i
ANALISIS UNJUK KERJA TCP WESTWOOD vs DCCP CCID2
DI JARINGAN KABEL
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
Komputer Program Studi Teknik Informatika
Oleh:
Engelmundus Aldi Pratama
135314115
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
ii
ANALYSIS OF THE PERFOMANCE OF TCP WESTWOOD vs DCCP
CCID2 ON CABLE NETWORKS
A THESIS
Presented as Partial Fullfillment of the Requirements
To Obtain Sarjana Komputer Degree
In Informatics Engineering Study Program
By:
Engelmundus Aldi Pratama
135314115
INFORMATICS ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF INFORMATICS ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
v
HALAMAN MOTO
“ Tidaklah elok Jika kamu salah dan kamu kalah lantas meratapi kekalahan
dengan mengutuk dunia”.
viii
ABSTRAK
TCP dan UDP adalah protokol yang secara umum digunakan di komunikasi jaringan khususnya lapisan transport, ketika TCP dan UDP bekerja dalam satu jaringan protokol UDP lebih mendominasi dalam melakukan transfer data sehingga menghasilkan trafik yang tidak adil bagi TCP, untuk itu dikembangkan protokol baru bernama Datagram Congestion Controll Protocol (DCCP), DCCP mengakomodir karakterisitik dari TCP dan UDP yaitu memiliki fitur kontrol kemacetan layaknya TCP dan tidak mengirimkan ulang segmen yang hilang layaknya UDP sehingga diharapkan DCCP menjadi protokol yang adil bagi TCP.
Pada penelitian ini dilakukan pengujian menggunakan protokol TCP Westwood dan CCID 2, menguji kemampuan kedua protokol berbagi bandwidth dengan disimulasikan di jaringan kabel menggunakan Network Simulator 2 (NS2), pada pengujian ini juga diterapkan skenario ukuran buffer yang berbeda serta menggunakan dua jenis antrean yang berbeda yaitu antrean Random Early Detection (RED) dan Droptail,kemudian parameter kerja yang digunakan, yaitu :
throughput, drop segment, delay, dan jumlah segmen terkirim.
Setelah dilakukan pengujian hasil menunjukkan performa CCID2 lebih baik dibanding TCP Westwood ketika diuji dengan buffer 50, kemudian buffer dinaikkan menjadi 75 pada titik inilah kedua protokol mencapai titik optimum untuk pembagian bandwidth secara adil hal ini bisa dilihat dari nilai throughput kedua protokol hampir mendekati sama, hasil sebaliknya ketika ukuran buffer diperbesar menjadi 200 performa dari TCP Westwood meningkat dibanding CCID 2. Pada antrean Random early Detection (RED) juga dilakukan pengujian dengan ukuran buffer yang berbeda kedua protokol tidak menunjukkan performa yang maksimal hal ini disebakan oleh manajemen antrean RED yang begitu aktif melakukan drop packet, meskipun demikian dari tampilan congestion window
yang dimiliki kedua protokol menunjukkan CCID2 lebih baik dibanding TCP Westwood.
ix
ABSTRACT
TCP and UDP are protocols that are generally used in network communications, especially the transport layer, when TCP and UDP work in one network the UDP protocol dominates data transfer, resulting in unfair traffic for TCP, for which a new protocol called Datagram Congestion Controll is developed. DCCP accommodates the characteristics of TCP and UDP, which has a congestion controll feature like TCP and does not resend lost packets like UDP so that DCCP is expected to be a fairness protocol for TCP.
In this study, testing was carried out using TCP Westwood and CCID 2 protocols, to test the performance and level of fairness of the two protocols applied in the cable network using Network Simulator 2 (NS2), in this test a different buffer size scenario was applied and used two types of lines different is the queue of Random Early Detection (RED) and Droptail, then the work parameters used, namely : throughput, packet loss, delay, and packet sent.
After testing the results the CCID2 performance is better than Westwood TCP when tested with 50 buffers, then the buffer is raised to 75 at this point both protocols reach the optimum point for bandwidth distribution fairly, this can be seen from the value of the two protocols close to the same, the results on the contrary when the buffer size is enlarged to 200 the performance of TCP
Westwood increases compared to CCID 2. In the Random early Detection (RED) queue also tested with different buffer sizes both protocols do not show maximum performance this is caused by RED queue management that is so active drop packet, however from the appearance of the congestion window the two protocols have shown that CCID2 is better than TCP Westwood
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
HALAMAN MOTO ... v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... 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 ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1.LATAR BELAKANG ... 1
1.2.RUMUSAN MASALAH ... 2
1.3.TUJUAN PENELITIAN ... 3
1.4.BATASAN MASALAH... 3
1.5.METODE PENELITIAN ... 3
1.5.1. Studi Literatur ... 3
xiii
1.5.3.Perancangan Simulasi ... 3
1.5.4.Pengujian dan pengumpulan data ... 4
1.5.5.Analisis Data... 4
1.6.SISTEMATIKA PENULISAN ... 4
BAB II LANDASAN TEORI ... 5
2.1TRANSMISION CONTROL PROTOCOL (TCP) ... 5
2.1.1 TCP WESTWOOD ... 6
2.1.1.1 Slow Start ... 7
2.1.1.2 Congestion Avoidence ... 7
2.1.1.3 Fast Retransmit ... 7
2.1.1.4 Fast Recovery ... 8
2.2DATAGRAM CONGESTION CONTROL PROTOCOL (DCCP) ... 8
2.2.1 Congestion Control ID 2(CCID2) ... 8
2.3 Model antrean ... 9
2.3.1Droptail ... 9
2.3.2Random Early Detection(RED) ... 10
2.3 Bandwidth Delay Prodak ... 11
BAB III PERANCANGAN SIMULASI ... 12
3.1.Flowchart penelitian ... 12
3.2.Topologi ... 13
3.3.Parameter Simulasi ... 14
3.4.Skenario Simulasi ... 14
3.4.1. Skenario Pengujian Protokol ... 13
3.5.Parameter Kerja ... 16
xiv
3.5.2 Packet Drop ... 16
3.5.3 End to end Delay ... 17
3.5.4 Segment Terkirim ... 17
BAB IV HASIL SIMULASI DAN ANALISIS DATA ... 18
4.1 TCP Westwood vs CCID2 ... 19
4.1.1Droptail……… ... 19
4.1.2 Random Earldy Detection ... 31
4.2 TCP Westwood vs TCP Westwood ... 42
4.2.1TCP Westwood vs TCP cwnd (Droptail) ... 43
4.2.2TCP Westwood vs TCP Westwood cwnd (RED) ... 46
4.3TCP Westwoodvs UDP ... 49
4.3.1Throughput ... 49
4.3.2TCP vs UDP Congestion Window( Droptail) ... 50
4.3.3TCP vs UDP Congestion Window (RED) ... 51
BAB V KESIMPULN HASIL PENELITIAN ... 52
DAFTAR PUSTAKA ... 53
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Three-way-handshake TCP ... …6
Gambar 2.2 Congestion Controll TCP Westwood ... 6
Gambar 2.3 Congestion Window TCP Westwood ... 8
Gambar 2.4 Congestion Controll CCID2 ... 9
Gambar 2.5 Mekanisme Antrean Droptail ... 10
Gambar 2.6 Mekanisme Antrean RED ... 10
Gambar 2.7 Bandwidth Delay Prodak ... 11
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian Tugas Akhir... 12
Gambar 3.2 Topologi Dum-bell ... 13
Gambar 3.3 Topologi Pengujian TCP Westwood vs CCID 2 ... 15
Gambar 4.1 Topologi Pengujian TCP Westwood vs CCID 2 ... 18
Gambar 4.2 Topologi Pengujian Simulasi TCP vs TCP ... 42
xvi
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Hasil Throughput vs Buffer Size Droptail ... 19
Grafik 4.2 Plot Throughput vs waktu simulas (Buffer 50 Droptail) ... 21
Grafik 4.3 Plot Throughput vs Waktu Simulasi (buffer 75 Droptail) ... 22
Grafik 4.4 Plot Throughput vs Waktu Simulasi (Buffer 200 Droptail) ... 23
Grafik 4.5 Plot Congestion Window TCP Westwood vs CCID2 buffer 50 (Droptail) ... 24
Grafik 4.6 Plot Congestion Window TCP Westwood vs CCID2 buffer 75 (Droptail) ... 25
Grafik 4.7 Plot Congestion Window TCP Westwood vs CCID2 buffer 200(Droptail) ... 26
Grafik 4.8 Delay vs Buffer Size (Droptail) ... 27
