 50 Drop Tail ... 48

Grafik 4.17 Congestion Window TCP New Reno vs CCID3 Buffer 50 Drop Tail ... 49

Grafik 4.24 Congestion Window TCP New Reno dan CCID2 Buffer 50 RED ... 56

Grafik 4.25 Congestion Window TCP New Reno vs CCID3 Buffer 50 RED ... 56

Grafik 4.26 Congestion Window TCP New Reno dan CCID2 Buffer 100 RED . 57 Grafik 4.27 Congestion Window TCP New Reno vs CCID3 Buffer 100 RED ... 57

(18)

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Parameter Simulasi ... 24

Tabel 3.2 Skenario ... 25

Tabel 4.1 Hasil Skenario 1 TCP newReno vs DCCP... 30

Tabel 4.9 Hasil Skenario 9 TCP newReno vs UDP ... 32

Tabel 4.10 Pengaruh Jumlah Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Throughput DCCP ... 33

Tabel 4.11 Pengaruh Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Rata-rata E2E Delay DCCP ... 41

Tabel 4.12 Pengaruh Jumlah Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Jitter DCCP .... 42

Tabel 4.13 Pengaruh Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Packet Loss Rate DCCP ... 44

Tabel 4.14 Pengaruh Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Rata-Rata RTT Variance CCID3 ... 46

(19)

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Ada berbagai jenis protokol internet yang digunakan untuk mengirim data. Adapun protokol yang sering digunakan adalah Transmission Control Protocol (TCP) dan User Datagram Protocol (UDP). Kedua protokol tersebut bekerja pada layer transport yang sama-sama bertugas mengirim data. Akantetapi TCP dan UDP memiliki karakteristik yang berbeda dalam melakukan pengiriman data. Transmission Control Protocol (TCP) merupakan protokol yang reliable atau handal, connection oriented atau berorientasi koneksi (dalam pertukaran data diharuskan membangun sebuah koneksi terlebih dahulu antara sender dengan receiver), flow control (mengatur banyak data yang dikirim), fullduplex (setiap host dapat menerima atau mengirim data), byte stream dan memiliki congestion control. TCP digunakan pada aplikasi yang tidak membutuhkan fitur real-time seperti aplikasi yang menggunakan protokol HTTP, HTTPs, FTP, SMTP, SSH, dan Telnet. TCP memiliki beberapa algoritma congestion control. contohnya TCP Tahoe, Reno, New Reno, SACK, dan Vegas. User Datagram Protocol (UDP) merupakan protokol yang unreliable (tidak handal), tidak berorientasi koneksi (connectionless), half duplex, memiliki resource yang ringan dan tidak memiliki congestion control. UDP digunakan pada aplikasi yang membutuhkan fitur real-time seperti aplikasi yang menggunakan protokol Voice over IP (VoIP), Trivial File Transfer Protocol (TFTP), NTP, DHCP, SNMP dan online multiplayer games. Dari karakteristik UDP tersebut membuat protokol ini cenderung tidak fairness ketika kedua protokol TCP dan UDP mengirim data ke dalam satu jalur dengan bandwidth yang terbatas dan UDP akan menggunakan seluruh kapasistas bandwidth yang disediakan maka kinerja TCP akan semakin menurun karena karakteristik TCP yang friendly protocol dan memungkinkan TCP mengalami congestion collaps. Oleh karena itu diperlukan sebuah pengembangan protokol UDP atau protokol baru yang lebih fairness

(20)

terhadap TCP. Internet Engineering Task Force (IETF) mengajukan Datagram Congestion Control Protocol kemudian pada maret 2006 DCCP telah distandarkan dan diharapkan bisa menjadi alternatif pengganti protokol UDP karena lebih fairness.

Datagram Congestion Control Protocol (DCCP) merupakan protokol alternatif pengganti UDP yang bekerja pada lapisan transport untuk transmisi streaming multimedia yang memiliki tambahan congestion control yang mirip dengan TCP, akantetapi DCCP tidak mengirim ulang data (retransmission data) yang hilang atau dibuang ketika ditransmisikan. DCCP memiliki beberapa jenis algoritma congestion control yaitu CCID2, CCID3, dan CCID4 (masih dalam pengembangan). CCID2 (TCP-like congestion control), CCID3(TCP-Friendly Rate Control/TFRC), CCID4(TCP-Friendly Rate Control for Small Packet/TFRC-SP) [8].

Pada tugas akhir ini penulis akan melakukan penelitian mengenai kinerja dan tingkat fairness dari protokol DCCP CCID2 dan CCID3 ketika bertemu trafik yang menggunakan protokol TCP New Reno. Pada penelitian ini penulis akan melakukan beberapa simulasi dengan merubah beberapa parameter seperti jumlah buffer dan model antrian (Drop Tail dan RED). Sedangkan untuk parameter uji yang digunakan untuk mengetahui hasil dari penelitian tigas akhir ini yaitu : throughput, jitter, rata-rata End-to-End delay, congestion window, packet loss rate dan RTT variance.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka didapatkan rumusan masalah yaitu membandingkan kinerja algoritma congestion control yang terdapat pada protokol DCCP CCID 2 dan CCID 3 serta tingkat fairness terhadap protokol TCP New Reno.

1.3. Tujuan

Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk mengetahui perbandingan kinerja dan tingkat fairness dari penggunaan protokol DCCP yang

(21)

memiliki mekanisme congestion control CCID 2 dan CCID 3 terhadap protokol TCP New Reno.

1.4. Batasan Masalah

a) Menggunakan protokol TCP New Reno. b) Menggunakan Network Simulator 2.

c) Menggunakan dua jenis trafik yaitu trafik FTP dan CBR. d) Menggunakan topologi dumb-bell.

e) Menggunakan jaringan berbasis wired.

f) Performance metric yang digunakan adalah throughput, rata-rata end-to-end delay, jitter, packet loss rate, RTT variance dan congestion window (cwnd).

1.5. Metodologi Penelitian

Metodologi dan langkah-langkah yang digunakan dalam pelaksanaan pengerjaan tugas akhir ini sebagai berikut :

1.5.1. Studi Literatur a) Teori TCP

b) Teori TCP New Reno c) Teori UDP

d) Teori DCCP

e) Teori Queue Management Policy f) Teori Network Simulator 2 1.5.2. Analisis Kebutuhan

Pada tahap ini penulis akan menganalisis kebutuhan yang berguna dalam pelaksanaan penelitian tugas akhir ini.

1.5.3. Perancangan Dan Pembangunan Simulasi

Pada tahap ini penulis akan menentukan dan merancang simulasi agar data yang dihasilkan tepat. Seperti menentukan topologi, model jaringan berbasis kabel (wired) atau nirkabel (wireless).

(22)

1.5.4. Pengujian

Pada tahap ini penulis akan menjalankan hasil rancangan simulasi pada tahap sebelumnya. Penulis menggunakan Network Simulator 2 sebagai alat untuk menjalankan simulasi.

1.5.5. Analisis Data Dan Pembahasan

Pada tahap ini penulis sudah mendapatkan data dari hasil simulasi. Kemudian penulis akan menganalisis data tersebut untuk menarik sebuah kesimpulan.

1.6. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, metode penelitian dan sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini berisi tentang teori-teori yang berkaitan dengan topik pada tugas akhir ini.

