analisis perbandingan unjuk kerja algoritma...

1

ANALISIS PERBANDINGAN UNJUK KERJA ALGORITMA CONGESTIONCONTROL PADA TCP TAHOE, RENO DAN SACK (SELECTIVE

ACKNOWLEDGMENT)

Yuliana Wahyu Putri Utami1), Jusak2), Anjik Sukmaaji3)1) 2)S1 / Jurusan Sistem Komputer, Sekolah Tinggi Manajemen Komputer & Teknik Komputer Surabaya

3)S1 / Jurusan Sistem Informasi, Sekolah Tinggi Manajemen Komputer & Teknik Komputer Surabayaemail: [email protected], [email protected], [email protected]

Abstract: Congestion is a serious problem in Internet network which may give rise to theincrement of the number of packets lost. Moreover, congestion may burden the network in such away that itmay slow the connections if it is not handled properly. In the worst case it may paralysis the network.

The best variant among TCP protocols are those which are able to ensure reliable services andspontaneous connectivity especially on the Internet with highspeed communication services today. Thisresearch was conducted through the performance comparison TCP protocol variants in identifying the bestprotocol for the development of transport layer protocols in the future. Simulation analysis is performed bycomparing congestion control algorithm of TCP Tahoe, Reno and SACK in NS2 for a range value ofbandwidth.

The simulation results showed that the SACK has the highest value of the CongWin while the TCPReno inherits the best performance in term of queue utilization, low value of packet drop as well as RTTmeasurement. It can be concluded that the SACK congestion control is able to maintain the value ofCongWin better than other TCP variants. On the other hand, the TCP Reno is capable in adapting thebandwidth variation when it was examined in terms of the queue utiliztion, the packet drop and the RTT.The simulation results and analysis are shown graphically in this paper.

Keywords: TCP Tahoe, TCP Reno, SACK, Congestion Control, CongWin, NS2, RTT.

Seiring perkembangan teknologi makadiiringi pula dengan banyaknya penggunaanjaringan Internet dengan layanan highspeedcommunication. Untuk mencapai tuntutantersebut dibutuhkan peningkatan unjuk kerjaprotokol TCP (Transmission ControlProtocol) dalam menangani masalah padajaringan, salah satunya yaitu congestion.Congestion (kongesti) merupakan masalahyang serius dalam jaringan yang dapatmengakibatkan terjadinya kenaikan jumlahpaket yang hilang. Selain itu kongesti jugamenyebabkan lambatnya koneksi yangdiakibatkan padatnya jalur sehingga apabilatidak ditangani dengan baik maka akanterjadi kelumpuhan pada jaringan tersebut.Untuk itu diperlukan suatu algoritma yangsesuai untuk mempertahankan unjuk kerjaketika terjadi kongesti, disebut dengancongestion control.

Model algoritma congestion controlTCP yang ada sekarang ditengarai masihbelum memenuhi kebutuhan transaksi data

pada jaringan Internet saat ini, terutamakebutuhan akan jaringan dengan highspeedcommunication dan juga aplikasi-aplikasimultimedia. Karena itu masih dibutuhkanalgoritma alternatif yang dapat memenuhikebutuhan transaksi data saat ini melalui ujiperbandingan unjuk kerja pada ketigaalgoritma.

Beberapa paper terkait dengan ujiperbandingan antara Tahoe, Reno dan SACKoleh Feipeng (2008) hanya melakukanperbandingan algoritma congestion controlsecara umum. Menurut Feipeng, ketikamenerima duplikasi ACK atau time-out,Tahoe melakukan fase retransmit sedangkanpada Reno melakukan fase recovery dan padaSACK mempertahankan informasi selectiveacknowledgment untuk me-retransmisi paket-paket yang belum terkirim saja. Selain itupada paper yang lain (Sikdar, 2002)melakukan uji perbandingan pada sisi latencydan steady-state throughput menjelaskanReno lebih akurat khususnya untuk transfer

2

jarak pendek pada sisi latency sedangkanpada sisi throughput, Tahoe tampil lebih baikdaripada Reno dan SACK. Dan terakhir padapaper (Rahman M. , Kabir, Lutfullah, &Amin, 2008) membandingkan CongWin,queue, packet drop dan RTT pada TCPTahoe, Reno, NewReno dan Vegas di manamenjelaskan bahwa TCP Vegas mampuberadaptasi terhadap perubahan bandwidthdan kuat terhadap resiko fluktuasi.

Dalam tugas akhir ini penulismelakukan analisis perbandingan unjuk kerjaalgoritma congestion control TCP Tahoe,Reno dan SACK pada sisi congestionwindow (CongWin), queue, packet drop danRTT. Uji perbandingan pada Tugas Akhir inidilakukan menggunakan Network Simulator2 (NS2). NS2 merupakan sebuah perangkatlunak simulasi Internet untuk kepentinganriset interaksi antar protokol dalam kontekspengembangan protokol Internet pada saat inidan masa yang akan datang (Wirawan &Indarto, 2004).

