Gambar 1. Trafik East-West.

1. Pendahuluan

Selama beberapa dekade terakhir, tren virtual di sisi server yang berada di pusat data semakin berkembang. Namun seiring berjalannya waktu, tren virtual sering terjadi masalah pada hal skalabilitas dan fleksibilitas [1]. Hal ini salah satunya dikarenakan masih banyaknya pusat data yang menerapkan arsitektur tradisional 3 lapis. Secara tradisional, jaringan pusat data memiliki desain tiga tingkat berdasarkan access, aggregation, dan core. Karena persyaratan skalabilitas dan fleksibilitas, maka setiap tingkat akan membutuhkan perangkat jaringan dalam jumlah besar untuk dipasang, dikonfigurasi, dan dikelola sehingga meningkatkan biaya dan kompleksitas jaringan pada pusat data [2].

Disisi lain, teknologi virtual sekarang ini memungkinkan untuk melakukan pemindahan pada host virtual dari satu server fisik ke server fisik lain, sehingga permintaan migrasi dan mobilitas pusat data yang memungkinkan perpindahan dari satu server fisik ke server lain, mengakibatkan kebutuhan bandwidth dan performa yang lebih tinggi dari jaringan tersebut. Terhitung sejak tahun 2016 hingga 2021, lalu lintas internal pada pusat data global meningkat 23.4% setiap tahunnya [3].

Demikian dengan apa yang terjadi pada lalu lintas east-west. Lalu lintas east-west menggambarkan komunikasi data antara server atau berbagai aplikasi yang semuanya terdapat dalam pusat data. Untuk mengatasi lalu lintas east-west yang meningkat secara eksponensial, pusat data sekarang ini harus memenuhi beberapa aspek, salah satunya yaitu nilai latency yang rendah [4]. Latency merupakan parameter penting dijaringan pusat data. Faktor yang mempengaruhi kinerja pada pusat data didorong oleh perancangan topology, routing, flow control, dan efisiensi pesan yang menyebabkan pengaruh pada kinerja sistem [5]. Oleh karena itu pemilihan topologi jaringan pusat data sangat penting dalam komunikasi server-ke- server untuk meminimalkan nilai latency.

Melihat permasalahan yang terjadi di pusat data, penggunaan protokol tunneling VXLAN dan pemilihan arsitektur topologi clos atau biasa dikenal dengan spine-leaf bisa menjadi salah satu solusi dipermasalahan ini. tunneling VXLAN dapat memenuhi kebutuhan migrasi suatu server virtual di pusat data secara dinamis

sehingga memberikan jangkauan antar server secara mudah. Dengan pengunaan arsitektur topologi clos dapat menjaga nilai latency sehingga meminimalkan penurunan kinerja suatu jaringan.

Penelitian ini dibuat dalam simulasi yang bertujuan untuk mengukur performa protokol tunneling VXLAN pada topologi clos yang berguna untuk mengetahui nilai latency dan throughput pada suatu lalu lintas antar pusat data dan pengaruh hasil latency terhadap throughput yang dihasilkan.

2. Tinjauan Pustaka

Dalam penelitian yang berjudul “High Performance Interconnection Network Design Using Clos Architecture” membahas tentang performa tinggi yang dihasilkan pada desain arsitektur clos. Penelitian ini menggunakan alat simulasi NS2 yang digunakan untuk mendapatkan nilai metrik dan nilai throughput pada pengujiannya. Hasil dari simulasi tersebut menyimpulkan bahwa dengan arsitektur clos dapat memberikan throughput yang tinggi dan latency yang rendah [6].

Dari penelitian Mirdan Syahid Mulya Sudrajat, Doan Perdana, Ridha Muldina Negara mengangkat topik bahasan tentang analisis performa dari protokol tunneling VXLAN dan NVGRE di jaringan virtual. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa dan membandingkan kinerja dari VXLAN dan NVGRE. Metode yang digunakan adalah dengan menggunakan dua buah server fisik yang kemudian dihubungkan dengan jaringan virtual pada hypervisor server xen. Hasil dari penelitian tersebut, protokol tunneling VXLAN dan NVGRE memiliki kinerja yang berbeda. Protokol tunneling terbaik dalam hal efisiensi penggunaan bandwidth dan pengujian delay adalah protokol tunneling NVGRE. Kemudian performansi jitter menunjukkan bahwa protokol tunneling VXLAN memiliki varian delay rate lebih rendah [7].