Grafik 4.9 Drop Segmen vs Buffersize (Droptail) ... 28
Grafik 4.10 Segmen Terkirim vs Buffer Size (Droptail) ... 30
Grafik 4.11 Throughput vs Buffersize(Antrean RED) ... 31
Grafik4.12 Plot Throughput vs waktu simulasi (Buffer 50 RED) ... 32
Grafik 4.13 Plot Throughput vs waktu simulasi (Buffer 75 RED) ... 33
Grafik 4.14 Plot Throughput vs waktu simulasi (Buffer 200 RED) ... 34
Grafik 4.15 Plot Congestion Window (Buffer 50 RED) ... 35
Grafik 4.16 Plot Congestion Window (Buffer 75 RED) ... 36
Grafik 4.17 Plot Congestion Window (Buffer 200 RED ... 37
Grafik 4.18 Delay vs Buffersize (Antrean RED) ... 38
Grafik 4.19 Segmen Drop vs Buffer Size (Antrean RED) ... 39
Grafik 4.20 Segmen Terkirim vs Buffer Size (Antrean RED) ... 41
Grafik 4.21 Plot Congestion Window TCP Westwood vs TCP Westwood (buffer 50 Droptail) ... 43
Grafik 4.22 Plot Congestion Window TCP Westwood vs TCP Westwood (buffer 75 Droptail) ... 44
xvii
Grafik 4.24 Plot Congestion Window TCP Westwood vs TCP Westwood (buffer
50 RED) ... 46 Grafik 4.25 Plot Congestion Window TCP Westwood vs TCP Westwood (buffer
75 RED) ... 47 Grafik 4.26 Plot Congestion Window TCP Westwood vs TCP Westwood (buffer
200 RED) ... 48 Grafik 4.27 Plot Congestion Window TCP Westwood vs TCP UDP (buffer 50
Droptail) ... 50 Grafik 4.28 Plot Congestion Window TCP Westwood vs UDP (buffer 50 RED)
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Parameter Simulasi ... 14
Tabel 3.2 Protokol yang diuji ... 14
Tabel 3.3 BDP Pada Link... 16
Tabel 3.4 BDP Berdasarkan Buffer ... 16
Tabel 4.1 Hasil Throughput TCP Westwood vs CCID 2 (Droptail) ... 19
Tabel 4.2 Delay vs Buffer TCP Westwood vs CCID 2 (Droptail)... 27
Tabel 4.3Segmen Terkirim vs Buffer TCP Westwood vs CCID 2 (Droptail)...28
Tabel 4.4 Segmen Terkirim vs Buffer TCP Westwood VS CCID 2 (Droptail) ... 29
Tabel 4.5 Throughput vs Buffersize TCP Westwood vs CCID2 (RED) ... 31
Tabel 4.6Delay vs Buffersize TCP Westwood vs CCID 2 (RED) ... 38
Tabel 4.7Drop Segmen TCP Westwood vs CID 2 (RED) ... 39
Tabel 4.8 Segmen Terkirim TCP Westwood vs CCID2 (RED) ... 40
Tabel 4.9 Throughput TCP Westwood vs CCID 2 (Antrean Droptail dan RED)... 49
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Teknologi komunikasi adalah salah satu teknologi yang paling banyak dikembangkan saat ini dan salah satu yang cukup krusial adalah internet, semakin hari penggunaan terhadap internet semakin besar jumlah penggunanya, tentu dengan meningkatnya pengguna maka harus diikuti pembangunan infrastruktur dan sistem yang memadai guna melayani permintaan yang begitu besar.
Bertambahnya jumlah pemakai internet menimbulkan masalah baru salah satunya kemacetan di jaringan yang menyebabkan Quality of Service (QoS) menjadi turun dan mengakibatkan tingginya delay serta mereduksi throughput dan menghasilkan drop paket yang tinggi, untuk mengantisipasi hal tersebut maka diterapkan mekanisme kontrol kemacetanyang biasa ditemui di protokol TCP dan UDP yang bekerja di lapisan transport.
TCP sendiri merupakan protokol berorientasi sambungan (conection-oriented) ketikasegmen akan ditransmisikan dibutuhkan negosiasi terlebih dahulu antar host yang akan bertukar informasi guna membuka koneksi antara host
2
dikembangkan protokol hybrid bernama Datagram Congeston Control Protocol (DCCP) protokol ini bisa lebih ramah ketika bertemu TCP karena memiliki mekanisme kontrol kemacetanlayaknya TCP tetapi tidak mempunyai mekanisme pengiriman ulang segmen yang hilang layaknya UDP. DCCP memiliki beberapa varian mekanisme kontrol kemacetan yaitu CCID 2 TCP-like Congestion Control , CCID 3 TCP-Friendly Rate Control (TFRC) , dan CCID 4 TCP-Friendly Rate Control for Small Packets (TFRC-SP).
Hal yang tidak kalah penting dalam proses pengiriman paket adalah bagaimana antrean dikelola di buffer terlebih jika jaringan yang digunakan adalah jaringan kabel, maka untuk proses pengiriman paket harus melewati jalur bottleneck dan apabila manajemen buffer tidak dikelola dengan baik akan menyebabkan kemacetan pada jaringan dan segmen akan langsung di drop untuk mencegah kemacetan yang semakin buruk, adapun varian manajemen antrean yang lazim digunakan seperti Droptail, Random Early Detection(RED), Stochastic Fair Blue
(SFB), dan Weighted Random Early Detection (WRED).
Setelah memperhatikan permasalahan protokol UDP yang tidak adil dalam berbagi bandwidth dengan protokol TCP ketika berada di jaringan yang sama maka penulis memutuskan untuk melakukan penelitian tugas akhir yaitu analisa unjuk kerja TCP Westwood dan CCID2 di jaringan kabel dengan menggunakan manajemen antrean Droptail dan Random Early Detction(RED) dengan fokus mengamatipembagian bandwidthkedua protokol.
1.2Rumusan Masalah
3
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukan penelitian tugas akhir ini guna mengetahui pembagian bandwidth yang adil (fair sharing bandwidth) TCP Westwood dan DCCP CCID2 ketika bertemu di satu trafik..
1.4 Batasan Masalah
Untuk rancangan penelitian, penulis menetapkan batasan masalah sebagai berikut :
a. Menggunakan protokol varian TCP WESTWOOD
b. Menggunakan protokol DCCP CCID 2.
c. Menggunakan protokol UDP.
d. Menggunakan Network Simulator 2.
e. Menggunakan topologi Dumb-bell dengan jumlah node sebanyak 6, 2 node sebagai pengirim, node sebagai router, dan 2 node sebagai penerima
f. Parameter unjuk kerja yang diuji yaitu delay, paket drop, jumlah segmen terkirim¸ throughput.
1.5 Metode Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam menjalankan penelitian ini dari tahap awal hingga akhir, yaitu :
1.5.1 Studi Literatur
a. Teori TCP dan UDP
b. Teori TCP WESTWOOD dan DCCP CCID 2 c. Teori Network Simulator 2
4
1.5.2 Analisa Kebutuhan
Tahap ini menganalisa apa saja yang dibutuhkan untuk keperluan terkait tugas akhir seperti perangkat komputer, simulator, dan tools yang dibutuhkan.
1.5.3Pengujian dan pengumpulan data
Pada tahap ini penulis melakukan pengujian dengan menjalankan Network Simulator 2 dan hasil simulasi akan dianalisa untuk menyimpulkan hasil penelitian.
1.5.4Analisis Data
Tahap ini penulis melakukan analisa data yang didapat dari hasil penelitian, setelah tahap ini dilalui berlanjut ke kesimpulan terkait hasil yang didapat.
1.6 Sistematika Penulisan
Adapun rangkuman sistematika penulisan yang digunakan untuk penelitian tugas akhir ini, yaitu :
BAB I PENDAHULUAN
Berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan dan batasan masalah yang ditetapkan untuk topik penelitian ini.
BAB II LANDASAN TEORI
Berisi teori-teori atau referensi awal dipakai untuk tujuan penelitian.
BAB III PERANCANGAN SIMULASI JARINGAN
Bab ini berisi rancangan simulasi, skenario, topologi, parameter kerja yang dipakai untuk penelitian.
BAB IV ANALISIS DATA HASIL SIMULASI
Berisi hasil analisis data yang didapatkan dari hasil simulasi.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Transmision Control Protocol (TCP)
Transmission control Protokol merupakan sebuah protokol yang bekerja di lapisan transport yang berorientasi koneksi karena pihak yang akan bertukar pesan akan melakukan negosiasi terlebih dahulu untuk membangun koneksi antar pihak dikenal juga dengan istilah three-way-handshake. TCP juga merupakan protokol yang bisa diandalkan karena selain memiliki mekanisme kontrol kemacetan TCP juga mempunyai kemampuan untuk mentransmisikan ulang segmen yang terdeteksi tidak sampai ke tujuan akibat drop. Untuk implementasi dari TCP terdapat di HTTP, FTP, TELNET, SMTP, SSL dan lain-lainnya.
