i
TUGAS AKHIR
ANALISIS KINERJA LOAD BALANCING JARINGAN 4G
PADA PC ROUTER MIKROTIK MENGGUNAKAN
METODE PCC
Disusun dalam Memenuhi
Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (S1) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Semarang
MOH. FAKHRUDIN NASIR C.411.15.0078
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEMARANG
SEMARANG
2020
ii
HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR DENGAN JUDUL
ANALISIS KINERJA LOAD BALANCING JARINGAN 4G
PADA PC ROUTER MIKROTIK MENGGUNAKAN
METODE PCC
NAMA : MOH. FAKHRUDIN NASIR NIM : C.411.15.0078
Disusun dalam Memenuhi
Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (S1) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Semarang
TELAH DIPERIKSA DAN DISETUJUI
SEMARANG,...
Mengetahui
PEMBIMBING I PEMBIMBING II
Ari Endang Jayati,ST,MT Ir.Erlinasari, M.Eng NIS. 065570030102094 NIS. 065570030102024
KETUA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
Titik Nurhayati,ST,M.Eng NIS. 065570030102025
iii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Tugas Akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk
telah saya nyatakan dengan benar
Nama : MOH. FAKHRUDIN NASIR
NIM : C.411.15.0078
Tanda Tangan :……….
Tanggal :……….
Yang menyatakan,
iv
ABSTRAK
Nama : Moh. Fakhrudin NasirNIM : C.411.15.0078
Judul : Analisis Kinerja Load Balancing Jaringan 4G pada PC Router Mikrotik Menggunakan Metode PCC
Pemasangan internet rumah sekarang lagi marak dikalangan masyarakat, tetapi belum semua wilayah di indonesia terjangkau oleh kabel telepon atau layanan ISP tersebut. 4G LTE adalah jaringan seluler generasi ke4 yang memiliki kecepatan transfer yang cepat. Dapat mungkin menjadi pengganti ISP berbasis kabel dengan melakukan load balancing pada jaringan.Load balancing adalah teknik untuk mendistribusikan beban trafik pada dua atau lebih jalur koneksi, agar trafik dapat berjalan optimal. Maka dari itu penulis melakukan penelitian terhadap kinerja load balancing pada jaringan 4G LTE dan kualitas layanan internet yang digunakan. penelitian dilakukan menggunakan PC router Mikrotik dengan metode PCC (Per Connection Classifier). Pengujian dilakukan pada 2 buah provider seluler. Parameter utama yang digunakan yaitu penyebaran koneksi yang ditandai saat melakukan koneksi dan kualitas jaringan (QoS) pada provider seluler yang digunakan. Pengukuran Quality of Service meliputi delay, packet loss, jitter, throughput selama 7 hari dengan 2 waktu pengambilan dan dengan 3 skenario interface hidup-hidup, mati-hidup, hidup-mati. Dari hasil pengujian penyebaran koneksi saat melakukan browsing didapatkan data 59 kali dengan penyebaran koneksi 26 di LTE1 dan 33 di LTE2. Pengujian download didapatkan data 9 kali dengan penyebaran data 6 di LTE1 dan 3 di LTE2. Berdasarkan hasil tersebut PCC berhasil membagi koneksi yang telah ditandai oleh kedua interface LTE tetapi belum seimbang, ini dikarenakan respon time dan kestabilan serta kekuatan jaringan pada kedua provider tidak sama mengakibatkan kurang seimbangnya pembagian koneksi yang terjadi. Pada pengukuran QoS didapatkan hasil yang sangat bagus berdasarkan standard TIPHON. Sehingga dapat digunakan sebagai alternatif pengganti ISP berbasis kabel.
Kata kunci : 4G, Load balancing, Mikrotik, PCiC
PEMBIMBING I PEMBIMBING II
Ari Endang Jayati,ST,MT Ir.Erlinasari, M.Eng NIS. 065570030102094 NIS. 065570030102024
v
ABSTRACT
The installation of home internet is now again rife in the community's defeat, but not yet all areas in indonesian are affordable by such telephone cables or ISP services. 4G LTE is a 4th generation cellular network that has a rapid transfer rate. Can be a cable-based ISP replacement by performing load balancing on a network.Load balancing is a technique for distributing traffic loads on two or more connection lines, in order for the traffic to run optimally. And so the author did research into the performance of load balancing on 4G LTE networks and the quality of internet services used. research was conducted using a Microtic router PC by the PCC (Per Connection Classifier) method. Testing is done on 2 pieces of mobile providers. The main parameter used is the deployment of the connection marked when performing connections and network quality (QoS) on the mobile provider used. Quality of Service measurements include delay, packet loss, jitter, 7-day throughput with 2 retrieval times and with 3 live-and-dead, live-dead interface scenarios. From the result of connection deployment testing when browsing is obtained data 59 times with connection deployment 26 in LTE1 and 33 in LTE2. Download testing is obtained data 9 times with data deployment 6 in LTE1 and 3 in LTE2. Based on such results the PCC managed to split connections that had been marked by both LTE interfaces but had not been balanced, this was because the time response and stability and network strength on both providers were not the same resulting in a lack of balance of connection sharing occurring. On QoS measurements are obtained excellent results based on the TIPHON standard. So that can be used as an alternative to cable-based ISP replacements.
.
vi
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat, karunia dan hidayah-Nya , penulis diberi kekuatan untuk meyelesaikan Tugas Akhir . Penulisan Tugas Akhir ini dimaksudkan guna memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan Jenjang Pendidikan Sarjana (S-1) Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Semarang
Dengan telah selesainya Laporan Tugas Akhir ini yang tidak terlepas dari dukungan dan bantuan dari pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu perkenankanlah penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar besarnya kepada :
1. Bapak Andy Kridasusila, SE, MM , selaku Rektor Universitas Semarang 2. Bapak Purwanto, ST, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Semarang.
3. Ibu Titik Nurhayati, ST, M.Eng, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Semarang
4. Ibu Ari Endang Jayati, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing I yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk memberikan pengarahan, saran, dan bimbingan materi serta berbagai kemudahan yang memungkinkan dalam terselesaikannya penyusunan Tugas Akhir ini .
5. Ibu Ir.Erlinasari, M.Eng selaku Dosen Pembimbing II yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk memberikan pengarahan, saran, dan bimbingan materi serta berbagai kemudahan yang memungkinkan dalam terselesaikannya penyusunan Tugas Akhir ini .
