Simulasi Manajemen Bandwidth dengan Menggunakan HTB

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang Masalah

Layanan komunikasi data telah menjadi sangatlah penting dalam kehidupan sehari-hari. Hampir di setiap bidang kehidupan telah mengadopsi layanan ini. Layanan inipun tidak hanya digunakan secara individual tetapi juga digunakan secara massal.

Banyak sekali organisasi atau lembaga yang menggunakan akses internetnya secara massal. Lembaga pendidikan, perkantoran, warnet, dan masih banyak lagi lembaga-lembaga lainnya menggunakan akses internetnya secara massal. Penggunaan akses internet secara massal ini akan mengakibatkan turunnya performansi jaringan seiring dengan peningkatan jumlah pengguna. Apalagi jika bandwidth yang ada tidak dikelola sebaik mungkin.

Quality of Service (QoS) memegang peranan yang sangat penting dalam hal ini. Linux sebagai suatu sistem operasi yang bersifat open dan free, telah menawarkan berbagai teknik QoS untuk memfasilitasi proses manajemen bandwidth pada suatu jaringan. Salah satunya adalah dengan menggunakan teknik QoS Hierarchical Token Bucket (HTB), yang menjamin para pengguna jaringan mendapatkan bandwidth yang sesuai dengan yang telah didefinisikan, dan juga terdapat fungsi pembagian bandwidth yang adil di antara para pengguna jaringan sehingga performansi jaringan tetap dapat terjaga.

1.2  Rumusan Masalah

Aplikasi-aplikasi di internet sangatlah banyak dan beragam dengan masing-masing sifatnya. Ada yang membutuhkan delay yang minim seperti apilkasi multimedia, ada yang akan merebut bandwidth sebesar-besarnya seperti aplikasi pada ftp, dan ada pula yang hanya memakan bandwidth sangat kecil seperti icmp dan web statis. Apabila semua aplikasi ini tidak dikontrol, maka satu aplikasi dapat memakan jumlah bandwidth yang ada dan aplikasi yang lain tidak mendapatkan jatahnya sehingga performansi jaringan akan terasa menurun. Apalagi jika ini terjadi pada suatu jaringan yang berisi banyak sekali node. Maka turunnya performansi jaringan akan sangat terasa sekali.

Pada tugas akhir ini akan diimplementasikan suatu teknik QoS yang bernama Hierarchical Token Bucket (HTB) yang merupakan suatu tawaran solusi untuk manajemen bandwidth pada jaringan yang berbasis TCP/IP.

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah  Implementasi sistem pengaturan bandwidth hanya didasarkan pada kapasitas, jenis aplikasi, IP address, dan prioritas trafik pada jaringan berbasis TCP/IP.

1.4 Tujuan dan Kegunaan

1. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah mengimplementasikan Hierarchical Token Bucket (HTB) untuk manajemen banwidth pada jaringan TCP/IP sehingga akan diketahui mekanisme kerja sistem.

2. Kegunaan

Kegunaan dari penelitian ini adalah untuk memberikan panduan bagi masyarakat dalam mengatur bandwidth pada jaringan berbasis TCP/IP sehingga dapat digunakan secara optimal dan efisien.

1.5 Metode Penelitian

Metode yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah studi literatur dan eksperimental.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah :

BAB I             PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan kegunaan, metode penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II                        PENGANTAR JARINGAN  TCP/IP

Berisi uraian beberapa landasan teori jaringan berbasis TCP/IP yang akan digunakan sebagai teori pendukung dalam pengimplementasian sistem.

BAB III          KONSEP DAN IMPLEMENTASI HTB PADA JARINGAN TCP/IP

Bab ini akan membahas konsep pengaturan bandwidth dengan menggunakan HTB dan implementasinya pada jaringan TCP/IP.

BAB IV          HASIL PENELITIAN DAN ANALISA

Berisi tentang pengujian terhadap berbagai konfigurasi pada tahap implementasi yang diajukan dengan analisis terhadap hasil yang didapatkan.

BAB V            PENUTUP

Berisi kesimpulan dan saran-saran.

