PERCEPATAN KONVERGENSI DAN PENCEGAHAN FRAME LOOP PADA VIRTUAL LOCAL AREA NETWORK DENGAN MEMANFAATKAN RAPID SPANNING TREE PROTOCOL

Transkripsi

1 PERCEPATAN KONVERGENSI DAN PENCEGAHAN FRAME LOOP PADA VIRTUAL LOCAL AREA NETWORK DENGAN MEMANFAATKAN RAPID SPANNING TREE PROTOCOL Rissal Efendi Program Studi Teknik Informatika, STMIK PROVISI, Semarang Abstract Redundant Link which is implemented on layer 2 switches in a computer network that would give rise to new problems, like looping, duplicate unicast frames, broadcast storm, inconsistent mac address table. RSTP provides for alternative ports can immediately be forwarding state. RSTP relies on a role in approving the switch port, so it is not needed to wait for the convergence of the switch. Key words: RSTP, STP, Looping. 1. Pendahuluan Perkembangan teknologi jaringan komputer semakin cepat. Dukungan protokol untuk meningkatkan reliability dalam pertukaran data semakin dibutuhkan. Protokol tersebut dibutuhkan untuk mengatur jalannya pertukaran data dalam jaringan komputer sehingga bisa bejalan dengan baik dari komputer pengirim ke komputer penerima. Dalam proses transmisi data, paket data yang dikirimkan harus melewati beberapa proses sehingga bisa sampai ke tujuan dalam keadaan utuh. Proses yang dilewati mulaii proses enkapsulasi data, dekapsulasi, sinkronisasi dengan komputer penerima, pemberian acknowledgment, windowing sampai akhirnya packet data bisa sempurna dikirimkan. Dalam proses tersebut, terdapat banyak kendala-kendala yang dihadapi. Salah satunya adalah koneksi fisik yang terputus. Koneksi yang terputus sering kali terjadi karena beberapa faktor, misalnya port pada switch yang rusak, terminasi kabel yang tidak baik, network interface card yang sudah tidak berfungsi. Kendala-kendala yang terjadi di lapisan fisik sebenarnya bisa diatasi dengan menambahkan redundancy / fault tolerance dalam jaringan komputer. Redundancy merupakan langkah antisipasi terhadap suatu kegagalan dalam suatu proses aktifitas pengiriman data. Redundancy bertujuan untuk menjaga pengiriman data dengan menyediakan secondary link pada koneksi antar switch. Ketika komunikasi data sedang terjadi melewati primary link dan terjadi kegagalan pada koneksi primary link tersebut maka secara otomatis secondary link akan menggantikan media tersebut dalam pengiriman data. Redundancy yang diimplememntasikan dala jaringan komputer akan menimbulkan permasalahan baru yaitu layer 2 loop, duplicate unicast frame, broadcast storm, inconsistent mac address table. Looping yang terjadi dalam jaringan komputer disebabkan redundancy yang mengakibatkan jaringan akan sangat sibuk karena terjadi duplicate unicast frame yang selalu bertambah dan tidak mempunyai time-to-live. Timeto-live merupakan waktu yang diberikan bagi frame untuk dikirimkan melalui jaringan komputer, apabila waktu tersebut telah habis dan paket belum sampai ke penerima maka packet tersebut akan discarded (dibuang). Tidak adanya time-to-live mengakibatkan frame akan terus berada dan bermultiplikasi dalam jaringan komputer sampai akhirnya menyebabkan kemacetan. 2. Pembahasan 2.1 Jaringan Komputer Model arsitektur jaringan mengkombinasikan standar dan protokol dengan tujuan jika berbagai perangkat keras dan perangkat lunak dari berbagai vendor saling terkoneksi, agar jaringan dapat berjalan dengan baik. Dua model arsitektur jaringan yang sering dipakai yakni: Model OSI layer dan TCP/IP. Secara umum untuk jaringan sekarang, pembakuan yang paling banyak digunakan adalah model yang dibuat oleh International Standard Organization (ISO) yang dikenal dengan Open System Interconnection (OSI). Model OSI 45

