Perancangan dan Implementasi Sistem Jaringan

Multiple ISP Menggunakan Load Balancing PCC

dengan Failover

(Studi kasus : Analisa jaringan LTE Dusun Bantar Kec. Bringin)

Artikel Ilmiah

Oleh:

Agung Wijaya

NIM : 672009237

Program Studi Teknik Informatika

Fakultas Teknologi Informasi

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Maret 2016

ii

iii

iv

v

1

1. Pendahuluan

Pada era globalisasi yang semakin berkemabang sekarang banyaknya

cara berbisnis membutuhkan teknologi informasi guna menunjang kinerja yang

lebih efisien. Perusaahan atau instansi yang sudah menerapkan IT, sebagai

proses dalam pengembangan bisnis terintegrasi pada server maka jalur akses ke

server tidak boleh terputus. Mengingat setiap hari jumlah dan lalu linstas data

yang harus direkam semakin banyak. Permasalahan muncul di sini adalah saat

sebuah router mempunyai dua atau lebih koneksi yang tersedia ke internet

dengan menggunakan Internet Service Provider (ISP) yang sama ataupun

berbeda. Jika demikian maka diperlukan membuat suatu sistem untuk

digunakan sebagai jalur akses cadangan jika salah satu ISP yang digunakan

mengalami kegagalan koneksi. sekaligus memfungsikan salah satunya, maka

diperlukan konsep load balancing. Pengetahuan load balancing pada dasarnya

adalah untuk mengetahui bagaimana memanfaatkan server sercara efektif,

sehingga jaringan-jaringan tersebut dapat berkerja secara dengan baik.

Terdapat banyak metode yang ada pada load balancing, dalam penulisan ini

dibahas mengenai metode load balancing Per Connection Clasifier (PCC)

dengan failover, yaitu proses load balancing dengan menggabungkan dua atau

lebih koneksi dari ISP guna memaksimalkan troughput, memperkecil dan

menghindari overload pada salah satu jalur koneksi, bersamaan dengan itu

fungsi failover diterapkan guna mengatasi jika salah satu ISP mengalami

kegagalan koneksi. Diharapkan hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah

peningkatan kecepatan untuk mengakses server dan internet karena Internet

ISP bisa digunakan secara bersaaman. Bersama dengan fungsi failover dapat

digunakan untuk kerperluan backup koneksi jika terjadi kegagalan koneksi

pada salah satu ISP. Dalam pembuatan sistem ini terdapat beberapa batasan-

batasan masalah, Sistem yang akan dibuat dan dianalisis bekerja pada sistem

operasi RouterOS Mikrotik, Pengujuan sistem akan dilakukan secara simulasi,

ISP yang digunakan Im3 mobile broadband dan Telkomsel mobile broadband,

Penelitian ini tidak membahas keamanan jaringan, Jaringan lokal menggunakan

ipv4.

2. Tinjuan Pustaka

Dari penelitian sebelumnya Load balancing merupakan suatu teknik

yang digunakan untuk memisahkan antara dua atau banyak network link.