BAB III PERANCANGAN SIMULASI JARINGAN

Bab ini berisi perencanaan simulasi jaringan yang meliputi topologi jaringan, parameter, dan skenario pengujian.

BAB IV ANALISIS DATA

Bab ini berisi tentang pelaksanaan simulasi dan analisa hasil dari simulasi.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dan saran yang diperoleh setelah pelaksanaan simulasi dan analisis hasil dari simulasi selesai

(23)

5 BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Datagram Congestion Control Protocol (DCCP)

Datagram Congestion Control Protocol (DCCP) merupakan protokol lapisan transport yang berorientasi koneksi. Protokol ini berbeda dari UDP karena memiliki mekanisme congestion control dan berbeda dengan TCP karena DCCP tidak memberikan kehandalan yang terjamin [11]. DCCP memiliki tiga mekanisme congestion control yaitu Congestion Control ID 2 yang mengimplementasi TCP-Like Congestion Control, Congestion Control ID 3 yang mengimplementasi TCP-Friendly Rate Control dan Congestion Control ID 4 yang mengimplementasi TCP-Friendly Rate Control for Small Packet. Tetapi yang telah distandarisasi oleh IETF adalah CCID 2 dan CCID3, sedangkan CCID 4 masih tahap percobaan.

2.1.1. Congestion Control ID 2 (CCID 2)

CCID 2 menggunakan algortima TCP-like congestion control yang menerapkan Additive Increase Multiplicative Decrease (AIMD) congestion control yang memiliki congestion window (cwnd), slow start, timeout, dll. CCID 2 mengelolah 3 parameter seperti cwnd (congestion window), pipe dan ssthresh (slow-start threshold). Jika cwnd lebih kecil dari ssthresh berarti sedang dalam fase slow-start, sebaliknya jika cwnd lebih dari ssthresh maka sedang dalam fase congestion avoidance. Proses tersebut sama dengan TCP tetapi yang membedakan adalah CCID 2 tidak mengirim ulang paket yang hilang. Algoritma ini juga menggunakan duplicate acknowledgement (3 ACK) dan timeout yang mengindikasikan bahwa ada paket hilang sehingga menyimpulkan terjadi congestion. Jika congestion karena packet loss (duplicate acknowledgement) maka sstresh = cwnd/2 dan cwnd = sstresh. Sedangkan jika congestion karena packet loss (timeout) maka sstresh=cwnd/2 dan cwnd = 1 MSS.

(24)

2.1.1.1. Fase Slow-Start

Pada tahap ini sebelum pengiriman paket, CCID2 (pengirim) akan menginisialisasikan nilai awal congestion window (cwnd = 1 MSS). Kemudian dengan asumsi tidak ada gangguan pada pengiriman paket, jika setiap CCID2 (pengirim) menerima ACK dari CCID2 (penerima) maka nilai dari congestion window akan ditambah satu (cwnd = cwnd + 1 MSS). Nilai dari congestion window akan terus bertambah secara exponensial setiap RTT.

2.1.1.2. Congestion Avoidance

Fase congestion avoidance merupakan tahap ketika congestion window (cwnd) lebih dari atau sama dengan slow start treshold (sstresh). Tahap ini merupakan tahap ketika CCID2 meninggalkan tahap slow start atau ketika terjadi duplikat ACK. Pada tahap ini nilai dari slow start treshold (sstresh = cwnd/2) dan nilai congestion window (cwnd = sstresh). Tahap congestion avoidance merupakan tahap ketika nilai congestion window bertambah 1 MSS secara linier sampai terjadi duplikat ACK atau timeout.

(25)

2.1.2. Congestion Control ID 3 (CCID 3)

CCID 3 menggunakan algoritma TCP-Friendly Rate Control yang berupaya mengurangi perubahan secara tiba-tiba yang sering terjadi di TCP atau TCP like congestion control.

2.1.2.1. Fase Slow-Start

Pada tahap awal CCID 3 akan menaikan transmission rate atau sending rate sebanyak dua kali lipat setiap menerima ACK per Round Trip Time (RTT) dengan syarat tidak terjadi packet loss. Ketika ada feedback dari penerima bahwa event loss rate terbaru lebih besar dari event loss rate terkecil sebelumnya maka akan masuk ke fase setelah slow start.

2.1.2.2. Setelah Fase Slow-Start

Ketika pengirim menerima laporan packet loss yang lebih besar dari sebelumnya atau ECN dari pihak penerima, maka pengirim akan menghitung transmission rate atau sending rate untuk pengiriman berikutnya berdasarkan dua parameter yaitu loss event rate yang dikirim oleh penerima dan Round Trip Time (RTT) hasil kalkulasi pengirim [2].

𝑇 = 𝑠

𝑅√2𝑏𝑝_{3 + 𝑡}_𝑅𝑇𝑂(3√2𝑏𝑝_{8 ) 𝑝}(1 + 32𝑝2₎

 T = transmission rate in bytes/second

 s = packet size in bytes

 R = round trip time in seconds  b = number of packets

acknowledged by a single acknowledgement

 p = loss event rate

 tRTO = Retransmission time out value

(26)

2.2. User Datagram Protocol (UDP)

User Datagram Protocol atau UDP merupakan salah satu protokol yang bekerja di lapisan transport yang memiliki karakteristik end-to-end, connectionless, halfduplex dan best effort. UDP sering digunakan untuk mengirim informasi atau pesan dengan cepat. Adapun penggunaannya seperti : Network Time Protokol (NTP), Domain Name Service (DNS), dll.

2.2.1. Connectionless

UDP adalah protokol yang connectionless yaitu ketika pesan dikirim dari pihak pengirim kepada pihak penerima dengan tidak perlu pembentukan koneksi atau pemutusan koneksi ketika selesai melakukan pengiriman pesan [1].

2.2.2. Best Effort

Protokol UDP merupakan protokol yang cukup simpel karena tidak memiliki flow control dan merupakan protokol transport yang tidak handal (unreliable) karena tidak menggunakan mekasnisme window [1]. UDP juga tidak memiliki mekanisme error control kecuali untuk checksum. Ini berarti pengirim tidak tahu pesan yang telah dikirim hilang atau mengalami duplikasi. Ketika penerima pesan mendeteksi adanya kesalahan melalui checksum maka pesan tersebut akan dibuang. Pesan yang dikirim tidak dijamin dengan kata lain ketika pesan telah dikirim dan diterima dalam keadaan rusak atau hilang maka UDP tidak akan melakukan pengiriman ulang paket.

2.3. Transmission Control Protocol (TCP)

Transmission Control Protocol atau TCP merupakan protokol pada lapisan transport yang berorientasi koneksi (connection-oriented) yang membentuk jalur virtual antara source dan destination (End-to-End), handal (reliable), byte-stream, multiplexing, memiliki congestion control, flow control dan error control. Adapun penggunaan dari protokol TCP yaitu HTTP, HTTPs, FTP, SMTP, SSH, dll. TCP memiliki

(27)

banyak variasi anatara lain TCP Tahoe, Reno, New Reno, Cubic, Westwood, SACK,Vegas, dll yang memiliki perbedaan pada cara penanganan ketika terjadi congestion.

