Penerapan Spanning Tree Protocol (STP) padaJaringan dengan Bridge Loop

Aries Tri Sutrisno K.A13515116

Program Studi Teknik Informatika Sekolah Teknik Elektro dan Informatika

Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganesha 10 Bandung 40132, Indonesia 1author@itb.ac.id

Jaringan komputer, dalam komunikasi modern tidak dapatdipungkiri menjadi basis yang sangat krusial dalam menunjangkeberjalanan pertukaran informasi dalam skala besar. Kemajuan dibidang ilmu komputer dan teknologi perangkat keras kianmendukung untuk pembuatan jaringan yang kompleks dankomperhensif. Namun, pembangunan jaringan yang kompleksjustru menimbulkan masalah baru, salah satu diantaranya adalahbridge loop. Bridge loop menjadi masalah yang krusial apabilatidak ditangani karena akan mengakibatkan paket tidak pernahsampai serta menimbulkan beban pada jaringan dengan memakanbandwidth sehingga dalam skala yang lebih luas akan berujungpada kegagalan infrastruktur jaringan. Untuk mengatasi haltersebut, diperlukan sebuah mekanisme terstruktur bagi perangkatjaringan untuk menghindari bridge loop yang disebut sebagaiSpanning Tree Protocol.

Keywords: jaringan komputer, bridge loop, Spanning TreeProtocol,

I. PENDAHULUAN

Jaringan, dalam konteks ilmu komputer adalah susunan duaatau lebih komputer yang terhubung satu sama lain melaluisuatu media sehingga mampu bertukar informasi atauresources. Saat ini, jaringan komputer adalah basis komunikasimanusia di seluruh dunia tanpa terkecuali. Komunikasi moderntidakmungkin dapat dilakukan tanpa dilibatkannya jaringankomputer karena kebutuhan akan perpindahan informasi dalamwaktu yang singkat hanya dapat dilakukan dalam jaringankomputer dengan teknologi yang kian mutakhir dari zaman kezaman. Lebih lanjut, jaringan komputer secara umum dapatdiklasifikasikan berdasarkan berbagai macam aspek.Berdasarkan jangkauan geografisnya, jaringan komputer dibagimenjadi Local Area Network (LAN), Metropolitan AreaNetwork (MAN), dan Wide Area Network (WAN). Berdasarkandistribusi datanya, jaringan komputer dibagi menjadicentralized system dan distributed system. Berdasarkan mediayang menghubungkan jaringan tersebut, jaringan komputersecara umum dapat dibagi menjadi wired network dan wirelessnetwork. Dalam aspek lain, terdapat klasifikasi yang membagijaringan menjadi berbagai macam, seperti berdasarkan peranankomputer dalam jaringan ataupun berdasarkan topologijaringan itu sendiri. Klasifikasi jaringan komputer yang secaraumum dikenal juga adalah pembagian menjadi jaringan

intranet, internet, dan extranet, dimana internet adalah istilahyang sudah tidak asing lagi bagi penduduk dunia karena aksesjaringannya yang global dan memanfaatkan sisteminterkoneksi jaringan yang disebut dengan Web.

Berbicara tentang jaringan, selain klasifikasinya yangberbagai macam, sebagai metode pembelajaran terkaitfungsionalitasnya jaringan juga dapat ditinjau berdasarkankomponen yang menyusunnya. Jika pada paragraf sebelumnyasecara mendasar jaringan didefinisikan sebagai susunan darikomputer-komputer, maka dalam definisi lanjutan komputer-komputer itu akan memiliki peranan yang khusus dalamsebuah jaringan. Secara umum, sebuah komputer dalamjaringan disebut dengan istilah node. Lalu, node-node padajaringan inilah yang disebut memiliki peranan yang berbeda-beda.

Node sebagai komponen jaringan secara fungsional dapatdibagi menjadi beberapa peranan seperti client, server, switch,bridge, hub, router, repeater, dan lain sebagainya, namun yangakan dibahas pada makalah kali ini adalah bridge. Sebelum

Makalah IF2120 Matematika Diskrit – Sem. I Tahun 2017/2018

Gambar 1.Visualisasi jaringan sebagai basis komunikasimodern

dapat mendefinisikan bridge, kita harus terlebih dahulumengerti tentang switch karena pengertian kedua komponeninitidak dapat dipisahkan satu sama lainnya.

Switch adalah sebuah device yang dapat menerima banyakinput dan dapat meneruskannya ke satu atau lebih output.Istilah switch digunakan sebagai perangkat yangmenyambungkan node-node lain (biasanya berupa end node1)tanpa mengurangi performansi network tersebut. Istilah switchjuga lebih umum digunakan sebagai perangkat pada suatujaringan lokal dengan lingkup kecil.