Mempunyai banyak link maka memberi pilihan jalur akses menjadi lebih

optimal dalam pengaksesan, optimalisasi utilitas sumber daya, troughout, atau

response time akan semakin baik karena mempunyai lebih dari satu link yang

bisa saling mem-backup pada saat network down dan menjadi cepat pada saat

network normal jika memerlukan reabilitas tinggi yang memerlukan 100%

koneksi uptime dan yang menginginkan koneksi upstream yang berbeda dan

dibuat saling mem-backup[1]. Penelitian tentang perbandingan Ethernet

bonding pada Linux CentOS dan RouterOS guna memaksimalkan transfer data

2

yang dilakukan bahwa proses transfer data menjadi lebih stabil, lebih cepat dan

lebih aman dengan melakukan implementasi Ethernet bonding antara server-

client dari pada transfer data tanpa menggunakan Ethernet bonding dan dapat

dilakukan pemilihan proses transfer data yang maksimal dengan

membandingkan mode-mode Ethernet bonding yang terlihat paling cepat dan

stabil diantara server Linux CentOS dan RouterOS[2]. Penerapan dan anallisa

konfigurasi load balancing pada Mikrotik dan konfigurasi dari sisi user, guna

mengelompokkan hasil koneksi atau keluar masuk router menjadi beberapa

kelompok[3]. Secara garis besar metode load balancing yang dilakukan sudah

memenuhi kebutuhan client, Mengacu pada penelitian-penelitian tersebut

dalam kasus ini dibangun simulasi yang menggunakan load balancing PCC

dengan failover memiliki sedikit perbedaan dengan penelitian-penelitian

sebelumnya, pada kasus ini penggabungan jalur akses jaringan LTE guna

efesiensi penggunaan terhadap ISP yang belum tersebar merata untuk daerah-

daerah tertentu, salah satunya dusun bantar yang hanya bisa menangkap akses

LTE melalui mobile broadband im3 dan mobile broadband telkomsel.

3. Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan adalah metode PPDIOO (Prepare,

Plan, Design, Implement, Operate and Optimize), metode analisis hingga

pengembangan instalasi jaringan computer yang mendefinisikan secara terus

menerus siklus hidup layanan yang dibutuhkan untuk pengembangan jaringan

computer. Dengan tahapan yaitu :

Gambar 1 Diagram Alur PPDIOO[4]

Pada tahapan awal prepare dimana dalam tahap ini terdapat beberapa

hal yang dilakukan yaitu membuat alur yang menjelaskan tahapan pada

perangkat.

3

Gambar 2 Diagram Konfigurasi Awal

Dimulai dari mempersiapkan perangkat jaringan, kemudian

konfigurasi untuk menghubungkan masing-masing perangkat, Jika konfigurasi

telah selesai maka dapat dilanjutkan penerapan analisis pada perangkat yang

terhubung pada PC router.

Gambar 3 Diagram alur kerja sistem

Alur kerja load balancing Input pada gambar 3 merupakan data yang

masuk ke dalam router melalui sebuah interface yang belum mengalami proses

mangle maupun routing. Pada tahap ini router akan membaca header paket dan

menentukan apakah paket tersebut akan diteruskan (forward) atau dimasukkan

ke dalam chain pre-routing. Proses mangle dapat dikelompokkan menjadi

beberapa bagian, adapun tahapan – tahapannya terdiri dari memisahkan lalu

lintas jaringan, menandai koneksi dari public interface. Tahap selanjutnya

koneksi yang masuk melalui interface ether1 akan ditandai ISP1, sementara

koneksi yang masuk melalui interface ether2 akan ditandai ISP2, mengarahkan

koneksi yang berasal dari local interface dan bertujuan ke WAN akan diarahkan

ke dalam chain loadbalance. Menandai koneksi dengan hasil dari PCC, dimana

hasil hashing akan dibagi dengan 2 yang mewakili jumlah ISP yang digunakan

Start

Konfigurasi ip

address

Marking load

balancing

Masquarede

ISP

Configure ISP

Checking

End

Input mangle

mark-

connection

Mangle

mark-

routing

Policy based

routing

Output

Failover

4

dan sisa dari pembagian digunakan sebagai tanda dari koneksi yang masuk ke

dalam chain loadbalance. Secara garis besar, jika sisa dari hasil pembagian

adalah 0 maka koneksi akan diberi tanda ISP1, jika sisa pembagian adalah 1

maka koneksi akan diberi tanda ISP2. Langkah selanjutnya dari pengaturan

load balancing pada sistem adalah dengan menggunakan tanda dari hasil

mangle proses routing untuk menentukan gateway yang digunakan oleh

koneksi tersebut.