Dengan melakukan perbandingan dananalisis terhadap ketiga algoritma, yaitudengan membuat simulasi jaringan akandidapatkan perbandingan nilai CongWin,queue, packet drop dan RTT untuk masing-masing algoritma tersebut. Melalui TugasAkhir ini nantinya akan diketahui unjuk kerjaterbaik dari ketiga algoritma sehingga dapatdijadikan pertimbangan dalam menentukanalgoritma yang tepat dalam mengatasikongesti pada jaringan Internet saat ini, sertadapat meningkatkan unjuk kerja padajaringan dan membantu mengambilkeputusan dalam pengembangan algoritmabaru pada lapisan transport di masa yangakan datang.

Metode PenelitianCongestion Control

Menururt Jusak (2011), TCPmenggunakan congestion control untukmembatasi kecepatan pengiriman data padasaat terjadi kongesti di dalam jaringan.Secara umum pada saat pengirim mendeteksibahwa jaringan sedang mengalami kongesti,maka pengirim akan menurunkan kecepatanpengiriman data. Akan tetapi pengirimmendeteksi bahwa kongesti dalam jaringan

telah berkurang, maka pengirim akanmeningkatkan kecepatan pengiriman data.

Kongesti di dalam jaringan dapatterjadi terutama karena adanya keterbatasanmemori pada router, padahal pada saat yangsama setiap pengguna di dalam jaringan inginmenggunakan kapasitas jalur komunikasi didalam jaringan sebanyak-banyaknya. Di sisilain, meningkatkan jumlah memori padarouter mendekati jumlah yang tak terbatasmungkin dapat mengatasi masalah kongestidalam jaringan tetapi membawa efek negatifyang lain yaitu semakin tingginya waktutunda (delay) antara pengirim dan penerima.

TCP TahoeMenurut Feipeng (2008) TCP Tahoe

adalah algoritma yang paling sederhana dariTCP varian lainnya. TCP Tahoe didasarkanpada tiga algoritma kongesti kontrol, yaituslow start (SS), congestion avoidance (CA)dan fast retransmit. Tahoe tidakmenggunakan algoritma fast recovery. Padafase congestion avoidance, Tahoememperlakukan duplikat tiga ACK samadengan time-out. Ketika duplikat tiga ACKditerima, Tahoe akan menggunakan fastretransmit, menurunkan nilai CongWinmenjadi 1, dan mulai masuk ke fase slowstart.

Menurut Jusak (2011) algortima TCPTahoe dapat diuraikan sebagai berikut:1. Pada saat pengirim menerima 3 ACK

ataupun time-out maka nilai CongWinakan dinaikkan secara eksponensial jikaberada di bawah nilai threshold dandinaikkan secara linier apabila nilai diatas threshold.

2. Namun, saat terjadi kongesti dalamjaringan TCP Tahoe akan menurunkannilai CongWin menjadi 1 MSS danberikutnya kecepatan akan naik secaraeksponensial.

Gambar 1 merupakan contoh algoritmaTCP Tahoe. Pada awalnya menggunakan faseslow start dan nilai threshold diset 16,kemudian saat menerima 3 duplikasi ACK,Tahoe menurunkan nilai CongWin menjadi 1MSS dan kemudian naik secara eksponensialdan begitu seterusnya.

3

Gambar 1 Algoritma TCP Tahoe

TCP RenoMenurut Feipeng (2008), TCP Reno

berasal dari empat buah algoritma yaitu slowstart (SS), congestion avoidance (CA), fastretransmitdan fast recovery.

Menurut Jusak (2011), TCP Renomembuang fase slow start pada saatmendeteksi kongesti melalui diterimanya 3duplikasi ACK. Untuk selanjutnya proses inidisebut dengan nama Fast Recovery. Padasaat pengirim menerima 3 duplikasi ACKmaka nilai threshold akan diturunkanmenjadi setengah dari nilai CongWin saatsebelum terjadi kongesti, dan nilai CongWinditetapkan sama dengan nilai threshold danselanjutnya kecepatan pengiriman data akanmeningkat secara linier. Algoritma TCPReno dapat diuraiakan sebagai berikut:1. Pada saat pengirim menerima 3 ACK

ataupun time-out maka nilai CongWinakan dinaikkan secara eksponensial jikaberada di bawah nilai threshold dandinaikkan secara linier apabila nilai di atasthreshold.

2. Namun, saat terjadi kongesti dalamjaringan TCP Tahoe akan menurunkannilai CongWin setengah dari nilaithreshold sebelumnya dan berikutnyakecepatan akan naik secara linier.

Gambar 2 Algoritma TCP Reno

Gambar 2 merupakan contoh algoritmaTCP Reno. Pada awalnya menggunakan faseslow start dan nilai threshold diset 16,kemudian saat menerima 3 duplikasi ACK,Reno menurunkan nilai CongWin menjadisetengah dari nilai threshold menjadi 8 MSSyang kemudian 8 akan ditetapkan menjadinilai threshold selanjutnya dan kemudiannaik secara eksponensial dan begituseterusnya.