Sedangkan bridge, adalah switch yang digunakan untukmenghubungkan lebih dari satu Local Area Network (LAN).Kedua perangkat ini dalam menjalankan fungsinyameneruskan paket dari source menuju destination memilikikonsep yang disebut dengan forwarding mechanism yangmencakup antara lain datagram, virtual circuit, dan sourcerouting. Untuk itu, terkait dengan forwarding mechanism yangdimiliki oleh switch dan bridge, sebuah switch ataupun bridgememiliki sebuah datagram yang berfungsi untuk menyimpaninformasi jalur yang harus ditempuh oleh sebuah paket untukmencapai destination-nya. Apabila sebuah paket transit padasebuah switch atau bridge, maka switch atau bridge akanmelihat informasi kemana paket tersebut akan di-forward. Jikapesan tersebut singgah pada bridge, maka bridge akanmelakukan packet forwarding kepada switch yangbertanggungjawab untuk meneruskan paket tersebut. Begitupula dengan switch, akan melakukan packet forwarding sesuaidengan informasi yang dimiliki pada datagram apakah menujuend node atau menuju bridge.

Gambar 3.Contoh skema forwarding mechanism

1

Setelah memahami pengertian tentang jaringan besertakomponennya, dalam hal ini bridge, kita juga harus memahami(seminimal mungkin) tentang topologi jaringan. Dalamtopologi jaringan, dapat dirangkai sebuah arsitektur jaringanyang memiliki loop sehingga dapat mengakibatkankemungkinan terjadinya perputaran paket yang tiada henti.Pada praktiknya, bridge loop bermanfaat untuk menyediakanjalur alternatif apabila status sebuah switch atau bridge padajaringan mengalami down. Namun, arsitektur jaringan yangmemiliki bridge loop ini juga menjadi kelemahan dariforwarding mechanism yang dimiliki oleh bridge. Hal ituterjadi karena sebuah paket yang transit ke dalam sebuahbridge, dapat ditransmisikan ke lebih dari satu jalur dalamsebuah jaringan. Apabila sebuah paket terus menerusditransmisikan tanpa tujuan yang jelas, maka paket tersebutakan terus beredar (mengalami endless loop) di jaringan yangjustru akan menjadi beban pada jaringan tersebut. Untukmengatasi permasalahan tersebut maka diperlukan sebuah

1Cara yang umum untuk mendefinisikan end node erat berkaitandengan kemananan jaringan yang kompleks dan komperhensif sertainterface dari perangkat keras yang digunakan. Pakar IT cenderungmengartikan end node sebagai personal computer yang umumdigunakan oleh end user yang pada arsitektur jaringan biasanyamenempati ujung-ujung topologi.

Makalah IF2120 Matematika Diskrit – Sem. I Tahun 2017/2018

Gambar 4.Visualisasi node pada jaringan

Gambar 2.Visualisasi susunan switch dan bridge pada LAN

Gambar 5.Berbagai macam topologi jaringan

protokol agar sebuah paket mendapatkan jalur yangdeterministik walaupun beredar pada arsitektur jaringan yangmemiliki bridge loop.

Apa itu protokol? Protokol, dalam konteks jaringankomputer, adalah serangkaian standar formal dan kebijakanyang disepakati bersama, berupa aturan-aturan dan proseduryang terdefinisi untuk dua atau lebih perangkat yangmelakukan komunikasi melalui jaringan komputer. Protokolpada jaringan komputer sendiri diadakan untuk menjagakomunikasi yang efektif, aman, dan teratur dalam jaringan.Lalu, protokol seperti apa yang dapat menjawab permasalahanbridge loop pada jaringan komputer? Protokol tersebut disebutdengan Spanning Tree Protocol.

II. LANDASAN TEORI

Topologi jaringan kian berkembang dari waktu ke waktuterutama pada tingkat kompleksitas yang dapat dibangun padasuatu arsitektur jaringan. Tidak dapat dipungkiri bahwaaksesibilitas yang tinggi dapat dicapai denganmengintegrasikan interkoneksi dari lebih dari satu segmen kedalam suatu jaringan yang lebih besar. Hal tersebut dilakukansalah satunya untuk menjamin ketersediaan mekanisme agarpertukaran data dan informasi pada jaringan dapat diandalkanmeskipun terjadi kegagalan pada suatu perangkat di dalamjaringan.