BAB II
PENGENALAN TCP/IP

2.1 Protokol TCP/IP

Protokol merupakan sekumpulan aturan yang mengatur dua atau lebih mesin dalam suatu jaringan dalam melakukan interaksi pertukaran format data.  Protokol memiliki suatu fungsi yang spesifik satu sama lain pada sebuah hubungan telekomunikasi.

TCP/IP merupakan sekumpulan protokol yang dikembangkan untuk mengijinkan komputer-komputer agar dapat saling membagi sumber daya yang dimiliki masing-masing melalui media jaringan.

Protokol-protokol TCP/IP dikembangkan sebagai bagian dari riset yang dikembangkan oleh Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). Pertama kalinya TCP/IP dikembangkan untuk komunikasi antar jaringan yang terdapat pada DARPA. Selanjutnya, TCP/IP dimasukkan pada distribusi software UNIX. Sekarang TCP/IP telah digunakan sebagai standar komunikasi internetwork dan telah menjadi protokol transport bagi internet, sehingga memungkinkan jutaan komputer berkomunikasi secara global.

TCP/IP memungkinkan komunikasi di antara sekumpulan interkoneksi jaringan dan dapat diterapkan pada jaringan LAN ataupun WAN. Tidak seperti namanya, TCP/IP tidaklah hanya memuat protokol di layer 3 dan 4 dari OSI layer (seperti IP dan TCP), tetapi juga memuat protokol-protokol aplikasi lainnya seperti email, remote login, ftp, http, dan sebagainya.

TCP/IP dapat diterima oleh masyarakat dunia karena memiliki karakteristik sebagai berikut:

-          Protokol TCP/IP dikembangkan menggunakan standar protokol yang terbuka.

-          Standar protokol TCP/IP dalam bentuk Request For Comment (RFC) dapat diambil oleh siapapun tanpa biaya.

-          TCP/IP dikembangkan dengan tidak tergantung pada sistem operasi atau perangkat keras tertentu.

-          Pengembangan TCP/IP dilakukan dengan konsensus dan tidak tergantung pada vendor tertentu.

-          TCP/IP independen terhadap perangkat keras jaringan dan dapat dijalankan pada jaringan Ethernet, Token Ring, jalur telepon dial-up, jaringan X.25, dan praktis jenis media transmisi apapun.

-          Pengalamatan TCP/IP bersifat unik dalam skala global. Dengan cara ini, komputer dapat saling terhubung walaupun jaringannya seluas internet sekarang ini.

-          TCP/IP memiliki fasilitas routing yang memungkinkan sehingga dapat diterapkan pada internetwork.

-          TCP/IP memiliki banyak jenis layanan.

2.2 Arsitektur TCP/IP

Seperti telah disebutkan sebelumnya, TCP/IP berisi kumpulan dari protokol-protokol yang melakukan fungsinya masing-masing secara spesifik. Protokol-protokol ini dikumpulkan berdasarkan fungsinya dalam lapisan-lapisan tertentu. TCP/IP memiliki 4 lapisan yang antara satu dengan lainnya memiliki protokol dengan fungsi yang saling melengkapi satu sama lain. Lapisan-lapisan tersebut adalah:

a.      Network Access Layer

Lapis ini merupakan lapis terbawah pada lapis TCP/IP. Fungsi protokol-protokol pada lapis ini adalah:

-          Mendefinisikan bagaimana menggunakan jaringan untuk mengirimkan frame, yang merupakan unit data yang dilewatkan melalui media fisik.

-          Protokol pada layer ini harus mampu menerjemahkan sinyal listrik menjadi data digital yang dimengerti komputer, yang berasal dari peralatan lain yang sejenis.

Pada lapis ini terdapat protokol-protokol seperti Ethernet, Token Ring, PPP, FDDI, ATM, X.25, dan SLIP.

b. Internet Layer

Lapis ini bertanggung jawab atas routing yang ada pada jaringan.  Protokol-protokol pada lapis ini menyediakan sebuah datagram network service. Datagram merupakan paket-paket informasi yang terdiri atas header, data, dan trailer. Header berisi informasi, seperti alamat tujuan yang dibutuhkan oleh jaringan untuk merutekan datagram. Sebuah header juga dapat berisi informasi lainnya seperti alamat asal dari pengirim. Trailer biasanya berupa nilai checksum yang digunakan untuk memastikan bahwa data tidak dimodifikasi pada saat transit.

