1.1 Latar Belakang
Mobile Ad Hoc Network (MANET) adalah sekumpulan wireless mobile yang terhubung satu sama lain secara dinamis tanpa membutuhkan infrastruktur jaringan yang tetap (Corson and Macker, 1999). Setiap node yang terhubung pada MANET tidak hanya dapat berperan sebagai client namun juga dapat berperan sebagai router yang bebas bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain dalam jangkauan (Lee and Gerla, 2000). Permasalahan yang utama pada MANET adalah adanya mobilitas pada setiap node karena terjadinya perubahan topologi pada MANET setiap saat (Corson and Macker, 1999) sehingga dibutuhkan sebuah mekanisme routing yang dapat menangani dan menjamin sampainya paket data ke
node tujuan yang benar dan tanpa waktu delay yang signifikan. Wibling et al.
(2004) memberikan spesifikasi operasi yang seharusnya dipenuhi oleh sebuah protokol routing pada jaringan ad hoc yaitu apabila terdapat path antara dua buah
node dalam jaringan maka protokol harus dapat menemukan rute diantara
keduanya (route discovery) dan ketika rute tersebut ditemukan maka kedua node tersebut akan dapat saling berkomunikasi dalam jaringan (packet delivery).
Protokol routing yang bekerja pada MANET memiliki dua model (Corson and Macker, 1999), yaitu routing reaktif dan routing proaktif. Ad hoc On demand Distance Vector (AODV) (Perkins et al., 2003), dan Dynamic Source Routing (DSR) (Johnson et al., 2007) adalah contoh protokol routing reaktif. Sedangkan Optimized Link State Routing (OLSR) (Clausen and Jacquet, 2003), Topology Dissemination Based on Reverse Path Fowarding (TBRPF) (Ogier et al., 2004) merupakan contoh protokol routing proaktif.
AODV (Perkins et al., 2003) merupakan salah satu protokol routing reaktif yang banyak digunakan dan dikembangkan sehingga berbagai macam studi terus dilakukan untuk memperbaiki serta meningkatkan kinerja protokol AODV. Lee
dan Gerla (2000) memodifikasi AODV tradisional menjadi AODV Backup Routing (AODV-BR) sehingga protokol ini memiliki kelebihan mampu memperbaiki kerusakan rute ketika pengiriman data sedang berlangsung sehingga data yang harus dikirim tetap sampai ke node tujuan. Akan tetapi AODV-BR masih memiliki kelemahan yaitu adanya interval waktu yang digunakan untuk memilih jalur alternatif karena menunggu jalur utama yang rusak diperbaiki dan tidak adanya mekanisme yang digunakan untuk memilih node alternatif jika terdapat lebih dari satu node alternatif (Jian and Fang-min, 2009). Berdasarkan hal tersebut Jian dan Fang-min (2009) menawarkan solusi yang disebut AODV Reliable Delivery (AODV-RD). AODV-RD memiliki mekanisme link failure untuk memprediksi terjadinya kerusakan pada jalur utama, sehingga dapat mengurangi interval waktu antara rusaknya jalur utama dan pemilihan jalur alternatif pada proses pengiriman data. AODV Break Avoidance (AODV-BA) (Khosrozadeh et al., 2011) adalah salah satu penelitian yang digunakan untuk memperbaiki AODV tradisional yang dianggap kurang baik karena harus membuat rute ulang ketika terjadi kerusakan pada jalur utama, oleh karena itu AODV-BA menawarkan algoritma perawatan rute dari kerusakan sehingga akan selalu ada rute diantara setiap node.
Aspek waktu merupakan hal yang penting untuk setiap protokol routing MANET karena pada dasarnya spesifikasi proses routing yang telah disebutkan oleh Wibling et al, (2004) harus dapat dilakukan tepat waktu tanpa memerlukan waktu delay yang signifikan. Aspek waktu ditentukan oleh formula yang tergantung pada properti yang telah ditentukan oleh standar protokol routing itu sendiri. Properti route discovery dan packet delivery merupakan properti yang sangat tergantung pada aspek waktu tersebut terutama karena ukuran jaringan dan perubahan topologi berubah secara dinamis setiap waktu.