Selective Acknowledgment (SACK)Menurut Mathias, Mahdavi, Floyd,

& Romanow (1996), SelectiveAcknowledgement (SACK) adalah strategiyang mengoreksi dalam menghadapikehilangan beberapa segmen. Denganselective acknowledgment, penerima datadapat menginformasikan pengirim tentangsemua segmen yang telah berhasil tiba,sehingga pengirim perlu mengirim ulanghanya segmen yang benar-benar telah hilang.Pada metode pengiriman denganmenggunakan Selective Repeat terdapatkelemahan yaitu saat terdapat suatu paketdata yang hilang, maka paket-paket dataselanjutnya harus dikirimkan ulang lagi olehkarena itu dikenalah sebuah metode yangbernama Selective Acknowledgment (SACK).

Menurut Stretch (2010), SACKbekerja dengan cara menduplikasi paketacknowledgment yang mengandung urutandata yang telah diterima dan SACK yangmemberitahukan bahwa telah berhasilmenerima data yang lainnya. Dalam katalain, Client mengatakan “Saya hanyamenerima paket #1 saat pengiriman, tetapisaya juga telah menerima paket #3 dan #4”.Dengan demikian server dapat mengkirimkanulang hanya paket yang gagal terkirim keclient.

Berikut ini merupakan contoh diagramtransaksi pesan dengan menggunakan SACK.

4

Gambar 3 Contoh diagram transaksi pesanSACK

Poin 1Pengiriman segmen#2 terjadikegagalan/kehilangan.Poin 2Client memberitahukan bahwa terdapatsegmen yang hilang diantara segmen #1 dan#3 dengan cara mengirimkan duplikasiacknowledgment untuk segmen #1danmenambahkan sebuah SACK yangmenandakan bahwa dia telah menerimasegmen #3.Poin 3Client menerima segmen #4 danmengirimkan duplikasi acknowledgmentyang lain untuk segmen #1, tetapi kali iniclient manambahkan SACK yangmenunjukkan bahwa client telah menerimasegmen #3 dan #4.Poin 4Server menerima duplikasi ACK dari clientuntuk segmen #1 dan SACK untuk segmen#3(yang keduanya terdapat pada paket TCPyang sama). Dari sini server dapat mendugabahwa client telah kehilangan segmen #2,yang kemudian akan dikirimkan ulangsegmen #2. SACK yang berikutnya diterimaoleh server merupakan pemberitahu bahwaclient juga telah berhasil menerima segmen#4, jadi telah tidak ada lagi segmen yangharus dikirimkan.Poin 5Client menerima segmen #2 danmengirimkan sebuah ACK yang

memberitahukan bahwa dia telah menerimaseluruh data termasuk segmen #4.

Metode penelitian yang digunakandalam pengerjaan tugas akhir ini adalah studikepustakaan dan melakukan percobaananalisis. Dengan ini penulis berusaha untukmengumpulkan data dan informasi-informasi,serta materi-materi dasar yang bersifatteoritis yang sesuai dengan permasalahan.Hal tersebut diperoleh dari buku-buku, materiperkualiahan, serta literatur dari internet,jurnal dan percobaan dengan bantuansimulator NS-2. Perancangan sistem secarakeseluruhan dijelaskan melalui blok diagrampada Gambar 4 berikut ini.

Gambar 4 Blok Diagram Sistem

Input Data TrafikBagian input data trafik adalah proses

di mana paket data mulai berjalan darisumber menuju tujuan. Ada 2 tipe dasaraplikasi yang disimulasikan pada NS, yaitusimulated application dan generator trafik.Pada simulated application, penulismenggunakan FTP (File Transport Protocol)sebagai input data dan pada generator trafik,penulis menggunakan CBR (Contstant BitRate). Sehingga pada bagian input memiliki 2sumber yaitu berupa FTP dan CBR. FTPdibangun untuk mensimulasikan bulk datatransfer sedangkan CBR untukmembangkitkan data secara kontinyu denganbit rate yang konstan. Trafik generator CBRpada simulasi ini digunakan untukmenciptakan terjadinya kongesti dan tidakdiikutkan dalam pengolahan data.

Data Acquisition TCP TahoeData acquisition TCP Tahoe adalah

proses yang dilakukan pada algoritma Tahoemulai dari pembuatan skrip *.tcl, melakukan

5

pengaturan parameter seperti access-linkbandwidth, delay access-link, bottleneck-linkbandwidth, delay bottleneck-link, lebarantrian, ukuran paket, maksimum ukuranwindow, dan model queue yang digunakan,kemudian tahap selanjutnya menjalankanskrip dan melakukan parsing data parameteruji berdasarkan CongWin, queue, packetdrop dan RTT sesuai dengan desain topologisimulasi serta menggambarkan grafikberdasarkan hasil data yang telah didapatkan.Uji coba perbandingan simulasi ini dilakukansecara tidak simultan artinya skrip *.tcl TCPTahoe, Reno dan SACK dijalankan secaraterpisah. Setelah proses menggambarkangrafik selesai, langkah selanjutnya adalahmenganalisisnya sesuai dengan variasibandwidth.