Karakteristik dari TCP : a) Connection-Oriented

TCP merupakan protokol Connection Oriented atau berorientasi koneksi yang mengharuskan dua aplikasi yang menggunakan TCP harus membangun koneksi TCP dengan menghubungi satu sama lain sebelum mereka dapat bertukar data.TCP akan membangun sebuah koneksi sebelum mengirim data dan menutup koneksi ketika data selesai dikirim atau salah satu pihak mengakhiri koneksi dengan mengirim paket bertanda FIN. Dengan menggunakan teknik three-way handshaking untuk membangun atau menutup koneksi antar host.

(28)

Gambar 2.3 Menutup Koneksi TCP b) Reliable

Data yang dikirim oleh TCP akan terlebih dahulu diurutkan dengan sebuah nomor urut paket (sequence number) dan akan menerima acknowledgment (ACK) dari penerima. Jika ada paket yang tidak mendapatkan acknowledgment dari penerima, maka segmen TCP akan ditransmisikan ulang. Pada pihak penerima, segmen-segmen yang duplikat akan diabaikan dan segmen-segmen yang datang tidak sesuai dengan urutannya akan diletakkan di belakang untuk mengurutkan segmen-segmen TCP.

c) Byte Stream

TCP melihat data yang dikirimkan dan diterima melalui dua jalur masuk dan jalur keluar TCP sebagai sebuah byte stream yang berdekatan (kontinyu). Nomor urut TCP dan nomor acknowledgment dalam setiap header TCP didefinisikan juga dalam bentuk byte.

d) Congestion Control

TCP memiliki mekanisme congestion control untuk mencegah atau mengatasi kemacetan yang terjadi di jaringan seperti penerapan slow start dan congestion avoidance. Congestion control juga

(29)

berhubungan dengan flow control yaitu untuk menangani kemacetan dengan menggunakan flow control.

e) Flow Control

Setiap host yang menggunakan TCP baik pengirim atau penerima memiliki tempat penyimpanan data sementara (buffer) yang terbatas, oleh karena itu diperlukan mekanisme flow control yang mengatur jumlah data yang dikirim agar dapat ditampung di buffer penerima. TCP di pihak penerima juga menggunakan flow control untuk memberitahu jumlah buffer yang tersedia ke TCP pengirim.

f) Error Control

Ada dua jenis error pada saat mengirim data yaitu paket hilang (lost packet) dan paket rusak (damaged packet). Untuk mengatasi masalah tersebut TCP mengimplementasi mekanisme error control. Error control pada TCP memiliki hubungan dengan karakteristik reliable. Untuk masalah paket rusak TCP menjamin integritas setiap segmen TCP, TCP mengimplementasikan penghitungan TCP checksum. Jika hasil perhitungan checksum data yang diterima oleh pihak penerima menghasilkan bahwa data yang ada kerusakan maka TCP penerima akan melakukan permintaan pengiriman ulang paket tersebut. Sama halnya dengan paket hilang, TCP penerima akan melakukan permintaan pengiriman ulang paket.

2.3.1. TCP New Reno

TCP New Reno adalah salah satu jenis dari TCP yang merupakan modifikasi atau perbaikan dari TCP Reno. Pada TCP Reno tidak bisa menangani ketika terjadi packet loss atau error yang berurutan dalam satu congestion window. TCP New Reno memiliki fitur yang sama dengan TCP Reno tetapi yang membedakan keduanya adalah pada mekanisme fast recovery. 2.3.1.1. Slow Start

Sama halnya dengan TCP Tahoe atau Reno, slow start pada new reno merupakan algoritma tahap awal ketika

(30)

TCP membangun koneksi antara TCP (pengirim) dengan TCP (penerima) sampai mengirim paket selama congestion window belum mencapai sstresh atau tidak ada terjadi packet loss. Pada tahap ini sebelum pengiriman paket, TCP (pengirim) akan menginisialisasikan nilai awal congestion window (cwnd = 1 MSS). Kemudian dengan asumsi tidak ada gangguan pada pengiriman paket, jika setiap TCP (pengirim) menerima ACK dari TCP (penerima) maka nilai dari congestion window akan ditambah satu (cwnd = cwnd + 1 MSS). Nilai dari congestion window akan terus bertambah secara exponensial setiap RTT.

Gambar 2.4 Gambar Slow start TCP 2.3.1.2. Congestion Avoidance

Congestion avoidance merupakan tahap ketika congestion window (cwnd) lebih dari atau sama dengan slow start treshold (sstresh). Tahap ini merupakan tahap ketika TCP meninggalkan tahap slow start atau ketika terjadi duplikat ACK. Pada tahap ini nilai dari slow start treshold (sstresh = cwnd/2) dan

(31)

nilai congestion window (cwnd = sstresh). Tahap congestion avoidance merupakan tahap ketika nilai congestion window bertambah 1 MSS secara linier sampai terjadi duplikat ACK atau timeout.

Gambar 2.5 Congestion Avoidance TCP

2.3.1.3. Fast Retransmit dan Fast Recovery

Pada TCP Reno ketika pengirim menerima duplikat ACK sebanyak tiga atau waktu retransmission habis maka TCP Reno akan mengirim ulang hanya paket yang dilaporkan hilang, ini merupakan tahap fast retransmit. Fast retransmit dipicu oleh dua kondisi yaitu ketika ada laporan duplikat ACK sebanyak tiga dengan asumsi hanya terdapat satu packet loss dalam satu congestion window yang sama, kemudian masuk ke tahap fast recovery dan ketika timeout akan melakukan slow start. TCP Reno memiliki kelemahan yakni tidak bisa menangani ketika terjadi multiple packet loss yang beruntun pada satu congestion

(32)

window yang sama. TCP reno akan terus mengurangi ukuran window beberapa kali dalam kasus multiple packet loss tersebut. Hal tersebut akan berdampak buruk pada kinerja dari TCP reno. Oleh karena itu pada pengembangan berikutnya yaitu TCP new reno dibuat dengan memodifikasi algoritma fast recovery agar mampu menangani multiple packet loss. Pada TCP new reno ketika pada tahap fast recovery dan menerima duplikat ACK sebanyak tiga maka TCP new reno akan menunggu dalam waktu tertentu untuk mendeteksi packet loss lainnya kemudian mencatat nomor urut atau sequence number tertinggi dari segmen yang dikirim pada tahap fast recovery ke sebuah variabel recover. Selanjutnya ketika pengirim menerima ACK parsial (ACK parsial adalah ACK dengan nomor urut kurang dari recover) maka pengirim akan mengirim segmen yang hilang tersebut, proses ini akan dilakukan sebanyak segmen yang hilang tanpa meninggalkan tahap fast recovery. Setelah semua ACK diterima pengirim ketika berada di tahap fast recovery, TCP new reno akan keluar dari tahap fast recovery menuju tahap congestion avoidance. Jika pengirim menerima ACK baru (ACK baru adalah ACK dengan nomor urut lebih dari sama dengan nilai recover) maka akan masuk ke tahap congestion avoidance dan congestion window menjadi cwnd = ssthresh.