Dari penelitian yang yang berjudul "Distributed Control Plane for High Performance Switchbased VXLAN Overlays" dengan topik bahasan mengenai perbandingan performa pada penerapan VXLAN yang berada pada perangkat switch dan dengan penerapan VXLAN dalam perangkat server. hasil dari penelitian

ini yaitu disimpulkan bahwa dengan mengimplementasikan VXLAN menggunakan perangkat keras switch lebih unggul dibandingkan pada server dengan melihat pada bandwidth yang didapatkan dan kinerja yang signifikan pada penggunaan CPU [8].

Berdasarkan penelitian yang sudah ada terkait pembahasan tentang VXLAN dan arsitektur clos, maka pada penelitian kali ini yang mengangkat topik bahasan tentang Simulasi Pengukuran Performa VXLAN di Jaringan East-west Traffic Berdasarkan Nilai Latency dan Throughput Pada Topologi Clos diharapkan bisa menjadikan manfaat pada pusat data dengan kualitas jaringan yang lebih baik.

Virtual extensible local area network (VXLAN) yang didefinisikan dalam RFC 7348 adalah teknologi Network Virtualization over Layer 3 (NVO3) yang menggunakan enkapsulasi MAC-in-UDP dan bertujuan untuk mengurangi biaya serta meningkatkan fleksibilitas penerapan layanan [9].

East-West traffic yaitu lalu lintas perpindahan secara horizontal yang memfasilitasi komunikasi aplikasi server dalam pusat data. Lalu lintas ini terjadi pada server ke server yang menangani volume komunikasi yang besar [10].

Gambar 1. Trafik East-West.

Latency adalah waktu yang dibutuhkan data untuk menempuh jarak dari asal ke tujuan. Latency dapat dipengaruhi oleh jarak, media fisik, kongesti atau juga waktu proses yang lama.

Tabel 1. Kategori Latency (Delay) [11].

Kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur dalam bps. Throughput merupakan jumlah total kedatangan paket yang sukses yang diamati pada tujuan selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi interval waktu tersebut atau dapat dilihat pada Persamaan (1).

Throughput = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑎𝑘𝑒𝑡 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑘𝑖𝑟𝑖𝑚 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑖𝑟𝑖𝑚𝑎𝑛

(1) Kategori Throughput sebagai berikut :

Tabel 2. Kategori Throughput [11].

Topologi clos digunakan untuk membuat sistem leaf dan spine untuk menghubungkan leaf switch (switch akses pusat data) bersama-sama melalui spine switch. Topologi ini dibuat sedemikian rupa sehingga setiap leaf switch terhubung secara redundant ke semua backbone switch secara langsung [12].

Gambar 2. Topologi Clos.

Kategori Besar Delay Indeks

Sangat Baik <150 ms 4

Baik 150 ms – 300 ms 3

Cukup 300 ms – 450 ms 2

Buruk >450 ms 1

Kategori Throughput Indeks

Sangat Baik >2,1 Mbps 4

Baik 1,2 Mbps - 2,1 Mbps 3 Cukup 700 kbps – 1,2 Mbps 2 Kurang Baik 338 kbps – 700 kbps 1

Buruk 0 – 338 kbps 0

GNS3 adalah perangkat lunak open source yang digunakan untuk meniru, mengonfigurasi, menguji, dan memecahkan masalah jaringan virtual dan nyata.

GNS3 memungkinkan untuk menjalankan topologi kecil yang hanya terdiri dari beberapa perangkat virtual dari beberapa vendor jaringan termasuk switch virtual Cisco, Cisco ASAs, Brocade vRouters, switch Cumulus Linux, instance Docker, HPE VSR, beberapa peralatan Linux dan banyak lainnya [13].

3. Metode Penelitian

Adapun metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini yaitu metode eksperimental. Metode penelitian eksperimental digunakan untuk mencari pengaruh perlakuan tertentu terhadap yang lain dalam kondisi yang terkendali [14].

Tahapan dalam penelitian ini terdiri dari empat tahap yang akan dijelaskan sebagai berikut :

Tahap pertama yaitu instrumen penelitian. Tahap ini menjelaskan tentang kebutuhan yang yang akan digunakan pada penelitian ini.

a. Kebutuhan Perangkat Lunak

Perangkat lunak yang digunakan untuk menjalankan simulasi adalah sebagai berikut :

1. Sistem Operasi Windows 7 2. GNS3

3. Command Prompt b. Kebutuhan Perangkat Keras

Perangkat keras yang digunakan untuk menjalankan simulasi adalah sebuah laptop dengan spesifikasi sebagai berikut :

1. Processor: Intel(R) Core(TM) i3-6006U CPU @ 2.00GHz (4CPUs),

~2.0GHz 2. RAM : 8192MB

3. Operating Sistem : Windows 10 Pro 64-bit

c. Skenario

Rancangan topologi jaringan yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Skema Topologi.