Data Acquisition TCP RenoData acquisition TCP Reno adalah

proses yang dilakukan pada algoritma Renomulai dari pembuatan skrip *.tcl, melakukanpengaturan parameter seperti access-linkbandwidth, delay access-link, bottleneck-linkbandwidth, delay bottleneck-link, lebarantrian, ukuran paket, maksimum ukuranwindow, dan model queue yang digunakan,kemudian tahap selanjutnya menjalankanskrip dan melakukan parsing data parameteruji berdasarkan CongWin, queue, packetdrop dan RTT sesuai dengan desain topologisimulasi serta menggambarkan grafikberdasarkan hasil data yang telah didapatkan.Uji coba perbandingan simulasi ini dilakukansecara tidak simultan artinya skrip *.tcl TCPTahoe, Reno dan SACK dijalankan secaraterpisah. Setelah proses menggambarkangrafik selesai, langkah selanjutnya adalahmenganalisisnya sesuai dengan variasibandwidth.

Data Acquisition SACKData acquisition SACK adalah proses

yang dilakukan pada algoritma SACK mulaidari pembuatan skrip *.tcl, melakukanpengaturan parameter seperti access-linkbandwidth, delay access-link, bottleneck-linkbandwidth, delay bottleneck-link, lebarantrian, ukuran paket, maksimum ukuranwindow, dan model queue yang digunakan,

kemudian tahap selanjutnya menjalankanskrip dan melakukan parsing data parameteruji berdasarkan CongWin, queue, packetdrop dan RTT sesuai dengan desain topologisimulasi serta menggambarkan grafikberdasarkan hasil data yang telah didapatkan.Uji coba perbandingan simulasi ini dilakukansecara tidak simultan artinya skrip *.tcl TCPTahoe, Reno dan SACK dijalankan secaraterpisah. Setelah proses menggambarkangrafik selesai, langkah selanjutnya adalahmenganalisisnya sesuai dengan variasibandwidth.

Analisis Perbandingan CongWinAnalisis perbadingan CongWin

merupakan hasil akhir yang ingin dicapaidalam penelitian ini. Pada bagian ini yangdilakukan adalah melakukan analisisberdasarkan parameter uji CongWin.CongWin berisi tentang kecepatanpengiriman data yang dapat dilakukan olehsisi pengirim, dan dirumuskan sebagaijumlah data yang akan dikirimkan yangbelum mendapat acknowledgment tidak bolehmelebihi jumlah CongWin atau RcvWindow(Jusak, 2011). Menurut Haugdahl (2007),jumlah paket yang beredar sangat besarmengakibatkan jaringan bisa lebih cepat danukuran jendela juga lebih besar. Ada duatahap dalam melakukan analisis, pertamayaitu menganalisis hasil grafik yangdilakukan menggunakan gnuplot dan yangkedua adalah menganalisis hasil grafik yangsudah digabungkan ke dalam satu grafikantara TCP Tahoe, Reno dan SACK. Padapenelitian ini unjuk kerja terbaik padaCongWin dilihat berdasarkan pada nilaiCongWin yang tinggi.

Analisis Perbandingan QueueAnalisis perbadingan queue

merupakan hasil akhir yang ingin dicapaidalam penelitian ini. Pada bagian ini yangdilakukan adalah melakukan analisisberdasarkan parameter uji penggunaan queue.Analisis queue merupakan analisis terhadappenggunaan queue di mana penggunaanqueue yang rendah menggambarkan paketyang mengantri menuju jalur bottleneck jugarendah. (Rahman M. , Kabir, Lutfullah, &

6

Amin, 2008). Ada dua tahap dalammelakukan analisis, pertama yaitumenganalisis hasil grafik yang dilakukanmenggunakan gnuplot dan yang kedua adalahmenganalisis hasil grafik yang sudahdigabungkan ke dalam satu grafik antara TCPTahoe, Reno dan SACK.

Analisis Perbandingan Packet DropAnalisis perbadingan packet drop

merupakan hasil akhir yang ingin dicapaidalam penelitian ini. Pada bagian ini yangdilakukan adalah melakukan analisisberdasarkan parameter uji packet drop.Packet drop dilihat berapa banyak paket yangtelah dibuang pada antrian untuk menujujalur bottleneck yang dihasilkan dalam suatusimulasi jaringan dengan menggunakan suatualgoritma tertentu (Rahman M. , Kabir,Lutfullah, & Amin, 2008). Ada dua tahapdalam melakukan analisis, pertama yaitumenganalisis hasil grafik yang dilakukanmenggunakan gnuplot dan yang kedua adalahmenganalisis hasil grafik yang sudahdigabungkan ke dalam satu grafik antara TCPTahoe, Reno dan SACK.

Analisis Perbandingan RTTAnalisis perbadingan RTT merupakan

hasil akhir yang ingin dicapai dalampenelitian ini. Pada bagian ini yang dilakukanadalah melakukan analisis berdasarkanparameter uji RTT. RTT merupakan waktuyang dibutuhkan dalam melakukanpengiriman paket dari node sumber menujunode tujuan hingga paket ACK dari tujuanyang dikirim ke sumber sebagai informasipengiriman (Rahman M. , Kabir, Lutfullah,& Amin, 2008). Ada dua tahap dalammelakukan analisis, pertama yaitumenganalisis hasil grafik yang dilakukanmenggunakan gnuplot dan yang kedua adalahmenganalisis hasil grafik yang sudahdigabungkan ke dalam satu grafik antara TCPTahoe, Reno dan SACK.