Pada lapis ini terdapat protokol IP (Internet Protocol) yang berfungsi untuk menyampaikan paket data ke alamat yang tepat. ICMP, yang menyediakan kemampuan kontrol dan pesan. ARP, yang menentukan MAC address dari dari alamat IP yang diketahui, serta RARP yang menentukan alamat IP jika diketahui alamat MAC.

c. Transport Layer

Lapis transport memiliki dua fungsi – flow control, yang disediakan oleh sliding windows; dan reliability, yang disediakan oleh sequence number dan acknoledgement.  Pada lapis transport terdapat dua buah protokol:

-          TCP, merupakan protokol yang bersifat connection-oriented dan reliable. TCP akan melakukan retransmisi apabila data yang dikirimkan ke tujuan tidak diterima dan menyediakan sebuah virtual circuit di antara aplikasi-aplikasi end user. Kelebihan dari TCP adalah adanya jaminan penghantaran paket ke tujuan.

-          UDP, merupakan protokol yang bersifat connectionless dan unreliable; meskipun bertanggung jawab untuk mengirimkan paket, tidak ada software yang melakukan pengecekan terhadap segmen yang dikirim. Kelebihan dari protokol ini adalah kecepatan, karena UDP tidak menyediakan acknoledgement.

d. Application Layer

Lapis ini merupakan lapis teratas pada TCP/IP. Lapis ini menyediakan fungsi-fungsi bagi aplikasi-aplikasi pengguna. Lapis ini menyediakan layanan-layanan yang dibutuhkan oleh aplikasi-aplikasi user untuk berkomunikasi pada jaringan. Pada lapis ini terdapat beberapa protokol seperti TFTP, FTP, NFS untuk file transfer. SMTP dan POP3 sebagai protokol aplikasi email. Telnet dan FTP sebagai aplikasi remote login. SNMP sebagai protokol manajemen jaringan. Kemudian DNS, sebagai protokol aplikasi sistem penamaan di internet. Serta HTTP, sebagai protokol aplikasi web.

2.3 Datagram IP

Sebuah datagram IP berisi header IP dan data, dan dikelilingi oleh Media Access Control (MAC) header dan MAC trailer. Satu pesan dapat dikirim dalam urutan datagram-datagram yang disusun kembali menjadi pesan asli pada sisi penerima. Field-field yang terdapat dalam IP datagram adalah sebagai berikut:

• VERS – merupakan versi dari protokol IP yang digunakan untuk membuat datagram.
• HLEN – panjang header, dalam 32-bit words
• type of service –yang mengatur bagaimana datagram diperlakukan.
• total length – panjang total (header + data)
• identification, flags, frag offset – menyediakan fragmentasi dari datagram
• TTL -- Time-To-Live
• protocol – protokol di lapis atas (layer 4) yang mengirimkan datagram
• header checksum – merupakan field yang berguna untuk pengecekan integritas header
• source IP address dan destination IP address -- 32-bit alamat IP
• IP options – digunakan untuk pengetesan jaringan, debugging, keamanan, dan opsi lainnya

Gambar 2.1

Format datagram IP

2.4 TCP dan UDP

Segmen TCP berisi field-field berikut:

• source port – angka yang menunjukkan port yang memanggil
• destination port – angka yang menunjukkan port yang dipanggil
• sequence number – angka yang digunakan untuk memastikan urutan yang benar dari data yang datang
• acknowledgment number – oktet TCP selanjutnya yang diharapkan
• HLEN – angka 32 bit words pada header
• reserved -- diset 0
• code bits – fungsi kontrol (misalnya setup dan terminasi dari suatu sesi)
• window – angka dari oktet yang diterima oleh pengirim
• checksum – checksum yang telah dikalkulasi dari field header dan data
• urgent pointer – mengindikasikan akhir dari data yang penting
• option -- maximum TCP segment size 
• data – data dari protokol lapis atas

Gambar 2.2

Format Segment TCP

TCP dan UDP menggunakan nomor port (atau soket) untuk melewatkan informasi ke lapis yang lebih atas. Nomor port digunakan untuk membedakan aplikasi yang berbeda yang melewati jaringan pada saat yang bersamaan.

