Fakultas Ilmu Komputer
Universitas Brawijaya
2917
Mencari Jalur K Terpendek Menggunakan
Yen Algoritm
Untuk
Multipath
Routing
Pada Openflow Software-Defined Network
Afredy Carlo Sembiring1, Wijaya Kurniawan2, Widhi Yahya3
Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Brawijaya Email: 1afredycarlos95@gmail.com, 2wjaykurnia@ub.ac.id, 3widhi.yahya@ub.ac.id
Abstrak
SDN (software defined network) adalah suatu model jaringan yang terpisah antara control plane dan
data plane dengan menggunakan standar komunikasi protocol Openflow untuk menghubungkan keduanya. Software defined network di kembangkan pada beberapa tahun belakangan ini dan sudah banyak dilakukanya implementasi salah satunya adalah untuk routing jaringan. Terdapat tiga algoritme
routing dalam penelitian ini yaitu Yen algorithm algoritme DFS dan algortime Dijikstra. Untuk tiga algortime ini akan di implementasi menggunakan mininent dan controller ryu. Pengujian ini dilakukan untuk melihat kinerja dari algoritme meliputi throughput,convergence time dan paket loss. Setelah dilakukanya pengujian dari onvergencetime, Yen algorithm mendapatkan rata-rata sebesar 0.0070 detik dan DFS sebesar 0.00734 detik. Setelah mendapatkan data pada pengujian menggunakan yens algorithm kemudian akan dibandingkan dengan data yang didapatkan menggunakan algoritme DFS dan algoritme Djkstra dengan metode yang sama. Berdasarkan hasil throughput, Yen Algorithm mengungguli algoritme DFS dan algoritme Dijkstra dengan rata-rata mencapai 178.422. Pada pengujian paket loss yens algorithm, dfs dan dijkstra, disini yens memiliki paket loss lebih kecil dibandingan dengan dfs dan dijkstra.
Kata kunci: SDN, Mininet,Openflow, Yen, Ryu, DFS
Abstract
SDN (software defined network) is a separate network model between control plane and data plane using Openflow communication protocol standard to connect the two. Software defined network developed in recent years and has done many implementation one of them is for network routing. There are three routing algorithms in this research are Yen algorithm DFS algorithm and Dijikstra algortime. For three algortime it will be implemented using mininent and ryu controller. This test is performed to see the performance of the algorithm includes throughput, convergence time and packet loss. After testing from convergence time, Yen algorithm get an average of 0.0070 seconds and DFS of 0.00734 seconds. After getting the data on the test using the yens algorithm then it will be compared with the data obtained using DFS algorithm and Djkstra algorithm with the same method. Based on throughput results, Yen Algorithm outperformed the DFS algorithm and Dijkstra's algorithm with an average of 178,422. In packet loss test yens algorithm, dfs and dijkstra, here yens have a smaller loss packet compared with dfs and dijkstra.
Keyword: SDN, Mininet, Openflow,Yen, Ryu, DFS
1. PENDAHULUAN
Software-Defined Networking (SDN) merupakan arus data yang dipisahkan dari perngkat keras. Control Plane disini terpisah dengan Data Plane.Control Plane berfungsi mengatur paket yang akan dikirim untuk suatu dan sedangkan Data Plane disini berfungsi untuk melakukan penerusan
packet yang telah diberikan oleh control plane (Kreutz, et al., 2015) Protocol openflow merupakan yang paling banyak digunakan untuk Software defined netowrk dan openflow disini dijadikan untuk standar protocol komunikasi antara perangkat
bisa digunakan untuk melakukan komunikasi jaringan yang berbeda. Konsep Software Defined Network telah sederhana yang ada pada jaringan pada saat ini, control jaringan pada controller membuat jaringan dapat diatur dengan mudah dan bisa fleksibel, hal ini di karenakan Software Defined Network(SDN) bersifat programmable (Kreutz, et al., 2015). Software-defined network (SDN) bisa melakukan berbgai hal di controller dari setting atau monitoring jaringan. SDN disini digunakan untuk mengatasi permasalahan pada jaringan komputer yaitu konfigurasi pada real time. Seperti yang dibicaran oleh
Multi Protocol Label Switching(MPLS) secara teori membahas masalah routing
dengan memiliki (TE). Karena hal itu tujuan utama dari software defined network sendiri adalah untuk mempermudah application jaringan yang dapat di program pada
controller, sifat controller Software defined network(SDN) yang programmabl. Macam-macam contoh aplikasi jaringan yang dapat diterapkan pada SDN seperti Network Virtualization, Load balancing, Routing dan sebagainya (McKeown, et al., 2008).
Algoritme routing 1 jalur (single path) atau
path konvensional, seperti algoritme
Dijkstra pada Open Shortest Path First(Ospf), belum bisa memanfaatkan semua path pada topology jaringan atau bisa disebut dengan multipath. Pada algoritme-algoritme tree seperti algoritme Dijkstra, topology jaringan akan terus dipotong dengan ini yang mengakibatkan seperti tree. Ini yang menyebabkan menghapus
multipath pada topology yang memiliki banyak jalur (cabang) sehingga menyebabkan kemancetan pada jaringan(Lei, Wang, & Hsu, 2015).