vii
6. Orang tua dan keluarga yang telah memberikan bantuan dukungan material dan moral serta doa
7. Serta sahabat serta teman- teman yang telah banyak membantu saya menyelesaikan Tugas Akhir ini .
Penulis menyadari bahwa penelitian ini tidak sesempurna sebagaimana yang diharaokan, untuk itu saran dan kritik sangat diharapkan demi penyempurnaan Tugas Akhir ini . Semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat untuk para akademisi , praktisi ataupun untuk penelitian-penelitian selanjutnya. Akhir kata penulis mohon maaf atas kekurangan dan kesalahan yang ada pada penyusunan laporan ini . Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua terutama bagi pihak yang berkepentingan
Semarang,
viii DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ... iii
ABSTRAK ... iv
ABSTRACT ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ...viii
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ...xvii
DAFTAR LAMPIRAN ...xix
BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah ... 2 1.3 Tujuan ... 3 1.4 Batasan Masalah ... 4 1.5 Metodologi Penelitian ... 4 1.6 Sistematika Penulisan ... 5
BAB II DASAR TEORI 2.1 Mikrotik ... 7
2.1.1 Fitur-fitur Mikrotik ... 8
2.2 PC Router ... 9
2.3 Load Balancing ... 9
2.4 Per Connection Classifier (PCC) ... 13
2.4.1 Cara PCC Bekerja ... 14
2.4.1.1 Algoritma Hashing ... 15
2.5 Failover ... 15
2.6 Arsitektur Protokol TCP/IP ... 16
2.6.1 TCP ... 17
ix
2.6.3 Cara Kerja Protokol TCP/IP ... 18
2.7 NAT (Network Address Translator) ... 19
2.7.1 Static NAT ... 20
2.7.2 Dynamic NAT ... 20
2.7.3 Masquerading NAT ... 21
2.8 Firewall ... 21
2.8.1 Mikrotik sebagai Firewall ... 22
2.9 Jaringan 4G LTE (Ling Term Evolution) ... 24
2.9.1 Arsitektur Jaringan 4G ... 27
2.10 Quality of Service (QoS) ... 32
2.11 Monitoring Jaringan ... 38
2.11.1 Ping Tester ... 38
2.11.2 IDM (Internet Download Manager) ... 40
2.12 Winbox ... 40
2.13 Switch ... 41
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Analisis Kebutuhan Sistem ... 42
3.1.1 Spesifisikasi Sistem ... 42
3.1.2 Spesifikasi Perangkat Lunak... 43
3.1.3 Spesifikasi Kebutuhan Perangkat Keras ... 44
3.2 Langkah-langkah Implementasi Sistem ... 46
3.3 Perencanaan Instalasi MikrotikOS pada PC router ... 47
3.4 Perencanaan Konfigurasi Load Balancing ... 47
3.4.1 Konfigurasi Dasar ... 47
3.4.2 Konfigurasi NAT ... 48
3.4.3 Konfigurasi Mangle ... 49
3.4.4 Pengaturan Routing ... 49
3.4.5 Pembuatan Failover ... 51
3.5 Perencanaan Sistem Uji ... 52
3.5.1 Perencangan Pengujian Sistem Load Balancing ... 53
3.5.2 Perencangan Pengujian Failover ... 55
x
3.6 Implementasi Topologi Jaringan ... 60
3.7 Instalasi OS Mikrotik pada PC Router ... 61
3.8 Konfigurasi Load Balancing ... 66
3.8.1 Konfigurasi Dasar ... 67
3.8.2 Konfigurasi DHCP Client ... 69
3.8.3 Konfigurasi NAT (Network Address Translation) ... 70
3.8.4 Konfigurasi Mangle ... 71 3.8.5 Konfigurasi Routing... 74 3.8.6 Konfigurasi Failover ... 74 3.9 Uji Coba ... 75 3.9.1 Pengujian Browsing ... 76 3.9.2 Pengujian Download ... 77 3.9.3 Pengujian Failover... 79
3.10 Implementasi Software Ping Tester ... 88
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Pengukuran ... 94
4.2 Data Delay ... 95
4.2.1 Data Delay Waktu Pagi ... 96
4.2.2 Analisis Data Delay Waktu Pagi ... 98
4.2.3 Data Delay Waktu Malam ... 98
4.2.4 Analisis Data Delay Waktu Malam ...100
4.3 Data Packet Loss ...100
4.3.1 Data Packet Loss Waktu Pagi ...101
4.3.2 Analisis Data Packet Loss Waktu Pagi ...102
4.3.3 Data Packet Loss Waktu Malam...103
4.3.4 Analisis Data Packet Loss Waktu Malam ...104
4.4 Data Jitter ...105
4.4.1 Data Jitter Waktu Pagi...105
4.4.2 Analisis Data Jitter Waktu Pagi ...107
4.4.3 Data Jitter Waktu Malam ...107
4.4.4 Analisis Data Jitter Waktu Malam ...109
xi
4.5.1 Data Throughput Waktu Pagi ...110
4.5.2 Analisis Data Throughput Waktu Pagi ...112
4.5.3 Data Throughput Waktu Malam ...112
4.5.4 Analisis Data Throughput Waktu Malam ...114
4.6 Analisis Parameter Quality of Service Terhadap Load Balancing ...114
4.7 Analisis Kinerja Load Balancing Jaringan 4G Metode PCC ...117
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ...119
5.2 Saran ... 121
DAFTAR PUSTAKA ...122
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Load Balancing Dengan Dua ISP ... 10
Gambar 2.2 Ilustrasi Firewall ... 22
Gambar 2.3 Ilustrasi 4G LTE ... 23
Gambar 2.4 Arsitektur 4G LTE ... 27
Gambar 2.5 Ilustrasi Arsitektur E-UTRAN ... 28
Gambar 2.6 Ilustrasi Arsitektur EPC ... 30
Gambar 2.7 Softaware Ping Tester ... 38
Gambar 2.8 Tampilan WinBox ... 41
Gambar 2.9 Switch TP-LINK ... 41
Gambar 3.1 Rancangan Sistem Load Balancing Dua Koneksi Internet ... 45
Gambar 3.2 Diagram Alir Proses Pengimplementasian Sistem ... 46
Gambar 3.3 Tahap Pengaturan Mangle ... 49
Gambar 3.4 Diagram Alir Algoritma Load Balancing Metode PCC... 50
Gambar 3.5 Diagram Alir Algoritma Failover ... 52
Gambar 3.6 Konfigurasi IP Address ... 61
Gambar 3.7 Pembuatan Virtual Machine di Oracle VM VirtualBox... 62
Gambar 3.8 Membuat RAM Virtual Machine ... 62
Gambar 3.9 Membuat Virtual Hard Disk ... 63
Gambar 3.10 Pengaturan Storage Virtual Machine ... 63
Gambar 3.11 Start Page Virtual Machine... 64
Gambar 3.12 Pemilihan Tempat File Penginstalan Virtual Machine ... 64
Gambar 3.13 Pemilihan Fitur-fitur Mikrotik ... 65
Gambar 3.14 Proses Installasi Mikrotik ... 65
Gambar 3.15 Welcome Screen Mikrotik ... 66
Gambar 3.16 Pengecekan USB Modem ... 67
Gambar 3.17 IP Address Pada Masing-Masing Interface ... 68
Gambar 3.18 Keterangan Interface “lte1 dan “lte2” ... 69
Gambar 3.19 Konfigurasi DHCP Client “lte1 dan “lte2” ... 70
Gambar 3.20 Koneksi yang Terjadi Ketika PC1 Melakukan Browsing ... 76
Gambar 3.21 Koneksi yang Terjadi pada Saat Melakukan Download ... 78
xiii
Gambar 3.23 Ping ke www.usm.ac.id ... 80
Gambar 3.24 “lte1” sebagai Gateway Ping ... 80
Gambar 3.25 Pemutusan Jalur Koneksi pada Interface lte2 ... 81
Gambar 3.26 Ping Setelah Pemutusan Jalur Koneksi pada lte2 ... 81
Gambar 3.27 Kondisi Sebelum Pemutusan Jalur Koneksi pada “lte” ... 81
Gambar 3.28 Pemutusan Jalur Koneksi pada lte1 ... 82
Gambar 3.29 Ping Setelah Pemutusan Jalur Koneksi pada lte1... 82
Gambar 3.30 Proses Download Sebelum Pemutusan Koneksi ... 83
Gambar 3.31 Proses Download Setelah Pemutusan Jalur Koneksi lte1 ... 83
Gambar 3.32 Proses Download Setelah Pemutusan Jalur Koneksi lte2 ... 84
Gambar 3.33 Kondisi Video Live Stream Pemutusan Jalur Koneksi ... 85
Gambar 3.34 Kondisi Video Live Setelah Pemutusan Jalur Koneksi lte1 ... 85
Gambar 3.35 Kondisi Video Live Setelah Pemutusan Jalur Koneksi lte2 ... 86
Gambar 3.36 Tampilan Setup Instalasi Ping Tester ... 88
Gambar 3.37 Tampilan License Agreement ... 89
Gambar 3.38 Tampilan Folder Instalation ... 89
Gambar 3.39 Tampilan Ready to Install ... 90
Gambar 3.40 Tampilan Instalasi Selesai ... 90
Gambar 3.41 Tampilan Pembuka Ping Tester ... 91
Gambar 3.42 Tampilan Target Hosts ... 91
Gambar 3.43 Tampilan Konfigurasi Host Name... 92
Gambar 3.44 Konfigurasi Parameter Ping Tester ... 92
Gambar 3.35 Tampilan Pengujian Ping Tester ... 93
Gambar 4.1 Sampel Data Ping Tester ... 95
Gambar 4.2 Grafik Hasil Perhitungan Delay Waktu Pagi 3 Skenario ... 97
Gambar 4.3 Grafik Hasil Perhitungan Delay Waktu Malam 3 Skenario ... 99
Gambar 4.4 Grafik Hasil Perhitungan Packet Loss Waktu Pagi 3 Skenario ...101
Gambar 4.5 Grafik Hasil Perhitungan Packet Loss Waktu Malam 3 Skenario ..103
Gambar 4.6 Grafik Hasil Perhitungan Jitter Waktu Pagi 3 Skenario ...106
Gambar 4.7 Grafik Hasil Perhitungan Jitter Waktu Malam 3 Skenario ...108
Gambar 4.8 Grafik Hasil Perhitungan Throughput Waktu Pagi 2 Skenario ...111
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Standar Delay TIPHON ... 33
Tabel 2.2 Standar Packet Loss TIPHON... 34
Tabel 2.3 Standar Jitter TIPHON ... 36
Tabel 2.4 Standar ThroughputI TIPHON ... 37
Tabel 3.1 Spesifikasi Software ... 43
Tabel 3.2 Spesifikasi Hardware ... 44
Tabel 3.3 Konfigurasi Modem dan Provider ... 45
Tabel 3.4 Konfigurasi IP address ... 46
Tabel 3.5 Perencanaan Konfigurasi NAT ... 48
Tabel 3.6 Perencanaan Routing Tabel ... 50
Tabel 3.7 Perilaku Sistem saat Pemutusan Koneksi ... 51
Tabel 3.8 Situs yang Dipilih Melakukan Uji Coba ... 54
Tabel 3.9 Perencangan Pengujian Failover ... 56
Tabel 3.10 Perencanaan Pengujian Delay ... 57
Tabel 3.11 Perencanaan Pengujian Packet Loss ... 58
Tabel 3.12 Perencanaan Pengujian Jitter ... 59
Tabel 3.13 Perencanaan Perencanaan Pengujian Throughput ... 60
Tabel 3.14 Perilaku Sistem Saat Pemutusan Salah Satu Jalur Koneksi ... 87
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Rata-rata Delay (ms) Waktu Pagi... 96
Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Rata-rata Delay (ms) Waktu Malam ... 98
Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Rata-rata Packet Loss (%) waktu Pagi ...101
xv
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Rata-rata Jitter (ms) Waktu Pagi ...105
Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Rata-rata Jitter (ms) waktu Malam ...107
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Rata-rata Throughput (kbps) Waktu Pagi ...110
Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Rata-rata Throughput (kbps) Waktu Malam ...112
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Capture Pengujian Browsing ... 1
Tabel Penyebaran Koneksi Browsing ... 2
Capture Pengujian Download ... 3
Tabel Penyebaran Koneksi Download ... 4
Data Delay ... 5
Data Packet Loss ... 6
Data Jitter ... 7
Data Throughput ... 8
1 BAB 1 PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Sekarang ini perkembangan teknologi sangat cepat dan maju, salah satunya perkembangan di bidang internet dan jaringan. Maraknya iklan pemasangan internet rumah seperti wifi rumah, wifi-cafe adalah salah bukti dari perkembangan internet dan jaringan saat ini. Dengan banyaknya penyedia ISP (Internet Service Provider) di indonesia, penyedia berlomba lomba memberikan kualitas layanan internet yang baik, contoh beberapa penyedia layanan ISP yaitu Telkom Indihome, MyRepublic, MNC Play Media, Biznet, dan lain sebagainya. Tetapi yang menjadi masalah belum terjangkaunya semua wilayah di indonesia oleh kabel telepon atau layanan ISP tersebut, sehingga masyarakat yang ingin memasang internet rumah harus menyerah untuk memasang jaringan internet di wilayahnya
Terkait dengan masalah tersebut, ada pilihan lain yang dapat dilakukan, yaitu dengan menggunakan jaringan 4G LTE (Long Term Evolution) sebagai sumber koneksi internet. Jaringan 4G LTE yang ditawarkan provider-provider di indonesia memiliki kecepatan hingga 14,4Mbps. Dalam perkembangannya jaringa 4G LTE juga semakin meluas hingga pelosok-pelosok desa. Permasalahan yang muncul adalah koneksi yang kurang stabil akibat banyaknya pengguna.
Hal ini bisa diatasi dengan menggunakan lebih dari satu koneksi yaitu menggunakan teknik Load Balancing pada dua atau lebih jalur koneksi. Load balancing adalah teknik untuk mendistribusikan beban trafik pada dua atau lebih
2
jalur koneksi, agar trafik dapat berjalan optimal, memaksimalkan throughput, memperkecil waktu delay dan menghindari overload pada salah satu jalur koneksi. Kemampuan load balancing juga dimiliki oleh router Mikrotik yang berbasis perangkat lunak, Mikrotik memiliki beberapa metode untuk melakukan load balancing salah satunya metode PCC (Per Connection Classifier). Metode PCC bekerja dengan cara mengelompokkan trafik koneksi yang melalui atau keluar masuk router menjadi beberapa kelompok.
Tetapi penggunaan jaringan 4G LTE pada load balancing jarang dilakukan, sehingga belum bisa di pastikan apakah load balancing akan berjalan dengan seimbang dan kualitas layanan internet (Quality of service) pada jaringan yang digunakan dapat bersaing dengan ISP yang menggunakan media kabel telepon seperti Indihome dan lainnya. Maka dari itu penulis akan melakukan analisis terhadap kinerja load balancing pada jaringan 4G LTE menggunakan metode PCC (Per Connection Classifier) serta menganalisis apakah jaringan 4G LTE dapat dijadikan sumber alternatif koneksi internet yang digunakan pada internet rumah.
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian Latar belakang, maka didapatkan permasalahan yang perlu dihadapi antara lain.
1. Bagaimana mengimplementasikan load balancing pada jaringan 4G LTE dengan menggunakan metode PCC (Per Connection Classifier)?
2. Bagaimana kinerja load balancing pada jaringan 4G LTE yang diukur dengan penyebaran beban koneksi pada masing masing Provider?
3
3. Bagaimana QoS (Quality of Service) pada jaringan yang digunakan pada sistem load balancing?
1.3. Tujuan dan Manfaat
Penyusunan dan penulisan Tugas Akhir ini memiliki tujuan dan manfaat antara lain :
a. Tujuan
1. Mengetahui cara mengimplementasikan load balancing pada jaringan 4G LTE pada PC Router Mikrotik
2. Mengetahui kinerja sistem load balancing yang dilakukan pada jaringan 4G LTE
3. Mengetahui apakah load balancing pada jaringan 4G LTE dapat digunakan sebagai alternatif sumber koneksi yang dapat dipercaya untuk kebutuhan internet rumah yang diukur dengan kualitas layanan internet (QOS)
b. Manfaat
1. Dapat mengetahui cara pengimplementasian load balancing pada jaringan 4G LTE pada PC Router Mikrotik
2. Memberikan informasi bahwa load balancing pada jaringan 4G LTE dapat digunakan sebagai alternatif sumber koneksi yang dapat dipercaya untuk kebutuhan internet rumah
4 1.4. Batasan Masalah
Agar ruang lingkup permasalahan lebih jelas serta mempermudah dalam penelitian, maka permasalahan di tekankan pada :
1. Penelitian dilakukan hanya pada satu tempat saja dengan 2 waktu yang berbeda (jam 09.00-11.00 dan 21.00-23.00 WIB) selama 1 minggu (7 hari) (tanggal 17 Januari – 23 janiari 2020), dengan kondisi mendapatkan sinyal jaringan 4G LTE pada masing masing provider
2. Pengimplementasian load balancing hanya dengan metode PCC (Per Connection Classifier
3. Sumber koneksi pada load balancing menggunakan 2 (dua) buah provider Telkomsel dan XL
1.5. Metode Penelitian
Penyusunan tugas akhir ini ada beberapa metodologi yang dicantumkan, guna mendapatkan hasil yang maksimal, adapun metodologi – metodologi yang digunakan sebagai pendekatan sistem pelaksanaan dalam penyusunan proposal tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
a. Studi Literatur
Metode ini mengambil dan menggunakan buku sebagai sumber referensi dan membuat teori - teori yang sangat menunjang materi tugas akhir ini. Sehingga dapat membuat proposal tugas akhir sesuai dengan yang diharapkan.
5 b. Metode Observasi
Metode yang digunakan adalah dengan pengambilan data secara langsung guna mendapatkan data yang akurat dan sesuai dengan keadaan sebenarnya.
c. Metode Pengukuran
Agar mendapatkan hasil yang akurat dan sesuai dengan keadaan sebenarnya. Pengukuran dilakukan pada pukul 09.00-12.00 WIB dan 20.00-23.00 WIB pada hari yang sama selama 1 minggu mulai tanggal 17 januari-23 januari 2020
1.6 Sistematika Penulisan
Dalam penulisan tugas akhir ini terbagi dalam beberapa bab yang sistematik dan memberikan uraian secara rinci agar lebih mudah untuk dipahami.
Adapun sistematika penulisan berikut ini:
BAB I : PENDAHULUAN
Pada Bab ini terdiri dari Latar belakang, Perumusan Masalah, Tujuan Penulisan, Batasan Masalah, Metodologi Penelitian Tugas akhir.
BAB II : DASAR TEORI
Bab ini berisi tentang teori Load balancing dan jaringan 4G yang terdapat dalam literatur tertentu yang relevan. Menguraikan hasil penelitian sebelumnya dan penjabaran dari tinjauan pustaka yang melandasi dasar dari Mikrotik dan jaringan 4G LTE
6 BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini akan membahas mengenai pemaparan perancangan sistem yang digunakan dalam penelitian. yaitu langkah-langkah yang akan dilakukan untuk mengimplementasi dan menganalisis sistem yang akan dibuat
BAB IV : ANALISA DAN PEMBAHASAN
Dalam bab ini dibahas penerapan sistem yang terdiri pembentukan sistem dan analisa sistem yang telah dibangun berdasarkan hasil pengujian.
BAB V : PENUTUP
Kesimpulan berasal dari hasil analisa dan penyampaian saran yang bertujuan memberikan alternatif sumber koneksi internet untuk masyarakat yang tinggal didaerah yang belum terjangkau kabel telepon dan ISP
7 BAB II
DASAR TEORI
2.1. Mikrotik
Mikrotik dibuat oleh MikroTikls sebuah perusahaan di kota Riga, Latvia. Latvia adalah sebuah negara yang merupakan “pecahan” dari negara Uni Soviet dulunya atau Rusia sekarang ini. Mikrotik awalnya ditujukan untuk perusahaan jasa layanan Internet (PJI) atau Internet Service Provider (ISP) yang melayani pelanggannya menggunakan teknologi nirkabel atau wireless. Saat ini MikroTik memberikan layanan kepada banyak ISP nirkabel untuk layanan akses Internet dibanyak negara di dunia dan juga sangat populer di Indonesia. MikroTik sekarang menyediakan hardware dan software untuk konektivitas internet di sebagian besar negara di seluruh dunia. Produk hardware unggulan Mikrotik berupa Router, Switch, Antena, dan perangkat pendukung lainnya. Sedangkan produk Software unggulan Mikrotik adalah MikroTik RouterOS.
Mikrotik RouterOS merupakan sistem operasi jaringan (network operating system) yang banyak digunakan oleh Internet Service Provider untuk keperluan firewall atau router yang handal yang dilengkapi dengan berbagai fitur dan tool, baik untuk jaringan kabel maupun jaringan wireless (Saputro, 2008)
Seperti penjelasan di atas, mikrotik merupakan router yang handal, yang mampu memberikan kelebihan pada sistem jaringan kita, karena dengan menggunakan mikrotik maka jaringan kita akan lebih stabil. Belakangan ini banyak
8
usaha warnet yang menggunakan mikrotik sebagai routernya, dan hasilnya mereka merasa puas dengan apa yang diberikan mikrotik.
Mikrotik RouterOS hadir dalam berbagai level. Tiap level memiliki kemampuannya masing-masing, mulai dari level 3, hingga level 6. Secara singkat, level 3 digunakan untuk router berinterface ethernet, level 4 untuk wireless client atau serial interface, level 5 untuk wireless AP, dan level 6 tidak mempunyai limitasi apapun.
Untuk aplikasi hotspot, bisa digunakan level 4 (200 user), level 5 (500 user) dan level 6 (unlimited user).
2.1.1 Fitur-fitur Mikrotik : a. Firewall dan NAT b. Routing
c. Static routing
d. Data Rate Management e. Hotspot f. Point-to-Point 1. tunneling protocols g. Simple tunnels h. IPsec i. Web proxy j. Caching DNS client k. DHCP l. Universal Client m. VRRP n. UPnP o. NTP p. Monitoring/Accounting q. SNMP r. M3P s. MNDP t. Tool
9 2.2. PC Router
Dari pengertian Router yang sudah disampaikan di atas dapat dikatakan bahwa PC Router adalah perangkat pengatur lalu lintas data antar segmen jaringan yang berbeda dengan memanfaatkan Personal Computer sebagai device atau alatnya. Dengan perkataan lain PC Router adalah PC yang dimodifikasi sedemikian rupa sehingga memiliki fungsi layaknya sebuah router yang mengatur lalu lintas data. Dengan penggunaan PC sebagai router jaringan, maka kita dapat memanfaatkan PC yang tidak perlu spesifikasi yang tinggi sebagai router sehingga kita dapat menekan biaya, dibandingkan dengan pembelian dedicated router yang digunakan sebagai router, selain harganya relatif mahal, juga maintenance terhadap jenis router ini cukup sulit.
2.3. Load Balancing
Load balancing adalah teknik untuk mendistribusikan beban trafik pada dua atau lebih jalur koneksi secara seimbang, agar trafik dapat berjalan optimal, memaksimalkan throughput, memperkecil waktu tanggap dan menghindari overload pada salah satu jalur koneksi (Dewobroto, 2009).
Dengan mempunyai banyak link maka optimalisasi utilisasi sumber daya, throughput, atau respone time akan semakin baik karena mempunyai lebih dari satu link yang bisa saling membackup pada saat network down dan menjadi cepat saat network normal jika memerlukan realibilitas tinggi yang memerlukan 100 % koneksi uptime dan yang menginginkan koneksi upstream yang berbeda dan dibuat saling membackup (Syahrizal, 2007).
10
Pada dasarnya, Net Balancer mendistribusikan permintaan yang berasal dari LAN dengan menggunakan metode tertentu ke beberapa gateway internet. Dengan kata lain, jika pada suatu titik waktu tertentu hanya ada satu pengguna LAN maka hanya membuat satu koneksi TCP (misalnya ia hanya menjalankan satu‐download dari Web), lalu lintas‐nya akan mengalir dari satu gateway, sehingga tidak akan mendapat manfaat dari Load Balancing ini.
Sebaliknya, jika LAN penuh sesak dengan pengguna, maka setiap permintaan dari LAN menuju WAN pada waktu yang sama, secara keseluruhan, hubungan mereka akan memiliki akses ke bandwidth yang lebih tinggi, sama dengan jumlah dari bandwidth akses tunggal.
Dapat disimpulkan bahwa satu sambungan ini tidak pernah memiliki lebih banyak bandwidth daripada apa yang ditawarkan oleh satu link, sedangkan beberapa koneksi simultan, akan rata‐rata, semuanya memiliki akses ke bandwidth yang lebih besar, yang akan meregangkan pada jumlah bandwidth internet semua link yang seimbang.
11
Dengan konsep yang sederhana, sebuah load balancing yang diletakkan antara client dan server, seperti terlihat pada gambar 2.1, akan menampung trafik yang datang dan membaginya kedalam request-request individual lalu menentukan server mana yang menerima request tersebut. Beberapa keuntungan penerapan load balancing antara lain :
a. Scalability : ketika beban sistem meningkat, kita dapat melakukan perubahan terhadap sistem agar dapat mengatasi beban sesuai dengan kebutuhan
b. High Avalibility : load balancer secara terus menerus melakukan pemantauan terhadap server. Jika terdapat server yang mati, maka load balancer akan menghentikan request ke server tersebut dan mengalihkannya ke server yang lain
c. Manageability : mudah ditata meskipun memiliki fisik sistem yang sangat besar.
d. Security : untuk semua trafik yang akan melewati load balancer, aturan keamanan dapat diimplementasi dengan mudah. Dengan private network digunakan untuk server, alamat Ipnya tidak akan diakses secara langsung dari luar sistem.
Saat sebuah router mempunyai dua koneksi internet (sama atau berbeda ISP) default gateway di router tetap hanya bisa satu, ditambahkan pun yang bekerja tetap hanya satu. Jadi misalnya router terhubung ke ISP A melalui interface A dan gateway A, dan terhubung ke ISP B melalui interface B dan gateway B, dan default gateway ke ISP A, maka traffic downlink hanya akan datang dari ISP A saja. Begitu pun sebaliknya jika dipasang default gateway ke ISP B. Penerapan teknik load
12
balancing dapat menyelesaikan permasalahan tersebut dengn menghubungkan traffic downlink ISP A dan ISP B sehingga di implementasikan secara bersamaan.
Prinsip kerja dari load balancing adalah sebagai berikut :
a. Lalu lintas koneksi didistribusikan berdasarkan probabilitas
b. Harus mengetahui seberapa besar tiap link, dan didistribusikan sesuai lalu lintas.
c. Berdasarkan kecepatan pada keluaran dan masukan pada router, load balance dapat diilustrasikan sebagai berikut
1 + 1 = 1 + 1
1 + 1 = 12+ 12+ 12+ 12
1 + 1 = 14 + 14 +14 + 14 + 14 + 14 +14 + 14
d. Jika ada dua gateway, misal A dan B, A memiliki bandwith sebesar 1 Mbps dan B memiliki bandwith sebesar 2 Mbps. Maka lalu lintas akan dibagi ke dalam aliran, dan mengirim 1 aliran ke A dan 2 aliran ke B Selama ini banyak beranggapan bahwa dengan menggunakan load balancing dua jalur koneksi, maka besar bandwidth yang didapatkan menjadi dua kali lipat besarnya dari bandwith sebelum menggunakan load balancing (akumulasi dari kedua bandwith tersebut). Pada dasarnya, load balancing tidak menambah besar bandwith yang diperoleh, tetapi hanya bertugas untuk membagi trafik dari kedua bandwith agar dapat terkoneksi dan terpakai secara seimbang
Ada berbagai metode load balancing, antara lain static route dengan address list, Equal CostMulti Path (ECMP), Nth dan Per Connection Classifier (PCC). Setiap metode load balancing tersebut memiliki kekurangan maupun
13
kelebihan tersendiri, namun lebih dari hal itu, yang paling terpenting dalam menentukan metode load balancing apa yang akan digunakan adalah harus terlebih dahulu mengerti karakteristik dari jaringan yang akan diimplementasikan. Dalam hal ini penelitian yang akan digunakan menggunakan metode Per Connection Classifier (PCC).
2.4. Per Connection Classifier (PCC)
Per Connection Classifier (PCC) merupakan metode yang dikembangkan oleh Mikrotik dan mulai diperkenalkan pada Mikrotik RouterOS versi 3.24. PCC mengambil bidang yang dipilih dari header IP, dan dengan bantuan algoritma hashing mengubah bidang yang dipilih menjadi 32-bit. Nilai ini dibandingkan dengan denommator tertentu, jika sama maka paket akan ditangkap. Rules dapat dibuat dengan memilih informasi dati scr-address, address, src-port, atau dst-port dari header IP (Hafizh, 2011)
Per Connection Classifier (PCC) merupakan metode yang menspesifikasikan suatu paket menuju ke gateway koneksi tertentu. PCC mengelompokan trafik koneksi yang melalui atau keluar masuk router menjadi beberapa kelompok. Pengelompokan ini bisa dibedakan bedasarkan src-address, dst-address, src-port dan atau dst-port
Mikrotik akan mengingat-ingat jalur gateway yang telah dilewati diawal trafik koneksi, sehingga pada paket-paket data selanjutnya yang masih berkaitan akan dilewatkan pada jalur gateway yang sama dengan paket data sebelumnya yang sudah dikirim.
14 2.4.1. Cara PCC bekerja
PCC bekerja dengan cara mengmbil beberapa field dari IP header dan TCP atau UDP header, kemudian dengan bantuan algoritma hashing akan menghasilkan sebuah output. Output tersebut didapat dengan cara melakukan penjumlahan dari beberapa field IP header, kemudian di bagi oleh penyebut yang telah ditentukan, dan sisanya jika dibandingan dengan remainder tertentu, jika sama, maka paket akan di capture. Kita dapat memilih source-address, destination-address, src-port, dst-port dalam operasi ini (Fewi, 2010).
Source-address dan destination-address dapat diambil dari IP paket header dan src-port dan dst-port diambil dari TCP atau UDP paket header. Salah satu metode hash yang dapat digunakan adalah Modulo. modulo merupakan sebuah operasi bilangan yang menghasilkan sisa pembagian dari suatu bilangan terhadap bilangan lainnya. Misalkan dua bilangan a dan b, a modulo b (disingkat a mod b) adalah bilangan bulat sisa pembagian a oleh b. Misalnya, "1 mod 3", "4 mod 3", dan "7 mod 3" memiliki hasil 1, karena ketiga bilangan tersebut memiliki sisa 1 jika dibagi oleh 3, sedangkan "9 mod 3" sama dengan 0. Penerapan operasi modulus dalam teori bilangan tergolong aritmatika modulo.
Fungsi hashing dipakai karena mempunyai salah satu sifat yang deterministik. Maksudnya adalah jika kita memasukkan input yang bertuliskan "hello" dan mengghasilkan output "1", dan pernyataan itu bersifat mutlak, sehingga jika kita menginputkan "hello" kedua kalinya akan menghasilkan output "1".
15 2.4.1.1 Algoritma Hashing
Hashing adalah transformasi aritmatik sebuah string dari karakter menjadi nilai yang merepresentasikan string aslinya. Hashing digunakan sebagai metode untuk menyimpan data dalam sebuah array agar penyimpanan data, pencarian data, penambahan data dan penghapusan data dapat dilakukan dengan cepat. Ide dasarnya adalah menghitung posisi record yang dicari dalam array, bukan membandingkan record dengan isi pada array. Fungsi yang mengembalikan nilai atau kunci disebut fungsi hash (hash function) dan array yang digunakan disebut tabel hash (hash table). Hash table menggunakan struktur array asosiatif yang mengasosiasikan record dengan sebuah field kunci unik berupa bilangan (hash) yang merupakan representasi dari record tersebut
2.5. Failover
Penerapan load balancing sangat rentan terhadap putusnya salah satu jalur koneksi internet, apalagi pada penelitian ini, koneksi yang digunakan adalah jaringan 4G, biasanya terputusnya jalur internet terjadi secara tiba-tiba dan tanpa pemberitahuan sebelumnya.
Jika hal ini terjadi, sistem load balancing tidak akan berjalan dengan baik, karena beberapa client akan mengalami connectionless. Untuk menangani hal ini teknik failover merupakan solusi yang tepat. Failover adalah kemampuan untuk beralih secara otomatis ke gateway lainnya. Gateway yang masih aktif akan mengambil alih tugas dari gateway yang mengalami putus koneksi.
16 2.6. Arsitektur Protokol TCP/IP
Arsitektur protokol TCP/IP adalah hasil penelitian dan pengembangan protokol yang dilaksanakan pada jaringan penyambungan paket eksperimental, ARPANET yang dibiayai oleh DARA (Defense Advanced Research Project Agency) dan umumnya di rujuk sebagai paket protokol yang telah diterbitkan sebagai standar internet dan IAB (Internet Architecture Board). (Stallings, 2007:76) Protocol ini paling popular dan paling banyak digunakan saat ini, alasanya adalah :
a. TCP/IP menggunakan skema pengalamatan fleksibel yang dapat sekali diroute, bahkan untuk network yang paling besar.
b. Hampir semua system operating dan platform dapat menggunakn TCP/IP. c. Sejumlah besar utilitas dan tool dapat dipergunakan, sebagianya digabungkan dengan rangakian protocol dan sebagian ditambahkan dalam program untuk memonitoring dan mengatur TCP/IP.
d. TCP/IP merupakan protocol untik internet global. Sistem harus menjalankan TCP/IP untuk berhubunagn dengan internet.
e. Kebanyakan network tingkat interprise menjalankan TCP/IP, dan yang penting bahwa administrator network akrab dengan protokolnya.
Model TCP/IP mempunyai 4 lapisan (layer) yaitu lapisan akses jaringan (data link), lapisan antara jarinagan (network), lapisan host ke host (transport), dan lapisan proses/aplikasi (application). Lapisan ini bisa dikatakan lapisan yang didapatkan dari lapis standar protocol OSI, dimana rincian protocol-protokol yang ada dapa setiap lapisnya hamper sama. Jadi inti dari dari protocol ini terdiri dari dua bagian besar, yaitu TCP dan IP (Daryanto, 2010)
17 2.6.1. TCP
TCP dikenal sebagai protocol connection oriented, artinya, protocol yang membutuhkan koneksi terlebih dahulu untuk menghantarkan pesan sampai terjadi proses petukaran antar program applikasi. TCP bertanggung jawab untuk mengirimkan aliran data ke tujuannya secara handal, berurutan dan terdokumentasi secara baik.
Ciri-ciri dari connection oriented adalah :
a. Semau paket mendapatkan tanda terima (acknoledgement) dari pengirim. b. Paket yang hilang atau tidak diterima akan dikirim ulang.
c. Paket yang atang diurutkan kembali (sequence).
d. TCP bekerja sama dengan Internet Protocol (IP) untuk mengirimkan data antar komputer melintasi jaringan atau internet. Jika IP menangani pengahantaran data, maka TCP berperan mengawasi atau menjaga track unit individu data (yang dikenal paket).
Dalam proses pengiriman data, Secara periodik TCP akan memotong tumpukan data tersebut dan menambahkan sebuah header ke masing-masing potongannya untuk membentuk segment. Kemudian tiap segment tersebut dilewatkan ke lapis IP untuk diproses menjadi datagram dengan menambahkan header IP.
2.6.2. IP (Internet Protokol)
Internet Protokol disingkat IP adalah protocol lapisan jaringan (network layer dalam OSI Refence model) atau protokol lapisan internetwork yang
18
digunakan oleh protocol TCP/IP untuk melakukan pengalamatan dan routing paket data antar host-host di jaringan computer berbasis TCP/IP. Sebuah paket IP akan membawa data actual yang dikirim memlalui jaringan dari satu titik ke titik lainya.