Desain Topologi

Gambar 5 Topologi SimulasiKeterangan:1. Ada 6 buah node yang disimulasikan:

node n0, n1, n2, n3, n4, n5.2. Hubungan duplex terjadi pada node n0-

n2, n1-n2,n3-n4 dan n3-n5.3. Hubungan simplex terjadi pada node n2-

n3 dan n3-n2.4. Access link memiliki bandwidth 1 Mb/s

dengan delay time 50 ms.5. TCP adalah agent untuk n0 dan UDP

adalah agent untuk n1.6. Node n0 mengirimkan trafik FTP

dengan tujuan node n4 mulai dari 1.0 ssimulasi dan diakhiri pada 9.8 ssimulasi,

7. Node n1 mengirimkan trafik CBRdengan tujuan node n5 mulai dari 0.2 ssimulasi dan diakhiri pada 9.6 ssimulasi.

Pada Gambar 5 merupakan modeljaringan untuk simulasi TCP yang digunakan.Pada simulasi ini digunakan model topologiDumb-bell. Menurut Welzl (2008), modeltopologi ini digunakan khususnya untukmelakukan evaluasi perilaku dasar end-to-end dan friendliness pada TCP varian. Modelini adalah model standar dalam penelitianyaitu terdapat dua sumber dan dua tujuandimana paket data akan dilewatkan melaluijalur bottleneck yang ditunjukkan pada node2 dan node 3. Topologi jaringan yangdigunkan dalam simulasi umumnya samayaitu menggunkan jaringan unicast di manaproses pengiriman dilakukan dari satusumber ke satu tujuan. Selain itu sumbermemiliki kecepatan akses lebih besardaripada jalur bottleneck yaitu 1 Mb/50ms

7

sedangkan pada jalur bottleneck hanya 0.5Mb/30ms.

Sumber disimbolkan dengan n0 dann1, bottleneck link n2 dan n3 serta tujuan n4dan n5. Pada n2 dan n3 biasanya beruparouter. Pada Gambar 5, sumbermenggunakan FTP application yangmewakili aplikasi yang berbasis nrt-VBR(non real time Variable Bit Rate) yangbersifaat bursty dan tidak sensitif terhadapdelay, serta trafik generator yaitu CBR(Constant Bit Rate) yang mewakili real-timetraffic dengan bit-rate yang tetap untukmengirim data menuju tujuan (Budiardjo &Thiotrisno, 2003). Sehingga untukmenggunakan FTP, kita membutuhkantransport layer protocol untuk mentransferdata yaitu TCP dan untuk menggunakan CBRkita membutuhkan UDP.

Topologi ini digunakan pada ketigavarian TCP yaitu TCP Tahoe, Reno danSACK. Namun disimulasikan secara terpisahatau tidak simultan. Pada simulasi ini sumbern0 mengirim paket menuju tujuan pada n4,sedangkan n1 menuju n5. Node 0 dimulaipada detik ke 1.0 dan berakhir setelah detik9.8 tercapai. Sedangkan node 1 dimulai padadetik ke 0.2 dan berakhir pada detik 9.6.Adapun parameter unjuk kerja yangdibandingkan dan dianalisis yaitu CongWin,queue, packet drop dan RTT.

Parameter SimulasiParameter yang digunakan dalam

konfigurasi antara lain:Access-link bandwidth: 1MbpsBottleneck-link bandwidth: 0.5Mbps,0.256 Mbps dan 0.128Mbps.Access-link delay: 50 msBottleneck-link delay: 30msLebar antrian: 25Tipe TCP: TCP Tahoe, Reno dan SACK.Maksimum ukuran window TCP: 30Ukuran paket: FTP 1000, CBR 1460 (bytes).Model antrian: RED Queue untuk bottleneck-link, Drop Tail untuk access-link.

Perancangan pada NS-2Di bawah ini merupakan langkah-

langkah dalam perancangan simulasi padaNS-2.

Gambar 6 Langkah-langkah perancanganpada NS-2

1. Pembuatan skrip *.tcla. Inisialisasi dan Terminasi

set ns [new Simulator]#Mendefiniskan prosedur'finish'proc finish {} {

b. Membuat node dan linkset node [$ns node]$ns simplex-link<node1><node2><bw><delay><qtype>

c. Menggabungkan aplikasi#Menggabungkan aplikasi FTPpada protokol TCPset ftp [newApplication/FTP]set sink [newAgent/TCPSink]]#Menggabungkan aplikasi CBRpada protokol UDPset cbr [newApplication/Traffic/CBR]#koneksi sumber ke tujuan$ns connect $tcp $sink$ns connect $udp $null

d. Mengatur jadwal eksekusi$ns at waktukejadian

2. Menjalankan skrip *.tclJika sudah selesai pembuatan skrip,

maka langkah selanjutnya adalah pengujianyang dapat dilakukan dengan mengetikkanperintah ns tahoe_topologi.tcl. Jikatampil gambar visualisasi nam, maka skripyang dibuat sudah benar.

Pembuatan Script*.tcl

NS-2 MenjalankanScript *.tcl

Simulasi menghasilkanfile *.tr dan *nam

8

3. Parsing DataPada tahap analisis akan dilakukan

parsing data dan plotting yang akandijelaskan sebagai berikut:a. Parsing file *.tr

Proses parsing kemudian dilakukanterhadap file *.tr dengan menggunakan Perlsehingga didapatkan nilai CongWin, queue,packet drop dan RTT. Berikut ini merupakankerangka dasar dari skrip perl yangdigunakan:1. Inisialisasi awal: Pertama dilakukan

pengecekan file input dengan perintah:open((variabel dari fileinput),$ARGV[0]) or die “cannot openthe trace file”;

Kemudian dilakukan deklarasivariabel-variabel yang digunakandengan perintah:my $(nama variabel) = (nilaivaariabel)

2. Parsing file *.tr: Parsing dilakukandengan melakukan pembacaan perbarisdari file input menggunakan perintah:while(<(variabel dari fileinput)>){

Kemudian baris tersebut dipisah-pisahkan dengan spasi sebagaipemisahnya melalui fungsi:my @line = split;

3. Penghitungan nilai dari parameter unjukkerja atau QoS. Berikut ini salah satucontoh perhitungan yang digunakan:@x = split(‘‘);

4. Menampilkan output dari hasilperhitungan dengan perintah:printf(“%f”, $(namavariabel));

b. Plotting dataPlotting data yang dilakukan ada dua

tahap, yaitu yang pertama menggunakangnuplot, dan kedua menggunakan MicrosoftExcel 2007 untuk mendapatkan susunangrafik yang diinginkan sehinggamemudahkan untuk melakukan perbandinganantara TCP varian.

HASIL DAN PEMBAHASAN1. Karakteristik CongWin

Gambar 7 Perbandingan CongWin denganbandwidth=0.5Mb/30ms



Pada grafik di atas menunjukkankarakteristik CongWin dari TCP varian.Grafik di atas membantu kita dalammengidentifikasi bahwa TCP SACK

8

















05

101520253035

0 1 2 3 3 4 5 6 6

CongWin TCP Varian

cong

win

Time (s)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

05

101520253035

0 1 2 3 3 4 5 6 6

CongWin TCP Varian

Time (s)

cong

win

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

05

101520253035

0 1 2 3 3 4 5 6 6Time (s)

cong

win

CongWin TCP varian

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

8

















6 6 7 8 9 10

Tahoe

Reno

SACK

CongWin TCP Varian

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

6 6 7 8 9 10

Tahoe

Reno

SACK

CongWin TCP Varian

Time (s)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

6 7 8 9 10

Tahoe

Reno

SACK

Time (s)

CongWin TCP varian

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

9

memiliki unjuk kerja yang lebih baikdibandingkan dua TCP lainnya. SACKmemiliki rata-rata nilai CongWin yang tinggidengan nilai 15.3 MSS,11.3 MSS dan 12.9MSS.

Pada percobaan ini, SACKmemberikan unjuk kerja yang baik denganmampu mempertahankan nilai CongWinpada nilai 30 MSS dengan interval waktuyang lebih lama dibandingkan dua TCPlainnya karena TCP SACK tidak menurunkanlangsung nilai CongWin pada saat kongesti.Selain itu SACK menggunakan fiturpengakuan selective acknowledgments,mengirim dengan cepat duplikat ACK segerasetelah adanya kongesti serta mengakuisegmen yang saat ini tiba hingga segmenterakhir. Ketiga hal ini menyebabkanpengirim tidak hanya mengirim kembalisegmen yang hilang, tetapi semua segmenyang akan dikirim berikutnya. Oleh karenaitu mengakibatkan jumlah paket yang beredarsangat besar sehingga jaringan bisa lebihcepat dan ukuran jendela juga lebih besar.(Haugdahl, 2007).

2. Karakteristik Queue

Gambar 10 Perbandingan Queue denganbandwidth=0.5Mb/30ms



Paket-paket pada TCP varian sedangmenunggu untuk menuju jalur bottleneckyang sempit (Rahman M. , Kabir, Lutfullah,& Amin, 2008). Kami menunjukkan perilakuantrian data sesuai dengan waktu transmisi.Queue adalah sebuah antrian di manapenggunaan queue yang tinggi merupakangambaran paket yang mengantri untukmenuju jalur bottleneck juga tinggi, sehinggamengindikasikan kinerja yang buruk karenasistem dinilai sibuk. Dari tingginya paketyang mengantri pada antrian akanmengakibatkan probabilitas packet dropyang tinggi pula.

Pada grafik dapat kita ketahui bahwaTCP Reno memiliki rata-rata queue yangrendah yaitu dengan jumlah data yangmenunggu pada antrian rata-rata 1219.6bytes, 2478.54 bytes dan 3474.328 bytes.Sehingga dapat kita simpulkan bahwa TCPReno dapat menyediakan kinerja yang lebihbaik dibandingkan dengan TCP Tahoe danSACK.

02000400060008000

100001200014000

0 1 2 3 4 5 5 6 7 8 9

Queue TCP Varian

Time (s)

queu

e (b

yte)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

9









8 9 10

Tahoe

Reno

SACK

Queue TCP Varian

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0

5000

10000

15000

0 1 2 3 4 5 5 6

Queue TCP Varian

Time (s)

queu

e (b

yte)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0

5000

10000

15000

0 1 2 3 4 5 5 6

Queue TCP Varian

Time (s)

queu

e (b

yte)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

9









6 7 8 9 10

Tahoe

Reno

SACK

Queue TCP Varian

Time (s)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

6 7 8 9 10

Tahoe

Reno

SACK

Queue TCP Varian

Time (s)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

10

3. Karakteristik Packet Drop

Gambar 13 Perbandingan Packet Dropdengan bandwidth=0.5Mb/30ms

Gambar 14 Perbandingan Packet Dropdengan bandwidth=0256Mb/30ms


Pada grafik di atas menunjukkanpacket drop pada TCP varian mengalamipeningkatan seiring dengan ukuranbandwidth pada masing-masing percobaan.Selain ukuran bandwidth, lebar antrian,

model antrian dan kinerja queue juga dapatmempengaruhi tingginya packet drop.

Berdasarkan hasil simulasi queue padaTCP Reno yakni Gambar 10, 11 dan 12 telahmenunjukkan penggunaan queue yang rendahyang berarti bahwa jumlah paket yangmengantri pada queue untuk menuju jalurbottleneck juga rendah. Sehinggaprobabilitas adanya packet drop juga pastirendah. Ini dibuktikan pada grafik bahwaTCP Reno mempunyai packet drop yangpaling rendah dengan total 3120 bytes, 9360bytes dan 13940 bytes. Sehingga dapatdisimpulkan bahwa pada uji parameter ini,Reno memiliki unjuk kerja terbaik daripadadua TCP varian lainnya

4. Karakteristik RTT

Gambar 16 Perbandingan RTT denganbandwidth=0.5Mb/30ms


Tahoe,5200

Reno,3120

0100020003000400050006000

0 2

Data

yan

g dr

op (b

yte)

Model TCP

Packet Drop TCP Varian

Tahoe,10400

Reno,93609200

940096009800

10000102001040010600

0 2

Data

yan

g dr

op (b

yte)

Model TCP


Tahoe,17020

Reno,13940

0

5000

10000

15000

20000

0 2

Data

yan

g dr

op (b

yte)

Model TCP

Packt Drop TCP Varian

10











Reno,3120

SACK,5200

4Model TCP


Reno,9360

SACK,10400

4Model TCP


Reno,13940

SACK,14980

4Model TCP

Packt Drop TCP Varian

00.20.40.60.8

11.21.4

1.0

2.5

2.6

4.5

5.3

5.9

6.4

7.0

RTT TCP Varian

Time (s)

RTT

00.5

11.5

22.5

3

1.0

2.2

2.5

2.6

4.7

5.4

6.1

6.6

RTT TCP Varian

RTT

Time (s)

10











7.0

7.5

8.0

8.6

Tahoe

Reno

SACK

RTT TCP Varian

Time (s)

6.6

6.6

8.7

9.4

Tahoe

Reno

SACK

RTT TCP Varian

11


Round Trip Time (RTT) adalah metrikyang sangat penting dalam mengukur kinerjajaringan pada suatu protokol. RTT adalahjumlah waktu yang dibutuhkan untuk paketyang akan dikirim ke node yang paling jauhdan menerima pengakuan untuk pakettersebut. (Rahman M. , Kabir, Lutfullah, &Amin, 2008)

Berdasarkan grafik di atas, TCP Renomempunyai unjuk kerja yang lebih baikkarena waktu yang diperlukan untukmenerima pengakuan dari node tujuan lebihkecil dibandingkan dua TCP lainnya yaitudengan rata-rata RTT 0.44 s, 0.81 s dan 2.08s. Hal ini disebabkan rendahnya packet drop(Lihat analisis packet drop) sehingga RTTReno yang dihasilkan juga rendah.

Hasil perbandingan simulasiditampilkan pada Tabel 1 dan Tabel 2 berikutini:

Tabel 1 Hasil Perbandingan simulasi

Perc. TCP Rata-rataCongWIn

Rata-rataQueue

1Tahoe 12.6 MSS 2647.502 bytesReno 11.6 MSS 1219.61 bytes

SACK 15.3 MSS 2469.229 bytes





Tabel 2 Hasil Perbandingan Simulasi

Perc. TCP ΣPacketDrop

PacketDrop

Rata-rataRTT

1Tahoe 5200 bytes 1.3 % 0.52 sReno 3120 bytes 0.9 % 0.44 s

SACK 5200 bytes 1.4 % 0.51 s


SACK 10400 bytes 5.4 % 1.02 s


SACK 14980 bytes 11.0 % 2.12 s

Percobaan 1, 2 dan 3 adalah berturut-turut berdasarkan variasibandwidth=0.5Mb/30ms, 0.256Mb/30msdan 0.128Mb/30ms.