Kode Program 1 Pemisahan gateway

1. /ip firewall mangle

2. add action=mark-connection chain=input disabled=no in-interface=ISP1 new-connection-mark=ISP1_connmark passthrough=yes

3. add action=mark-connection chain=input disabled=no in-interface=ISP2 new-connection-mark=ISP2_connmark passthrough=yes

4. add action=mark-routing chain=output connection-mark=ISP1_connmark disabled=no new-routing-mark=ke_WAN1 passthrough=yes

5. add action=mark-routing chain=output connection-mark=ISP2_connmark disabled=no new-routing-mark=ke_WAN2 passthrough=yes

6. add action=mark-connection chain=prerouting disabled=no dst-address-type=LAN in-interface=LAN new-connection-mark=ISP1_connmark passthrough=yes per-connection-classifier=both-addresses-and-ports:2/0

7. add action=mark-connection chain=prerouting disabled=no dst-address-type=!LAN in-interface=LAN new-connection-mark=ISP2_connmark passthrough=yes per-connection-classifier=both-addresses-and-ports:2/1

8. add action=mark-routing chain=prerouting connection-mark=WAN1_connmark disabled=no in-interface=LAN new-routing-mark=ke_WAN1 passthrough=yes

9. add action=mark-routing chain=prerouting connection-mark=ISP2_connmark disabled=no in-interface=LAN new-routing-mark=ke_WAN2 passthrough=yes

Selanjutnya mangle mark-connection dilakukan di dalam chain pre-

routing dan akan menandai paket data dari sebuah koneksi. Paket data yang

sudah ditandai kemudian dapat digunakan sebagai parameter untuk proses

routing atau proses pada chain selanjutnya sebelum data keluar dari interface

router. Mangle mark-routing proses ini dilakukan di dalam chain pre-routing

dan akan menandai routing dari sebuah koneksi. Routing yang sudah ditandai

kemudian dapat digunakan sebagai parameter untuk proses routing atau proses

pada chain selanjutnya, sebelum data keluar dari interface router. Policy Based

Routing yang terjadi pada tahap ini akan menggunakan parameter dari proses

5

mangle sebelumnya. Pada tahap failover ini terjadi secara terus menerus

bersamaan dengan proses loadbalance di mana masing-masing gateway akan

diperiksa kondisinya secara terus menerus dengan menggunakan metode ICMP

echo request sebagai indikator kondisi gateway. ICMP echo request dilakukan

secara berkelanjutan kepada dua buah gateway yang merepresentasikan dua

buah jalur yang terhubung dengan dua ISP. Jika hasil ICMP echo reply dari

salah satu gateway memberikan hasil request timed out (RTO) maka sistem

akan otomatis mengganti routing policy terhadap koneksi yang mengarah pada

gateway tersebut sehingga koneksi tersebut akan dialihkan ke gateway lain

yang aktif. Output Merupakan paket data yang keluar dari interface pada router

setelah melewati seluruh chain yang ada di dalam router. Pemilihan interface

paket data yang keluar ditentukan pada proses-proses sebelumnya.

Dalam tahap plan, yang dilakukan adalah perancangan jaringan yang

dibuat serta menentukan hardware dan software yang digunakan dalam

penelitian ini. Serta scenario yang dilakukan dalam penelitian ini untuk proses

penelitian.

Tabel 1 Tabel Kebutuhan Software dan Hardware

Hardware Software

PC Router Mikrotik OS

Laptop Winbox

UTP Kabel Windows 7

2 Modem Google Chrome

Internet Download Manager

Penggunaan software pada tabel 1 digunakan sebagai pendukung

penelitian yang nantinya akan diperoleh hasil untuk diteliti, hardware pada

tabel 1 digunakan sebagai perangkat yang menjalakan sistem yang akan

dibuat. Skenario perancangan tabel 2 ini merupakan langkah-langkah yang

ditempuh dalam melakukan penelitian, sebagai berikut.

6

Tabel 2 Tahapan Pengujian Jaringan Load Balancing

Pengujian Fungsi

Bandwidth

Failover

Load balancing

Menampilkan bandwidth dalam proses

kecepatan sreaming dan download.

Menampilkan fungsi failover dengan

menonaktifkan salah satu ISP pada

proses download sedang berjalan.

Menampilkan load balancing kedua

ISP saat proses download dan

streaming.

Dalam tahapan desain dibuat suatu topologi jaringan untuk proses

load balancing PCC. Serta konfigurasi yang dilakukan pada masing-masing

perangkat.