Namun, arsitektur yang kompleks tentu memiliki harga yangharus dilunasi untuk mencapai kondisi yang ideal. Membangunarsitektur jaringan dengan multiple links akan sangatmembangkitkan redundancy yang menjadi masalah baru bagijaringan tersebut. Redundancy tersebut lalu akan menyebabkankemungkinan paket yang melalui jaringan tersebut mengalamiloop dan beredar selamanya pada jaringan. Tentu saja sebuahpaket yang terus-menerus beredar dalam jaringan tidak akan

merusak keberadaan jaringan. Namun, lama kelamaan pakettersebut akan menjadi beban pada jaringan. Bayangkan apabilapaket tersebut tidak hanya satu melainkan berasal daribroadcast message yang pada praktiknya sering dikirimkanpada jaringan yang berbasis switch. Sekumpulan paket yangberedar tersebut lalu akan memenuhi bandwidth dari jaringansehingga lambat laun akan mengakibatkan kegagalaninfrastruktur jaringan.

Beruntunglah berkat kemajuan pengetahuan di bidangjaringan, hal tersebut dapat dihindari apabila dalam jaringanterdapat mekanisme untuk mendeteksi adanya loop tersebut.Institute of Electrical and Electronics Engineer (IEEE) telahmenerbitkan standardisasi untuk mencegah bridge loop padadata link layer dalam jarinngan pada IEEE 802.1D.Standardisasi yang merupakan solusi dari bridge loop tersebutlalu dikenal dengan sebutan Spanning Tree Protocol (STP).

Spanning Tree Protocol adalah sebuah protokol pada datalink layer (karena bridge bekerja pada data link layer padajaringan) yang memungkinkan sebuah jaringan denganarsitektur yang memiliki bridge loop untuk memiliki jalur-jaluryang deterministik untuk setiap nodenya denganmenonaktifkan hubungan pada jalur tertentu sehinggamembangkitkan sebuah upagraf dari arsitektur jaringantersebut. Spanning Tree Protocol berjalan saat jaringan akanmembangun datagram untuk seluruh switch dan bridge yangaktif pada jaringan tersebut. Hal ini dimungkinkan karenakonsep dasarnya untuk membangun datagram pada switch danbridge memerlukan pertukaran data serta informasi yangterstruktur dari suatu node dengan node yang lain, sehinggaSpanning Tree Protocol menyediakan aturan-aturan danprosedur yang disisipkan saat proses pembangunan datagramtersebut.

Makalah IF2120 Matematika Diskrit – Sem. I Tahun 2017/2018

Gambar 6.Contoh arsitektur jaringan dengan bridge loop dan mekanisme lojik sederhana untuk mengatasinya

III. PEMBAHASAN

A. Root Bridge ElectionSpanning Tree Protocol memungkinkan switch dan bridge

untuk berkomunikasi dengan mekanisme yang khusus agarmemiliki struktur yang sama dalam menjalankan protokol ini.Untuk mencapai kesepakatan tersebut, seluruh bridge memilikisuatu standar pesan data yang ditransmisikan selama sebelumpembangunan datagram yang disebut dengan Bridge ProtocolData Unit (BPDU).

BPDU ditransmisikan secara multicast pada jaringan di datalink layer. Dalam menentukan bridge yang akan dijadikanacuan (root bridge), setiap bridge melakukan pertukaranBPDU satu sama lain dan menentukan root bridge berdasarkanBridge ID yang terkecil yang dimiliki oleh salah satu bridge.Bridge ID sendiri ditentukan berdasarkan header dari MACaddress dan bridge priority milik bridge tersebut.

B. Root Port ElectionSetelah seluruh bridge menentukan bridge root sebagai

acuan dari jaringan, maka setiap non-root bridge harusmenentukan root port sebagai akses menuju root bridgetersebut. Root port didefinisikan sebagai sebuah port yangterhubung ke jalur terbaik menuju root bridge. Pemilihan rootport tersebut ditentukan dengan menggunakan root path costfield yang terdapat pada BPDU. Lalu, perhitungan tersebutsecara singkat mencakup beberapa aspek berikut.

• Setiap switch port memiliki path cost-nya masing-masing berdasarkan bandwidth dari port tersebut.

• Semakin tinggi bandwidth yang dimilikinya, makasemakin kecil cost yang dibutuhkan apabila melaluiport tersebut.

• Untuk setiap BPDU yang transit pada perangkat,maka path cost tersebut ditambahkan ke dalam pathcost field pada BPDU sehingga akan diakumulasikanjumlah path cost yang dilalui suatu jalur tertentu olehBPDU tersebut.

• Langkah terakhir adalah menghitung setiap port padaperangkat dan menentukan port dengan path costterkecil, lalu menjadikan port tersebut sebagai rootport.