Model checking adalah sebuah metode algoritmik yang dijalankan secara fully-automatic untuk melakukan verifikasi pada sebuah sistem (Berard et al.,
2001). Proses verifikasi dilakukan selain untuk mencocokkan apakah implementasi protokol tersebut sudah sesuai dengan spesifikasi yang dibuat, dapat juga berguna untuk pengembangan protokol. Pengembangan dari protokol yang telah banyak digunakan umumnya dilakukan dengan cara memodifikasi desain yang lama lalu dilakukan verifikasi ulang atas hasil modifikasi tersebut (Bengtsson et al., 1996).
Simulasi dan pengujian langsung merupakan cara yang paling banyak digunakan untuk memverifikasi sebuah protokol. Tool simulasi seperti Network Simulator (NS2) dan tool pengujian langsung untuk perbandingan dengan dunia nyata Ad hoc Protokol Evaluasi (APE) Testbed dapat digunakan untuk kedua cara tersebut. Akan tetapi pengujian dan simulasi tidak cukup untuk memverifikasi bahwa tidak ada subtle errors atau design flaws pada protokol tersebut, karena itu dibutuhkan pendekatan formal verification dengan tool model checker yang dijalanan secara otomatis (Berard et al., 2004).
UPPAAL merupakan tool model checker untuk memverifikasi sistem yang dimodelkan pada jaringan berbasis timed automata. Penelitian yang dilakukan oleh Fehnker et al., (2013) menggunakan Process Algebra for Wireless Network (AWN) menyatakan bahwa AODV tradisional yaitu AODV draf 13 tidak memenuhi properti route discovery dan packet delivery karena pada waktu (T) AODV tidak mampu menemukan jalur antara dua buah node pada jaringan sebab terdapat satu atau lebih node intermediate diantara kedua node tersebut hilang sehingga akhirnya kedua node tidak bisa saling berkomunikasi ataupun mengirimkan paket satu sama lain.
Penelitian kali ini akan dibahas verifikasi AODV-RD yang diklaim mampu memenuhi properti packet delivery (Jian and Fang-min, 2009) dan AODV-BA yang memenuhi properti route discovery (Khosrozadeh et al., 2011). Pemodelan ini akan dilakukan dengan memodelkan kedua protokol tersebut pada tool model
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan, maka rumusan masalah dalam penelitian kali ini adalah bagaimana memverifikasi protokol AODV Reliable Delivery dan AODV Break Avoidance dengan tool model checker UPPAAL untuk membuktikan apakah protokol AODV Reliable Delivery mampu memenuhi properti packet delivery dan protokol AODV Break Avoidance mampu memenuhi properti route discovery yang belum dipenuhi oleh protokol AODV Tradisional.
1.3 Batasan Masalah
Ruang lingkup penelitian ini dibatasi agar penelitian lebih terarah. Batasan permasalahan yang ada pada penelitian ini antara lain :
1. Penelitian ini fokus pada dua protokol yaitu Ad Hoc On Demand Distance Vector with Reliable Delivery (Jian and Fang-min, 2009) serta Ad Hoc On Demand Distance Vector with Break Avoidance (Khosrozadeh et al., 2011).
2. Properti yang akan diverifikasi hanya pada route discovery dan packet
delivery.