(33)

Gambar 2.6 Fast Retransmit dan Fast Recovery TCP new reno LastByteAcked = LastByteSent #1 #1 EffectiveWindow #2 #2 #3#3 #4#4 #5#5 #6#6 NextByteExpected = LastByteRecvd + 1 LastByteRecvd TCP Sender TCP Receiver (loss) (loss) (loss) LastByteAcked LastByteSent FlightSize #2 #2 #4#4 #6#6 NextByteExpected Ack#1 ( duplicate ) Ack#1 ( duplicate ) Ack#1 ( duplicate ) Seg#1 (retransmission) #2 #2 #4#4 #6#6 NextByteExpected LastByteRecvd #1 #1 LastByteRecvd LOSS DETECTED (3 dupACKs) Ack#3 (partial) LOSS DETECTED (partial ACK) Seg#3 (retransmission) Time Receive buffer LastByteAcked = LastByteSent #1 #1 EffectiveWindow #2 #2 #3#3 #4#4 #5#5 #6#6 NextByteExpected = LastByteRecvd + 1 LastByteRecvd TCP Sender TCP Receiver (loss) (loss) (loss) LastByteAcked LastByteSent FlightSize #2 #2 #4#4 #6#6 NextByteExpected Ack#1 ( duplicate ) Ack#1 ( duplicate ) Ack#1 ( duplicate ) Seg#1 (retransmission) #2 #2 #4#4 #6#6 NextByteExpected LastByteRecvd #1 #1 LastByteRecvd LOSS DETECTED (3 dupACKs) Ack#3 (partial) LOSS DETECTED (partial ACK) Seg#3 (retransmission) Time Receive buffer Receive buffer

(34)

Gambar 2.7 Diagram State TCP new reno 2.4. Manajemen Antrian di Router

Manajemen antrian merupakan sebuah algoritma yang digunakan untuk memantau isi antrian seperti paket masuk, keluar atau membuang paket jika diperlukan [16]. Manajemen antrian memiliki beberapa algoritma yaitu : PQM (Passive Queue Management) dan AQM (Active Queue Management).

2.4.1. Passive Queue Management (PQM)

PQM (Passive Queue Management) merupakan salah satu algoritma manajemen antrian yang cukup sederhana dan mudah dalam penerapannya. Dalam teknik Passive Queue Management, router biasanya memelihara satu set antrian per satu interface, menampung paket yang telah dijadwalkan keluar dari router melalui interface tersebut[16]. Contoh teknik manajemen antrian dari algoritma ini adalah drop tail dan SFQ (Stochastic Fairness Queuing).

2.4.1.1. Drop Tail

Teknik antrian droptail merupakan teknik antrian sederhana. Teknik antrian ini bekerja dengan cara menentukan panjang antrian dan memantau atau

(35)

memelihara antrian, jika antrian masih ada ruang maka paket yang datang dapat masuk ke buffer. Sedangkan jika antrian penuh maka paket yang akan masuk ke antrian dibuang.

2.4.2. Active Queue Management (AQM)

AQM (Active Queue Management) merupakan salah satu algoritma manajemen antrian yang terdiri dari dropping atau ECN-marking packets sebelum antrian penuh. Biasanya AQM bekerja dengan memelihara satu atau beberapa paket yang memiliki probabilitas drop atau ditandai, dan secara probabilistik membuang atau menandai paket ketika antrian masih sedikit[15]. Contoh dari teknik manajemen antrian algoritma ini adalah RED (Random Early Detection).

2.4.2.1. Random Early Detection (RED)

Random Early Detection merupakan teknik manajemen antrian yang digunakan untuk menghindari kemacetan. RED memonitor ukuran rata-rata antrian dan drop (atau tanda bila digunakan bersama dengan ECN) paket berdasarkan probabilitas statistik. Jika buffer hampir kosong, semua paket masuk diterima. Seiring bertambahnya antrian, probabilitas untuk membuang paket masuk juga terus tumbuh. Bila buffer hampir penuh, probabilitas membuang paket sudah mencapai satu dan semua paket masuk dijatuhkan. RED lebih adil daripada drop tail, dalam artian tidak memiliki bias terhadap trafik yang membeludak. Semakin banyak host mentransmisikan, semakin besar kemungkinan paketnya dijatuhkan [16].

Jika avg kurang dari 𝑚𝑖𝑛𝑡ℎ maka paketnya dimasukkan

ke antrian. Jika avg lebih dari 𝑚𝑎𝑥_𝑡ℎ maka semua paket yang masuk dijatuhkan. Jika avg berada di antara

(36)

𝑚𝑖𝑛_𝑡ℎ dan 𝑚𝑎𝑥_𝑡ℎ, maka paket dijatuhkan dengan probabilitas pa. Fungsi drop untuk Drop Tail dan RED [17].

𝑎𝑣𝑔 = (1 − 𝑤_𝑞) ∗ 𝑎𝑣𝑔̅̅̅̅̅ + 𝑤_𝑞∗ 𝑞 Ket: - avg = rata-rata antrian

- 𝑤𝑞= bobot antrian

- 𝑎𝑣𝑔̅̅̅̅̅ = rata-rata antrian sebelumnya - q = instantaneous queue size

(37)

2.5. Network Simulator 2 (NS2)

Network Simulator (Version 2) yang dikenal sebagai NS2, merupakan software atau perangkat lunak simulasi jaringan yang berguna dalam mempelajari sifat dinamis dari jaringan komunikasi. Simulasi jaringan kabel serta fungsi jaringan nirkabel dan protokol (misalnya, algoritma routing, TCP, UDP,dll) dapat dilakukan dengan menggunakan NS2. Secara umum, NS2 menyediakan pengguna untuk menentukan protokol jaringan yang dibutuhkan dan skenario simulasi yang dapat disesuaikan. Network Simulator 2 (NS2) menggunakan dua bahasa pemrograman yaitu C++ dan Object-oriented Tool Command Language (OTcl). C++

digunakan sebagai mekanisme internal (backend) simulator sedangkan

OTcl untuk mengatur simulasi dengan menyusun dan mengkonfigurasi objek serta penjadwalan peristiwa secara diskrit (frontend). C++ dan OTcl dihubungkan oleh TclCL [3].

Gambar 2.9 Arsitektur NS 2

Untuk menjalankan script simulasi menggunakan perintah ns kemudian diikuti nama file script.tcl. Setelah simulasi selesai dijalankan maka akan menghasilkan output berupa file trace berekstensi ‘.tr’ dan ‘.nam’ . File yang berekstensi .tr merupakan file trace kejadian selama simulasi berlangsung dan dapat dianalisa dengan menggunakan tools bantuan awk script. Sedangkan file berekstensi .nam digunakan untuk menjalankan animasi dari simulasi yang telah dijalankan sebelumnya.

Untuk membuat suatu script awk, terlebih dahulu harus mengetahui struktur output dari simulasi NS2 yaitu file yang berekstensi ‘.tr’ .