Pengembang software aplikasi telah sepakat untuk menggunakan nomor-nomor port yang didefinisikan dalam RFC 1700. Sebagai contoh, semua percakapan yang digunakan untuk aplikasi FTP menggunakan nomor port standar 21.

Suatu percakapan yang tidak melibatkan suatu aplikasi dengan nomor port yang sudah dikenal, akan diberikan nomor-nomor port yang diambil secara random dari suatu rentang tertentu. Nomor-nomor port ini digunakan sebagai alamat sumber dan tujuan dalam segmen TCP.

Beberapa port dicadangkan untuk TCP dan UDP, meskipun suatu aplikasi tidak dibuat untuk mendukungnya. Nomor-nomor port memiliki rentang sebagai berikut:

-          Nomor port di bawah 255 digunakan untuk aplikasi-aplikasi publik

-          Nomor port 255-1023 digunakan untuk aplikasi-aplikasi pemasaran

-          Nomor port di atas 1023 tidak diregulasi 

Sistem-sistem ujung terima menggunakan nomor-nomor port untuk menentukan aplikasi yang sesuai. Nomor-nomor port dari host asal, biasanya suatu nomor yang lebih dari 1023, secara dinamis diberikan oleh host asal.

Gambar 2.3

Nomor Port

2.5 Perangkat Jaringan

Ø  Bridge

Bridge merupakan suatu alat yang menghubungkan satu jaringan dengan jaringan yang lain yang menggunakan protokol yang sama. Sebuah bridge dapat menghubungkan dua buah segmen ethernet, meneruskan frame dari satu sisi ke sisi lainnya. Bridge menggunakan alamat sumber untuk mempelajari mesin yang mana yang terhubung ke segmen tertentu, dan bridge menggabungkan informasi yang dipelajari dengan alamat tujuan untuk menghilangkan forwarding jika tidak perlu. Jika dua buah jaringan atau lebih dihubungkan dengan menggunakan sebuah bridge, maka sistem tersebut dianggap sebagai  sistem jaringan fisik tunggal.

Bridge menghubungkan segmen-segmen LAN di Data Link layer pada model OSI. Beberapa bridge mempelajari alamat Link setiap devais yang terhubung dengannya pada tingkat Data Link dan dapat mengatur alur frame berdasarkan alamat tersebut. Semua LAN yang terhubung dengan bridge dianggap sebagai satu subnetwork dan alamat Data Link setiap devais harus unik. LAN yang terhubung dengan menggunakan bridge umum disebut sebagai Extended LAN.

Keuntungan menggunakan bridge:

·         biaya; bridge adalah perangkat yang cukup sederhana dan umumnya lebih murah daripada router

·         kemudahan penggunaan; bridge umumnya lebih mudah dipasang dan dirawat

·         kinerja; karena bridge cukup sederhana, overhead pemrosesan lebih kecil dan cenderung mampu menangani traffic yang lebih tinggi

Kerugian menggunakan bridge

·         volume traffic; bridge lebih cocok pada jaringan dengan volume traffic total yang relatif rendah

·         broadcast storm; frame broadcast dilewatkan bridge ke seluruh LAN dan ini dapat menyebabkan traffic melebihi kapasitas medium jaringan

·         loop; kesalahan mengkonfigurasi bridge dapat menyebabkan frame berputar melewati bridge tanpa henti

·         nama yang sama; jika nama network yang sama digunakan oleh dua atau lebih user akan menyebabkan traffic yang berlebihan

Ø  Router

Router merupakan suatu alat ataupun software dalam suatu komputer yang menghubungkan dua buah jaringan atau lebih yang memiliki alamat jaringan yang berbeda. Router menentukan akan diarahkan ke titik jaringan yang mana paket yang ditujukan ke suatu alamat tujuan. Router biasanya berfungsi sebagai gateway, yaitu jalan keluar utama dari suatu jaringan untuk menuju jaringan di luarnya.