Mutlipath routing, flow yang menuju suatu destination akan dibagi kebebrapa path untuk tujuan multipath. Untuk itu multipath diajukan sebagai untuk mengatasi single path agar bisa menfaatkan multipath pada topolgy jaringan. Pemilihan path yang melewati 1 jalur saja bisa terjadinya bottleneck yang akan mengakibatkan kinkerja dari path tersebut berkurang, karna itu mencari jalur K path menggunakan Yens algorithm pada software defined network
untuk multipath routing sebagai alternative
menentukan jalur, karena disini bisa menentukan Jumlah K yang akan digunakan untuk transmisi data sebanyak K path yang diinginkan Yen, Jin Y. (Jul 1971), metode yens ini merupakan solusi untuk mencari dan memilih path k terpendek dan potensial.
Penelitian sebelumnya tentang (Multipath routing dengan load balancing pada
openflow software-defined network) yang sudah dilakukan Syahidillah, W., M. dari University of Brawijaya pada tahun 2017. Penelitian yang dilakukan Syahidillah, W., M. adalah implementasi dengan menggunakan algoritme DFS(Depth first search) Pada penelitianya parameter yang digunakan adalah cost sebagai penentu rutenya pada openflow. beberapa parameter yang akan diuji yaitu throughput, bandwidth dan rute yang akan dicari. Setelah dilakukanya penelitian oleh Syahidillah, W,M penulis akan membuat implementasi serta melakukan perbandingan antara Algoritme Shortest Path DFS dan Yen Algorithm serta melakukan perbandingan dengan algoritmeDijkstra (Single Path).
Pada permasalahan routing yang telah di jelaskan di atas, penulis akan melakukan implementasi Yens algorithm mulipath routing pada SDN (Software Defined Network) untuk mengatasi OSPF. Pada Penelitian ini penulis akan
melakukan
untuk mencari jalur K terpendek dan menggunakan cost sebagai penentuan pemilihan jalurnya pada pengiriman data. Pada penelitian ini Ryu digunakan sebagai controllernya. Bahasa pemrograman python disini adalah controller ryu. Dengan itu untuk dapat mengembangkan routing yang bisa melakukan multipath dengan jalur yang ada pada topology.
2. PERANCANGAN
2.1 Perancangan Yens Algorithm
Perancangan system yens algorithm dibagi menjadi perancangan topology, perancangan algoritme pencarian jalur, yens algorithm dan perancangan algoritme pemilihan jalur.
1. Perancangan topology: skema topology untuk melakukan multipath routing pada beberapa jalur.
untuk dapat mencari jalur yang terbaik dan k potensial.
3. Yens algorithm: mencari jalur terpendek dengan multipath.
4. Perancangan algoritme pemilihan jalur: pemilihanya dengan menggunakan yens algorithm.
Gambar 1. Proses perancangan sistem
2.2 Perancangan Topologi
Gambar 2. Topology Abilene
Setelah melakukan perancangan pada topology pada jaringan SDN menggunakan controller ryu. Disini digunakanya suatu graf kemudian dilakukan implementasi untuk ryu controller pada penentuan path K terpendek dengan emulasi mininet. Topology Abilene dibuat dengan miniedit. Pada topology Abilene terdapat 10 switch dan 10 host yang dapat dilhat pada gambar 2.
2.3 Pseudocode Yen Algorithm
Gambar 3.Pseudocode Yen Algorithm
3. PENGUJIAN DAN ANALISIS
1. Pengujian Pencarian jalur
Pengujian pencarian jalur bertujuan untuk mengetahui apakah sistem dapat mencari jalur k-terpendek.
2. Pengujian throughput
Pengujian throughput bertujuan untuk mengukur performa jaringan antara Yen algorithm, algoritme DFS dan algoritme Djikstra.
3. packet loss
(congestion), terjadi karena banyaknya antrian yang numpuk pada suatu jalur pada jaringan.
4. Multipath
Pada pengujian multipath disini bertujuan apakah algoritme bisa dapat melakukan berbagi jalur atau tidak. Multipath bisa di gunakan pada keseluruhan path yang sudah di temukan. Pada pengujian ini datanya adalah byte untuk setiap jalur yang sudah berhasil ditemukan. Transmisi data yang ada pada topology dilakukan untuk melihat alur pergerakan, disini digunakanya application bwm sebagai capture bandwidth.