(38)

Event Time From _Node_NodeTo Packet _Type Packet _Size Flags Flow _ID Source _Addr._Addr.Dest _NumberSeq. Packet _ID

a) Event

Event merupakan proses atau kejadian yang terjadi selama simulasi dijalankan. Ada beberapa jenis event seperti :

 + : enqueue (kejadian paket masuk antrian)  - : dequeue (kejadian paket keluar dari antrian)  r : receive (kejadian ketika paket diterima di node

tujuan)

 d : drop (kejadian ketika paket dibuang)

 c : collision (kejadian ketika terjadi tabrakan di level MAC)

b) Time

Waktu ketika event terjadi dicatat dalam satuan detik c) From Node

Nomor unik pengirim paket d) To Node

Nomor unik penerima paket e) Packet Type

Tipe paket yang dikirim seperti : TCP, DCCP, UDP, ack,cbr,dll f) Packet Size

Ukuran paket yang dikirim dalam satuan byte g) Flags

Flags merupakan suatu penanda dari sebuah paket yang dikirim. Ada tujuh flags :

1. E : penanda jika Explicit Congestion Notification (ECN) echo aktif.

2. P : penanda jika prioritas di header IP aktif. 3. Tidak digunakan

4. A : Aksi ketika terjadi congestion 5. E : penanda jika kemacetan terjadi

(39)

6. F : penanda jika TCP fast start sedang digunakan

7. N : penanda ketika lapisan transport dapat menggunakan Explicit Congestion Notification (ECN)

h) Flow ID ID aliran data i) Source Address

Berisi informasi alamat asal paket dan memiliki format ‘a.b’. ‘a’ adalah alamat atau node sedangkan b adalah port. Contoh : 4.0  4 adalah alamat atau node sedangkan 0 adalah port.

j) Destination Address

Berisi informasi alamat tujuan paket dan memiliki format ‘a.b’. ‘a’ adalah alamat atau node sedangkan b adalah port. Contoh : 4.0  4 adalah alamat atau node sedangkan 0 adalah port k) Sequence Number

Nomor urut setiap paket. l) Packet ID

(40)

22 BAB III

PERANCANGAN SIMULASI JARINGAN 3.1. Flowchart Penelitian dan Perancangan Simulasi

(41)

3.2. Topologi

Pada penelitian ini akan menggunakan topologi dumb-bell. Topologi ini dipilih karena topologi dumb-bell merupakan topologi yang sederhana untuk dapat menghasilkan efek bottleneck. Efek bottleneck terjadi karena adanya perbedaan antara data yang masuk terlampau besar daripada kapasitas yang dapat ditampung pada node. Dalam kasus ini dan berdasarkan topologi di bawah yang mengalami efek bottleneck ada di node 2 (R1).

Gambar 3.2 Topologi Dumb-bell S1 dan S2 : node pengirim.

R1 dan R2 : router

D1 dan D2 : node penerima

Data dari S1 akan dikirim ke D1 melalui R1 dan R2 ( S1--- R1---R2---D1 ).

Data dari S2 akan dikirim ke D2 melalui R1 dan R2 ( S2--- R1---R2---D2 ). S1

S2

R1 R2

D1

(42)

3.3. Parameter Simulasi

Pada penelitian ini, penulis menentukan parameter-parameter yang akan dipakai ketika simulasi dijalankan. Parameter untuk melakukan simulasi ini bersifat konstan dan merupakan parameter yang digunakan pada NS2. Parameter tersebut dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

No Parameter Simulasi Nilai

1 Link S1 -- R1, S2 -- R1 Bandwidth : 10 Mbps

2 Link R1 – R2 Bandwidth : 1 Mbps

3 Link R2 – D1, R2 – D2 Bandwidth : 10 Mbps

4 Model Antrian Drop Tail dan RED

5 Buffer 50, 100, 150 dan 200

6 Protokol Transport UDP, TCP, DCCP CCID 2 _{dan DCCP CCID 3}

7 Trafik TCP  FTP - size : 1000 UDP,DCCP  CBR - size : 1000 - rate : 5 Mbps 8 Simulation Time 600 s

(43)

3.4. Skenario Simulasi Pengujian

Pada penelitian ini menggunakan sembilan skenario untuk mengukur kinerja dari DCCP dan tingkat fairness terhadap TCP new reno.

3.4.1. Matriks Skenario Pengujian

Skenario Protokol Antrian Buffer

1 TCP New Reno vs DCCP Drop Tail 50 2 TCP New Reno vs DCCP Drop Tail 100 3 TCP New Reno vs DCCP Drop Tail 150 4 TCP New Reno vs DCCP Drop Tail 200

5 TCP New Reno vs DCCP RED 50

9 TCP New Reno vs UDP Drop Tail 50 Tabel 3.2 Skenario

3.4.2. Topologi Skenario Pengujian TCP New Reno vs DCCP Topologi ini digunakan untuk membandingkan kinerja dari CCID2 dengan CCID3 ketika menggunakan buffer (50, 100, 150 dan 200) dan jenis antrian (drop tail dan RED) ketika dihadapkan dengan TCP New Reno. TCP new reno akan dihadapkan dengan kedua protokol DCCP (CCID2, CCID3) dan dijalankan selama 600 detik. Sebuah trafik FTP yang menggunakan protokol TCP new reno akan dialirkan dari node S1 sebagai pengirim (TCP source) menuju ke node D1 sebagai penerima (TCP sink). Sebuah trafik CBR yang menggunakan protokol CCID2 atau CCID3 dialirkan dari node S2 sebagai pengirim (DCCP source) menuju node D2 sebagai penerima (DCCP sink). Kedua trafik dari S1 dan S2 dialirkan menuju node R1 kemudian diteruskan ke R2, selanjutkan trafik dari R2 akan diteruskan ke node D1 atau D2. Pada node R1 dan R2 menggunakan model antrian droptail atau RED dan buffer 50,100, 150, atau 200.

(44)

Gambar 3.3 Topologi Skenario TCP new reno vs DCCP CCID2 dan CCID3

3.4.3. Topologi Skenario Pengujian TCP New Reno vs UDP

Pada skenario kesembilan ini, akan membandingkan kinerja dari TCP newReno ketika dihadapkan dengan UDP. Pada skenario ini penulis mengamati pengaruh UDP terhadap TCP dari sisi fairness.

TCP new reno akan dihadapkan dengan UDP dan dijalankan selama 600 detik. Sebuah trafik FTP yang menggunakan protokol TCP new reno akan dialirkan dari node S1 sebagai pengirim (TCP source) menuju ke node D1 sebagai penerima (TCP sink). Sebuah trafik CBR yang menggunakan protokol UDP dialirkan dari node S2 sebagai pengirim (UDP source) menuju node D2 sebagai penerima. Kedua trafik dari S1 dan S2 dialirkan menuju node R1 kemudian diteruskan ke R2, selanjutkan trafik dari R2 akan diteruskan ke node D1 atau D2. Pada node R1 dan R2 menggunakan model antrian Drop Tail dan buffer 50. Skenario pertama ini merupakan skenario yang akan dijadikan tolak ukur dengan skenario lainnya.

S1 S2 R1 R2 D1 D2 TCP source DCCP source Buffer : 50, 100, 150 atau 200 TCP sink DCCP sink Drop Tail / RED

Drop Tail / RED

Buffer : 50, 100, 150 atau 200

(45)

Gambar 3.4 Topologi Skenario 9 TCP new reno vs UDP

3.5. Parameter Kinerja atau Performance Metrics

Parameter pengujian atau performance metrics yang digunakan pada penelitian ini akan diuraikan sebagai berikut :

3.5.1. Throughput

Bandwidth sebenarnya atau aktual yang diukur dalam satuan waktu tertentu dan pada kondisi jaringan tertentu yang digunakan untuk melakukan pengiriman data dari pengirim sampai data diterima oleh penerima. Semakin besar nilai throughput maka semakin baik. Throughput memiliki satuan yang dinyatakan dalam kilo byte persecond (kBps).