Karakteristik yang dimiliki oleh TCP adalah sebagai berikut :
a) Berorientasi sambungan (connection-oriented): Sebelum data ditransmisikan dua host yang berjalan pada lapisan transport harus melakukan negosiasi untuk membuat sesi koneksi terlebih dahulu. Koneksi TCP ditutup dengan menggunakan proses terminasi koneksi TCP (TCP connection termination).
b) Full-duplex : TCP juga mendukung komunikasi dua arah sehingga proses pengiriman segmen dari pengirim kepada penerima, dan pengiriman
acknowledgment dari penerima ke pengirim sebagai konfirmasi bahwa paket yang dikirim telah diterima oleh penerima, proses ini dapat dilakukan secara simultan
6
tetapi jika tidak ada ack yang diterima maka pengirim akan mentransmisikan ulang segmen tersebut.
d) Kontrol aliran (Flow control) : TCP juga mempunyai kemampuan untuk membatasi pengiriman segmen terlampau besar yang dapat menyebabkan kemacetan di jaringan terlebih jika buffer tidak mampu menampung paket yang datang maka akan berdampak pada drop segmen.
Gambar 2.1. Three- way –handsake : proses sesi koneksi antar kedua pihak yang bertukar pesan.
2.1.1 TCP WESTWOOD
7
Gambar 2.2 : Algoritma Kontrol Kemacetan TCP Westwood
Tcp Westwood menjalankan mekanisme, yaitu :
2.1.1.1Slow Start
Pada tahap ini pengirim akan menginisialisasi nilai awal congestion window = 1 MSS (Maximum Segmen Size), dan pengirim akan memberi nilai (cwnd=cwnd+1mss) ketika setiap kali pengirim menerima ack dari penerima dan selama periode itu juga pengirim berasumsi bahwa jaringan sedang tidak mengalami kemacetan, oleh karena itu nilai segmen terus ditingkatkan secara eksponensial sampai memasuki fase congestion avoidance.
Gambar 2.3 : Congestion Window TCP Westwood
2.1.1.2 Congestion Avoidence
8
adanya duplikat ack yang diterima oleh pengirim, jika penerima mendapatkan pesan timeout maka cwnd di atur kembali ke fase slowstart.
2.1.1.3 Fast Retransmit
Fase ini adalah di mana TCP Westwood mengirim ulang paket yang hilang dengan didasarkan duplikat ack yang diperoleh maka akan dikirim ulang paket tersebut, selanjutnya TCP pengirim mengubah ambang batas slow start ditentukan berdasarkan estimasi bandwidth* RTT_Minimum, RTT Minimum di sini merujuk kepada lama waktu tempuh paket sebelumnya dengan waktu tempuh paling minimum sebelum terdeteksi mengalami kemacetan.
2.1.1.4 Fast Recovery
Fase ini ini adalah TCP Westwood melakukan pengiriman ulang paket yang terdeteksi hilang dan tidak kembali ke proses Slow start, tapi langsung masuk ke fase congestion avoidance dan nilai peningkatan pengiriman segmen size dihitung secara linear.
2.2Datagram Congestion Control Protocol (DCCP)
9
2.2.1 Congestion Control ID 2 (CCID2)
Pada algoritma Congestion Control ID 2 seperti yang ditunjukkan di Gambar 2.4 mekanisme kontrol kemacetan yang dijalankandengan langkah awal yaitu memulai fase slowstart Pada tahap ini pengirim akan menginisialisasi nilai congestion window = 1 MSS (Maximum Segmen Size), dan pengirim akan memberi nilai (cwnd=cwnd+1mss) ketika setiap kali pengirim menerima ack dari penerima dan selama periode itu juga pengirim berasumsi bahwa jaringan sedang tidak mengalami kemacetan oleh karena itu jumlah segmen yang dikirim terus ditingkatkan. Tetapi yang membedakan CCID 2 dan TCP adalah ketika ada segmen yang di drop maka segmen tersebut tidak akan dikirim ulang.
Gambar 2.4 : Mekanisme antrean pada droptail
2.3 Model Antrean
10
2.3.1 Droptail
Merupakan model antrean yang menerapkan penjadwalan First In First Out
(FIFO), paket atau segmen yang datang lebih awal akan dimasukkan ke antrean dan siap untuk menunggu proses transmisi, jika ruang antrean penuh maka paket yang terakhir datang pada ujung antrean akan didrop hal ini untuk mencegah penumpukan paket yang berakibat pada kemacetan jaringan, karena sifatnya yang hanya akan melakukan drop paket ketika buffer penuh maka droptail dikategorikan sebagai model antrean yang bersifat pasif, berikut ini ilustrasi dari antrean Droptail :
Gambar 2.5 : Mekanisme antrean pada droptail
2.3.2Random Early Detection(RED)
11
Gambar 2.6 :Mekanisme antrean pada RED
2.4Bandwidth Delay Prodak (BDP)
Bandwidth Delay Prodak (BDP) merupakan waktu tunda yang dihasilkan
untuk setiap data yang dikirimkan ke penerima melalui sebuah link yang
memiliki kapasitas bandwidth dan perambatan delay, berikut ini contoh
Bandwidth Delay Prodak pada sebuah jaringan :
Gambar 2.7 : Bandwidth Delay Produk (BDP) pada jaringan kabel.
12
BAB III
PERANCANGAN SIMULASI
3.1. Flowchart Penelitian
Gambar 3.1 : Flowchart penelitian tugas akhir.
Gambar 3.1 menunjukkan tahap awal penelitian ini dimulai dengan menentukan topologi termasuk jenis protokol, manajemen antrean, dan jenis jaringan yang digunakan pada penelitian ini dipilih jaringan kabel, tahap selanjutnya menentukan simulator yang akan digunakan dan menentukan parameter simulasi serta skenario simulasi. Tahap berikutnya dilanjutkan dengan membangun kode simulasi, setelah dipastikan kode simulasi selesai dibangun akan dilakukan testing untuk memeriksa apakah kode simulasi yang dibangun terdapat kesalahan atau eror apabila terjadi kesalahan atau eror saat testing maka kode simulasi akan dicek ulang dan diperbaiki, jika hasil testing berhasil maka akan dilanjutkan ke proses pengambilan data dan pengolahan menggunakan
13
3.2. Topologi
Topologi yang akan ditunjukkan di Gambar 3.2 adalah topologi dumb-bell, topologi ini walaupun sederhana tapi cukup menantang karena di sini 2 buah node sumber yaitu TCP pengirim dan DCCP Pengirim akan mengirim paket ke node tujuan melalui sebuah jalur yang sama dan saat itulah terjadi penyempitan jalur atau dikenal dengan istilah bottleneck.
Gambar 3.2 : Topologi Dum-bell.
Proses Pengiriman Paket :
S1===> R1 ====> R2 ====> D1
S1 bertindak sebagai node pengirim , node R1 dan R2 bertindak sebagai router dan D1 sebagai node penerima
S2===>R1=====>R2=====>D2
14
3.3. Parameter Simulasi
Tabel 3.1 : Parameter Simulasi
No Parameter Simulasi Nilai
1 S1=>R1=>R2=>D1 10 Mbps
2 R1=>R2 1Mbps
3 S2=>R1=>R2=>D2 10Mbps
4 Protokol transport Tcp Westwood, DCCP CCID2,
UDP
5 Buffer 50, 75, 200
6 Sumber trafik FTP, CBR
7 Lama simulasi 500 Detik
3.4. Skenario Simulasi
Untuk mengukur tingkat kemampuan pembagian bandwidth yang adil TCP Westwood vs DCCP CCID 2 digunakan skenario sebanyak 7 kali seperti yang ditunjukkan pada tabel di bawah ini.
3.4.1 Skenario Pengujian Protokol
Tabel 3.2 : Protokol yang diuji.
Skenario Protokol Antrian Buffer
1 TCP Westwood vs DCCP
Droptail 50
2 TCP Westwood vs DCCP
15 3 TCP Westwood vs
DCCP
Droptail 200
4 TCP Westwood vs DCCP
RED 50
5 TCP Westwood vs DCCP
RED 75
6 TCP Westwood vs DCCP
RED 200
7 TCP Westwood vs UDP
Droptail 50
8 TCP Westwood vs UDP
RED 50
Gambar 3.3 Topologi pengujian TCP Westwood vs CCID 2
16 Tabel 3.3 : BDP pada link.
BDP Pada Link
Link S1-R1,S2-R1 Bandwith : 10240 KB(10MB) x 0.01s( 10ms) = 102.4 KBps
Link R1-R2 Bandwith : 1024 KB(1MB) x 0.01s( 10ms) = 10.24 KBps
Link R2-D1,R2-D2 Bandwith 10240 KB(10MB) x 0.01s( 10ms) = 102.4 KBps
Tabel 3.4 : BDP berdasarkan buffer.
BDP Berdasarkan Ukuran Buffer
Buffer dengan 50 Paket 50 Paket x 1.4648 KB = 73.24 KBps Buffer dengan 75 Paket 75 Paket x 1.4648 KB = 109.86 KBps Buffer dengan 200 Paket 200ket x 1.4648 KB = 292.96 KBps
3.5. Parameter Kerja
3.5.1 Rata-rata Throughput
Jumlah data yang berhasil diterima oleh node tujuan berdasarkan satuan waktu untuk setiap periode tertentu dan untuk penelitian ini dinyatakan kBpS (Kilo Byte per second), untuk waktu simulasi menggunakan waktu selama 500 detik, maka akan dihitung berapa banyak paket yang berhasil diterima oleh penerima selama waktu periode tersebut, rumus rata-rata throughput dinyatakan sebagai berikut,
3.5.2 Packet Drop
17
pada jaringan tersebut belum mengalami kemacetan hal ini adalah upaya preventif dari manajemen antrean.