2 PERCEPATAN KONVERGENSI DAN PENCEGAHAN FRAME LOOP PADA VIRTUAL LOCAL AREA NETWORK DENGANN MEMANFAATKAN RAPID SPANNING TREE PROTOCOL tidak membahas secaraa detail cara kerja dari lapisan- konsep dalam menentukan proses yang harus terjadi, dan protokol-protokol yang dapat dipakai di suatu lapisan lapisan OSI, melainkan hanya memberikan suatu ertentu. Gambar 3. Segmentasi VLAN Gambar 1 Model OSI Layer Selain OSI Model, terdapat model lain yang disebut dengan nama TCP/IP model. TCP/ IP mempunyai 4 lapisan yaitu Application, Transport, Internet, Network Access. Gambar 2 TCP/IP Model 2.2 Virtual Local Area Network (VLAN) Virtual LAN adalah suatu model jaringan yang tidak terbatas pada lokasi fisik sehingga dapat menciptakan jaringan secara virtual untuk memecah broadcast domain yang diterapkan melalui konfigurasi pada suatu perangkat switch. Virtual LAN (VLAN) terbangun karena adanya konsep subneting dan LAN (Local Area Network). Virtual LAN dapat disebut juga sebagai pengembangan dari LAN. Jaringan LAN merupakan jaringan yang berada pada satu broadcast domain. Switch akan memperlakukan semua interface pada switch tersebut berada pada broadcast domain yang sama, oleh karena itu semua piranti yang terhubung ke switch berada dalam satu jaringan LAN. LAN memperlakukan semua piranti yang terhubung pada switch berada pada satu broadcast domain. Apabila jaringan LAN yang dibangun dalam skala besar, maka akan mempengaruhi tingkat unjuk kerja jaringan. Penerapan VLAN pada suatu jaringan akan membatasi tingkat broadcast dengann adanya pembagian segmen secaraa virtual. Pembagian segmen secara virtual akan menyebabkan pengurangan atau pembatasan terhadap broadcast karena telah dibuat beberapa broadcast domain. VLAN memberikan suatu metode yang mudah dalam pengelolaan jaringan. VLAN dapat terkoneksi apabila berada pada satu akses VLAN. Agar antar VLAN dapat berkomunikasi dibutuhkan suatu jembatan yang berada pada lapisan OSI layer 3 yaitu router. Router berfungsi sebagai jembatan antara VLAN yang memiliki kelompok beda broadcast domain (Kenyon, 2002). 2.3 Spanning Tree Protocol Ketika merancang jaringan komputer, salah satu masalah terbesar yang harus dihadapi adalah pencegahan loop. Jika jaringan komputer dikembangkan menggunakan beberapaa device 46

3 (switch), maka jumlah link yang dapat dilalui switch dengan cepat akan memanfaatkan seluruh bandwidth yang tersedia dalam setiap switch terpengaruh. Salah satu metode untuk mencegah loop adalah dengan menyediakan jalur tunggal antara switch dan memastikan bahwa tidak ada redundancy jalan di seluruh jaringan. Namun dengan hanya menggunakan satu jalur tunggal menyebabkan tidak adanya fault tolerancee pada jaringan, sehingga jika terjadi koneksi yang putus maka frame yang dikirim tidak akan sampai ke tujuan. Spanning Tree Protocol sangat dibutuhkan dalam jaringan komputer sehingga jaringan dimungkinkan untuk memiliki multi jalur untuk transmisi data dan menjadikan loop-free environment. STP bertugas mencegah loop seluruh jaringan aktif dengan cara memblokir sementara jalur berlebihan antara switch, dalam hal ini jika primary forwarding link terganggu, pemblokiran ini akan dihapus sehingga memungkinkan lalu lintas data dapat terjadi tanpa gangguan. Gambar 4. Spanning Tree Process STP menggunakan Spanning Tree Algorithm (STA) untuk menentukan port switch pada jaringan yang harus dikonfigurasi untuk memblokir untuk mencegah loop dari terjadi. STA menunjuk sebuah sebuah switch sebagai root bridge dan menggunakannya sebagai titik acuan bagi semua perhitungan jalur. Dalam gambar root bridge, Switch S1, dipilih melalui proses pemilihan. Semua switch berpartisipasi dalam pertukaran frame BPDU untuk menentukan bridge yang mempunyai ID terrendah (BID) pada jaringan. Switch dengan BID terendah otomatis menjadi Root Bridge yang digunakan untuk perhitungann STA. BPDU adalah kerangka pesan yang dipertukarkan oleh switch untuk membangun STP. Setiap BPDU berisi BID yang mengidentifikasi switch yang mengirimkan BPDU. BID yang berisi nilaii prioritas, alamat MAC dari switch pengiriman, dan extended ID. Nilai BID terendah ditentukan oleh kombinasi dari tiga bidang. Setelah root bridge telah ditentukan, STA menghitung jalur terpendek ke root bridge. Setiap switch menggunakan STA untuk menentukan port untuk memblokir. Sementara STA menentukan jalur terbaik ke root bridge untuk semua tujuan dalam domain broadcast, semua lalu lintas dicegah dari penerusann melalui jaringan. STA menganggap kedua jalur dan port cost saat menentukan jalan mana yang meninggalkan diblokir. Path cost dihitung dengan menggunakan nilai port cost yang berhubungan dengan kecepatan port untuk setiap port switch sepanjang jalur tertentu. Jumlah dari nilai port cost menentukan cost keseluruhan menuju ke root bridge. Jika ada lebih dari satu jalur untuk memilih dari, STA memilih jalur sesuai dengan cost terendah. Ketika STA telah ditentukan, maka kemudian mengkonfigurasi port switch ke dalam peran port yang berbeda. Peran port menggambarkan hubungan antar switch dalam jaringan untuk root bridge. Root Port merupakan switch port yang paling dekat dengan root bridge. Dalam contoh, root port pada switch S2 adalah F0 / 1 yang dikonfigurasi untuk trunk link antara Switch S1 dan S2. Root Port pada switch S3 adalah F0 / 1 yang dikonfigurasi untuk trunk link antara switch S3 dan S1. Designated port - Semua non-root port yang masih diizinkan untuk meneruskan lalu lintas pada jaringan. Dalam contoh, switch port F0 / 1 dan F0 / 2 pada saklar S1 yang ditunjuk port. Beralih S2 juga memiliki port F0 / 2 dikonfigurasii sebagai Designated port. Non Designated port - Semua port yang dikonfigurasi untuk berada dalam keadaan memblokir untuk mencegah loop. Dalam contoh, STA yang dikonfigurasi pada port F0 / 2 pada switch S3 sebagai Non Desiganated Port. 47