𝑇ℎ𝑟𝑜𝑢𝑔ℎ𝑝𝑢𝑡(𝑘𝐵𝑝𝑠) =𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑑𝑎𝑡𝑎 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑘𝑖𝑟𝑖𝑚 (𝑘𝐵) 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑖𝑟𝑖𝑚𝑎𝑛 𝑑𝑎𝑡𝑎 (𝑠)

3.5.2. Rata-rata End-to-End Delay

Nilai Rata-rata end-to-end delay merupakan selisih dari waktu source mengirim paket dengan waktu penerimaan paket di tujuan. Nilai tersebut didapatkan dari total waktu pengiriman sampai paket diterima dibagi jumlah paket yang sampai di tujuan. Rata-rata end-to-end delay memiliki satuan waktu yaitu detik (s) atau mili detik (ms).

S1 S2 R1 R2 D1 D2 TCP source UDP source Droptail

Buffer : 50 Buffer : 50Droptail

TCP sink

(46)

𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝐸𝑛𝑑𝑡𝑜𝐸𝑛𝑑 𝐷𝑒𝑙𝑎𝑦(𝑠) =Σ (𝑇𝐷 − 𝑇𝑆) 𝑁 Ket : 𝑇_𝐷 = 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑝𝑎𝑘𝑒𝑡 𝑑𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎 (𝑠) 𝑇_𝑆 = 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑝𝑎𝑘𝑒𝑡 𝑑𝑖𝑘𝑖𝑟𝑖𝑚 (𝑠) 𝑁 = 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑝𝑎𝑘𝑒𝑡 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎 3.5.3. Jitter

Jitter atau variasi delay merupakan variasi delay antar paket yang terjadi pada jaringan. Besarnya nilai jitter akan sangat dipengaruhi oleh variasi beban trafik dan seringnya terjadi congestion yang ada dalam jaringan. Semakin besar beban trafik di dalam jaringan akan menyebabkan semakin besar pula peluang terjadinya congestion dengan demikian nilai jitter-nya akan semakin besar. Semakin besar nilai jitter akan mengakibatkan nilai QoS akan semakin turun. Untuk mendapatkan nilai QoS jaringan yang baik, nilai jitter harus seminimum mungkin.

Jitter = delay i - delay (i-1)

𝐽𝑖𝑡𝑡𝑒𝑟 = 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑠𝑖 𝑑𝑒𝑙𝑎𝑦 (𝑠) 𝑑𝑒𝑙𝑎𝑦_𝑖 = 𝑑𝑒𝑙𝑎𝑦 𝑠𝑒𝑘𝑎𝑟𝑎𝑛𝑔 (𝑠) 𝑑𝑒𝑙𝑎𝑦_(𝑖−1) = 𝑑𝑒𝑙𝑎𝑦 𝑠𝑒𝑏𝑒𝑙𝑢𝑚 (𝑠) 3.5.4. Paket Hilang (Packet Loss Rate)

Packet loss rate merupakan jumlah paket yang hilang ketika sedang ditransmisikan dalam jaringan. Packet loss rate dapat terjadi karena buffer penuh, bit error atau timeout.

𝑃𝑎𝑐𝑘𝑒𝑡 𝐿𝑜𝑠𝑠 𝑅𝑎𝑡𝑒 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑎𝑐𝑘𝑒𝑡 𝐷𝑟𝑜𝑝

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑎𝑘𝑒𝑡 𝐷𝑖𝑘𝑖𝑟𝑖𝑚× 100%

3.5.5. Variasi RTT (RTT Variance)

Round Trip Time merupakan waktu yang dihitung dari paket dikirim dari node asal sampai node pengirim menerima ack dari

(47)

paket yang dikirim (ack dari node tujuan). Pada beberapa jenis congestion control di TCP atau di protokol lainnya yang menggunakan RTT untuk menghitung nilai transmisi akan terpengaruh jika RTT sering mengalami fluktuasi. Jika RTT besar, maka kemungkinan jaringan mengalami kemacetan. Jika RTT kecil berarti jaringan dalam keadaan normal. Ketika RTT mengalami fluktuasi terus menerus maka RTT variance akan membesar. 𝑆𝑅𝑇𝑇 = ((1 − 𝛼) × 𝑆𝑅𝑇𝑇) + (𝛼 × 𝑅′) 𝑅𝑇𝑇𝑣𝑎𝑟 = ((1 − 𝛽) × 𝑅𝑇𝑇𝑣𝑎𝑟) + (𝛽 × |𝑆𝑅𝑇𝑇 − 𝑅′) Ket: - SRTT = Sample RTT (s) - R’= Estimate RTT (s) - RTTvar = RTT variance (s) - α = 0.125 - β = 0.25 3.5.6. Congestion Window (cwnd)

Congestion window (cwnd) adalah salah satu variabel pada TCP yang digunakan untuk mengontrol atau membatasi jumlah data TCP yang dapat dikirim ke jaringan sebelum menerima ACK. Nilai dari congestion window akan terus bertambah setiap menerima ACK. Selain congestion window ada juga receiver window (rwnd) merupakan variabel yang memberitahu jumlah data yang dapat diterima di sisi tujuan. Kedua variabel tersebut digunakan untuk mengatur aliran data dalam koneksi TCP, untuk meminimalkan kemacetan, dan meningkatkan kinerja jaringan. Congestion window yang stabil akan terlihat seperti gigi gergaji, tapi jika pada jaringan seriang terjadi congestion maka congestion window akan terlihat tidak beraturan.

(48)

30 BAB IV ANALISIS DATA

Untuk mengetahui kinerja dari protokol DCCP CCID2 dan CCID3 maka semua skenario yang telah dibuat dan dijelaskan pada bab tiga dijalankan menggunakan Network Simulator 2 (NS2). Jika semua skenario sudah dijalankan maka akan menghasilkan file seperti file trace “.tr”, Network AniMator “.nam”, dan xgraph “.xg”. Untuk mengolah semua file tersebut agar bisa dianalisis penulis menggunakan awk untuk mengolah file “.tr” sehingga menghasilkan throughput, jitter, rata-rata end-to-end delay dan packet loss rate. File “.xg” dapat diolah menggunakan aplikasi xgraph, libre calc, atau microsoft excel. Pada penelitian ini penulis hanya menggunakan awk dan microsoft excel untuk mengolah data keluaran dari simulasi semua skenario yang telah dibuat. 4.1. Hasil Simulasi

4.1.1. Skenario 1 TCP newReno vs DCCP (Buffer : 50, Drop Tail)

TCP CCID2 TCP CCID3

Throughput 180.602 151.868 109.593 215.038 Packet Loss 0.44% 0.75% 1.00% 0.31% Average E2E 354.965 351.933 379.259 386.382 Jitter 1.35068 8.26018 3.68472 3.51372

Tabel 4.1 Hasil Skenario 1 TCP newReno vs DCCP 4.1.2. Skenario 2 TCP newReno vs DCCP (Buffer : 100, Drop Tail)

(49)

4.1.3. Skenario 3 TCP newReno vs DCCP (Buffer : 150, Drop Tail) TCP CCID2 TCP CCID3 Throughput _{217.288 124.212 226.856 115.728} Packet Loss _0.41% _0.57% _0.44% _0.70% Average E2E _1037.8 _{1029.1 1035.59 1052.67} Jitter _{0.636317 8.23266 2.45426 3.11967}

Tabel 4.3 Hasil Skenario 3 TCP newReno vs DCCP 4.1.4. Skenario 4 TCP newReno vs DCCP (Buffer : 200, Drop Tail)

Tabel 4.4 Hasil Skenario 4 TCP newReno vs DCCP 4.1.5. Skenario 5 TCP newReno vs DCCP (Buffer : 50, RED)