3.5.3 End to end Delay
Nilai ini dihitung berdasarkan lamanya waktu pengiriman seluruh segmen dilakukan hingga waktu seluruh segmen diterima oleh penerima, karena waktu tempuh setiap segmen bervariasi maka waktu kedatangan segmen ke penerima juga berbeda-beda.
3.5.4 Segmen Terkirim
18
BAB IV
HASIL SIMULASI DAN ANALISIS DATA
Setelah dilakukan pengujian berkali-kali maka didapatkan data yang siap untuk dianalisis, adapun data yang diperoleh didapatkan melalui fitur filter pada
“awk” dan perintah pada Network Simulator untuk menghasilkan output data yang diinginkan, cara lain dapat dilakukan plot manual seperti file yang berekstensi xg
dapat dibuka dengan menggunakan Microsoft excel. Analisis data pada penelitian diperlukan untuk mengamati hasil yang diperoleh serta menganalisa karakteristik atau pola dari setiap data yang didapat melalui berbagai tahap pengujian, sehingga pada akhir dapat ditarik kesimpulan dari data tersebut, dan dapat menjadi referensi untuk penelitian selanjutnya ataupun bahan revisi untuk penelitian sebelumnya.
Gambar 4.1 : Topologi pengujian TCP Westwood vs CCID 2
Pengujian pada Gambar 4.1 di atas dengan skenario protokol DCCP CCID2 diadu dengan TCP Westwood untuk mengirim paket melewati jalur bottleneck antar
19
4.1 TCP Westwood vs CCID2
4.1.1 Droptail
4.1.1.1 Throughput
Tabel 4.1 : Hasil Throughput TCP Westwood vs CCID 2(Droptail)
Buffer TCP Westwood DCCP CCID 2
50 104.763 217.68
75 162.451 169.54
200 199.627 140.578
.
Grafik 4.1 : Hasil Throughput vs Ukuran Buffer Droptail
Pada Grafik 4.1 hasil uji simulasi dengan buffer 50 menggunakan antrean Droptail, terlihat CCID2 lebih mendominasi hal ini disebabkan sifat dari TCP Westwood yang sangat adaptif dengan buffer yang berukuran kecil menganggap jaringan sedang mengalami kemacetan dikarenakan di jaringan yang sama terdapat trafik yang berasal dari CCID2 yang juga mentransmisikan segmen sehingga TCP Westwood menghasilkan nilai throughput yang kecil, ketika
50 75 200
Throughput vs Ukuran Buffer
T
Throughput TCP Westwood vs CCID 2
20
21
Grafik 4.2 : Plot Throughput vs Waktu Simulasi (Buffer 50 Droptail) Grafik 4.2 adalah hasil simulasi dengan ukuran buffer 50 dan menggunakan antrean droptail menunjukan dari awal hingga berakhirnya simulasi CCID2 terlihat mendominasi hal ini menunjukkan CCID2 adalah protokol yang agresif ketika buffer kecil dan TCP Westwood dengan sifat adaptif yang dimiliki menjaga nilai throughput tetap kecil.
0 100 200 300 400 500
Plot Throughput vs waktu simulasi
Th
CWND TCP WESTWOOD vs CCID 2
22
Grafik 4.3 : Plot Throughput vs Waktu Simulasi (Buffer 75 Droptail)
Hasl simulasi pada Grafik 4.3 dilakukan penambahan buffer dengan ukuran buffer 75 terlihat TCP Westwood saat burst time terlihat melonjak dan tiba-tiba jatuh karena pada saat bersamaan terdapat segmen yang dikirimkan oleh CCID2, setelah memeriksa kondisi jaringan TCP Westwood menjatuhkan nilai
throughput, sedangkan CCID2 yang pada saat burst time tidak secara ekstrim naik namun secara perlahan menurunkan nilai throughput, terlihat di waktu detik 50 dan 100 berbanding terbalik dengan TCP Westwood yang secara perlahan meningkatkan nilai throughput, pada saat detik ke 150 hingga detik ke 350 dan nilai yang dihasilkan fluktuatif ini terjadi karena fitur congestion control yang dimiliki kedua protokol berusaha menyesuaikan kondisi trafik, setelah melewati deik 200 hingga simulasi berakhir nilai throughput yang dihasilkan kedua protokol mulai mendekati keseimbangan hal ini disebabkan buffer 75 merupakan titik optimum kedua protokol mampu untuk berbagi bandwidth secara adil .
0 100 200 300 400 500
Plot throughput vs waktu simulasi
T
Plot Throughput TCP WESTWOOD vs CCID2
23
Grafik 4.4 : Plot Throughput vs Waktu Simulasi (Buffer 200 Droptail)
Simulasi dengan ukuran buffer 200 terlihat pada Grafik 4.4 TCP di waktu awal menjatuhkan nilai throughput karena pada saat waktu yang bersamaan CCID2 juga melakukan pengiriman, dan secara ekstrim TCP Westwood menjatuhkan nilai throughputnya, hingga detik 50 saat fase congestion avoidance berakhir TCP Westwood mulai meningkatkan nilai throughput berbanding terbalik dengan CCID2 yang menurunkan nilai throughput, hingga waktu simulasi berakhir TCP yang adaptif dengan kondisi jaringan dengan buffer 200 mampu memaksimalkan nilai throughput sedangkan CCID2 turun akibat kontrol kemacetan yang dimiliki memaksa CCID2 menurunkan nilai throughput hingga akhir waktu simulasi.
0 100 200 300 400 500
Plot Throughput vs waktu simulasi
T
Plot Throughput TCP WESTWOOD VS CCID2
24
Grafik 4.5 : Plot Congestion Window buffer 50 (Droptail)
Grafik 4.5 adalah hasil pengujian menggunakan antrean Droptail dengan ukuran buffer 50, terlihat pada grafik congestion window dari TCP Westwood hanya diwaktu awal saat fase burst time meningkat kemudian dijatuhkan hal ini bertujuan untuk menyelidiki kondisi jaringan pada karena di waktu bersamaan jaringan juga dipenuhi oleh segmen yang dikirimkan oleh CCID2, ruang buffer yang hanya menampung 50 segmen membuat TCP yang adaptif dengan kondisi jaringan lebih sering menjatuhkan ukuran congestion window secara ekstrim dan hal ini membuat TCP sering masuk ke fase timeout sehingga berpengaruh kepada nilai throughput yang dihasilkan TCP jadi lebih kecil, sedangkan CCID2 pada buffer 50 menunjukan tingkat agresifnya dan ini mempengaruhi nilai throughput CCID2 pada buffer 50 mampu mendominasi TCP Westwood.
0 100 200 300 400 500
plot cwnd vs waktu simulasi(detik)
S
CWND TCP WESTWOOD vs CCID2
25
Grafik 4.6 : Plot Congestion Window buffer 75 (Droptail).
Pada Grafik 4.6 uji simulasi dilakukan penambahan buffer dengan ukuran 75, terlihat pada grafik congestion window TCP Westwood sering harus mengalami
congestion collapse meskipun demikan TCP Westwood mulai mampu meningkatkan ukuran congestion window dengan adanya penambahan buffer menjadi 75 bisa dilihat pada detik ke-100, 200, 300, 450, sedangkan congestion window CCID2 seperti yang ditunjukan oleh grafik juga menjatuhkan ukuran
congestion window namun tidak secara ekstrem seperti TCP Westwood sehingga hal ini membuat TCP mengalami timeout dan kembali ke fase slow start dan menyebabkan delay TCP tetap tinggi.