3.1 Pencarian Jalur
Pada pencarian jalur didapatkan jumlah path oleh algoritm yens karena sudah dilakuannya MAX K. system akan menilai apakah algoritme bisa melakukan berbagi jalur sebanyak path yang telah ditentukan. Convergence time disini dibutuhkan untuk mengetahui secepat apakah algortime mencari jalur. Disini dilakukanya ping pada host 1 dengan 15 connection. Controller tersebut akan mencari K-path yang akan dikirimkan packet datanya lalu dilanjutkan serta dikalkulasi waktu dalam mencari jalurnya yaitu
path installation.
Gambar 4. Convergence Time Yens
Output convergence time pencarian path
ditunjukan digambar 4 dapat dilihat bahwa 2 jalur K-terpendek lalu ditemukanya cost 5 untuk setiap path yang sudah ditemukan yaitu melewati switch 1,2,3,4,5,6 dan switch 1,7,8,4,5,6 kemudian terdapat path installations algoritme untuk mencari path bisa di defenesikan sebagai CT(convergence time).
3.2 Pengujian Throughput
T
hroughput disini dilakukan untukmelakukan perbandingan antara Yens algorithm
algoritme DFS dan Dijkstra . Pada pengiriman datanya pengujian ini akan dilakukan variable MAX K dengan nilai 3 untuk dapat bisa melakukan berbagi path (multipath) pada
topology Abilene. Untuk itu dilakukanya pengukuran throughput dan digunakanya application iperf pada mininet antar host 1 ke host 6. Pengujian throughput dilakukan selama 15 detik kemudian akan dilakukan connection secara bersamaan dimulai dari 5 sampai dengan 25 connections.
Gambar 5. Grafik Pengujian Yens, DFS, Dijkstra
Throughput
Nilai throughput Yen algorithm tidak jauh berbeda dengan algoritme DFS sedangkan pengujian algoritme Dijkstra untuk 5 sampai 25
flow rendah karenahanya melewati 1 jalur saja.
3.3 Pengujian Packet Loss
Setelah melakukan pengujian packet loss
disini dilihat % pada packet loss di server.
Gambar6. Packet Loss DFS, Yens dan Dijkstra
Grafik Packet loss antara Yens algorithm
algoritme DFS dan algoritme Djkstra di topology Abilene dapat dilihat pada grafik gambar 6 .
packet loss Yens algorithm lebih rendah dan tidak berbeda jauh dengan dibandingkan algoritme DFS sedangkan untuk algoritme Dijkstra nilai packet loss besar di bandingkan dengan Yen dan DFS untuk 5 sampai 25 flow
pada gambar tersebut, itu karena algoritme Dijkstra hanya melewati 1 jalur saja ini yang menyebabkan antrian ( congestion )
3.4 Pengujian Yens Algorithm Multipath
Pada pengujian Yen Algorithm Multipath telah dilakukan transmisi byte dari switch atau jalur luar dari pport yang ada pada multipath yens. Pengujianini telah dilakukan dengan application bwm ng untuk capture bandwidth. Setelah melakukan capture bandwidth system telah berhasil melakukan berbagi ke berbagai jalur (multipath). Disini digunakanya application iperf pada mininet dengan melakukanya interval, waktu 20 sec antar host 1 dan host 6 dengan masing-masing setiap switch link diberikan bandwidth sebesar 1000 Mb. Dapat dilihat pada gambar 8 multipath yens merupakan pengujian dan hasil setelah dilakukanya pengujian multipath. Disini multipath dilakukan pada 1 host mana saja yang akan dilakukanya multipath yaitu S1-Eth1:S2-Eth1, S1-eth2:s7-eth1, S1-eth3:h1 apakah sudah bisa dilakukanya multipath. Untuk port yang terhbung ditunjukan di gambar 7.
Gambar 7. Port penghubung pada topologi Abilene
Berdasarkan gambar di atas dapat dilihat bahwa
port/Eth host atau switch pada topologi Abilene saling berhubungan untuk dapat melewati jalur.
Gambar 8. Grafik Pengujian MultipathYen Algorithm
5. KESIMPULAN
1. Penulis telah mengimplementasikan sebuah sistem multipath routing pada OpenFlow
SDN dengan menggunakan Yens algorithm
untuk pencarian rutenya. Setelah melakukan pengujian untuk kinerja pada jaringan pada throughput, terlihat bahwa
2.
Kinerja dari Yens algorithm setelah melakukan analisis yens algorithm, multipath belum bias mencari keseluruhan jalur yang telah ditemukan yens.6. DAFTAR PUSTAKA
Internet2. (2013, July). Internet2 Network Infrastructure Topology. Diambil kembali dari Internet2:
https://www.internet2.edu/
Bouillet, Eric (2007). Path routing in mesh optical networks. Chichester, England: John Wiley & Sons.
Lawler, EL (1972). "A procedure for computing the k best solutions to discrete optimization problems and its application to the shortest path problem". Management Science, Theory Series.
18: 401–405
Linux Foundation. (2016). OpenvSwitch. (Linux Foundation) Dipetik January 26, 2017, dari
http://openvswitch.org/
Mininet Team. (2016). Mininet Overview. Diambil kembali dari Mininet:
