bab. iilandasan teori - bina nusantara |...
TRANSCRIPT
7
BAB. IILANDASAN TEORI
Bab ini akan diawali dengan bahasan teori tentang Jaringan arsitektur
komputer, standar jaringan komputer yang terdiri dari lapisan-lapisan protocol
model OSI (Open System Internasional) dan Model TCP/IP. Kami menyajikan
implementasi protocol TCP Westwood dan Westwood + (Gangadhar,S., Nguyen,
T. N., Umapathi, G., Sterbenz, J. P. , March 2013).
Pada bahasan teori ini akan dijelaskan mulai dari jaringan komputer
khususnya jenis jaringan nirkabel (wireless) dan topologi jaringan, berikut
makalah yang menyajikan survey alat simulasi dan system untuk jaringan sensor
nirkabel (Abuarqoub, A., Al-Fayez, F., Alsboui, T., Hammoudeh, M., & Nishet,
A., 2012).
Pembahasan berikutnya dijelaskan NS3 sebagai simulator untuk
memodelkan infrastruktur jaringan wireless. Menjelaskan dan menunjukkan
penggunaan NS3 sebagai simulator untuk model simulasi MANET ( Irawan, D.,
Roestam, R., November 2012). Selain itu tulisan ini ditujukan untuk penyebaran
konstribusi simulasi untuk transmisi video melalui jaringan nirkabel dilingkungan
fedora (Bishnoi, L. C., Singht, D.,& Mishra, S.)
Bahasan terakhir akan dijelaskan Top-down approach cocok untuk analisis
dan desain jaringan (Kurose, J. F., Ross, K.W., 2003).
8
2.1 Jaringan Arsitektur
Jaringan arsitektur terdapat dua arsitektur yang paling umum dikenal saat
ini adalah protokol TCP/IP dan Open System Interconnection (OSI)
model. TCP/IP protocol suite adalah model kerja (saat ini digunakan di
Internet), sedangkan model OSI (awalnya dirancang untuk menjadi sebuah
model kerja), telah diturunkan sebagai model teoritis.
2.1.1 Model Open System Interconnection
Gambar 2.1.1 Model OSI
Model yang disebut OSI (Open System Interconnection), membagi layer
menjadi tujuh lapisan/layer. Model referensi OSI dibagi dalam dua
kategori, yaitu lapisan atas dan lapisan bawah. Lapisan atas terdiri atas
Application layer, Presentation layer, Session layer, Transport layer,
berurusan dengan persoalan aplikasi pada umumnya diimplementasi hanya
pada perangkat lunak. Application layer adalah lapisan penutup sebelum
ke pengguna. Keduanya, pengguna dan lapisan aplikasi saling berinteraksi
proses dengan perangkat lunak aplikasi yang berisi sebuah komponen
komunikasi.
9
Lapisan bawah terdiri atas Network layer, Data link layer, Physical
layer, mengendalikan persoalan pengiriman data. Lapisan bawah tersebut
diimplementasikan ke dalam perangkat keras. Lapisan terbawah, yaitu
lapisan fisik adalah lapisan penutup bagi media jaringan fisik (misalnya
jaringan kabel) dan sebagai penanggung jawab bagi penempatan informasi
bagi media jaringan.
Tabel 2.1 OSI Layer
Layer Keterangan
Application Membuka komunikasi dengan user lain dan memberikan layanan
seperti file transfer atau e-mail ke user lain dalam suatu jaringan.
Presentation Berhubungan dengan perintah dari application layer dan
melakukan penterjemahan antara tipe data yang berbeda jika
diperlukan.
Session Membuka, mengatur dan memastikan sesi antar application
Transport Menyediakan mekanisme untuk pembukaan, pengaturan dan
penutupan jika ada permintaan dari sirkuit virtual pada data.
Membuka end-to- end connection, dan menjaga keamanan data.
Network Menyediakan routing paket yang melalui router dari sumber ke
tujuan.
Data link Menjaga sinkronisasi dan kontrol kesalahan antara dua pihak.
Physical Menyediakan transmisi berbentuk bit melewati channel
komunikasi secara elektrik, mekanisme dan spesifikasi prosedur.
Pada model OSI layer yang berhubungan dengan penelitian,dengan
memfokuskan pada layer 4 (Transport) berfungsi menyediakan mekanisme
untuk pembukaan, pengaturan dan penutupan jika ada permintaan dari
sirkuit virtual pada data. Kemudian pada layer 3 (Network) yang
menyediakan routing paket yang melalui router dari sumber ke tujuan.
10
2.1.2 Transmission Control Protocol (TCP)/IP
Gambar 2.1.2 TCP/IP
Operasi Internet tergantung pada banyak protokol, beberapa menonjol
sebagai yang paling umum digunakan: Internet Protocol (IP), Transmission
Control Protocol (TCP), Internet Control Message Protocol (ICMP), User
Datagram Protocol (UDP), Address Resolution Protocol (ARP), Dynamic Host
Configuration Protocol (DHCP), dan Network Address Translation (NAT).
Lapisan dirancang sehingga pengguna internet yang membutuhkan untuk
menggunakan aplikasi (seperti e-mail, transfer file, atau remote login)
memerlukan penggunaan lapisan aplikasi, yang pada gilirannya memerlukan
penggunaan lapisan transport, yang memerlukan penggunaan lapisan jaringan,
yang memerlukan penggunaan lapisan akses jaringan.
Protokol yang berada pada lapisan jaringan dalam protokol TCP/IP disebut
Internet Protocol (IP). Fungsi utama IP adalah untuk melakukan routing yang
diperlukan untuk memindahkan paket data di Internet. IP merupakan protokol
connectionless yang tidak peduli terhadap pelacakan paket yang hilang,
diduplikasi, atau tertunda, atau paket yang dikirimkan rusak.
11
Protokol lapisan transport adalah bagian lain dari protokol TCP/IP yang
populer. Fungsi utama dari Transmission Control Protocol (TCP) adalah untuk
mengubah jaringan yang tidak handal (unreliable) seperti yang dibuat oleh IP,
ke jaringan yang handal (reliable) yang bebas dari paket hilang dan duplikasi.
Dengan demikian, TCP dasarnya mengisi beberapa kelemahan yang dibuat
oleh IP. Untuk membuat jaringan yang lebih handal, TCP melakukan enam
fungsi berikut:
a) Buat suatu koneksi - Header TCP mencakup alamat port yang
menunjukkan sebuah aplikasi tertentu pada sebuah mesin. Digunakan
secara bersama, alamat port dan alamat IP mengidentifikasi suatu
aplikasi tertentu pada mesin tertentu. Ketika TCP membuat koneksi
antara pengirim dan penerima, kedua ujung koneksi menggunakan
nomor port untuk mengidentifikasi koneksi aplikasi tertentu. Nomor
port ini ditemukan dalam datagram TCP dan dilewatkan bolak-balik
antara pengirim dan penerima.
b) Lepaskan (release) sebuah koneksi - Perangkat lunak TCP juga dapat
menyelesaikan suatu koneksi setelah semua data telah dikirim dan
diterima.
c) Menerapkan kontrol aliran (flow control) - Untuk memastikan aliran
stasiun pengirim tidak membanjiri stasiun penerima dengan data terlalu
banyak, header TCP mencakup kolom, disebut nilai Window, yang
memungkinkan penerima untuk memberitahu pengirim untuk melambat
pengiriman datanya. Nilai Jendela ini mirip operasinya dengan jendela
geser yang digunakan pada lapisan data link. Perbedaan antara ke dua
12
operasi jendela ini adalah bahwa jendela geser layer data link beroperasi
antara dua node atau antara workstation dan node, sedangkan jendela
TCP beroperasi antara kedua ujung/endpoint (pengirim dan penerima)
dari sebuah koneksi jaringan.
d) Menetapkan multiplexing - Karena header TCP berisi sebuah nomor
port (bukan alamat IP), maka adalah mungkin untuk me-multipleks
beberapa koneksi melalui koneksi IP tunggal. Multiplexing ini dapat
dilakukan dengan membuat sambungan yang berbeda yang memiliki
nomor port yang berbeda dari koneksi sebelumnya.
e) Lakukan penyelesaian Kesalahan (error recovery) - TCP memberikan
nomor kepada setiap byte untuk transmisi dengan nomor urut.
Sementara paket byte yang tiba di lokasi tujuan, perangkat lunak TCP
yang menerima melakukan pengecekan terhadap angka-angka urutan
untuk kontinuitas. Jika ada kehilangan kontinuitas, perangkat lunak TCP
yang menerima menggunakan sejumlah pengakuan (cknowledgment)
untuk menginformasikan perangkat lunak TCP yang pengiriman
terhadap adanya kondisi eror yang mungkin terjadi.
f) Menetapkan prioritas - Jika pengirim harus mengirimkan data dengan
prioritas yang lebih tinggi, seperti sebuah kondisi kesalahan (error), TCP
dapat menetapkan nilai dalam field (Urgent Pointer) yang menunjukkan
bahwa semua atau sebagian dari data adalah yang bersifat mendesak
(urgent).
13
2.1.3 Perbandingan Model OSI dan TCP/IP
Gambar 2.1.3 Perbandingan OSI dan TCP
Tabel 2.1.3 Perbandingan Model OSI dan TCP/IP
Model OSI TCP/IP
Implementasi model OSI menekankan
pada penyediaan layanan transfer data
yang reliable.
Melakukan reliability sebagai end-to-
end
Setiap layer pada OSI mendeteksi dan
menangani kesalahan pada semua data
yang dikirimkan
Pada TCP/IP, control reliability
dikonsetrasikan pada layer transport
yang akan menangani semua yang
terdeteksi kesalahan dan memulihkan.
Layer transport pada OSI memeriksa
reliability di source -to -destination
Layer transport TCP/IP menggunakan
checksum, acknowledgment, dan
timeout untuk mengontrol trasmisi dan
menyediakan verifikasi end-to-end
14
2.2 Koneksi Oriented dan Koneksi Less
Membangun suatu aplikasi jaringan yang lengkap, maka kita harus
membuat aplikasi client maupun aplikasi server.Aplikasi yang
menginisialisasi koneksi, disebut aplikasi client. Sedangkan aplikasi
yang menerima inisialisasi disebut sebagai aplikasi server.Socket adalah
suatu Class yang digunakan oleh aplikasi untuk saling berhubungan.
Gambar 2.2 berikut ini menunjukkan bagaimana suatu aplikasi
berhubungan dengan aplikasi lainnya. Lebih lanjut mengenai socket, ada
dua jenis socket yang bisa digunakan untuk membangun aplikasi, yakni
TCP Socket dan UDP Socket.
Gambar 2.2 Komunikasi antar aplikasi menggunakan socket
2.2.1 Koneksi Oriented
Pada TCP, pengiriman berorientasi koneksi membutuhkan tiga tahap :
pembentukan koneksi, transfer data, dan pemutusan koneksi. Proses
pembentukan dan pemutusan koneksi menggunakan mekanisme three way
handshake. Contoh : aplikasi TCP adalah web browser, Telnet, FTP
15
Gambar 2.2.1 Cara kerja aplikasi client dan server
menggunakan TCP
Keterangan gambar 2.2.1 :
Untuk bisa melakukan koneksi client server, program server harus
berjalan terlebih dahulu
Di sisi server disediakan sebuah socket, yang disebut welcoming
socket yang fungsinya untuk mendeteksi adanya permintaan koneksi
dari sisi client.
Di sisi client terdapat client socket. Jika ingin menghubungi server,
maka melalui client socket-nya, client membuat inisialisai koneksi ke
welcoming socket milik server, dengan mode three-way handshake.
Setelah welcoming socket menerima inisialisasi koneksi dari client
socket, aplikasi server akan membuat connection socket di sisi server.
Dengan connection socket ini, client socket dan connection socket
berinteraksi satu sama lain untuk mengirim dan menerima data.
Client membaca data yang dikirim oleh server dari client socket-
nya. Kemudian menampilkan data tersebut di monitor.