0 100 200 300 400 500
plot cwnd vs waktu simulasi(detik)
S
CWND TCP WESTWOOD vs CCID2
26
Grafik 4.7 : Plot Congestion Window buffer 200 (Droptail)
Pada Grafik 4.7 uji simulasi dilakukan dengan ukuran buffer 200 terlihat TCP di waktu awal saat setelah burst time TCP westwood beberapa kali menjatuhkan
congestion window karena pada saat yang bersamaan CCID2 juga melakukan transmisi segmen sehingga ruang buffer yang awalnya kosong dipenuhi oleh segmen yang dikirim oleh kedua protokol, sifat dari antrean droptail yang pasif dan hanya akan melakukan drop segmen di ujung antrean ketika ruang buffer
penuh terlebih dengan ukuran buffer yang ditingkatkan menjadi 200 membuat tampilan grafik terlihat seperti gigi gergaji yang memiliki rongga besar, hal ini menunjukan dengan adanya penambahan ruang buffer membuat segmen lebih banyak untuk ditampung pada ruang buffer dan memberi waktu agar ruang buffer
dipenuhi oleh segmen kemudian setelah itu didrop, karakteristik antrean Droptail yang pasif membuat TCP Westwood secara agresif meningkatkan congestion window di akhir waktu simulasi meskipun beberapa kali harus mengalami
congestion collapse namun TCP bisa menjaga nilai throughput lebih baik dibandingkan CCID2 , sedangkan CCID2 yang harus berulangkali menerima pesan duplikat ack akibat drop segmen menghasilkan congestion window yang cenderung menurun.
plot cwnd vs waktu simulasi(detik)
S
CWND TCP WESTWOOD vs CCID2
27 4.1.1.2 Delay(ms)
Tabel 4.2 : Delay TCP Westwood vs CCID2(Droptail)
Buffer TCP Westwood DCCP CCID 2
50 368.989 311.113
75 542.695 470.017
200 1398.14 1253.45
Grafik 4.8 : Delay vs Ukuran Buffer (Droptail)
Grafik 4.8 adalah simulasi dengan buffer 50, 75, dan 200 menggunakan antrean droptail. Ketika dilakukan pengujian dengan ukuran buffer 50 terlihat delay TCP Westwood berada di atas CCID2, hal ini disebabkan pada TCP Westwood terdapat fitur Fast Recovery ketika proses transmisi berlangsung dan terjadi drop segmen TCP Westwood akan melakukan pengiriman ulang segmen tersebut, sedangkan CCID2 ketika segmen yang dikirim hilang CCID2 tidak mempunyai mekanisme pengiriman ulang segmen tersebut ini yang menyebabkan delay
50 75 200
Delay TCP Westwood vs CCID 2
28
CCID2 bisa lebih rendah dari TCP Westwood. Ketika dilakukan penambahan
buffer dengan ukuran 75 terlihat kedua protokol mengalami kenaikan hal ini disebabkan dengan bertambahnya ukuran buffer berarti menambah kapasitas antrean yang masuk ke buffer sehingga antrean semakin panjang dan ini membuat delay naik seiring bertambahnya ukuran buffer, delay yang dihasilkan kedua protokol pada antrean droptail lebih tinggi jika dibandingkan simulasi dengan antrean RED dikarenakan sifat pasif dari antrean droptail yang hanya memprioritaskan pengiriman paket berdasarkan waktu kedatangan yang pertama datang akan diproses untuk dikirim sehingga membuat paket mengendap di ruang
buffer, berbeda dengan antrean RED yang secara aktif menyeleksi paket yang masuk kemudian diproses untuk dilakukan kan pengiriman ke tujuan.
4.1.1.3 Drop Segment
Tabel 4.3 : Drop Segmen TCP Westwood vs CCID2(Droptail)
Buffer TCP Westwood DCCP CCID 2
50 153 205
75 122 175
200 281 171
Grafik 4.9 : Drop Segmen vs Buffersize
50 75 200
Drop Segmen vs Buffersize
S
Drop Segmen TCP Westwood vs CCID 2
29
Pada Grafik 4.9 menampilkan pada buffer 50 dan 75 drop segmen yang dimiliki CCID2 cukup tinggi jika dibandingkan drop segmen yang dimiliki TCP Westwood, hal ini disebabkan ketika buffer 50, 75 hanya dapat menampung segmen dalam jumlah kecil dan harus berbagi dengan TCP Westwood yang juga mentransmisikan segmen melalu trafik yang sama, akibat ruang buffer yang kecil dan kedua protokol harus berbagi traffic menyebabkan segmen pada buffer 50, 75 yang didominasi oleh paket CCID2 menghasilkan drop segmen yang tinggi dan TCP Westwood yang adaptif dengan fitur estimasi bandwidth yang dimiliki harus mereduksi jumlah paket yang akan dikirim untuk menghindari semakin banyaknya jumlah paket mengalami drop. Ketika dilakukan penambahan buffer dengan ukuran 200 terlihat segmen drop yang dihasilkan kan TCP meningkat hal ini dikarenakan dengan adanya penambahan buffer yang besar membuat transmisi paket didominasi TCP, efek dari semakin besarnya jumlah paket yang dikirim membuat ruang buffer didominasi oleh paket yang ditransmisikan TCP Westwood sehingga paket yang drop di ujung antrean ketika ruang buffer penuh juga didominasi oleh segmen dari TCP.
4.1.1.4 Segmen Terkirim
Tabel 4.4 : Segmen Terkirim vs Ukuran Buffer
Buffer TCP Westwood DCCP CCID 2
50 17554 41586
75 27144 32399
30
Grafik 4.10 : Segmen terkirim vs Ukuran Buffer (Antrean Droptail)
Pada Grafik 4.10 terlihat jumlah segmen terkirim TCP Westwood dengan buffer 50 lebih rendah jika dibandingkan CCID2, hal ini disebabkan pengaturan
buffer yang hanya bisa menampung segmen dalam jumlah kecil, TCP Westwood yang adaptif dengan kondisi jaringan mengasumsikan jaringan sedang dalama kondisi macet dan TCP merespon dengan mereduksi jumlah segmen yang akan dikirim. Ketika buffer ditingkatkan menjadi 75 dari sisi pengiriman TCP Westwood mengalami peningkatan dan terlihat pada buffer 75 kedua protokol hampir mendekati sama meskipun CCID 2 masih lebih baik, penambahan ruang buffer dan manajemen antrean droptail yang pasif membuat TCP Westwood yang menerapkan algoritma Adaptive Increase Adaptive Decrease(AIAD) mampu meningkatkan delivery ratio miliknya dan CCID2 yang menerapkan algoritma
Adaptive Increase Multiplicative Decrease(AIMD) merespon kenaikan dari pengiriman TCP Westwood dengan menurunkan rasio pengiriman segmen miliknya, meskipun terlihat grafik segmen terkirimyang dimiliki CCID2 masih di atas TCP Westwood tapi terjadi penurunan jika dibandingkan pengujian dengan
buffer sebelumnya (buffer 50). Ketika ukuran buffer dinaikkan menjadi 200 kondisi berbeda terjadi, dengan buffer berukuran besar TCP Westwood yang adaptif mampu meningkatkan pengiriman ditambah manajemen antrean Droptail yang pasif hanya akan melakukan drop segmen ketika buffer penuh, keuntungan
50 75 200
Segmen TerkirimTCP Westwood vs CCID 2
31
ini ditandai dengan peningkatan pengiriman segmen yang dikirimkan TCP Westwood dan direspon oleh CCID2 dengan menurunkan jumlah pengiriman segmen berada di bawah TCP.
4.1.2 Random Early Detection
4.1.2.1 Throughput(kBps)
Tabel 4.5 : Throghput TCP Westwood vs CCID 2(Antrean RED)
Buffer TCP Westwood DCCP CCID 2
50 105.722 185.618
75 103.106 188.423
200 106.833 183.727
Grafik 4.11 : Throughput vs Buffer size(Antrean RED)
Pada Grafik 4.11 menampilkan nilai throughput dengan menggunakan antrean
Random Early Detection(RED) dengan buffer 50, 75, 200 ukuran dari buffer
secara konsisten tidak mempengaruhi hasil dari simulasi tapi lebih dipengaruhi oleh manajemen antrean yang digunakan, seperti yang terlihat pada grafik nilai
50 75 200
Throughput TCP Westwood vs CCID 2
tcpwestwo od
32
throughput yang dihasilkan CCID2 lebih tinggi jika dibandingkan TCP Westwood, hal ini dipengaruhi oleh sifat manajemen antrean RED yang begitu aktif melakukan drop segmen yang masuk ke antrean membuat TCP Westwood yang adaptif berasumsi kondisi jaringan keadaan macet sehingga berulang kali TCP harus menjatuhkan congestion window yang dimiliki jatuh dan mengakibatkan congestion collapse yang mengharuskan TCP Westwood kembali ke fase slowstart dan hal ini mempengaruhi turunnya nilai throughput yang dihasilkan TCP Westwood, berbeda dengan CCID2 walaupun sama-sama memiliki fitur kontrol kemacetan tetapi CCID2 merespon dengan menurunkan
congestion window dan masuk ke fase congestion avoidance tidak harus sampai mengalami congestion collapse.
Grafik 4.12 : Plot Throughput vs Waktu Simulasi(Buffer 50 RED) Pada skenario ini manajemen antrean menggunakan antrean Random Early Detection(RED) dengan ukuran buffer 50, terlihat pada grafik TCP Westwood hanya mampu meningkatkan nilai throughput di awal saat setelah burst time
kemudian dijatuhkan karena pada saat masuk ke ruang buffer secara aktif segmen didrop oleh manajemen antrean RED dan adanya segmen yang di drop secara
plot throughput vs waktu simulasi
T
Plot Throughput TCP WESTWOOD vs CCID2
33
terus-menerus oleh manajemen RED berpotensi kehilangan segmen yang ditandai dengan diterimanya duplikat Acknowledgment(ACK) hal ini direspon oleh TCP dengan menurunkan nilai throughput hingga simulasi berakhir, TCP Westwood yang dirancang untuk adaptif dengan kondisi jaringan berbanding terbalik dengan CCID2 meskipun memiliki fitur kontrol kemacetan namun CCID2 tidak secara khusus memiliki sifat adaptif seperti halnya TCP Westwood yang memiliki fitur estimasi bandwidth dan itu yang menyebabkan CCID2 mampu memaksimalkan pengiriman segmen pada antrean RED.
Grafik 4.13 : Plot Throughput vs Waktu simulasi (Buffer 75 RED) Hasil Grafik 4.13 menampilkan hasil simulasi dengan ukuran buffer 75 menggunakan manajemen antrean RED, kondisi yang sama terjadi TCP yang adaptif dengan kondisi jaringan tidak mampu meningkatkan nilai throughput
dikarenakan manajemen antrean secara aktif melakukan drop segmen yang masuk ke antrean hal ini mengantisipasi agar ruang buffer tidak dipenuhi oleh segmen yang berpotensi mengakibatkan congestion collapse tetapi pada faktanya
congestion collapse tetap tidak bisa dihindari.
0 100 200 300 400 500
plot throughput vs waktu simulasi
T
Plot Throughput TCP WESTWOOD vs CCID2
34
Grafik 4.14 : Plot Throughput vs Waktu Simulasi( Buffer 200 RED) Pada Grafik 4.14 dilakukan simulasi dengan ukuran buffer 200, grafik menunjukkan hal sama hanya pada saat fase burst time TCP meningkat kemudian dijatuhkan setelah segmen masuk ke ruang buffer, dengan dilakukan peningkatan
buffer CCID2 tetap mendominasi berbanding terbalik dengan TCP Westwood yang tetap menjaga nilai throughput tetap di bawah, dipengaruhi manajemen antrean RED yang begitu aktif melakukan drop segmen membuat TCP Westwood yang memiliki sifat adaptif tidak mampu meningkatkan nilai
throughput hingga waktu simulasi berakhir.
0 100 200 300 400 500
plot throughput vs waktu simulasi
T
Plot Throughput TCP WESTWOOD vs CCID2
35
Grafik 4.15 : Plot Congestion Window (buffer 50 RED)
Pada Grafik 4.15 simulasi menggunakan antrean Random Early Detection(RED) dan ukuran buffer 50, pada grafik terlihat congestion window
kedua protokol begitu padat hampir tidak berongga menunjukkan aktifitas dari antrean RED yang begitu aktif. Pengaruh dari antrean RED yang begitu aktif mendrop segmen yang masuk membuat TCP Westwood begitu sering menjatuhkan congestion window miliknya hal yang sama juga dilakukan oleh CCID2, namun CCID2 tidak menjatuhkan congestion window secara ekstrem seperti TCP yang memiliki sifat adaptif terhadap kondisi jaringan, akibat TCP yang sering menjatuhkan congestion window membuat delay TCP meningkat dan
throughput yang dihasilkan turun karena berulang kali harus kembali ke fase slow start.
plot throughput vs waktu simulasi(detik)
S
Congestion WIndow TCP Westwood vs CCID2
36
Grafik 4.16 : Plot Congestion Window ( buffer 75 RED)
Pada Grafik 4.16 simulasi dilakukan dengan menambahkan ukuran buffer
menjadi 75, kondisi yang sama terjadi TCP masih belum mampu meningkatkan
congestion window grafik TCP hanya mampu pada saat burst time kemudian dijatuhkan ketika melakukan pengiriman awal ruang buffer dibanjiri oleh segmen yang dikirim kedua protokol, dan ini menyebabkan protokol TCP langsung jatuh ditambah manajemen antrean yang begitu aktif mendrop paket membuat TCP Westwood yang adaptif harus terus-menerus menjatuhkan nilai congestion window berbeda dengan CCID2 meskipun memiliki fitur congestion controll layaknya TCP namun tidak begitu adaptif jika dibandingkan TCP Westwood dan ini yang membuat congestion window CCID2 tidak secara ekstrem jatuh.
0 100 200 300 400 500
plot throughput vs waktu simulasi(detik)
S
Congestion Window TCP Westwood vs CCID2
37
Grafik 4.17 : Plot Congestion Window (buffer 200 RED)
Pada Grafik 4.17 dilakukan penambahan buffer yang lebih besar yaitu 200, grafik menunjukkan meskipun ada penambahan buffer yang besar tidak membuat kedua protokol mampu untuk meningkatkan congestion window yang dimiliki, jika pada antrean droptail menggunakan buffer 200 kinerja TCP bisa semakin baik maka yang terjadi pada antrean RED adalah sebaliknya TCP seringkali menjatuhkan nilai dari congestion window akibat sifat aktif dari manajemen antrean RED yang secara terus-menerus mendrop segmen yang masuk ke antrean agar ruang buffer tidak terisi penuh, dan drop segmen yang dihasilkan kedua protokol tinggi sedangkan nilai throughput yang dihasilkan pada antrean RED tidak begitu baik jika dibandingkan simulasi pada antrean Droptail .
0 100 200 300 400 500
plot throughput vs waktu simulasi(detik)
S
Congestion Window TCP Westwood vs CCID2
38
4.1.2.2 Delay
Tabel 4.6 : Delay TCP Westwood vs CCID 2(Antrean RED)
Buffer TCP Westwood DCCP CCID 2
50 83.5049 74.4348
75 83.7071 74.5462
200 84.333 74.4282
Grafik 4.18 : Delay vs Buffer size (Antrean RED)
Pada Grafik 4.18 menampilkan delay yang dihasilkan protokol TCP Westwood dan CCID2, meskipun simulasi dilakukan dengan menggunakan nilai
buffer yang bervariasi yaitu 50, 75, 200 hasil yang konsisten diperoleh ukuran
buffer tidak memberikan pengaruh tetapi sifat dari manajemen antrean RED yang aktif membuat kedua protokol menghasilkan respon yang berbeda, keuntungan yang diperoleh pada antrean RED yaitu delay yang dihasilkan kedua protokol lebih kecil dibanding hasil simulasi dengan antrean droptail, walaupun begitu
delay yang dihasilkan TCP Westwood lebih tinggi hal ini disebabkan respon dari
68
Delay TCP Westwood vs CCID 2
39
TCP Westwood atas antrean RED yang begitu aktif melakukan drop paket membuat congestion window harus dijatuhkan bahkan berulangkali mengalami
congestion collapse, dan kondisi ini membuat TCP Westwood harus kembali ke fase slow start, akibat seringnya TCP Westwood kembali ke fase slow start
membuat delay transmisi TCP semakin tinggi berbeda dengan CCID2 walaupun memiliki kontrol kemacetan tapi tidak memiliki mekanisme pengiriman ulang segmen yang hilang, CCID2 merespon dan mereduksi jumlah segmen yang dikirim.
4.1.2.3 Drop Segmen
Tabel 4.7 : Drop Segmen TCP Westwood vs CCID 2(Antrean RED)
Buffer TCP Westwood DCCP CCID 2
50 558 696
75 568 702
40
Grafik 4.19 : Drop Segmen vs Ukuran Buffer (Antrean RED)
` Grafik 4.1.9 hasil simulasi menggunakan antrean Random Early Detection (RED) dengan variasi buffer 50, 75, 200. Hasil menunjukkan kedua protokol yaitu TCP Westwood dan CCID2 menghasilkan drop segmen yang tinggi, hal ini tidak terlepas dari peran manajemen antrean RED yang secara aktif melakukan drop segmen secara acak bagi paket yang masuk, setiap paket yang datang dan masuk ke ruang buffer akan dikalkulasi untuk menghitung probabilitas paket tersebut apakah akan di drop atau diteruskan untuk ditransmisikan ke penerima. Sifat dari manajemen antrean yang aktif ini menghasilkan nilai drop segmen yang tinggi bagi kedua protokol, pada grafik terlihat CCID2 begitu mengalami drop segmen yang tinggi jika dibandingkan TCP Westwood, hal ini karena CCID2 protokol yang tidak terlalu sensitif dengan sifat aktif RED, CCID2 merespon drop paket dengan menurunkan congestion window tapi tidak sampai masuk ke fase slowstart
(lihat cwnd ccid2) berbeda dengan TCP Westwood merespon terjadinya drop paket yang dideteksi melalui duplikat ack dan ini terjadi berulang-ulang
Drop Segmen vs Ukuran Buffer
Drop segmen TCP Westwood vs CCID 2
41
memaksa TCP Westwood kembali ke fase slowstart dan ini memberi keuntungan bagi TCP menjaga nilai drop pakettidak terus mengalami peningkatan.