4 PERCEPATAN KONVERGENSI DAN PENCEGAHAN FRAME LOOP PADA VIRTUAL LOCAL AREA NETWORK DENGANN MEMANFAATKAN RAPID SPANNING TREE PROTOCOL 2.4 Status Port dalam Switch a. Karakteristik RSTP Spanning tree akan aktif segera setelah switch RSTP mempercepat perhitungan kembali spanning selesai booting up. Jika port switch dipergunakan tree ketika terjadi perubahan pada topologi jaringan. untuk transisi langsungg dari blocking ke forwarding, RSTP dapat mencapai konvergensi yang lebih cepat untuk sementara waktu port bisa membuat loop data dalam jaringan, bahkan hanya dalam beberapa ratus jika switch tidak menyadari semua informasi pada milidetik. RSTP mendefinisikan kembali jenis port topologi. Pada tabel berikut ini merupakan dan statusnya. Jika port dikonfigurasi untuk menjadi rangkuman dari fungsi masing-masing status port alternative port atau backup port dapat segera switch. Berikut ini menyediakan beberapa informasi diubah dalam keadaan forwarding tanpa menunggu tambahan tentang bagaimana switchport memastikan konvergensi jaringan. Berikut ini adalah bahwa tidak ada loop. karakteristik RSTP: 1. RSTP adalah protokol untuk mencegah looping Tabel 1. Status Port dalam STP yang terjadi dalam Layer 2. RSTP mempunyai beberapa perbedaan dengan standard IEEE 802.1D. Peningkatan ini seperti BPDUs yang membawa dan mengirim informasi tentang peran port dan tidak memerlukan konfigurasi tambahan dan umumnya melakukan lebih baik daripada sebelumnya Cisco-proprietary. RSTP merupakan protocol yang transparan dan terintegrasi. 2.5 Rapid Spanning Tree Protocol 2. Pada Cisco-proprietary,, terdapat perangkat RSTP (IEEE 802.1w) merupakan evolusi dari tandar tambahan yaitu Uplink dan backbonefast yang 802.1D. Terminologi STP pada IEEE 802.1w tetap tidak kompatibel dengan RSTP. terutama sama dengan IEEE 802.1D STP 3. RSTP (IEEEE 802.1w) menggantikan STP (IEEE terminologi. Kebanyakan parameter telah 802.1D dengan tetap mempertahankan backward ditinggalkan dan tidak berubah, users begitu familiar compatibility. dengan Rapid STP yang dapat mengkonfigurasi 4. RSTP membuat format BPDU sama seperti IEEE protokol baru D. 5. RSTP mampu aktif untuk mengkonfirmasi bahwa port dapat melakukan transisi ke status forwarding tanpa harus bergantung pada konfigurasi timer. Gambar 5. Rapid Spanning Tree Protocol Pada gambar dijelaskan bahwa jaringan yang menggunakan RSTP. Switch S1 merupakan root bridge yang memilikii dua designated port dalam keadaan forwarding. RSTP mendukung jenis port baru. Port F0 / 3 pada Switch S2 adalah port alternatif. RSTP tidak memiliki port yang dipergunakan untuk memblokir port. RSTP mendefinisikan port sebagai discarding port, learning port, atau forwarding port. b. Edge Ports Edge Ports pada RSTP adalah port switch yang tidak pernah dimaksudkan untuk dihubungkan ke perangkat lain. Edge Port akan segera berubah ke status forwarding saat diaktifkan. Konsep edge port dikenal baik oleh pengguna STP Cisco, karena sesuai dengan fitur portfast di manaa semua port langsung terhubung ke stasiun akhir mengantisipasi bahwa tidak ada perangkat switch yang terhubung. Port portfast segera berubah ke port forwarding STP, sehingga melewatkan waktu pada tahap listening dan learning. Baik edge port maupun portfast-enabled port menghasilkan perubahan topologi. Berbeda dengan portfast, keunggulan port RSTP yang 48