Gambar 4 Desain Topologi Jaringan

Dalam rancangan tersebut terdapat perangkat-perangkat keras seperti

yang yang dispesifikasikan. Terdapat satu PC yang berfungsi sebagai PC

router. Dua ISP sebagai akses internet. Satu laptop sebagai client. Dan server

gambar 4 sebagai pengambilan data dari internet. Pada tahap implementasi ini,

desain yang telah dibuat diimplementasikan dengan menggunakan hardware

yang telah dipersiapan. Selanjutnya implementasi perangkat dalam topologi

jaringan, langkah selanjutnya adalah proses pengoperasian dengan melakukan

konfigurasi yang sudah dirancang dalam tahan desain sebelumnya.Tahap

optimisasi ini dilakukan dengan menganalisis kinerja load balancing PCC

yang sudah dibuat apakah sudah berjalan dengan baik.

7

4. Implementasi dan Analisis Hasil

Pada tahap ini dilakukan monitoring sistem jaringan dengan

menggunakan aplikasi atau tools yang ada pada winbox. Berikut ini adalah

hasil monitoringnya:

Gambar 5 Besar Trafik Masing-masing ISP

Pada gambar 5 adalah hasil monitoring dari kedua ISP dan Parameter

yang dilihat dari kedua trafik dari masing-masing interface adalah besar rata-

rata konektifitas dari masing-masing gateway tanpa melakukan aktivitas

internet. Pada interface ISP1 dan interface ISP2 terlihat trafik yang stabil.

Trafik yang stabil seperti di atas terbukti pada interface ISP1 sebagai default

gateway dilihat besarnya rata-rata 2,44 kbps dan interface ISP2 sebesar 95 bps

dari hasil tesebut terlihat angka yang sedikit jauh perbedaannya dengan

asumsi stabil jika perbedaan signifikan dan nilai yang didapatkan terpaut jauh

dari hasil penyebaran paket pada trafik dikarenakan ISP1 sebagai default

gateway.

Tahap pengujian performa load balancing, pada tahap ini akan

dijelaskan apakah kualitas dari koneksi yang telah dibangun dengan

menggunakan aplikasi berbasis online yaitu www.speedtest.net. pengujian ini

akan diketahui kualitas bandwidth yang dihasilkan. Selain itu, informasi yang

didapat ialah besar ping download dan upload speed. Disini akan dilakukan

pengujian dimana dibandingkan kecepatan bandwidth antara kedua ISP

sebelum dilakukan Pcc load balancing lalu akan membandingkan kedua ISP

tersebut yang telah diimplementasikan Pcc load balancing. Pengujian akan

dilakukan empat kali uji coba pada server yang sama, lalu data-data yang

8

diterima akan dibuatkan tabel perbandingan. Adapun keterangan dari hasil

pengujian. Lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 3 dan table 4.

Tabel 3 Pengujian Sebelum Implementasi Load Balancing

Pengujian

ISP1 ISP2

Ping

(ms)

Download

(mbps)

Upload

(mbps)

Ping

(ms)

Download

(mbps)

Upload

(mbps)

1 44 30.32 9.52 43 22.37 7.25

2 38 27.84 9.32 46 26.27 7.64

3 59 23.30 9.10 37 24.68 7.94

4 40 33.71 8.42 39 25.32 7.65

Tabel 4 Pengujian Sesudah Implementasi Load Balancing ISP1 dan ISP2

Berdasarkan table 3 dan tabel 4 diketahui perbandingan kualitas

koneksi dari sebelum dan sesudah diimplementasikan Pcc load balancing.

Walaupun tidak terlalu mendapatkan perubahan yang signifikan, namun masih

terdapat perbaikan kualitas bandwidth setelah mengimplementasikan Pcc load

balancing.