4.1.2.4 Segmen Terkirim
Tabel 4.8 : Segmen Terkirim TCP Westwood vs CCID 2(Antrean RED)
Buffer TCP Westwood DCCP CCID 2
50 17989 35807
75 17560 36346
200 18169 35462
Grafik 4.20 : Segmen Terkirim vs Buffer size (Antrean RED)
Pada Grafik menampilkan Segmen terkirim yang diperoleh dengan variasi
buffer 50,75,200. Pengujian dilakukan dengan ketiga buffer tetap memperoleh hasil yang konsisten Seperti yang terlihat pada grafik pengiriman segmen yang dihasilkan CCID2 terlihat berada di atas TCP Westwood hal ini dikarenakan CCID2 bukan tipe protokol yang sensisitif dengan mekanisme drop acak yang dilakukan oleh manajemen RED, sehingga membuat CCID2 tetap mampu menghasilkan jumlah Segmen terkirim yang tinggi jika dibandingkan TCP
0
Paket Terkirim vs Buffersize
Segmen terkirim TCP Westwood vs CCID 2
42
43
4.2 TCP Westwood vs TCP Westwood
Gambar 4.2 : Topologi Dumbbell dan Skenario Simulasi TCP vs TCP
Pengujian dilakukan menggunakan dua protokol yang sama yaitu TCP Westwood vs TCP Westwood, sama seperti skenario sebelumnya menggunakan antrean Droptail dan RED dan juga waktu simulasi 500 detik serta jalur
44
4.2.1 TCP Westwood vs TCP Westwood Congestion Window (Droptail)
Grafik 4.21 : Plot Congestion Window TCP Westwood vs TCP Westwood (buffer 50 Droptail)
Simulasi pada Grafik 4.21 menggunakan dua buah protokol TCP Westwood yaitu tcpwestwood1 dan tcpwestwood2, masih menggunakan skenario sebelumnya dengan Manajemen antrean Droptail dan RED serta ukuran buffer 50, terlihat pada saat burst time kedua protokol meningkatkan congestion window untuk memeriksa kondisi jaringan kemudian dijatuhkan setelah segmen yang ditransmisikan oleh kedua protokol masuk beriringan dan memenuhi ruang buffer, kedua protokol tcpwestwood1 dan tcpwestwood2 yang sama-sama memiliki algoritma yang sama dalam mengontrol kondisi jaringan menurunkan congestion window setelah fase burst time, dari grafik yang ditampilkan tidak terlihat adanya saling mendominasi satu sama lain hingga simulasi berakhir, dan tampilan gigi gergaji congestion window yang cukup padat menunjukan pengaruh dari ukuran ruang buffer yang hanya menampung 50 segmen yang siap ditransmisikan ke
CWND TCPWESTWOOD 1 vs TCP WESTWOOD 2
45
Grafik 4.22 : Plot Congestion Window TCP Westwood vs TCP Westwood (buffer 75 Droptail)
Pengujian berikutnya dengan penambahan buffer menjadi 75, sama seperti sebelumnya setelah melewati fase burst time kedua TCP menjatuhkan
congestion window dan pada grafik ditunjukan pada Grafik 4.22 kedua protokol menghasilkan grafik yang relatif stabil tidak ada ada congestion collapse yang terjadi pada kedua protokol, hal ini membuktikan sifat kedua protokol yang adaptif dengan kondisi jaringan dan memiliki kemampuan untuk bersikap adil satu sama lainnya, pada grafik juga terlihat jika dibandingkan dengan grafik sebelumnya yang menggunakan buffer 50 pada grafik ini terlihat sedikit renggang menunjukkan dengan adanya penambahan buffer menjadi ukuran untuk 75 segmen, dengan demikian data yang mengantre dan diproses untuk dikirim bisa
CONGESTION WINDOW TCP 1 vs TCP 2
46
Grafik 4.23 : Plot Congestion Window TCP Westwood vs TCP Westwood (buffer 200 Droptail)
Simulasi pada Grafik 4.23 di atas dilakukan penambahan buffer menjadi 200 dengan manajemen antrean yang digunakan adalah antrean droptail, terlihat pada grafik congestion window yang dihasilkan kedua protokol TCP semakin meningkat dan grafik gigi gergaji yang dihasilkan semakin merenggang yang artinya dengan penambahan ruang buffer memberikan ruang yang semakin besar untuk penampungan segmen dan proses pengiriman dapat dilihat dari congestion window yang naik sebagai indikator meningkatnya jumlah segmen yang akan dikirim. Penggunaan antrean droptail yang bersifat pasif dan hanya akan mendrop segmen pada ujung antrean di ruang buffer membuat kedua protokol mampu meningkatkan congestion window yang dimiliki, dengan fitur estimasi bandwidth yang dimiliki kedua protokol menghasilkan trafik yang adil satu sama lainnya, hingga simulasi berakhir tanpa harus jatuh dan kedua protokol tidak perlu kembali masuk ke fase slow start.
0 100 200 300 400 500
CWND TCP WESTWOOD 1 vs TCP WESTWOOD 2
47
4.2.2 TCP Westwood vs TCP Westwood Congestion Window (RED)
Grafik 4.24 : Plot Congestion Window TCP Westwood vs TCP Westwood (buffer 50 RED)
Pada Grafik 4.24 dilakukan pengujian dengan buffer 50 dengan menggunakan antrean Random Early Detection(RED),seperti yang terlihat pada grafik di waktu awal setelah melewati fase burst time kedua protokol masing-masing menjatuhkan congestion window setelah ruang buffer dipenuhi oleh segmen yang akan dikirim kedua protokol, manajamen RED yang begitu aktif mendrop segmen pada antrean memberi pengaruh pada tampilan grafik, grafik terlihat begitu padat memvisualisasikan betapa aktifnya manajemen RED yang mengantisipasi ruang buffer tetep memiliki ruang untuk penampungan segmen yang akan datang berikutnya,pada trafik juga menunjukkan kedua protokol memiliki sifat yang adil satu sama lainnya,terlihat kedua protokol sama mengalami jatuhnya congestion window tetapi tidak sampai mengalami
congestion collapse dikarenakan kedua protokol TCP Westwood menjalankan algoritma Additive increase additive decrease yang tidak secara ekstrem
0 100 200 300 400 500
CWND TCP WESTWOOD 1 vs TCP WESTWOOD2
48
menjatuhkan congestion window hal ini meggambarkan sifat adaptif yang dimiliki TCP Westwood.
Grafik 4.25 : Plot Congestion Window TCP Westwood vs TCP Westwood (buffer 75 RED)
Pada Grafik 4.25 pengujian dilakukan perubahan ukuran buffer menjadi masih menggunakan antrean Random Early Detection(RED),sesuai dengan karakteristik antrean RED yang begitu aktif melakukan drop paket secara acak menghasilkan visualisasi grafik yang tampak padat dikarenakan sepanjang waktu manajemen RED mengantisipasi ruang buffer tidak dipenuhi paket sehingga drop paket yang dihasilkan tinggi, akibat dari drop paket TCP menerima duplikat ack, dengan diterimanya duplikat ack TCP mengasumsikan jaringan dalam keadaan macet sehingga congestion window kedua protokol tidak maksimum ditingkatkan begitu juga dengan proses penurunan congestion window kedua protokol memang jatuh tapi tidak sampai mengalami congestion collapse karena kedua protokol memiliki algoritma yang sama sehingga mampu bersikap adil satu sama lainnya.
0 100 200 300 400 500
CWND TCP WESTWOOD 1 vs TCP WESTWOOD 2
49
Grafik 4.26 : Plot Congestion Window TCP Westwood vs TCP Westwood (buffer 200 RED)
Pada Grafik 4.26 simulasi dilakukan dengan penambahan buffer menjadi 200, masih menggunakan antrean Random Early Detection(RED) dan waktu simulasi 500 detik. Seperti yang terlihat pada grafik meskipun digunakan buffer
berukuran besar tidak membuat performa kedua TCP meningkat, hal ini bisa dilihat dari congestion window yang dimiliki keduanya, ini dikarenakan pada
buffer ukuran besar semakin banyak segmen yang datang dan dapat ditampung oleh ruang buffer, dengan segmen yang datang dalam jumlah besar mengakibatkan antrean RED juga semakin aktif melakukan drop segmen secara acak.Akibat dari drop segmen yang begitu masif dan ditandai dengan diterimanya duplikat ack kedua protokol, TCP merespon dengan menurunkan congestion window secara adaptif.
CWND TCP WESTWOOD 1 vs TCP WESTWOOD 2
50
4.3 TCP Westwoodvs UDP
Gambar 4.3 : Topologi Dumbbell dan Skenario Simulasi TCP vs UDP
4.3.1 Throughput
Tabel 4.9 : Throughput TCP Westwood vs UDP (Antrean Droptail dan RED)
Antrean Droptail
Antrean RED
TCP
WESTWOOD
UDP TCP WESTWOOD UDP
0.0741716 820.269 0.0517038 820.28
Hasil Throughput yang diperoleh TCP di antrean Droptail hanya memperoleh angka 0.0741716 KBps berbanding terbalik dengan UDP mencapai angka
throughput 820.269 KBps begitu juga di antrean RED TCP hanya memperoleh nilai throughput 0.0517038 KBps sedangkan UDP menghasilkan nilai throughput
51
4.3.2 TCP vs UDP Congestion Window ( Droptail)
Grafik 4.27 : Plot Congestion Window TCP Westwood vs TCP Westwood buffer 50
Pada Grafik 4.27 tampilan dari congestion window TCP Westwood menggunakan antrean Droptail, ketika kedua protokol berada dalam satu trafik dan melakukan transmisi di waktu yang bersamaan terlihat congestion window dari TCP Westwood mengalami congestion collapse hal inidisebabkan protokol UDP yang tidak memiliki fitur congestion control secara agresif membanjiri trafik dan ini membuat TCP yang berorientasi koneksi tidak bisa memulai untuk membangun sesi koneksi, akibatnya hingga simulasi berakhir congestion window dari TCP Westwood tetap jatuh.