Throughput _{175.223 146.551 167.976 150.393} Packet Loss _1.70% _1.75% _2.00% _1.75% Average E2E _{109.046 108.985 111.619 108.374} Jitter _{2.76522 8.20725 3.96515 4.81019}

Throughput _{174.29 151.382 169.367 153.945} Packet Loss _1.09% _1.08% _1.34% _1.09% Average E2E _{159.193 159.286 162.215 157.233} Jitter _{2.27911 8.23246 3.48448 4.45803}

Throughput _{173.864 154.243} _{168.09 158.354} Packet Loss _0.82% _0.79% _1.00% _0.80% Average E2E _{211.249 210.837 213.719 208.516} Jitter _{1.93228 8.26297 3.12396 4.18183}

(50)

4.1.8. Skenario 8 TCP newReno vs DCCP (Buffer : 200, RED) TCP CCID2 TCP CCID3 Throughput _{174.162 155.632 165.431 162.114} Packet Loss _0.69% _0.67% _0.90% _0.66% Average E2E _259.058 _{257.94 260.022 252.689} Jitter _{1.73609 8.29122} _{2.9873 4.05501}

Tabel 4.8 Hasil Skenario 8 TCP newReno vs DCCP 4.1.9. Skenario 9 TCP newReno vs UDP

TCP UDP

Throughput 0.0446427 820.285 Packet Loss 91.30% 80.00% Average E2E 295.344 430.483 Jitter 145.592 0.00574332 Tabel 4.9 Hasil Skenario 9 TCP newReno vs UDP

4.2. Analisis Hasil

4.2.1. Throughput

Grafik 4.1 Pengaruh Jumlah Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Throughput DCCP

Pada grafik 4.1 menunjukkan bahwa throughput TCP New Reno tidak naik sedikitpun. Hal tersebut terjadi karena throughput UDP menggunakan hampir seluruh bandwidth yang ada, sedangkan TCP New Reno sama sekali tidak bisa mengirim paket karena

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 100 200 300 400 500 600 kB p s Time (s)

Thoughput TCP newReno vs UDP

TCP UDP

(51)

terganggu oleh UDP yang secara terus menerus mengirim paket tanpa mempedulikan TCP newReno yang sama-sama sedang mengirim paket karena tidak memiliki congestion control. Sehingga throughput yang dihasilkan TCP New Reno sangat kecil. Hal ini menunjukkan bahwa UDP tidak fairness terhadap TCP New Reno.

Pengaruh Jumlah Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Throughput DCCP

Drop Tail RED

Buffer CCID2 CCID3 CCID2 CCID3 50 151.868 215.038 146.551 150.393 100 140.436 171.246 151.382 153.945 150 124.212 115.728 154.243 158.354 200 157.327 90.5695 155.632 162.114 Tabel 4.10 Pengaruh Jumlah Buffer dan Jenis Antrian

Terhadap Throughput DCCP

Grafik 4.2 Pengaruh Jumlah Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Throughput DCCP

Pada grafik 4.2 menunjukkan pengaruh peningkatan buffer dan penggunaan jenis antrian Drop Tail dan RED terhadap throughput CCID2 dan CCID3. Throughput yang dihasilkan oleh CCID2 pada jenis antrian drop tail mengalami penurunan pada buffer 100 dan 150. Ketika buffer 200 thoughput CCID2

0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 kB p s Buffer

Pengaruh Buffer & Jenis Antrian Terhadap

Throughput DCCP

CCID2 (Drop Tail) CCID3 (Drop Tail) CCID2 (RED) CCID3 (RED)

(52)

mengalami kenaikan yang sangat tinggi. Sedangkan pada jenis antrian RED, throughput CCID2 mengalami peningkatan tetapi tidak terlalu signifikan seiring dengan ditambahnya jumlah buffer.

Throughput yang dihasilkan CCID3 pada jenis antrian drop tail mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya buffer, hal ini dikarenakan seiring bertambahnya buffer maka RTT akan semakin membesar. RTT yang besar berdampak pada menurunnya throughput yang dihasilkan CCID3 karena pada CCID3 menggunakan RTT untuk menghitung seberapa besar data yang bisa dikirimkan pada pengiriman selanjutnya dan juga penanda terjadi congestion. Sedangkan pada jenis antrian RED, throughput yang dihasilkan CCID3 mengalami peningkatan yang tidak terlalu signifikan. Hal ini terjadi karena pada jenis antrian RED, buffer tidak digunakan sampai penuh sehingga RTT yang dihasilkan tidak lebih besar dari RTT ketika menggunakan antrian drop tail.

Pada grafik 4.2 terlihat bahwa pada antrian drop tail dan ketika buffer kecil (50 sampai 100), throughput CCID3 lebih unggul dari CCID2. Tetapi sebaliknya ketika buffer membesar (150 sampai 200), throughput CCID2 mengungguli CCID3. Hal tersebut dikarenakan perbedaan mekanisme kedua protokol dan jenis antrian drop tail yang selalu menggunakan seluruh ruang buffer. CCID2 tidak menerima dampak yang terlalu besar dengan bertambahnya buffer sedangkan CCID3 terpengaruh dengan bertambahnya buffer karena pada protokol ini menggunakan RTT sebagai penanda terjadinya congestion dan sebagai parameter perhitungan besaran data yang dapat dikirim pada periode selanjutnya. Karena menggunakan jenis antrian drop tail maka RTT yang dihasilkan akan semakin membesar seiring dengan bertambahnya buffer sehingga throughput yang dihasilkan CCID3 semakin menurun.

(53)

Throughput CCID2 dan CCID3 pada jenis antrian RED sama-sama mengalami kenaikan seiring dengan bertambahnya buffer, tetapi tidak terlalu besar.

(a) (b)

Grafik 4.3 Throughput TCP vs DCCP Buffer 50 Antrian Drop Tail

Pada grafik 4.3(a) terlihat bahwa throughput CCID2 tidak mendominasi TCP New Reno, hal ini dikarenakan mekanisme congestion control pada CCID2 yang tidak sebaik yang dimiliki oleh TCP New Reno yang memiliki fase fast recovery. Pada grafik 4.3(a) menunjukkan bahwa CCID2 fairness ketika bekerja secara bersamaan dengan protokol TCP New Reno pada buffer kecil dan menggunakan jenis antrian drop tail. Sedangkan pada grafik 4.2(b) throughput CCID3 terus naik dan cenderung stabil antara 200-250 kBps, sedangkan throughput TCP New Reno mengalami penurunan seiring dengan kenaikan throughput CCID3. Dari grafik 4.3(b) tersebut terlihat bahwa pada buffer kecil dan menggunakan antrian drop tail CCID3 menghasilkan throughput yang tinggi sehingga tidak fairness terhadap TCP New Reno. Sedangkan CCID2 menghasilkan throughput yang lebih rendah dari TCP New Reno, lebih fairness dari CCID3 tetapi kinerja yang dihasilkan lebih rendah dari CCID3.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 200 400 600 800 kB p s Time (s) TCP newReno vs CCID2 TCP CCID2 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 200 400 600 800 kB p s Time (s) TCP newReno vs CCID3 TCP CCID3

(54)

(a) (b)