Pada Gambar 3 menunjukkan skema topologi yang yang didalamnya terdapat dua buah switch spine dengan autonomous system number (ASN) yang sama dan dua buah switch leaf dengan ASN yang berbeda. Switch spine dan leaf terhubung secara langsung secara point-to-point, sedangkan koneksi koneksi antara switch spine ke spine dan switch leaf ke leaf menggunakan routing BGP dan control plane EVPN yang mendukung untuk VXLAN tunnel end point (VTEP) peer discovery. Pada kedua switch leaf terdapat tunnel VXLAN yang digunakan untuk penghubung antar node VM dengan vlan id dan network address yang sama. Switch leaf yang juga menjadi VTEP dikonfigurasi pada bagian maximum transmission unit (MTU) yang berguna untuk meningkatkan throughput dan performa jaringan pada proses enkapsulasi dan dekapsulasi VXLAN.

Tahap kedua yaitu pengumpulan data. Metode pengumpulan data dilakukan dengan cara mengambil keluaran data hasil simulasi dari uji kinerja VXLAN, yaitu dengan melihat nilai parameter yang ditampilkan pada saat dilakukannya simulasi.

Dalam mendapatkan pengukuran dari kinerja VXLAN, terdapat beberapa parameter yang dijadikan tolak ukur, diantaranya adalah latency dengan mengambil

nilai dari waktu tempuh dan throughput dengan mengambil nilai dari rate transfer data.

Tahap ketiga yaitu analisis data. Pada tahap ini, data yang dikumpulkan sebelumnya, selanjutnya dilakukan analisa terkait parameter yang sudah ditentukan. Analisa hasil simulasi berdasarkan parameter uji performansi jaringan yaitu latency dan perhitungan nilai throughput. Dari analisis tersebut menghasilkan proses data hasil dari proses analisis. Kemudian data hasil analisis yang dijadikan sebagai kesimpulan dari hasil penelitian ini.

Tahap keempat yaitu pengujian. Tahap akhir dalam penelitian ini adalah pengujian terhadap performa VXLAN yang dilakukan pada simulasi yang dibuat di GNS3. Berikut adalah alur dari tahapan pengujian:

1. Melakukan uji koneksi dengan menggunakan ping pada program Command Prompt, yaitu mengirimkan paket icmp dari node VM 1 ke node VM 2 dengan 3 traffik data yang berbeda, yaitu 50 Byte, 32 KByte dan 63 Kbyte selama interval 10 kali.

2. Mencatat hasil performansi untuk parameter latency dan perhitungan throughput dari hasil uji koneksi.

3. Mengolah data dari parameter latency dan throuhput untuk dijadikan sebagai hasil akhir pada uji performansi.

4. Hasil Penelitian dan Pembahasan

Dari simulasi yang telah dilakukan di GNS3 terhadap performa dari VXLAN pada topologi clos dengan pengujian koneksi menggunakan ping antar node VM selama interval 10 kali dengan 3 trafik data yang berbeda menghasilkan output nilai latency yang ditampilkan pada tabel 3 sebagai berikut :

Tabel 3. Hasil Parameter Latency.

Pada tabel 3 menjelaskan hasil parameter latency yang diperoleh ketika menjalankan simulasi. Berdasarkan data dari parameter latency tersebut menghasilkan rata – rata latency 6 ms pada trafik data sebesar 50 byte, 52 ms pada trafik data 32 kbyte, dan 97 ms pada trafik data 63 kbyte. Rata - rata dari ketiga nilai latency yang sudah didapatkan tersebut digunakan untuk nilai uji terhadap standarisasi yang mengacu pada standar TIPHON.

Hasil perhitungan throughput dihitung dengan Persamaan (1) dengan mengambil hasil dari parameter latency yang sebelumnya sudah didapatkan pada saat uji koneksi dengan menggunakan ping dan beban trafik data yang kemudian menjadi hasil output dari nilai throughput. Hasil throughput dapat dilihat pada tabel 4 sebagai berikut :

Tabel 4. Hasil Parameter Throughput.