C. Designated Port ElectionLangkah terakhir yang dilakukan pada Spanning Tree

Protocol adalah menentukan designated port untuk setiapsegmen pada jaringan. Pemilihan designated port ini sendiriberdasarkan pada root port yang telah ditentukan pada langkahsebelumnya. Apabila dalam menentukan designated portmenuju root bridge terjadi kesamaan path cost antara dua ataulebih switch, maka switch dengan sender ID yang lebih kecilyang akan dipilih dan port yang terhubung dengan switchtersebut yang akan menjadi designated port pada segmenjaringan tersebut.

Lalu, port yang bukan merupakan root port atau designatedport akan berpindah state menjadi blocking state dan tidakakan dapat menerima ataupun mentransmisikan paket sehinggamemastikan bahwa jaringan tersebut bebas dari bridge loop.

Makalah IF2120 Matematika Diskrit – Sem. I Tahun 2017/2018

Gambar 7.Skema pemilihan root bridge pada STP

Gambar 8.Skema pemilihan root port pada STP

Gambar 9.Skema pemilihan designated port pada STP

IV. KESIMPULAN

Jaringan komputer, dalam komunikasi modern tidak dapatdipungkiri menjadi basis yang sangat krusial dalam menunjangkeberjalanan pertukaran informasi dalam skala besar.Kemajuan di bidang ilmu komputer dan teknologi perangkatkeras kian mendukung untuk pembuatan jaringan yangkompleks dan komperhensif. Namun, pembangunan jaringanyang kompleks justru menimbulkan masalah baru, salah satudiantaranya adalah bridge loop. Bridge loop menjadi masalahyang krusial apabila tidak ditangani karena akanmengakibatkan paket tidak pernah sampai serta menimbulkanbeban pada jaringan dengan memakan bandwidth sehinggadalam skala yang lebih luas akan berujung pada kegagalaninfrastruktur jaringan.

Menanggapi hal tersebut, IEEE memberikan solusi yangterstandardisasi untuk menangani permasalahan bridge loop iniyang tertuang pada IEEE 802.1D. Solusi yang terstandardisasitersebut lalu disebut dengan Spanning Tree Protocol karenaprotokol ini merentang upagraf dari arsitektur jaringan yangmemiliki bridge loop.

Spanning Tree Protocol bekerja dengan mekanisme dasarmenonaktifkan jalur-jalur yang menyebabkan loop padajaringan. Secara teknis, seluruh perangkat akan berkomunikasimenggunakan pesan terstruktur dari STP yang disebut denganBridge Protocol Data Unit (BPDU). Sebelum prosespembangunan datagram oleh perangkat-perangkat jaringan,seluruh switch dan bridge akan saling berkomunikasi untukmenentukan root bridge, root port, dan designated port, sertamenonaktifkan port-port yang tidak termasuk di dalamnya.Setelah upagraf dari jaringan dibentuk, barulah seluruhperangkat jaringan diperbolehkan untuk saling bertukarinformasi dalam membangun datagram untuk kepentinganforwarding mechanism.

REFERENCES

[1] https://www.computerhope.com/jargon/n/network.htm Diakses pada 3Desember 19:30

[2] http://cisco2960.over-blog.com/2014/02/internet-intranet-and-extranet.html Diakses pada 3 Desember 20:03

[3] http://www.nesabamedia.com/pengertian-manfaat-dan-macam-macam-jaringan-komputer/ Diakses pada 3 Desember 20:08

[4] https://www.techopedia.com/definition/26122/end-node Diakses pada 3Desember 22:54

[5] https://www.techopedia.com/definition/12938/network-protocols Diaksespada 3 Desember 23:07

[6] https://www.pluralsight.com/blog/software-development/spanning-tree-protocol-tutorial Diakses pada 4 Desember 10:48

[7] http://www.certiology.com/wp-content/uploads/2014/04/Network-Topology.jpg Diakses pada 4 Desember 11:30

[8] https://osrg.github.io/ryu-book/en/html/_images/fig16.png Diakses pada4 Desember 11:30

[9] http://ecomputernotes.com/images/Datagram-packet-switching.gifDiakses pada 4 Desember 11:30

[10] https://www.ictlounge.com/Images/bridge_example_large.gif Diaksespada 4 Desember 11:30

[11] http://docwiki.cisco.com/w/images/b/bb/CT844105.jpg Diakses pada 4Desember 11:30

[12] http://www.optinetsystems.com/wp-content/uploads/2013/05/network-management-edit.jpg Diakses pada 4 Desember 11:30

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa makalah yang saya tulisini adalah tulisan saya sendiri, bukan saduran, atau terjemahan

dari makalah orang lain, dan bukan plagiasi.

Bandung, 3 Desember 2017

Aries Tri Sutrisno KA13515116

Makalah IF2120 Matematika Diskrit – Sem. I Tahun 2017/2018