KesimpulanKesimpulan pada hasil analisis

perbandingan unjuk kerja algoritmacongestion control pada TCP Tahoe, Renodan SACK (Selective Acknowledgment)adalah sebagai berikut ini:1. Pembangunan simulasi jaringan dengan

menggunakan NS-2 untuk melakukanperbandingan unjuk kerja algoritma TCPtelah dilakukan dengan hasil yaitukonfigurasi *.tcl ketiga TCP varian dapatmenghasilkan grafik Network Animator(NAM) sesuai dengan desain topologi,parameter dan skenario yangmenggunakan variasi bandwidth0.5Mb/30ms, 0.256Mb/30ms dan0.128Mb/30ms yang sesuai dengan tujuandilakukannya analisis ini.

2. Dapat membandingkan dan menganalisisalgoritma-algoritma tersebut berdasarkanCongWin, queue, packet drop dan RTT,dengan hasil analisis sebagai berikut:a. Pada sisi CongWin, SACK

mempunyai unjuk kerja terbaik denganrata-rata CongWin sebesar 15.3MSS(bandwidth=0.5Mb/30ms), 11.3MSS(bandwidth=0.256Mb/30ms) dan12.9 MSS(bandwidth=0.128Mb/30ms)

b. Pada sisi queue, Reno memiliki unjukkerja terbaik yaitu dengan rata-ratapenggunaan queue hanya sebesar1219.6 bytes(bandwidth=0.5Mb/30ms), 2478.5 bytes(bandwidth=

0

1

2

3

4

51.

02.

02.

42.

82.

82.

96.

06.

57.

17.

57.

5

Tahoe

Reno

SACK

RTT TCP Varian

Time (s)

RTT

12

0.256Mb/30ms) dan 3474.3bytes(bandwidth=0.128Mb/30ms).

c. Pada sisi packet drop, Renomempunyai unjuk kerja terbaik denganrata-rata packet drop yang rendahyakni 3120 bytes(bandwidth=0.5Mb/30ms), 9360 bytes(bandwidth=0.256Mb/30ms) dan 13940bytes(bandwidth=0.128Mb/30ms).

d. Pada sisi RTT, Reno mempunyai unjukkerja terbaik dengan rata-rata RTTpaling kecil yaitu 0.44 s(bandwidth=0.5Mb/30ms), 0.81 s(bandwidth=0.256Mb/30ms) dan 2.08s(bandwidth=0.128Mb/30ms).

3. Dari hasil analisis, dapat disimpulkanbahwa tidak ada algoritma TCPcongestion control dengan unjuk kerjaterbaik di semua parameter uji yang telahdilakukan. Oleh karena itu, untukkarakteristik network yang berbeda-beda,maka nilai unjuk kerja algoritma-algoritma TCP memiliki behavior yangberbeda pula. Sehingga masih terusdiperlukan penelitian dan pengembanganprotokol TCP untuk menjawab tantangan-tantangan ke depan, terutama untukkebutuhan high speed communication.

DAFTAR PUSTAKABudiardjo, B., & Thiotrisno, M. (2003).

Simulasi Pengukuran Intrafairnessdan Interfairness Protocol-ProtocolStream Control TransmissionProtocol (SCTP) dan TransmissionControl Protocol pada JaringanUnicast. Indonesia: UniversitasIndonesia.

Feipeng, L. (2008). TCP Tahoe, Reno, NewReno and SACK-a Brief Comparison.Retrieved September 23, 2012, fromwww.roman10.net:www.roman10.net/tcp-tahoe-reno-newreno-and-sacka-brief-comparison/

Haugdahl, J. S. (2007, October 4). TCPSelective ACK (SACK) PacketRecovery Analysis: Part 1 - TheProblem. Retrieved February 7,2013, from Network AnalysisUnplugged:

http://thenetworkguy.typepad.com/nau/2007/10/one-of-the-most.html

Jusak, D. (2011). Diktat Bab 3 LapisanTransport . Surabaya: STIKOM.

Rahman, M., Kabir, A., Lutfullah, K., &Amin, M. (2008). Fair Comparisonsof Different TCP Variants for FutureDeployment of Networks. ICECC ,260-263.

Stretch, J. (2010, Juny 17). TCP SelectiveAcknowledgments. RetrievedSeptember 21, 2011, fromwww.acketlife.net:www.packetlife.net/blog/2010/jun/17/tcp-selective-acknowledgments-sack/

Welzl, M. (2008). The ns-2 NetworkSimulator. Retrieved December 10,2012, from www.welzl.at:www.welzl.at

Wirawan, A. B., & Indarto, E. (2004). MudahMembangun Simulasi denganNetwork Simulator-2. Yogyakarta:Andi.

analisis perbandingan unjuk kerja algoritma...

Documents