Gambar 2.4

Jaringan dengan Router

                  Router bekerja pada lapisan Network dalam model OSI. Umumnya router memiliki kecerdasan yang lebih tinggi daripada bridge dan dapat digunakan pada internetwork dengan tingkat kerumitan yang tinggi sekalipun. Router yang saling terhubung dalam internetwork turut serta dalam  sebuah algoritma terdistribusi untuk menentukan jalur optimum yang dilalui paket yang harus lewat dari satu sistem ke sistem lain.

Router dapat digunakan untuk menghubungkan sejumlah LAN sehingga trafik yang dibangkitkan oleh sebuah LAN terisolasikan dengan baik dari trafik yang dibangkitkan oleh LAN lain dalam internetwork. Jika dua atau lebih LAN terhubung dengan router, setiap LAN dianggap sebagai subnetwork yang berbeda.

Keunggulan utama menggunakan bridge dalam membentuk internetwork adalah tidak terlihat oleh fungsi lapisan Transport dan Network. Dari sudut pandang lapisan atas jaringan, extended LAN yang dibangun menggunakan bridge beroperasi sama seperti hubungan data link LAN biasa. Karakteristik seperti ini bisa menjadi kelemahan jika internetwork tumbuh menjadi lebih besar. Extended LAN dapat tumbuh menjadi sangat besar sehingga setiap LAN dapat mengalami saturasi ketika menangani multicast traffic. Dalam hal ini router dapat digunakan untuk menghubungkan LAN-LAN jika memang diinginkan untuk mengisolasi multicass traffic.

Keuntungan menggunakan router

·         isolasi traffic broadcast; kemampuan ini memperkecil beban internetwork karena traffic jenis ini dapat diisolasikan pada sebuah LAN saja

·         fleksibilitas; router dapat digunakan pada topologi jaringan apapun dan tidak peka terhadap masalah kelambatan waktu yang dialami jika menggunakan bridge

·         pengaturan prioritas; router dapat mengimplementasikan mekanisme pengaturan prioritas antar protokol

·         pengaturan konfigurasi; router umumnya dapat lebih dikonfigurasi daripada bridge

·         isolasi masalah; router membentuk penghalang antar LAN dan memungkinkan masalah yang terjadi di sebuah LAN diisolasikan pada LAN tersebut

·         pemilihan jalur; router umumnya lebih cerdas daripada bridge dan dapat menentukan jalur optimal antara dua sistem.

Kerugian menggunakan router

·         biaya; router umunya lebih kompleks daripada bridge dan lebih mahal;; overhead pemrosesan pada router lebih besar sehingga troughput yang dihasilkannya dapat lebih rendah daripada bridge

·         pengalokasian alamat; dalam internetwork yang menggunakan router, memindahkan sebuah mesin dari LAN yang satu ke LAN yang lain berarti mengubah alamat network pada sistem itu

Ø  Hub

Hub merupakan suatu alat yang menghubungkan segmen-segmen dalam sebuah LAN. Sebuah hub memiliki banyak port. Bila sebuah paket masuk pada suatu port, paket tersebut akan dikopikan ke port-port yang lain sehingga semua segmen pada LAN dapat melihat paket tersebut. Hub yang hanya berfungsi melewatkan paket saja disebut hub pasif, sedangkan hub yang memiliki fitur yang memungkinkan seorang administrator jaringan memonitor traffict passing melalui hub dan mengkonfigurasi setiap port pada hub, disebut intelligent hub atau manageable hub.

Ø  Switch

Merupakan kependekan dari port switching hub, yaitu hub khusus yang memforward paket ke port-port yang bersesuaian berdasarkan alamat paket. Hub konvensional akan membroadcast setiap paket yang diterimanya ke semua port, berbeda halnya dengan switch yang hanya memforward paket ke port-port yang bersesuaian, maka switch memiliki performansi yang lebih baik dibandingkan dengan hub.