Metode yang digunakan adalah connectionless yang berarti ia tidak perlu membuat dan memelihara sebuah sesi koneksi. Selain itu, protocol ini juga tidak menjamin penyampaian data, tapi hal ini diserahkan kepada protokol pada lapisan yang lebih tinggi lapisan transport dalam OSI Referene Model atau lapisan antar host dalam DARPA Refernece Model yakni protokol Transmission Control Protocol (TCP).
Format datagram IP digunakan Untuk keperluan perutean didalam Internet, IP memecah pesan yang diterimanya dari lapis Host-Host menjadi potongan-potongan dengan ukuran tertentu. Pada setiap potongan pesan, kemudian IP menambahkan header sehingga membentuk datagram IP. Format datagram IP dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
2.6.3. Cara Kerja Protokol TCP/IP
Agar jelas bahwa fasilitas komunikasi keseluruhan dapat terdiri dari banyak jaringan, tiap jaringan penyusun biasanya disebut subjaringan (subnetwork). Sejenis protokol akses jaringan,seperti logika ethernet, digunakan untuk menghubungkan komputer ke subjaringan. Protokol ini memungkinkan host mengirimkan data menyeberangi subjaringan ke host lain atau dalam kasus host subjaringan lain, ke sebuah router. IP di implementasikan di semua sistem akhir
19
dan router. IP bertugas sebagai penerus untuk memindahkan suatu blok data dari satu host, melalui satu atau lebih router ke host lain. TCP diimplementasikan hanya di sistem-sistem akhir. TCP mengawasi blok-blok data untuk menjamin semua blok terkirim dengan handal ke aplikasi yang sesuai.
Agar komunikasi berhasil, tiap entitas dalam sistem keseluruhan harus memiliki alamat unik. Sebenarnya diperlukan dua tingkat pengalamatan. Tiap host dalam satu subjaringan harus memiliki alamat global unik. Hal ini memungkinkan data di kirimkan ke host yang benar. Tiap proses dalam host harus memiliki alamat yang unik dalam host itu. Hal ini memungkinkan protokol host-to-host (TCP) mengirimkan data ke proses yang benar. Alamat-alamat yang disebut belakangan ini disebut juga sebagai port. (Stallings,2007:78).
2.7. NAT (Network Address Translator)
Network Address Translation atau yang lebih biasa disebu dengan NAT adalah suatu metode untuk menghubungkan lebih dari satu komputer ke jaringan internet dengan menggunakn satu alamat IP. Banyaknya penggunaan metode ini disebabkan karena ketersediaan alamat IP yang terbatas, kebutuhan akan keamanan (security), dan kemudian serta fleksibilitas dalam administrasi jaringan.
Karena keterbatasan inilah sebagian besar ISP (Internet Service Provider) hanya akan mengalokasikan satu alamat untuk satu pengguna dan alamat ini bersifat dinamik, artinya arti alamat IP yang diberikan akan berbeda setiap kali user melakukan koneksi ke internet. Dengan NAT gateway yang dijalankan di salah satu komputer, satu alamat IP tersebut dapat dibagi ke beberapa komputer yang lain dan mereka bisa melakukan koneksi ke internet secara bersamaan.
20
Network address translator terdiri dari berbagai jenis yaitu :
2.7.1. Static NAT
NAT tipe statis menggunakan table routing yang tetap, atau alokasi translasi alamat ip ditetapkan sesuai dengan alamat asal ke alamat tujuan, sehingga tidak memungkinkan terjadinya pertukaran data dalam table nat, translasi static terjadi ketika sebuah alamat lokal di petakan ke sebuah alamat global/internet. Alamat lokal dan global dipetakan satu lawan satu secara statik. NAT secara statis akan melakukan request atau pengambilan dan pengiriman paket data sesuai dengan aturan yang telah ditabelkan dalam sebuah NAT.
2.7.2. Dynamic NAT
Dynamic Network Address Translation dimaksudkan untuk suatu keadaan dimana anda mempunyai IP address terdaftar yang lebih sedikit dari jumlah IP address un-registred. Dynamic NAT menterjemahkan setiap komputer dengan IP tak terdaftar kepada salah satu IP address terdaftar untuk konek ke internet. Hal ini agak menyulitkan para penyusup untuk menembus komputer didalam jaringan anda karena IP address terdaftar yang diasosiasikan ke komputer selalu berubah secara dinamis, tidak seperti pada NAT statis yang dipetakan sama. Kekurangan utama dari dynamic NAT ini adalah bahwa jika jumlah IP address terdaftar sudah terpakai semuanya, maka untuk komputer yang berusaha konek ke internet tidak lagi bisa karena IP address terdaftar sudah terpakai semuanya
2.7.3. Masquerading NAT
Masquerading NAT ini menterjemahkan semua IP address tak terdaftar pada jaringan anda dipetakan kepada satu IP address terdaftar. Agar banyak client bisa
21
mengakses internet secara bersamaan router NAT menggunakan nomor port untuk bisa membedakan antara paket-paket yang dihasilkan oleh atau ditujukan komputer-komputer yang berbeda. Solusi Masquerading ini memberikan keamanan paling bagus dari jenis-jenis NAT sebelumnya, kenapa? Karena asosiasi antara client dengan IP tak terdaftar dengan kombinasi IP address terdaftar dan nomor port didalam router NAT hanya berlangsung sesaat terjadi satu keempatan koneksi saja, setelah itu dilepas
2.8. Firewall
Firewall adalah sistem yang digunakan untuk menjalankan kontrol akses keamanan pada jaringan internal terhadap jaringan untrusted seperti internet. Umumnya, sebuah firewall diimplementasikan dalam sebuah mesin terdedikasi, yang berjalan pada pintu gerbang (gateway) antara jaringan lokal dan jaringan lainnya.
Firewall umumnya juga digunakan untuk mengontrol akses terhadap siapa saja yang memiliki akses jaringan pribadi dari pihak luar.
Fungsi-fungsi umum firewall sebagai berikut :
a. Packet filtering : memeriksa header dari paket TCP/IP (tergantung arsitektur jaringannya, dalam contoh ini TCP/IP) dan memutuskan apakah data ini memiliki akses ke jaringan.
b. Network Address Transtation (NAT) : biasanya sebuah jaringan memiliki sebuah IP public dan didalam jaringan sendiri terdiri memiliki IP tersendiri. Firewall berfungsi untuk meneruskan paket data dari luar jaringan ke dalam jaringan dengan benar sesuai IP komputer lokal.
22
c. Apllication proxxy : firewall bisa mendeteksi protokol aplikasi tertentu yang lebih spesifik.
d. Traffic management : mencatat dan memantau trafik jaringan
Gambar 2.2 Ilustrasi Firewall (Ibeng, 2019)
2.8.1. Mikrotik sebagai Firewall
Selain digunakan sebagai gateway, mikrotik juga berfungsi sebagai firewall bagi komputer lain dan memberikan prioritas bagi komputer lain agar bisa mengakses data internet maupun data lokal.
Dalam fitur firewall terdapat direktori, yaitu :
a. Mangle, untuk menandai paket dengan suatu tanda khusus sebagai identitas paket tersebut
b. Address-list, untuk mendefinisikan IP address ke dalam group tertentu c. Filter, untuk menyaring paket yang masuk atau melewati router. Router
akan meneruskannya jika paket diizinkan lewat, dan sebaliknya. Didalam direktori filter terdapat perintah chain, yang akan digunakan dalam lab ini adalah chain input dan forward.
23
Ada beberapa chain yang telah ditetapkan pada RouterOS Mikrotik :
a. Input, digunakan untuk memproses paket memasuki router melalui salah satu interface dengan alamat IP tujuan yang merupakan salah satu alamat router.
b. Forward, digunakan untuk proses paket data yang melewati router
c. Output, digunakan untuk proses paket data yang berasal dari router dan meninggalkan melalui salah satu interface.
d. NAT, untuk memetakan suatu IP address ke IP address lain
e. Export, untuk membackup semua konfigurasi didalam direktori firewall f. Connection, untuk mengetahui informasi dari suatu koneksi yang aktif,
seperti IP address asal dan tujuan beserta port yang digunakan, jenis protokol yang dipakai
g. Service-port, untuk mengaktifkan dan mengubah nomor port aplikasi
2.9. Jaringan 4G LTE (Long Term Evolution)
24
4G adalah singkatan atau kepanjangan dari Fourth Generation alias generasi keempat dari standar teknologi informasi dan komunikasi. Jaringan 4G, diyakini memberikan banyak fitur dan nilai tambah daripada 3G.
Selain memiliki semua fasilitas 3G, transmisi data 4G diyakini mempunyai standar kecepatan transmisi berkisar antara 100 Mbps–1 Gbps. Percakapan, internet, chatting, jejaring, permainan, video atau apa pun fitur yang ada di dalamnya dapat dinikmati lebih baik dari 3G.
Menjadi jaringan tercepat, teknologi 4G dapat menyediakan sarana kecepatan download 4 sampai 5 kali lebih cepat daripada 3G, bahkan hingga 10 kali lipatnya. Secara nyata konsumen dapat mengakses internet dimanapun dan kapanpun selama berada pada cakupan wilayah dengan perangkat 4G, termasuk handphone atau smartphone, tablet, dan hotspot.
LTE adalah singkatan atau kepanjangan dari Long Term Evolution. Teknologi ini telah dipasarkan dan dikenal secara umum dengan istilah 4G LTE. Dikatakan demikian karena teknologi ini sebagian besar telah memenuhi standar dari 4G dalam hal kecepatan. Ini merupakan evolusi atau perkembangan berdasarkan jaringan GSM/EDGE (2G) dan UMTS/HSPA (3G) untuk meningkatkan kapasitas dan kecepatan.
25
Macam-macam jaringan 4G LTE tersebut adalah sebagai berikut :
a) 4G LTE FDD
Jenis jaringan 4G LTE FDD merupakan singkatan dari Frequency Division Duplex. Secara umum jenis jaringan 4G dibedakan berdasarkan frekuensi yang digunakan, untuk 4G LTE TDD frekuensi yang dipergunakan adalah 800 Mhz dan 1800 Mhz.
4G LTE FDD memiliki kelebihan tersendiri, salah satunya adalah jangkauan yang dimilikinya sangat luas. Sehingga jaringan TDD sangat cocok dipakai untuk kepentingan telpon, browsing internet, dan sosial media.
Jaringan FDD menggunakan dual channel yang berbeda untuk untuk fungsi yang berbeda pula yaitu Uplink dan Downlink. Channel Uplink digunakan untuk mengunggah data sedangkan channel Downlink digunakan untuk mengunduh data. Sehingga dengan penggunaan dual channel ini membuat arus data dapat berjalan dengan lancar dan inilah yang membuat kecepatan download dan upload menjadi cukup seimbang dan baik.
b) 4G LTE TDD
Jenis jaringan 4G LTE TDD merupakan singkatan dari Time Division Duplex. Perbedaan dengan jaringan FDD terletak pada frekuensi yang digunakannya. TDD menggunakan frekuensi 2300 MHz atau lebih tinggi dari FDD. Kelebihan dari jaringan ini adalah kecepatan unduhannya yang sangat tinggi. Jauh lebih tinggi daripada jaringan bertipe FDD. Namun, untuk kecepatan unggahan, TDD termasuk lambat dan masih kalah dibandingkan dengan FDD. Karena
26
kelebihan inilah, jaringan TDD sangat cocok digunakan untuk keperluan browsing, download atau streaming.
TDD tidak menggunakan channel yang berbeda seperti FDD. Jaringan ini hanya menggunakan satu channel, yang mengakibatkan keseimbangan antara proses download dan upload tidak berjalan terlalu baik.
c) 4G LTE ADVANCED
Jaringan internet ini juga disebut sebagai jaringan 4G+. Jaringan 4G+ termasuk teknologi baru yang mempunyai kualitas kecepatan download dan upload data yang lebih baik daripada dua jenis sebelumnya dan jangkauan jaringan ini juga lebih luas.
Jaringan internet ini beroperasi pada frekuensi antara 900 MHz hingga 2300 MHz. Jaringan ini juga menggunakan gabungan teknologi dari jaringan 4G FDD dan TDD. Hal ini menyebabkan jaringan 4G+ lebih stabil dibandingkan dua jaringan tersebut.
Kecepatan transfer data bila membandingkan antara 4G+ dengan FDD atau TDD, kecepatan 4G+ jauh diatas dua jaringan tersebut. Pada jaringan FDD atau TDD, kecepatan transfer data hanya berkisar antara 10 Mbps hingga 100 Mbps. Namun, untuk 4G+, kecepatannya dapat mencapai 100 hingga 300 Mbps.
2.9.1. Arsitektur Jaringan 4G
Teknologi jaringan 4G LTE terdiri dari 3 komponen utama yaitu User Equipment (UE), Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) dan Evolved Packet Core (EPC). EPC berkomunikasi dengan paket jaringan data di
27
dunia luar seperti internet, jaringan perusahaan swasta atau subsistem IP multimedia. Antarmuka antara bagian-bagian yang berbeda dari sistem dilambangkan dalam Uu, S1 dan SGI seperti yang ditunjukkan di bawah ini:
Gambar 2.4. Arsitektur 4G LTE (Sumber : Noerhamzah, 2016)
Berdasarkan dari ketiga bagian-bagian di atas maka dapat dijelaskan sebagai berikut :
a. User Equipment (UE)
Arsitektur internal dari user equipment untuk LTE identik dengan yang digunakan oleh UMTS dan GSM yang sebenarnya adalah sebuah Mobile Equipment (ME) atau peralatan mobile. Peralatan Mobile terdiri dari 3 modul penting, diantaranya Mobile Termination (MT), yang menangani semua fungsi komunikasi, Terminal Equipment (TE), yang mengakhiri aliran data, dan Universal Integrated Circuit Card (UICC), atau dikenal juga sebagai kartu SIM untuk peralatan LTE. Ini menjalankan aplikasi yang dikenal sebagai Universal Subscriber Identity Module (USIM).
28
Sebuah USIM menyimpan data pengguna tertentu sama halnya dengan kartu SIM 3G. Kartu ini berisi informasi tentang nomor pengguna ponsel, identitas jaringan rumah, kunci keamanan dan lain-lain.
b. Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN)
Arsitektur evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) telah diilustrasikan dalam gambar di bawah ini.
Gambar 2.5. Ilustrasi Arsitektur E-UTRAN (Sumber : Noerhamzah, 2016) E-UTRAN menangani komunikasi radio antara telepon seluler dan Evolved Packet Core dan hanya memiliki satu komponen, Base Station Tranmissions (BTS) evolved, yang disebut eNodeB atau eNB. Setiap eNB adalah BTS yang mengontrol telepon seluler dalam satu atau lebih sel. BTS yang berkomunikasi dengan ponsel dikenal sebagai eNB yang melayaninya.
Ponsel LTE berkomunikasi hanya dengan satu BTS dan satu sel pada satu waktu dan berikut adalah dua fungsi utama yang didukung oleh eNB :
29
eBN mengirim dan menerima transmisi radio untuk semua ponsel menggunakan analog dan fungsi pemrosesan sinyal digital dari antarmuka udara LTE.
eNB mengontrol operasi tingkat rendah dari semua ponselnya, dengan mengirimkan sinyal pesan seperti perintah handover.
Setiap eBN dihubungkan ke EPC dengan menggunakan antarmuka S1 dan ini juga dapat terhubung ke BTS terdekat dengan antarmuka X2, yang utamanya digunakan untuk pemberian isyarat dan melanjutkan paket selama handover.
Diantara eNB, jaringan LTE memiliki antarmuka yang dinamai dengan interface X2. Interface ini bukan interface fisik, namun logical interface. Proses handover mobile dilakukan melalui interface X2 ini, namun jika interface X2 ini tidak tersedia, maka dapat juga menggunakan interface S1 yang juga merupakan logical interface. Namun tentunya jika menggunakan interface S1 ini data yang ditukar lebih memakan banyak waktu dan menyebabkan latency semakin besar.
Sebuah home eNB (HeNB) adalah BTS yang telah dibeli oleh pengguna untuk menyediakan cakupan femtocell di dalam rumah. Sebuah home eNB dimiliki oleh sekelompok pelanggan tertutup (CSG) dan hanya dapat diakses oleh ponsel dengan USIM yang juga dimiliki oleh kelompok serupa.
c. Evolved Packet Core (EPC).
Arsitektur Evolved Packet Core (EPC) telah digambarkan di bawah ini. Beberapa komponen penting dari EPC adalah seperti MME, S-GW, P-GW, HSS. HSS (Home Subscriber Server) adalah server yang menyimpan seluruh data subscriber network operator.
30
Gambar 2.6. Ilustrasi Arsitektur EPC (Sumber : Noerhamzah, 2016)
Ada dua jenis interface yang menghubungkan antara E-UTRAN dan EPC (eNB ke MME dan S-GW), yaitu interface S1-MME yang menangani signalling message (control plane), dan interface S1-U yang menangani traffic (user plane). Kemudian S-GW dihubungkan dengan MME melaui sebuah interface yang disebut dengan interface S10 (control plane), sedangkan interface yang menghubungkan antara S-GW dan P-GW adalah S5/S8. Dimana S5 adalah jika S-GW dan P-GW berada dalam satu network, ini hubungannya dengan Roaming network. Sedangkan S8 jika S-GW dan P-GW berada di network yang berbeda. Antarmuka yang menghubungkan network dengan dunia luar adalah SGi yaitu antara PDN gateway dan internet atau server network operator atau IP Multimedia Subsystem. Interface S6a menghubungkan antara MME dan HSS.