CWND TCP WESTWOOD vs UDP
52
4.3.3 TCP vs UDP Congestion Window (RED)
Grafik 4.28 : Plot Congestion Window TCP Westwood vs TCP Westwood buffer 50
Skenario berikutnya manajemen antrean menggunakan Random Early Detection (RED), seperti yang terlihat pada Grafik 4.28 congestion window TCP jatuh disebabkan seluruh trafik digunakan oleh UDP untuk mentransmisikan paket sehingga di waktu awal pada fase burst time TCP yang sempat menaikkan ukuran congestion window harus dijatuhkan karena menyadari trafik dalam kondisi macet akibat UDP yang secara terus menerus mentransmisikan paket, UDP yang tidak
CWND TCP WESTWOOD vs UDP
53
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN HASIL PENELITIAN
TCP WESTWOOD CCID2
Antrean Droptail :
- Pengujian TCP Westwood pada Buffer 50 memperoleh pembagian bandwith yang lebih kecil.
-Pengujian TCP Westwood pada buffer 75 menghasilkan titik optimum pembagian bandwidth yang adil dengan protokol CCID2
-Pengujian TCP Westwood pada Buffer 200 memperoleh pembagian bandwith yang lebih besar. menghasilkan nilai delay yang menurun akibat manajemen antrean yang aktif, menghasilkan nilai throughput yang lebih kecil dibanding CCID2
Antrean RED :
- Pengujian di semua buffer menunjukkan throughput CCID2 tetap mendominasi TCP Westwood, namun drop segmen yang dihasilkan tinggi, delay
54
DAFTAR PUSTAKA
[1] Ren Wang, Massimo Valla, M.Y. Sanadidi, Mario Gerla (2002) ,
Adaptive Bandwidth Share Estimation in TCP Westwood.
[2] Mario Christanto (2017), Analisis Unjuk Kerja DCCP CCID 2 dan CCID 3 di Jaringan Kabel.
[3] M. Azad, R. Mahmood, T. Mehmood (2009), A Comparative Analysis Of DCCP Variants (CCID2, CCID3), TCP and UDP For MPEG4 VIDEO Applications.
[4] S. Mascolo, C. Casetti, M. Gerla, S. Lee (2002) TCPWestwood: End-to-End Bandwidth Estimation for Enhanced Transport overWireless Links.
[5] Mario Gerla,, M. Y. Sanadidi, Ren Wang, Andrea Zanella (2001), TCP Westwood: Congestion Window Control Using Bandwidth Estimation.
[6] C.Casetti , S.Mascolo (2001), Additive Increase Early Adaptive Decrease Mechanism for TCP Congestion Control.
55
LAMPIRAN
#DCCP CCID 2 VS TCPW SimulasiDroptail
#Declare New Simulator set ns [new Simulator]
#Setting Procedure Finish
set tr [open CCID2vsTCPwestwooddroptailbufferdinamis.tr w] $ns trace-all $tr
set nf [open CCID2vsTCPWeswood.nam w] $ns namtrace-all $nf
# Random number generator #set rng [new RNG]
# Penghubung Node $ns duplex-link $S1 $R1 10Mb 10ms DropTail $ns duplex-link $S2 $R1 10Mb 10ms DropTail
# Penghubung Node $ns duplex-link $R1 $R2 1Mb 10ms DropTail
# Penghubung Node $ns duplex-link $R2 $D1 10Mb 10ms DropTail $ns duplex-link $R2 $D2 10Mb 10ms DropTail
# Setting Node Position
56
$ns duplex-link-op $R1 $R2 orient right $ns duplex-link-op $R2 $D1 orient right-up $ns duplex-link-op $R2 $D2 orient right-down $ns duplex-link-op $S1 $R1 queuePos 0.5
# Setting Queue Length $ns queue-limit $R1 $R2 200
#monitor and trace the queues for comparison
set qmon [$ns monitor-queue $R1 $R2 [open queue.tr w] 0.03]; [$ns link $R1 $R2] queue-sample-timeout;
# Setting TCP Agent
set tcp1 [new Agent/TCP/Linux] set tcpsink1 [new Agent/TCPSink]
$ns at 0 "$tcp1 select_ca westwood" $ns attach-agent $S1 $tcp1
$ns attach-agent $D1 $tcpsink1 $ns connect $tcp1 $tcpsink1 $tcp1 set window_ 1000 $tcp1 set packet_size_ 1000 $tcp1 set fid_ 1
$ns color 1 Red
# Setting DCCP Agent
set dccp1 [new Agent/DCCP/TCPlike] set dccpsink1 [new Agent/DCCP/TCPlike] $ns attach-agent $S2 $dccp1
$ns attach-agent $D2 $dccpsink1 $ns connect $dccp1 $dccpsink1 $dccp1 set window_ 1000
$dccp1 set fid_ 2 $ns color 2 Blue
# CBR #1 (DCCP1)
set cbr1 [new Application/Traffic/CBR] $cbr1 attach-agent $dccp1
#$cbr1 set packetSize_ 3000 $cbr1 set type_ CBR
$cbr1 set packet_size_ 1000 $cbr1 set rate_ 10Mb
$cbr1 set random_ false #$cbr1 set interval_ 0.005 #$cbr1 set random_ false
#FTP
set ftp1 [new Application/FTP] $ftp1 attach-agent $tcp1
$ftp1 set type_ FTP
$ftp1 set packet_size_ 1000 $ftp1 set rate_ 10Mb
57
#set p [new Application/Traffic/Pareto] #$p attach-agent $tcp1
#$p set burst_time_ 500ms #$p set idle_time_ 500ms #$p set rate_ 300k
#$p set packetSize_ 1000 #$p set shape_ 1.5
# the variable ssthresh_ of $tcp is traced by a generic $tracer
#set tracer [new Trace/Var] #$dccp1 trace cwnd_ $tracer
# atur waktu berhenti
$ns at 0.0 "$dccpsink1 listen" $ns at 0.1 "$ftp1 start"
$ns at 0.1 "$cbr1 start" $ns at 500.0 "$cbr1 stop" $ns at 500.0 "$ftp1 stop" $ns at 500.0 "finish"
# Plot Congestion Window
proc plotWindow {tcpSource dccpSource file1 file2 outfile} { global ns
set cwnd1 [$tcpSource set cwnd_ ] set cwnd2 [$dccpSource set cwnd_ ] set now [$ns now]
puts $file1 "$now $cwnd1"
puts $file2 "$now $cwnd2"
puts $outfile "$now $cwnd1 $cwnd2"
$ns at [expr $now+0.1] "plotWindow $tcpSource $dccpSource $file1 $file2 $outfile"
}
set outfile [open cwnd_TCP_CCID2.xg w] set wf1 [open flow_1TCPWESTWOOD.xg w] set wf2 [open flow_2DCCPCCID2.xg w]
$ns at 0.0 "plotWindow $tcp1 $dccp1 $wf1 $wf2 $outfile"
$ns run
58
#Declare New Simulator set ns [new Simulator]
#Setting Procedure Finish
set tr [open CCID2vsTCPwestwoodREDbufferdinamis.tr w] $ns trace-all $tr
set nf [open CCID2vsTCPWeswood.nam w] $ns namtrace-all $nf
# Random number generator #set rng [new RNG]
#$rng seed 0
# Penghubung Node set S1 [$ns node] set S2 [$ns node]
# Penghubung router set R1 [$ns node]
set R2 [$ns node]
#Node Receiver set D1 [$ns node] set D2 [$ns node]
# Penghubung Node $ns duplex-link $S1 $R1 10Mb 10ms RED$ns duplex-link $S2 $R1 10Mb 10ms RED
# Link Antar Router
$ns duplex-link $R1 $R2 1Mb 10ms RED # Link Router 2 ke Node Receiver 1 & 2
$ns duplex-link $R2 $D1 10Mb 10ms RED$ns duplex-link $R2 $D2 10Mb 10ms RED
# Setting Node Position
$ns duplex-link-op $S1 $R1 orient right-down $ns duplex-link-op $S2 $R1 orient right-up $ns duplex-link-op $R1 $R2 orient right $ns duplex-link-op $R2 $D1 orient right-up $ns duplex-link-op $R2 $D2 orient right-down $ns duplex-link-op $S1 $R1 queuePos 0.5
# Setting Queue Length $ns queue-limit $R1 $R2 200
#monitor and trace the queues for comparison