2.2.2 Koneksi Less
UDP disebut protocol conectionless, protokol transport yang tidak dapat
dihandalkan. UDP adalah protokol yang sangat sederhana menggunakan
16
minimum overhead. Contoh : aplikasi UDP adalah Video Converence,
SMTP.
Aplikasi untuk UDP socket berikut ini menggunakan kasus yang sama
dengan kasus yang digunakan oleh TCP socket, yaitu :
Client membaca inputan dari keyboard, kemudian mengirimkan
hasilnya ke server melalui socket-nya.
Server membaca data yang dikirim oleh client di connection socket
Server mengubah data menjadi huruf besar
Server mengirimkan data yang telah diubah menuju client melalui
socket-nya.
Client membaca data yang dikirim oleh server dari client socket-
nya. Kemudian menampilkan data tersebut di monitor
Perbedaan utama antara aplikasi berbasis TCP dengan aplikasi berbasis
UDP adalah di aplikasi UDP tidak ada welcoming socket. Pada UDP tidak
ada socket khusus untuk permintaan inisialisai koneksi. Setiap data yang
datang ditangani lansung oleh server socket.
2.3 Jaringan Nirkabel (Wireless)
Menurut Geir, J .T dan Geir, J (2005,p.4) jaringan nirkabel memiliki
beberapa kategori, berdasarkan dari besarnya ukuran fisik dari suatu area
yang dapat dicover antara lain :
Wireless Personal Area Network (WPAN) merupakan koneksi
jaringan jarak pendek , juga jaringan ad hoc yang menyediakan koneksi
instan untuk pengguna (EC- Council,2011, p6).
17
Wireless Local Area Network (WLAN) dapat terhubung dengan
pengguna dalam area lokal. Daerah tersebut dapat berupa kampus atau
perkantoran, atau ruang publik seperti bandara (EC-Council,2011, p6).
Wireless Metropolitan Area Network (WMAN) memungkinkan
pengguna dapat berkomunikasi secara wireless antar lokasi yang berbeda
dalam suatu area metropolitan. Areanya dapat meliputi kampus-kampus
dalam perguruan tinggi atau beberapa kantor dalan suatu kota. (EC-
Council,2011, p6).
Wireless Wide Area Network (WAN) dapat menghubungkan
notebook dan komputer genggam ke internet dengan menggunakan
jaringan selular digital melintasi wilayah geografis yang luas. (EC-
Council,2011, p6).
Jaringan Server Bases memerlukan sebuah komponen khusus sebagai
acces point (AP). Masing-masing client mengirimkan data ke acces point.
AP merupakan sebuah alat kecil berbentuk seperti kotak kecil yang
berantena yang biasanya dipasang pada langit-langit atau dinding. Pada
saat AP menerima data dia akan mengirimkan kembali sinyal radio ke
client yang berada pada area cakupannya atau mentransfer data ke
Ethernet.
Jaringan Peer- to- peer atau Ad hoc Wireless LAN, sebuah jaringan
area lokal yang tidak didasarkan terutama pada kabel fisik tetapi
menggunakan nirkabel transmisi antara workstation adalah wireless LAN
atau wireless Ethernet.Pada pemancar/penerima untuk antarmuka kartu
18
jaringan khusus pada workstationatau laptop, dan perangkat keras yang
sama pada perangkat yang disebut jalur akses, untuk mengirimkan data
antara workstation dan jaringan server dengan kecepatan jutaan bit per
detik. Dimana workstation dapat ditempatkan dimana saja dalam
jangkauan transmisi yang diterima. Transmisi yang dapat diterima
bervariasi dengan teknologi nirkabel yang digunakan, tetapi biasanya jatuh
antara beberapa meter sampai 800 meter.
Salah satu keuntungan dari wireless LAN adalah tidak ada kabel
yang diperlukan untuk perangkat pengguna untuk berkomunikasi dengan
jaringan. Hal ini membuat wireless LAN merupakan solusi sempurna
untuk aplikasi yang berbeda.Untuk menciptakan jaringan lokal area
wireless, ada 3 (tiga) komponen dasar yang diperlukan yaitu :
a) Komponen pertama adalah perangkat pengguna (juga disebut stasiun
nirkabel), seperti komputer laptop, workstation, atau perangkat
genggam. Perangkat pengguna memiliki NIC khusus yang menerima
dan mengirimkan sinyal nirkabel.
b) Komponen kedua adalah kabel jaringan lokal area adalah komponen
jaringan konvensional yang mendukung standar workstation, server,
dan kontrol protokol media akses. Sebagian besar dari jaringan
nirkabel yang terhubung ke kabel jaringan lokal area.
c) Komponen ketiga adalah jalur akses, atau router nirkabel, yang
merupakan komponen yang berkomunikasi dengan perangkat
pengguna nirkabel. Titik akses pada dasarnya perangkat antarmuka
antara perangkat pengguna nirkabel dan kabel jaringan daerah
19
setempat. Jalur akses juga bertindak sebagai switch / bridge dan
mendukung mengakses media kontrol protocol.
Jaringan wireless lokal area biasanya ditemukandalam tiga
konfigurasidasar.Yang pertama adalahwireless LAN sel tunggal (Gambar
2.3). Ditengah seladalahjalur akses, yangterhubung kekabel LAN. Semua
perangkatpenggunaberkomunikasidengan satutitik akses ini danbersaing
untukfrekuensi set yang sama. Standarwireless LANmenelepon selini,
Basic Service Set(BSS).
Gambar 2.3Wireless LAN sel tunggal
Tipe keduakonfigurasiwireless LANadalah konfigurasi beberapa
sel(Gambar 2.3.1). Dalam konfigurasi ini, beberapa seldidukung
olehmultiple accesspoin, seperti padajaringan teleponselular. Perangkat
penggunaberkomunikasidenganjalur aksesterdekatdan dapatberpindah dari
satusel ke sel lainnya. Cara lainkonfigurasi inimirip denganjaringan
teleponmobile selular adalah bahwasetiap selmenggunakanfrekuensiyang
berbedauntuk komunikasi antarapenggunaperangkat danjalur akses.
Istilahwireless LAN untuk koleksibeberapaset,Extended Service Set (ESS).
20
Gambar 2.3.1 Konfigurasi beberapa sel wireless LAN
Konfigurasi wirelessLAN ketiga adalahpeer-to-peer, atau ad hoc,
(Gambar 2.3.2). Dengan konfigurasi ini,tidak adaakses point ditengahsel.
Setiap perangkatpenggunaberkomunikasi langsung
denganperangkatpenggunalainnya. Konfigurasiseperti inidapat ditemukan
dalampertemuan bisnisdi manasemua perangkatpenggunayangtransmisi
danberbagi informasipada saat yang sama.
Gambar 2.3.2 Ad hoc wireless LAN
Untuk mendukung penelitian sesuai topik “ Simulasi NS3 untuk
memodelkan infrastruktur jaringan sistem monitoring holtikultural”.
Maka pemilihan jaringan nirkabel yang sesuai dengan kondisi remote
area yaitu : Jaringan Peer- to- peer atau Ad hoc Wireless LAN.
Jaringan wireless lokal area biasanya ditemukandalam tiga
21
konfigurasidasar. Khususnya konfigurasi wirelessLAN ketiga karena
setiap perangkatpenggunaberkomunikasi langsung
denganperangkatpenggunalainnya.
2.4 Topologi Jaringan
Menurut Syahfrizal (2005, p39-43), Topologi jaringan merupakan hal
yangmenjelaskan hubungan geometris antara unsur-unsur dasar penyusun
jaringan,yaitu node, link, dan station. Topologi jaringan dapat dibagi
menjadi 6 kategori utama. Namun pada umumnya yang digunakan yaitu :
Topologi star, bus dan Ring.
2.4.1 Topologi Star
Dalam topologi star, sebuah terminal pusat bertindak sebagai pengatur
dan pengendali semua Komunikasi data dari satu terminal ke terminal
lainnya melalui terminal pusat. Dimana terminal pusat menyediakan jalur
komunikasi khusus pada dua terminal yang akan berkomunikasi.
Gambar 2.4.1 Topologi Star
22
2.4.2 Topologi Ring
LAN dengan topologi ini mirip dengan topologi titik ke titik tetapi
semua terminal saling dihubungkan sehingga menyerupai lingkaran.Setiap
informasi yang diperoleh, diperiksa alamatnya oleh terminal yang
dilewatinya. Jika bukan untuknya, informasi diputar lagi sampai
menemukan alamat yang benar.
Gambar 2.4.2 Topologi Ring
2.4.3 Topologi Bus
Pada topologi bus semua terminal terhubung ke jalur komunikasi.
Informasi yang hendak dikirimkan melewati semua terminal pada jalur
tersebut. Jika alamat terminal sesuai dengan alamat pada informasi yang
dikirim, maka informasi tersebut akan diterima dan diproses. Jika tidak,
informasi tersebut akan diabaikan terminal yang dilewatinya.
Gambar 2.4.3 Topologi Bus
23
2.4.4 Topologi titik ke titik (Point to Point)
LAN dengan topologi ini, pada setiap terminal atau simpulnya
dihubungkan secara langsung ke terminal lainnya. LAN tidak bergantung
pada terminal atau terminal manapun, sehingga hubungan antar terminal
hanya diketahui oleh terminal yang bersangkutan.
Gambar 2.4.4 Topologi titik ke titik
2.4.5 Topologi Tree
Topologi tree adalah kombinasi karakteristik antara topologi star
dantopologi bus . Topologi terdiri dari kumpulan topologi star yang
terhubung dalam sebuah topologi bus sebagai tulang punggung.
Gambar 2.4.5 Topologi Tree
24
2.4.6 Topologi Compound /Mesh
Adalah jenis topologi yang merupakan campuran dari berbagai jenis
topologi – topologi yang ada (disesuaikan dengan kebutuhan). Digunakan
pada network/ jaringan yang tidak memiliki terlalu banyak node di
dalamnya. Bagaimmanapun, network dengan jaringan mesh cukup mahal,
karena dengan setiap kali penambahan suatu station, line komunikasinya
harus menjangkau setiap station yang ada dalam jaringan tersebut. Karena
alasan inilah jaringan mesh ini jarang digunakan.
Gambar 2.4.6 Topologi Mesh
Sesuai dengan kondisi topologi suatu daerah atau tempat yang berbeda
maka topologi jaringan yang sesuai dan mendukung penelitian yaitu Topologi
Star dan topologi point-to-point. Pada dasarnya wireless LAN adalah topologi
star, karena workstation nirkabel biasanya memancarkan dan mengirimkan
data ke titik akses. Bahwa sebenarnya jaringan area lokal nirkabel, kombinasi
nirkabel dan Teknologi kabel. Bagian nirkabel terdiri dari workstation
nirkabel dan laptop / notebook .
2
2.5 Net
Si
mem
dan
proy
Deng
NS-3
2.5.1 D
pemb
biasa
meru
GPL
twork Sim
imulator N
miliki ciri ter
pendidikan.
ek open sou
gan NS-3 ki
3 karena NS-
Dasar Pro
Gamb
Gambar
buatansimul
NS-3Devm
anyadigunak
upakanperan
v2.
mulasi (NS
S-3 adalah
rsendiri yang
Proyek NS
urce yang dia
ita dapat me
-3 bersifat op
osedur Si
bar 2.5Dasa
diatas me
asi jaringan
merupakan
kan dalam p
gkat lunak t
S3)
sebuah ne
g ditargetka
S-3, dimulai
atur oleh ko
enambahkan
pen source.
mulasi N
ar Prosedur
enunjukan
dengan men
sebuah
penelitian da
tidak berbay
etwork simu
an secara uta
pada tahun
omunitas pen
n fungsi-fung
S-3
r Simulasi N
alur dasa
nggunakanN
simulator
an bidang pe
yar yang ber
ulator peris
ama untuk t
n 2006, adal
neliti dan pen
gsi baru di d
NS-3
ar prosedu
NS-3.
r jaringa
endidikan. N
rlisensi di ba
25
stiwa yang
tujuan riset
lah sebuah
ngembang.
dalam core
ur dalam
an yang
NS-3 DEV
awah GNU
26
Tujuan dari proyek NS-3 DEV adalah untuk mengembangkan
penelitian mengenai jaringan melalui simulasi sehingga mempermudah
dalam melakukan penelitian terhadap jaringan yang akan dikembangkan
nantinya. Para pengembang NS-3 Dev berkomitmen untuk membuat
perangkat simulasi ini agar mudah digunakan sehingga dapat melayani
kebutuhan para peneliti dalam mengambangkan jaringan mereka.
Selain itu, infrastruktur perangkat lunak NS-3 Dev
mendorongpengembangan model simulasi yang cukup realistis yang
memungkinkan NS-3 Dev sebagai emulator jaringan realtime. Sebagai
toolssimulasi jaringan, NS-3 Dev memiliki alur prosedur yangsama
dengan NS-3 dalam membuat simulasi jaringan, berikut merupakan
deskripsi dari tahap – tahap tersebut :
a. Mengaktifkan Logging
Langkah ini bertujuan untuk mengaktifkan fitur logging yang ada
di NS-3 yang dapat ditampilkan pada konsol Linux dan juga dapat dicatat
pada logging file packet capture yang dapat dibaca oleh aplikasi Wireshark
untuk melakukan trace pada paket yang mengalir dalam simulasi yang
dibuat. Logging dapat diaktifkan dengan cara menyisipkan kode berikut
pada kode program simulasi.
NS_LOG_COMPONENT_DEFINE ( “FirstScriptExample” );
LogComponentEnable(“UdpEchoClientApplication”,LOG_LEVEL_IN
FO);
LogComponentEnable(“UdpEchoServerApplication”,LOG_LEVEL_I
NFO);
27
b. Merancang Topologi Jaringan
Gambar 2.5.1Perancangan Topologi Jaringan di NS-3
1) Pembuatan Node
Node pada NS-3 Dev merupakan abstraksi dari end-system atau lebih
seringdikenal dengan host pada suatu jaringan komputer. Abstraksi ini
diwakilidalam C++ oleh kelas node yangmenyediakan metode untuk
mengelolarepresentasi perangkat komputasi di simulasi.
NodeContainer nodes;
nodes.Create (2);
Node merepresentasikan komputer yang akanditambahkan sesuatu seperti
protokol, aplikasi, dan peripheral card. Topology helper
NodeContainermenyediakansebuahcara yang mudah untuk membuat,
mengontrol, danmengakses Node apapun yang telah dibuat untuk dapat
menjalankan sebuahsimulasi.Padabaris pertama
kodediatasmendeklarasikansebuahNodeContainer yang dipanggil sebagai
nodes.Pada baris keduamemanggil metode Create pada objek nodes dan
meminta NodeContainer untuk membuat dua buah node.Langkah
selanjutnya dalam pembuatan sebuahtopologi jaringan adalah dengan
28
menghubungkan node yang telah dibuat padasebuah jaringan.Bentuk
paling sederhana dari sebuah jaringan yang dapatdibuat adalah sebuah
jalur point-to-point antara dua node.
2) Penentuan Topology Helper
Dalam sebuah jaringan simulasi besar akan diperlukan banyak koneksi
untuk mengatur node, Net Deviceserta channel. NS-3 Dev menyediakan
apa yang disebut objek topology helpersuntuk mengatur simulasi–simulasi
jaringan semudah mungkin. Dalam membuat topologi point-to-point,
topology helper PointToPointHelperdiperlukan untukmembuat jalur untuk
menghubungkan kedua node. Istilah yang akan digunakan dalam hal ini
adalah Net DevicedanChannel. Dalam dunia nyata, istilah tersebut sesuai
dengan peripheral carddan kabel jaringan. Umumnya, kedua hal ini
berhubungan erat dan tidak dapat ditukar-tukar satu samalain, sebagai
contoh menggunakan perangkatEthernet tetapi dengan channel wireless.
Oleh karena itu, pada pembuatanjalur point-to-point akan menggunakan
PointToPointHelperuntukmengkonfigurasi dan menghubungkan objek NS-
3 PointToPointNetDevice dan PointToPointChannel yang ditunjukan pada
kode di bawah ini.
PointToPointHelper pointToPoint;
pointToPoint.setDeviceAttribute(“DataRate”, StringValue(“5Mbps”));
pointToPoint.setChannelAttribute (“Delay”, StringValue(“2ms”));
Pada baris pertama diinisiasikan objek PointToPointHelper. Lalu pada
baris berikutnya kode di atas memberitahu objek PointToPointHelper
untuk menggunakan nilai “5Mbps” (lima megabit per detik) sebagai
“DataRate”ketikamembuatsebuahobjekPointToPointNetDevice.Kata“Data
29
Rate”merupakan atribut dari PointToPointNetDevice. Lalu pada baris
ketiga,PointToPointHelper diminta untuk memakai nilai“2ms”(dua
milidetik) sebagai besarnya delay transmisi dari setiap channel point-to-
point yang dibuat.
3) Pemasangan Net Device
Untuk terhubung dengan jaringan, komputer harus memiliki perangkat
kerasyangdisebutdenganperipheralcard.Peripheral cardtersebut
diimplementasikan beberapa fungsi jaringan, sehingga disebut Network
Interface Cards(NICs). NIC tidak akan berfungsi tanpa sebuah software
driveruntuk mengontrol perangkat keras tersebut. Pada Unix (atau Linux),
sebuah peripheral hardware disebut sebagai device. Devicedikontrol
menggunakan device driver, dan NIC dikontrol menggunakan network
device driveryang disebut dengan net device. Di NS-3 Dev, net
Devicemeliputi baik software driverdan simulasi hardware. Sebuah net
device'di-instalasi'pada sebuah nodeagar memungkinkan nodeuntuk
berkomunikasi dengan nodelainnya dengan simulasi melalui channels.
Abstraksi net devicedirepresentasikandengan C++ oleh kelas NetDevice.
Kelas NetDevicemenyediakan metode untuk mengatur koneksi ke objek
nodedan channel. Untuk menampung objek NetDevice yang
akandibuat,digunakanlah NetDeviceContainer,seperti halnya pada
NodeContainer untuk menampung nodeyangtelah dibuat.Kodedibawah ini
akan menyelesaikan pengkonfigurasian device dan channel.
30
NetDeviceContainer devices;
devices = pointToPoint.Install (nodes);
Metode install pada PointToPointHelper memiliki parameter yaitu
NodeContainer.PointToPointNetDevice akan terbentuk dan tersimpan
pada NetDeviceContainersebanyak jumlah node yang ada dalam
NodeContainer,dalam hal ini sebanyak dua buah karena untuk topologi
point-to-point.SebuahPointToPointChannel telahterbentuk dan dua buah
PointToPointNetDevicetelahterpasang. Kedua device akan terkonfigurasi
untuk mengirimkan data dengan kecepatan sebesar lima megabit per detik
melalui channel yang telah terbentuk yang memiliki delay sebesar dua
milidetik.
4) Pemasangan Protocol Stack
Setelah node dan deviceterkonfigurasi dengan baik, langkah
berikutnya yaitu memasang protokol pada node yang telah dibuat. Kode
berikut berfungsiuntuk pemasangan protokol tersebut.
InternetStackHelper stack;
stack.Install (nodes);
InternetStackHelper adalah sebuah topology helper yang
berfungsi untuk memasangkan protokol Internet pada point-to-point
net device. Metode Install memiliki parameter yakni NodeContainer.
Ketika dijalankan, akan diinstall stack Internet
sepertiTCP(TransmissionControl Protocol),UDP(User Datagram
Protocol), IP (Internet Protocol), dan sebagainya pada setiap node yang
ada dalam NodeContainer
31
5) Penentuan alamat IP
Berikutnya node yangtelah dibuat akan dipasangkan alamat IP
untuk dapatberkomunikasiantar node satu sama lain.
TopologyhelperIPv4AddressHelper iniberfungsi untuk mengatur
pengalokasian dari alamatIP. Berikut ini kode yangbertujuan untuk
menetapkan alamat IP pada nodeyang telah dibuat.
IPv4AddressHelper address;
address.SetBase (“10.1.1.0”, “255.255.255.0”);
Pada baris pertama mendeklarasikan sebuah objek address
helperyangmemberitahukan agar alamat IP yang dialokasikan adalah
dengan jaringan 10.1.1.0 dan menggunakan subnet mask 255.255.255.0.
Secara default alamat yang dialokasikan akan dimulai dari satu dan akan
bertambah secara statik, maka alamat pertama yang dialokasikan dalam
hal ini adalah 10.1.1.1, diikuti dengan 10.1.1.2, dan seterusnya. SistemNS-
3 dapatmengingat seluruh alamat IP yang telah dialokasikan sehingga bila
secara tidak sengajamenetapkan alamat IP yang sama maka akan
menimbulkan fatal error.
Lalu kode berikutnya adalah seperti berikut :
IPv4InterfaceContainer interfaces = address.Assign
(devices);
Objek IPv4Interface dibutuhkan untuk mengasosiasikan antara
alamat IP dengan device. IPv4InterfaceContainer di atas berfungsi untuk
menampung daftar dari objek IPv4Interface sebagai referensi yang
mungkin akan dipakai di lain kesempatan. Sekarang,sebuah jaringan point-
32
to-point sudah terbentukdenganbaik.Yangdiperlukan selanjutnya adalah
aplikasi untukmenghasilkan aliran data.
c. Membuat Aplikasi
Dalam NS-3 Dev abstraksi dasar untuk program pengguna yang
menghasilkan beberapa kegiatan yang akan disimulasikan adalah aplikasi.
Abstraksi ini diwakili dalam C++ oleh kelas Application yang
menyediakan metode untuk mengelola representasi versi NS-3 DEV pada
aplikasi-aplikasi setingkat userdalam simulasi. Pengembang diharapkan
untuk mengkhususkan kelas Applicationdalam pengertian pemrograman
berorientasi obyek untuk membuat aplikasi baru.Contoh spesialisasi
dariclass Applicationadalahseperti
UdpEchoServerApplicationdanUdpEchoClientApplication. Sama seperti
sebelumnya,objekhelper digunakan untukmengkonfigurasi dan
mengendalikan sebuah objek dengan lebih mudah. Olehkarena
itu,digunakanlah objek UdpEchoServerHelper dan UdpEchoClientHelper.
1) UdpEchoServerHelper
Kode di bawah ini adalah untuk melakukan pemasangan
sebuah UdpEchoServerApplication pada salah satu dari node yang
telah dibuat.
UdpEchoServerHelper echoServer (9);
ApplicationContainer serverApps = echoServer.Install
(nodes.Get (1));
serverApps.Start (Seconds (1.0));
serverApps.Stop (Seconds (10.0));
Barispertama pada potongan kode diatas mendeklarasikan
UdpEchoServerHelper. Seperti biasa, ini bukan aplikasi itu sendiri,
33
melainkan sebuah objek yang dapat membantu untuk membuat
aplikasi. Lalu atribut yang ada pada constructor helper adalah nomor port
yang diketahui baik server maupun client. Seperti pada objek helper
lainnya,objekUdpEchoServerHelper juga memiliki metode Install.
Dijalankannya metode ini akan menginisiasi aplikasi echo server dan
memasangkannya pada sebuah node. Pada baris
kedua,ApplicationContainer dideklarasikan danberisi aplikasi server.
Metode Install mempunyai parameter NodeContainer yang akan
memasang aplikasiserverpada nodeyang berada pada NodeContainer
dengan indeks 1. Aplikasi tersebut membutuhkan sebuah
waktuuntukmemulai menghasilkan aliran data dan jugawaktuuntuk
berhenti. Pada kodedi atas menggunakan casting Seconds untuk
mengkonversikan format bilangan pada C++ ke objek Time pada NS-3.
Baris 3 dan 4 pada kode di atas akan membuat aplikasi echo server
untuk menyalakan pada detik ke-1 pada simulasi dan berhenti pada detik
ke-10 pada simulasi.
2) UdpEchoClientHelper
Pemasangan aplikasi echo client sama halnya seperti pada server.
TerdapatUdpEchoClientApplicationyangdikendalikanolehsebuahUdpClient
EchoHelper.
UdpEchoClientHelper echoClient (interfaces.GetAddress (1), 9);
echoClient.SetAttribute (“MaxPackets”, UintegerValue (1));
echoClient.SetAttribute (“Interval”, TimeValue (Seconds (1.)));
echoClient.SetAttribute (“PacketSize”, UintegerValue (1024));
ApplicationContainer clientApps =
echoClient.Install(nodes.get (0));
34
clientApps.Start (Seconds (2.0));
clientApps.Stop (Seconds (10.0));
Pada baris pertama kode di atas terdapat dua buah atribut yang
ditetapkan pada saat pembuatan UdpEchoClientHelper.Secara internal di
dalam helper, parameter diteruskanuntukmenetapkanatribut
RemoteAddressdanRemote Port. Dalam contoh ini, RemoteAddress
adalah alamat dari server dan paket data akan dikirimkan ke Remote
Port 9. AtributMaxPackets memberitahukan kepada client jumlah paket
maksimum yang diperbolehkan
untukdikirimkanselamasimulasi.AtributIntervalmemberitahu pihak client
berapa lamajeda waktupengirimanpaket.AtributPacketSize
memberitahukanclient seberapa besar ukuran tiap paket yang akan
dikirimkan.Padacontoh kode di atas menunjukan bahwa client akan
mengirimkan sebuah paket yang berukuran 1024 byte. Lalu seperti pada
echo server, echo client juga memiliki waktu kapan aplikasi client mulai
menyala dan kapan akan berhenti.
d. Menjalankan Simulasi
Untuk menjalankan simulasi NS-3 digunakan fungsi global seperti
berikut:
Simulator::Run ();
Simulator::Destroy ();
35
2.5.2 Dasar Model Simulasi NS-3
Gambar 2.5.2 Dasar Model Simulasi NS-3
Gambar di atas menunjukan dasar dari model simulasidengan
menggunakan NS-3. Semua simulasi jaringan yang dibuat dengan
menggunakan NS-3 mengikuti alur model tersebut.
Dimana paket yang dihasilkan oleh Application akan melewati
berbagai susunan protokol sebelum dikirimkan melalui
Channelyangmerupakan sebuah media yang menjadi tempat mengalirnya
data dalam suatu jaringan. Dalam NS-3 Dev abstraksi komunikasi
dasarsubnetwork disebut channeldan diwakili di C++ oleh kelas channel,
oleh NetDevice. Application, Protocol stack, dan NetDevice tersebut
terdapat dalam sebuah Node yang telah dibuat. Lalu paket tersebut akan
36
dikirimkan ke Node yang dituju, yang pertama-tama akan diterima oleh
NetDevice Node yang dituju, kemudian melewati lapisan protokol, dan
akan dibaca dan ditampilkan isi dari paket tersebut oleh Application juga.
Channel berfungsi sebagai media perantara yang menjembatani antara
Node yang satu dengan yang lain.
Fitur-fitur NS3 antara lain :
1. Menggunakan bahasa C++ di lapisan inti dan script python.
2. sistem atribut NS-3 terdokumentasi dengan baik. Setiap objek NS-
3 memiliki seperangkat atribut (name, type, initial value)
3. Selaras dengan sistem nyata. Model node yang lebih seperti
komputer nyata, dukungan utama antarmuka seperti soket API dan
IP atau perangkat driver antarmuka (di Linux)
4. Telah meng-update model-model (memuat campuran model baru
dan ported model).
5. Terintegrasi dengan software/tools lain seperti wireshark untuk
melihat trace output.
Gambar 2.5.3 Tampilan Wireshark
37
6. NS3 mengembangkan dua mode integrasi dengan sistem nyata.
a. Mesin virtual yang berjalan diatas perangkat dan channel
NS3.
Gambar 2.5.4 NS3 interkonet dengan mesin virtual
b. NS3 berjalan dalam mode emulasi dan mengerluarkan,
mengkonsumsi paket melalui perangkat nyata.
Gambar 2.5.5Testbeds Interconnect ns-3 stacks
Sebagai tools simulasi jaringan, NS-3 mempunyai model-model untuk
semua elemen jaringan yang terdapat pada jaringan real. Element-element
jaringan tersebut adalah
a. Node. Dalam jargon internet, perangkat komputer yang terhubung ke
jaringan disebut host atau terkadang end-system. Dalam NS-3 abstraksi
38
perangkat komputasi dasar atau komputer disebut node. Abstraksi ini
diwakili dalam C++ oleh kelas node. Kelas node menyediakan metode
untuk mengelola representasi perangkat komputasi di simulasi. Kelas
node menyediakan metode untuk mengelola representasi perangkat
komputasi di simulasi.
b. Aplikasi. Dalam NS-3 abstraksi dasar untuk program pengguna yang
menghasilkan beberapa kegiatan yang akan disimulasikan adalah
aplikasi. Abstraksi ini diwakili dalam C++ oleh kelas Application. Kelas
Application menyediakan metode untuk mengelola representasi versi
NS-3 pada aplikasi-aplikasi level user dalam simulasi. Pengembang
diharapkan untuk mengkhususkan kelas Application dalam pengertian
pemrograman berorientasi obyek untuk membuat aplikasi baru.
c. Channel. Media dimana aliran data dalam jaringan mengalir disebut
channel. Dalam dunia simulasi NS-3, seseorang menghubungkan sebuah
node ke objek yang mewakili sebuah saluran komunikasi. Di NS-3
abstraksi komunikasi dasar subnetwork disebut channel dan diwakili di
C++ oleh kelas channel.
d. Net Device. Untuk terhubung dengan jaringan, komputer harus memiliki
perangkat keras yang disebut dengan peripheral card. Peripheral card
tersebut diimplementasikan beberapa fungsi jaringan, sehingga disebut
NetworkInterface Cards (NICs). NIC tidak akan berfungsi tanpa sebuah
software driver untuk mengontrol perangkat keras tersebut. Pada Unix
(atau Linux), sebuah peripheral hardware disebut sebagai device.
Device dikontrol menggunakan device driver, dan NIC dikontrol
39
menggunakan network device driver yang disebut dengan net device. Di
NS-3, netdevice meliputi baik software driver dan simulasi hardware.
Sebuah net device 'di-instalasi' pada sebuah node agar memungkinkan
node untuk berkomunikasi dengan node lainnya dengan simulasi melalui
channels. Abstraksi net device direpresentasikan dengan C++ oleh kelas
NetDevice. Kelas NetDevice menyediakan metode untuk mengatur
koneksi ke objek node dan channel.
e. Topology Helpers. Dalam sebuah jaringan simulasi besar akan
diperlukan banyak koneksi untuk mengatur antara node, NetDevice serta
channel. NS-3 menyediakan apa yang disebut objek Topology Helpers
untuk mengatur simulasi–simulasi jaringan semudah mungkin
2.6 Top-Down Approach
Menurut Goldman (2004, p17-19), Salah satu metodologi terstruktur yang
dikenal sebagai top-down approach. Pendekatan semacam ini dapat
digambarkansecara grafis dalam model top-down yang ditunjukkan pada
Gambar 2.6 sebagai berikut ini.
Gambar 2.6Top-Down Model
40
Penggunaan dari top-down approach seperti yang digambarkan
dalam model top-down adalah relatif mudah. Top-down approach cocok
untuk analisis dan desain jaringan yang dilakukan dengan memastikan
bahwa desain jaringan yang diimplementasikan memenuhi kebutuhan
bisnis dan tujuan yang memotivasi desain di tempat awalnya. Top-down
approach memerlukan analisis jaringan untuk memahami kendala dan
tujuan bisnis, serta aplikasi sistem informasi dan data pada aplikasi yang
dijalankan, sebelum mempertimbangkan komunikasi data dan option
jaringan. Perhatikan network layer yang terdapat dalam model top-down
tersebut. Bukan kebetulan bahwa data komunikasi dan jaringan
membentuk dasar dari sistem informasi yang canggih saat ini. Jaringan
Aproperly dirancang mendukung pengiriman fleksibel data ke program
aplikasi yang terdistribusi, yang memungkinkan perusahaan untuk
merespon kebutuhan pelanggan dengan cepat dan melakukan perubahan
kondisi pasar dengan cepat.Bagaimana penggunaan yang tepat dari top-
down model memastikan efektif,analisis berorientasi dengan desain
jaringan? Tabel 2.6 merupakan daftar analisisproses yang terkait dengan
setiap layer dari model top-down. Seharusnya dimulaidengan tujuan
tingkat business. Tanpa pemahaman yang jelas tentang tujuan daritingkat
business hampir tidak mungkin untuk kita dapat
mengimplementasikansebuah jaringan dengan baik. Dalam banyak kasus,
bisnis mengambil kesempatanini untuk menguji kembali dengan kritis
41
proses bisnis mereka dalam sebuahmetodologi analisis yang dikenal
sebagai business process reengineering
Tabel. 2.6Proses setiap layer dari model top-down.
Top-down model layer Analisa proses
Business Layer Strategis perencanaan bisnis Rekayasa ulang proses bisnis Mengidentifikasi fungsi bisnis utama Identifikasi proses bisnis Mengidentifikasi peluang bisnis
Application Layer • Pengembangan aplikasi • Sistem analisis dan desain • Mengidentifikasi kebutuhan informasi • Diperlukan informasi proses bisnis dan
peluang Data Layer Database analisis dan desain
Data modeling Distribusi data analisis Desain arsitektur Client/server Desain Database Terdistribusi Pengumpulan data dan distribusi informasi, serta
kebutuhan bisnis Network Layer ♦ Jaringan analisis dan desain
♦ Logikal desain jaringan ♦ Jaringan implementasi perencanaan ♦ Jaringan pengelolaan dan pemantauan
kinerja ♦ Desain jaringan logis untuk pengumpulan
data dan distribusi desain Technology Layer Teknologi analisis grid
Media hardware-software teknologi analisis Desain jaringan fisik Implementasi jaringan fisik Desain jaringan fisik ke desain jaringan
logis
Setelah application layer dipahami dan telah didokumentasikan, data yang
42
menghasilkan aplikasi harus diperiksa. Dalam hal ini, istilah data yang digunakan
dalam pengertian umum, sebagai jaringan saat ini cenderung untuk mengangkut
berbagai muatan termasuk suara, video, gambar, dan fax di samping data yang
benar. Analisis lalu lintas data harusnya tidak hanya menentukan jumlah data
yang akan diangkut, tetapi juga karakteristik penting tentang sifat data.
Setelah analisis lalu lintas data selesai, berikut yang harus di ketahui :
• Lokasi fisik data (Where?)
• Karakteristik data dan masalah kompabilitas (What?)
• Jumlah data yang dihasilkan dan diangkut (How much?)
Mengingat persyaratan sebagaimana ditentukan oleh layer atas dari topdown
model, pekerjaan berikutnya adalah untuk menentukan persyaratan jaringan
yang akan memproses kapabilitas untuk memberikan data ini secara tepat waktu,
dengan biaya-efektif. Kriteria kinerja network ini dapat disebut sebagai network
yang diimplementasikan harus lakukan untuk memenuhi tujuan bisnis yang
digariskan pada awal analisis top-down. Persyaratan ini juga disebut sebagai
logical network design.Analisis technology layer, sebaliknya, menentukan
bagaimana berbagaikomponen-komponen hardware dan software yang
digabungkan untukmembangun sebuah jaringan fungsional yang memenuhi
tujuan bisnis yang telahditentukan. Penggambaran technology yang dibutuhkan
disebut physical networkdesign.Secara keseluruhan, hubungan antara layer dari
top-down model dapatdigambarkan sebagai berikut: analisis pada layer atas
menghasilkan persyaratanyang diturunkan ke layer yang lebih rendah, sementara
solusi yang memenuhipersyaratan ini diteruskan kembali ke layer atas. Jika
hubungan antara layerberlaku di seluruh bisnis yang berorientasi analisis jaringan,
43
maka teknologi yangdiimplementasikan (layer bawah) harus memenuhi tujuan
bisnis awalnya yangdigariskan (layer atas). Oleh karena itu, namanya, top-down
approach.