MME (Mobility Management Entity) adalah komponen yang mengurus
high-level operation dari mobile, menangani mobility mobile (signalling message). Sebuah UE akan terhubung dengan sebuah MME yang disebut dengan serving MME. Namun dapat saja berpindah MME jika UE tersebut berpindah cukup jauh.
31
S-GW (Serving Gateway) berfungsi sebagai high-level router, yang mana meneruskan data antara eNB dan P-GW. Sebuah UE akan terhubung dengan sebuah S-GW tapi dapat saja berpindah ke S-GW yang lain jika UE tersebut berpindah cukup jauh.
P-GW (Packet Data Network Gateway) adalah titik akhir dimana network berhubungan dengan komponen luar. Seperti halnya internet, network operator server, dan IP Multimedia subsystem. Setiap P-GW diidentifikasi dengan APN (Access Point Name). Sebuah operator biasanya menggunakan APN untuk masing-masing layanan, misal untuk internet atau IP multimedia subsystem. Ketika UE pertama kali dinyalakan akan langsung disambungkan ke default PDN Gateway seperti halnya internet untuk memberikan layanan always on. Selanjutnya, akan dihubungkan ke PDN Gateway lain sebagai tambahan seperti halnya IP multimedia subsystem atau private corporate network. Setiap PDN gateway akan tetap sama selama masa waktu koneksi data.
Komparasinya dengan UMTS adalah PDN Gateway sebagai Gateway GPRS Support Node (GGSN), sedangkan MME dan S-GW adalah Serving GPRS Support Node (SGSN). Memisahkan antara traffic dan signalling dapat lebih mengontrol lalu lintas data yang ada. MME hanya menangani masalah signalling, yang artinya jika jumlah UE bertambah atau melebihi load maksimum maka dapat ditambahkan MME pula, Sedangkan S-GW menangani traffic, dimana jika lalu lintas data bertambah atau melebihi load maksimum dapat ditambahkan S-GW. (Christopher Cox,2014:25).
32 2.10. Quality of Service (QoS)
Quality of Services adalah kemampuan dari sebuah layanan untuk menjamin performansi dan merupakan parameter untuk mengukur kualitas dari sebuah layanan. Parameter QoS mengacu pada performansi tingkat kecepatan dan keandalan penyampaian berbagai jenis data dalam komunikasi. Parameter parameter QoS adalah :
a. Delay
Delay (latency) adalah waktu tunda suatu paket yang diakibatkan oleh proses transmisi dari satu titik menuju titik lain yang menjadi tujuannya. Delay dapat dipengaruhi oleh jarak, media fisik, kongesti atau juga waktu proses yang lama. Waktu tunda suatu paket yang diakibatkan oleh proses transmisi dari satu titik ke titik lain yang menjadi tujuannya. Delay diperoleh dari selisih waktu kirim antara satu paket TCP dengan paket lainnya yang direpresentasikan dalam satuan second. Delay di dalam jaringan dapat digolongkan sebagai berikut :
1. Packetisasi delay
Delay yang disebabkan oleh waktu yang diperlukan untuk proses pembentukan paket IP dari informasi user. Delay ini hanya terjadi sekali saja, yaitu di source informasi.
2. Queuing delay
Delay ini disebabkan oleh waktu proses yang diperlukan oleh router di dalam menangani transmisi paket di sepanjang jaringan. Umumnya delay ini sangat kecil, kurang lebih sekitar 100 micro second.
33 3. Delay propagasi
Proses perjalanan informasi selama di dalam media transmisi, misalnya SDH, coax atau tembaga, menyebabkan delay yang disebut dengan delay propagasi.
Tabel 2.1. Standar Delay TIPHON
KATEGORI LATENSI BESAR DELAY INDEKS
Sangat Bagus < 150 ms 4
Bagus 150 s/d 300 ms 3
Sedang 300 s/d 450 ms 2
Jelek > 450 ms 1
Rumus untuk menghitung nilai delay adalah :
Rata-Rata Delay = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑎𝑘𝑒𝑡 𝑌𝑎𝑛𝑔 𝐷𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐷𝑒𝑙𝑎𝑦 ...(2.1)
b. Packet Loss
Packet Loss adalah banyaknya paket yang hilang pada suatu jaringan paket yang disebabkan oleh tabrakan (collision) dan congestion. Pada jaringan hal ini berpengaruh pada semua aplikasi karena retransmisi akan mengurangi efisiensi jaringan secara keseluruhan meskipun jumlah bandwidth cukup tersedia untuk aplikasi tersebut. Umumnya perangkat jaringan memiliki buffer untuk menampung data yang diterima. Jika terjadi kongesti yang cukup lama, buffer akan penuh dan
(Sumber : TIPHON, 1999)
34
data baru tidak akan diterima, penuhnya kapasitas jaringan, dan penurunan paket yang disebabkan oleh habisnya TTL (Time To Live) paket.
Kegagalan paket tersebut mencapai tujuan, dapat disebabkan oleh beberapa kemungkinkan, di antaranya yaitu:
a) Terjadinya overload trafik di dalam jaringan, b) Tabrakan (congestion) dalam jaringan. c) Error yang terjadi pada media fisik.
d) Kegagalan yang terjadi pada sisi penerima antara lain bisa disebabkan karena overflow yang terjadi pada buffer.
Di dalam implementasi jaringan IP, nilai packet loss ini diharapkan mempunyai nilai yang minimum. Secara umum terdapat empat kategori penurunan performansi jaringan berdasarkan nilai packet loss sesuai dengan standar TIPHON, yaitu seperti tampak pada tabel berikut:
Tabel 2.2 Standar Packet Loss TIPHON KATEGORI DEGRADASI PACKET LOSS (X) INDEKS Sangat Bagus X ≤ 3% 4 Bagus X ≤ 15% 3 Sedang X ≤ 25% 2 Jelek X ≥ 25% 1 (Sumber : TIPHON, 1999)
35
Rumus yang digunakan untuk menghitung Packet Loss :
Packet Loss = 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑌𝑎𝑛𝑔 𝐷𝑖𝑘𝑖𝑟𝑖𝑚−𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑌𝑎𝑛𝑔 𝐷𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎
𝑃𝑎𝑘𝑒𝑡 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑌𝑎𝑛𝑔 𝐷𝑖𝑘𝑖𝑟𝑖𝑟𝑚 x 100 % ...(2.2)
(Sumber : TIPHON dalam FATONI)
c. Jitter
Jitter atau variasi kedatangan paket, diakibatkan oleh variasi - variasi dalam panjang antrian, dalam waktu pengolahan data dan juga dalam waktu penghimpunan ulang paket-paket di akhir perjalanan jitter . Jitter lazimnya disebut variasi delay berhubungan erat dengan latency, yang menunjukkan banyaknya variasi delay pada transmisi data di jaringan. Delay antrian pada router dan switch dapat menyebabkan jitter.
Besarnya nilai jitter akan sangat dipengaruhi oleh variasi beban trafik dan besarnya tumbukan antar paket (congestion) yang ada dalam jaringan IP. 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 dijaga seminimum mungkin.
Terdapat empat kategori penurunan performansi jaringan berdasarkan nilai peak jitter sesuai dengan standar TIPHON.
36 Tabel 2.3 Standar Jitter TIPHON
KATEGORI LATENSI
PEAK JITTER INDEKS
Sangat Bagus 0 ms 4
Bagus 1 s/d 75 ms 3
Sedang 76 s/d 125 ms 2
Jelek 126 s/d 225 ms 1
Rumus yang digunakan untuk menghitung jitter adalah :
Jitter = 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 𝑃𝐴𝐾𝐸𝑇 𝐷𝐼𝑇𝐸𝑅𝐼𝑀𝐴−1𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 𝑉𝐴𝑅𝐼𝐴𝑆𝐼 𝐷𝐸𝐿𝐴𝑌 ...(2.3)
Total variasi delay diperoleh dari penjumlahan :
(delay 2 – delay 1) + (delay 3 – delay 2) + ... + (delay n – delay (n-1) )
d. Throughput
Throughput, yaitu kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur dalam bps. Throughput merupakan jumlah total kedatangan paket yang sukses dan diamati pada destination selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi interval waktu tersebut.
Secara umum terdapat empat kategori penurunan performansi jaringan berdasarkan nilai Throughput sesuai dengan standar TIPHON