3. Verifikasi yang dibuat mengabaikan masalah keamanan, Quality of Service dan Power Consumption dari protokol.
1.4 Keaslian Penelitian
Berdasarkan studi pustaka yang telah dilakukan penulis, penulis dapat mengatakan bahwa penelitian yang membahas tentang Verifikasi Dua Varian Protokol Ad hoc On demand Distance Vector yaitu AODV Reliable Delivery dan AODV Break Avoidance dengan UPPALL belum pernah dilakukan. Namun telah dilakukan penelitian sebelumnya mengenai pemodelan beberapa varian dari protokol AODV ataupun protokol jaringan ad hoc dengan tool model checker lain
yang akan dipaparkan pada tinjauan pustaka. 1.5 Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah memverifikasi protokol AODV Reliable Delivery dan AODV Break Avoidance dengan cara menerapkan metode formal verification menggunakan tool model checker UPPAAL. Hasil verifikasi ini akan memberikan informasi apakah protokol AODV Reliable Delivery mampu memenuhi properti packet delivery dan protokol AODV Break Avoidance mampu memenuhi properti route discovery dimana kedua properti ini belum dipenuhi oleh protokol AODV Tradisional.
1.6 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang verifikasi protokol AODV-RD dan AODV-BA menggunakan UPPAAL serta dapat digunakan sebagai penerus untuk penelitian selanjutnya guna memverifikasi ad hoc routing protocol lainnya.
1.7 Metode Penelitian
Proses verifikasi protokol pada penelitian ini dilakukan dengan mengikuti langkah-langkah sebagai berikut :
1. Studi Literatur
Tahap ini dilakukan dengan menelaah sumber yang tertulis seperti jurnal, buku teks, e-book, tugas akhir, karya ilmiah lainnya yang berkaitan dengan pemodelan dan cara memverifikasi protokol AODV dengan menggunakan UPPAAL.
2. Analisis
Pada tahap ini dilakukan analisa dan pendefinisian bentuk logika dari properti route discovery dan packet delivery dengan sintaks TCTL,
sehingga dapat digunakan untuk memverifikasi protokol AODV Reliable Delivery dan AODV Break Avoidance.
3. Desain
Pada tahap ini dilakukan perancangan sistem yaitu memodelkan protokol AODV-RD dan AODV-BA ke dalam activity diagram untuk memudahkan pemodelan pada timed automata.
4. Pemodelan Protokol
Pada tahap ini akan dimodelkan protokol AODV-RD dan AODV-BA ke dalam timed automata yang merupakan bahasa pemodelan protokol dengan tool model checker UPPAAL.
5. Pembahasan
Tahap ini akan membahas hasil verifikasi yang dilakukan dengan menguji sintaks TCTL dari properti route discovery dan packet
delivery pada model timed automata untuk protokol AODV-RD dan
AODV-BA. Proses verifikasi ini dilakukan secara otomatis pada tool
model checker UPPAAL.
6. Mengambil kesimpulan
Dari pembahasan akan dapat dilihat kemampuan protokol dalam memenuhi propertinya dan hal ini dijadikan sebagai kesimpulan dari penelitian.
1.8 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam penelitian ini terdiri atas :
BAB I PENDAHULUAN yang menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, keaslian penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA yang menjelaskan tentang penelitian yang telah dilakukan yang memiliki keterkaitan dengan penelitian yang dilakukan.
BAB III LANDASAN TEORI menjelaskan tentang berbagai materi yang berhubungan serta diperlukan dalam penelitian, sehingga dapat membantu dalam proses pancapaian hasil penelitian.
BAB IV ANALISIS DAN RANCANGAN SISTEM menjelaskan tentang analisa dan desain model protokol serta pendefinisan dengan sintaks TCTL atas bentuk logika dari properti yang akan diverifikasi.
BAB V IMPLEMENTASI menjelaskan tentang pemodelan protokol AODV ke dalam timed automata dengan menggunakan tool model
checker UPPAAL.
BAB VI HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN menjelaskan tentang metode penelitian, hasil yang diperoleh dari penelitian, pengujian dan pembahasan.
BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN menjelaskan tentang kesimpulan dari hasil penelitian yang diperoleh dan melihat keterkaitan antara hasil penelitian terhadap permasalahan dan tujuan penelitian serta saran berupa penelitian yang dapat dilakukan selanjutnya.