Pengujian Ping (ms) Download (mbps) Upload (mbps)

1 42 36.32 8.54

2 33 38.22 7.85

3 37 32.56 8.65

4 34 34.89 9.85

9

0

10

20

30

40

50

60

70

Ping Download Upload

ISP1

ISP2

Load Balancing

Gambar 6 Grafik Perbandingan Sebelum dan Sesudah Load Balancing

Gambar 6 diatas menunjukkan kualitas koneksi internet tidak terlalu

banyak berubah pada data ping dan data upload, Nampak data download

sedikit terlihat perubahan dibandingkan data ping dan dan upload, dari

sebelum dan sesudah diimplementasikan Pcc load balancing. , namun masih

terdapat perbaikan kualitas bandwidth setelah mengimplementasikan pcc load

balancing ini dapat dijelaskan bahwa load balancing adalah teknik

menyeimbangkan koneksi diantara kedua ISP, bukan untuk menyatukannya.

Dari semua hasil pengujian yang telah dilakukan pada sistem

loadbalancing PCC dan failover pada dua jaringan internet dengan routerPC

mikrotik dapat diperoleh kesimpulan. RouterPC Mikrotik mampu membagi

beban di dua jalur yang berbeda pada waktu yang bersamaan. Dengan

meteode Load Balancing PCC yang mampu mengarahkan beban yang lebih

besar kejalur yang mempunyai bandwith paling besar. Dengan fungsi failover,

RouterOS mikrotik mampu memba-backup secara langsung koneksi jaringan

jika ada salah satu jalur koneksi terputus, dan dialihkan kejalur lainnya yang

masih aktif. Pada pengujian download dapat dilihat kecepatan meningkat saat

sistem Load Balancing walaupun tidak terlalu besar. Optimalisasi sendiri

memiliki maksut memiliki jalur akses yang lebih optimal jika hanya

menggunakan satu jalur akses saja dan mobile broadband sendiri memeliki

kualitas jalur akses yang berbeda. Round-trip time (RTT) dipengaruhi oleh

load balancing karena load balancing dapat mendistribusikan beban trafik

pada dua atau lebih jalur koneksi secara seimbang, agar trafik dapat berjalan

optimal, memaksimalkan jalur akses, memperkecil waktu tanggap dan

menghindari overload pada satu jalur koneksi.

10

5. Simpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan tentang perancangan

jaringan dengan menggunakan sistem load balancing pcc dengan penerapan

failover, dapat disimpulkan bahwa sistem yang telah dibuat dapat

mengoptimalisasikan koneksi internet dan load balancing pcc difungsikan

sebagai backup atau failover yang berarti jika salah satu jalur koneksi mati,

dan salah satu koneksi yang masih hidup akan mengambil alih beban koneksi,

mengoptimalkan teknologi ini, dapat diberi saran dengan perlu adanya

optimasi Load Balancing pada layanan internet bagi pengguna agar koneksi

jaringan dapat terjaga dan tidak putus dengan performa yang tetap terjaga.

Perlu dilakukan pengembangan lebih lanjut dalam hal sistem load balancing

yang sudah ada agar dapat berguna dalam hal peforma koneksi jaringan

internet.

11

Daftar Pustaka

[1] Lukitasari, Oklilas, 2010, Analisis Perbandingan Load Balancing

Web Server Tunggal dengan Web Server Cluster, Jurnal generic, Volume 5.

[2] Rigar Yudistyo, Indrastanti R. Widiasari, 2012, Perbandingan

Ethernet bonding pada Linux CentOS dan RouterOS Guna Pemaksimalan

Transfer Data.

[3] Ilza Rosida, 2012, Implementasi Load Balancing Menggunakan

Metode PCC (Per Connection Classifier) Pada IPv4.

http://melwin-ok.com/2014/02/ppdioo/ Diakses tanggal 20 Februari 2016.

[4] Jasa Dwiyuga. 2013. Analisis dan Perancangan Load Balancing dari

3Provider Selular untuk Jaringan RT/RW Net:. Sekolah Tinggi Manajemen

Informatika dan Komputer Amikom. Yogyakarta.

[5] I Made Widhi Wirawan, Komang Tris Sumarianta 2011. Implementasi

Load Balancing Jaringan Multihoming menggunakan Router dengan Metode

Round Robin. Universitas Udayana.

[6] Eko Sumarno, Hanugrah Probo Hasmoro, 2013.Implementasi Metode

Load Balancing dengan Dua Jalur.