Hampir sama dengan hasil pada grafik 4.3(a), hasil dari grafik 4.4(a) juga terlihat bahwa throughput CCID2 tidak mendominasi TCP new reno, hal ini dikarenakan mekanisme congestion control pada CCID2 yang tidak sebaik yang dimiliki oleh TCP new reno yang memiliki fase fast recovery. Pada grafik 4.4(a) menunjukkan bahwa CCID2 fairness ketika bekerja secara bersamaan dengan protokol TCP new reno pada buffer 100 dan menggunakan jenis antrian drop tail. Sedangkan pada grafik 4.4(b) throughput CCID3 terus naik tetapi tidak mendominasi throughput TCP new reno. Sedangkan throughput TCP new reno mengalami penurunan seiring dengan kenaikan throughput CCID3. Dari grafik 4.4(b) tersebut terlihat bahwa pada buffer 100 dan menggunakan antrian drop tail, CCID3 cukup fairness terhadap TCP New Reno.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 200 400 600 800 kB p s Time (s) TCP newReno vs CCID2 TCP CCID2 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 200 400 600 800 kB p s Time (s) TCP newReno vs CCID3 TCP CCID3

(55)

(a) (b)

Hampir sama dengan hasil pada grafik 4.3(a) dan 4.4(a), hasil dari grafik 4.5(a) juga terlihat bahwa throughput CCID2 tidak mendominasi TCP New Reno bahkan throughput yang dihasilkan lebih menurun. Pada grafik 4.5(a) menunjukkan bahwa CCID2 fairness ketika bekerja secara bersamaan dengan protokol TCP new reno pada buffer 150 dan menggunakan jenis antrian drop tail tetapi kinerjanya semakin menurun karena mekanisme congestion control pada CCID2 kalah dibandingkan dengan congestion control yang dimiliki oleh TCP New Reno. Sedangkan pada grafik 4.5(b) throughput CCID3 tidak mendominasi throughput TCP New Reno dan lebih kecil dibanding dengan throughput yang dihasilkan CCID3 pada grafik 4.3(b) dan 4.4(b). Sedangkan throughput TCP New Reno tetap mengalami penurunan seiring dengan kenaikan throughput CCID3. Dari grafik 4.5(b) tersebut terlihat bahwa pada buffer 150 dan menggunakan antrian drop tail, CCID3 fairness terhadap TCP New Reno tetapi kinerja CCID3 menurun karena pengaruh buffer yang cukup besar, hal ini memperngaruhi throughput yang dihasilkan karena throughput yang dihasilkan CCID3 sangat dipengaruhi oleh RTT. Semakin besar buffer berarti semakin 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 200 400 600 800 kB p s Time (s) TCP newReno vs CCID2 TCP CCID2 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 200 400 600 800 kB p s Time (s) TCP newReno vs CCID3 TCP CCID3

(56)

besar juga RTT sehingga mengakibatkan throughput yang dihasilkan CCID3 lebih kecil.

(a) (b)

Pada grafik 4.6(a) juga terlihat bahwa throughput CCID2 pada awalnya mendominasi TCP New Reno tetapi pada waktu antara 300-400 detik throughput yang dihasilkan CCID2 menurun sedangkan throughput TCP New Reno naik. Pada grafik 4.6(a) menunjukkan bahwa CCID2 fairness ketika bekerja secara bersamaan dengan protokol TCP New Reno pada buffer 200 dan menggunakan jenis antrian drop. Sedangkan pada grafik 4.6(b) throughput CCID3 tidak mendominasi throughput TCP New Reno dan lebih kecil dibanding dengan throughput yang dihasilkan CCID3 pada grafik 4.3(b), 4.4(b) dan 4.5(b). Sedangkan throughput TCP New Reno tetap mengalami penurunan seiring dengan kenaikan throughput CCID3. Dari grafik 4.6(b) tersebut terlihat bahwa pada buffer 200 dan menggunakan antrian drop tail CCID3 fairness terhadap TCP New Reno tetapi kinerja CCID3 menurun sangat jauh jika dibandingkan ketika menggunakan buffer kecil, hal ini dikarenakan pengaruh buffer yang cukup besar sehingga memperngaruhi throughput yang dihasilkan karena throughput 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 200 400 600 800 kB p s Time (s) TCP newReno vs CCID2 TCP CCID2 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 200 400 600 800 kB p s Time (s) TCP newReno vs CCID3 TCP CCID3

(57)

yang dihasilkan CCID3 sangat dipengaruhi oleh RTT. Semakin besar buffer berarti semakin besar juga RTT sehingga mengakibatkan throughput yang dihasilkan CCID3 kecil.

(a) (b)

Grafik 4.7 Throughput TCP vs DCCP Buffer 50 Antrian RED

(a) (b)

Grafik 4.8 Throughput TCP vs DCCP Buffer 100 Antrian RED 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 200 400 600 800 kB p s Time (s)

TCP newReno vs CCID2

TCP CCID2 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 200 400 600 800 kB p s Time (s)

TCP newReno vs CCID3

TCP newReno vs CCID2

TCP newReno vs CCID3

TCP CCID3

(58)

(a) (b)

Grafik 4.9 Throughput TCP vs DCCP Buffer 150 Antrian RED

(a) (b)

Grafik 4.10 Throughput TCP vs DCCP Buffer 200 Antrian RED

Pada jenis antrian RED dengan buffer 50 CCID3 tidak menghasilkan throughput yang tinggi seperti di jenis antrian drop tail tetapi lebih fariness. Pada grafik 4.3(b) CCID3 menghasilkan throughput yang tinggi sedangkan pada grafik 4.7(b) throughput yang dihasilkan CCID3 lebih rendah karena CCID3 tidak mendominasi TCP new reno dan pengaruh dari jenis antrian RED serta packet loss rate yang tinggi. Dari keseluruhan hasil yang 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 200 400 600 800 kB p s Time (s)

TCP newReno vs CCID2

TCP newReno vs CCID3

TCP newReno vs CCID2

TCP newReno vs CCID3

TCP CCID3

(59)

didapatkan yaitu grafik 4.7, 4.8, 4.9 dan 4.10 menunjukkan bahwa throughput yang dihasilkan CCID2 dan CCID3 tidak sebaik ketika menggunakan antrian drop tail. Hal ini juga didukung dengan tingginya packet loss rate yang dihasilkan kedua protokol pada jenis antrian RED.

4.2.2. Rata-rata End-to-End Delay

Pengaruh Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Average End-to-End Delay DCCP

Tabel 4.11 Pengaruh Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Rata-rata E2E Delay DCCP

Grafik 4.11 Pengaruh Buffer dan Jenis Antrian Terhadap Rata-rata E2E Delay DCCP

Pada grafik 4.11 menunjukkan pengaruh buffer dan jenis antrian Drop Tail dan RED terhadap rata-rata end to end delay CCID2 dan CCID3. Rata-rata end to end delay yang dihasilkan CCID2 pada jenis antrian drop tail lebih tinggi dibandingkan ketika menggunakan jenis antrian RED. Seiring dengan bertambahnya

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 0 50 100 150 200 250 ms Buffer

Pengaruh Buffer & Jenis Antrian Terhadap Average End-to-End Delay DCCP

CCID2 (Drop Tail) CCID3 (Drop Tail) CCID2 (RED) CCID3 (RED)

Drop Tail RED

Buffer CCID2 CCID3 CCID2 CCID3 50 351.933 386.382 108.985 108.374 100 682.647 738.335 159.286 157.233 150 1029.1 1052.67 210.837 208.516 200 1313.32 1335.15 257.94 252.689