Pada tabel 4 menjelaskan hasil parameter throughput yang diperoleh ketika melakukan perhitungan dengan Persamaan (1). Berdasarkan data dari parameter

Interval/Paket size

50 byte

32 kbyte

63 kbyte 1 6 ms 69 ms 110 ms 2 4 ms 47 ms 85 ms 3 7 ms 50 ms 80 ms 4 7 ms 42 ms 85 ms 5 6 ms 38 ms 96 ms 6 6 ms 38 ms 123 ms 7 6 ms 58 ms 104 ms 8 7 ms 46 ms 110 ms 9 6 ms 59 ms 94 ms 10 5 ms 72 ms 79 ms Rata - rata 6 Ms 52 ms 97 ms

Interval/Paket size

50 byte 32 kbyte 63 kbyte 1 0,0636 Mbps 3,6232 Mbps 4,4744 Mbps 2 0,0954 Mbps 5,3191 Mbps 5,7904 Mbps 3 0,0545 Mbps 5,0000 Mbps 6,1523 Mbps 4 0,0545 Mbps 5,9524 Mbps 5,7904 Mbps 5 0,0636 Mbps 6,5789 Mbps 5,1270 Mbps 6 0,0636 Mbps 6,5789 Mbps 4,0015 Mbps 7 0,0636 Mbps 4,3103 Mbps 4,7326 Mbps 8 0,0545 Mbps 5,4348 Mbps 4,4744 Mbps 9 0,0636 Mbps 4,2373 Mbps 5,2360 Mbps 10 0,0763 Mbps 3,4722 Mbps 6,2302 Mbps Rata - rata 0,0653 Mbps 5,0507 Mbps 5,2009 Mbps

throughput tersebut menghasilkan rata – rata throughput 0,0653 Mbps pada trafik data sebesar 50 byte, 5,0507 Mbps pada trafik data 32 kbyte, dan 5,2009 Mbps pada trafik data 63 kbyte. Rata - rata dari ketiga nilai throughput yang sudah didapatkan tersebut digunakan untuk nilai uji terhadap standarisasi yang mengacu pada standar TIPHON.

Analisis dari hasil pengujian latency dan perhitungan throughput yang sudah didapatkan kemudian dilakukan standarisasi yang mengacu pada standar TIPHON.

Tabel 5. Hasil Standarisasi TIPHON Pada Parameter Latency.

Tabel 6. Hasil Standarisasi TIPHON Pada Parameter Throughput.

Berdasarkan standar yang mengacu pada TIPHON, kedua parameter uji yaitu latency dan throughput mendapatkan index nilai yang sempurna atau dengan kata lain sangat baik untuk parameter latency dan untuk throughput mendapatkan 2 nilai sangat baik dan 1 kurang baik.

Dari hasil penelitian ini yang mengangkat topik bahasan mengenai performa VXLAN pada topologi clos dapat dilihat dari hasil rata -rata bahwa ketika menggunakan trafik data kecil akan menghasilkan latency yang juga kecil, dan ketika diberikan trafik data yang cukup besar maka nilai parameter latency juga naik ke angka lebih besar, namun masih dalam kategori yang yang baik. Begitupun pada hasil parameter throughput menunjukkan fenomena yang sama dengan parameter latency. Nilai throughput diperoleh semakin kecil atau besar berdasarkan besarnya ukuran beban trafik dan juga nilai latency.

50 byte 32 kbyte 63 kbyte Rata – rata latency 6 ms 52 ms 97 ms

Index 4 4 4

Kategori TIPHON Sangat Baik Sangat Baik Sangat Baik

50 byte 32 kbyte 63 kbyte Rata – rata throughput 0,0653 Mbps 5,0507 Mbps 5,2009 Mbps

Index 1 4 4

Kategori TIPHON Kurang Baik Sangat Baik Sangat Baik

5. Kesimpulan

Berdasarkan hasil yang didapatkan dipenelitian pengukuran performa VXLAN pada topologi clos yang dilakukan, didapatkan kesimpulan mengenai kinerja dari tunneling VXLAN berdasarkan nilai latency dan throughput. Mengacu pada nilai latency yang dihasilkan, tunneling VXLAN dapat menjadi teknologi Network Virtualization over Layer 3 yang handal ketika menangani lalu lintas east- west pada pusat data. Pada performa throughput yang dihasilkan dapat dikatakan cukup baik dalam melakukan pengiriman sebuah paket data antar node. Kedua parameter uji yang dijadikan variabel acuan memiliki dampak sebab akibat atau memiliki dampak satu dengan yang lainnya, terbukti dengan perbandingan besar kecilnya nilai dari latency terhadap besar kecilnya nilai throughput yang dihasilkan.