5 menerima BPDU, akan kehilangann status sebagai edge port. Implementasi Cisco RSTP mempertahankan kunci portfast yang menggunakan perintah spanning tree portfast untuk konfigurasi edge port sehingga membuat transisi jaringan secara keseluruhan untuk RSTP lebih cepat. Konfigurasi edge port harus terpasang ke tombol lain dapat memiliki implikasi negatif untuk RSTP bila dalam keadaan karena loop mungkin menunda konvergensi RSTP karena pertentangan BPDU dengan lalu lintas jaringan. 3. Port yang ditunjuk membuat penggunaan sebagian besar parameter tipe link. Transisii cepat ke kondisi forwarding untuk port yang ditunjuk terjadi hanya jika parameter jenis link menunjukkan link point-to-point. Gambar 7. Tipe Link dalam RSTP d. Status Port Pada RSTP c. Jenis Link Gambar 6. Edge Port pada RSTP Jenis Link menyediakan kategorisasi untuk setiap port yang berpartisipasi dalam RSTP. Jenis link dapat menentukan peran aktif port yang berperan seperti berdiri oleh untuk transisi langsung ke port forwarding jika kondisi tertentu terpenuhi. Kondisi ini berbeda untuk edgee port dan nonn edge port. Non- point-to-point dan shared. Jenis link secara otomatis ditentukan, tetapi dapat ditimpa dengan konfigurasi port eksplisit. 1. Edge Port hampir sama dengan portfast-enabled port, dan point-to-poin merupakan kandidat untuk transisi cepat ke keadaan forwarding. Namun, sebelum parameter jenis link digunakan, RSTP harus menentukan peran port berikutnya. edge port dikategorikan menjadi dua jenis link, 2. Root port tidak menggunakan parameter jenis link. Port akar mampu membuat transisi cepat ke port forwarding. Alternative Port dan backup port tidak menggunakan parameter link tipe dalam banyak hal. RSTP menyediakan konvergensi yang lebih cepat untuk meng-cover kegagalan sehingga tejadi pembentukan kembali sebuah switch, port switch, atau link. Sebuah perubahan topologi RSTP menyebabkan transisi dalam port switch yang sesuai untuk status forwarding baik melalui explicit handshake atau melalui proses kesepakatan dan sinkronisasi. Dengan RSTP, peran port dipisahkan dari keadaan port. Sebagai contoh, designated port yang bisa berada dalam keadaan discarding sementara, meskipun keadaan akhir adalah untuk menjadi forwarding. Angka tersebut menunjukkan tiga kemungkinan port RSTP yang menyatakan: discarding, learning, dan forwarding. Gambar 8. Status Port pada RSTP 49

6 PERCEPATAN KONVERGENSI DAN PENCEGAHAN FRAME LOOP PADA VIRTUAL LOCAL AREA NETWORK DENGANN MEMANFAATKAN RAPID SPANNING TREE PROTOCOL 3. Implementasi Salah satu jenis Rapid Spanning Tree Protocol dalam Cisco adalah Rapid Per VLAN Spanning Tree, yang mendukung spanning tree tiap VLAN dan merupakan salah satu variasi STP yang digunakan dalam jaringan cisco. Topologi berikut ini mempunyai dua VLAN yaitu VLAN 10 dan VLAN 20. Pada konfigurasi akan mengimplentasikan rapid PVSTP+ pada switch 1 yang juga berfungsi sebagai root bridge. Gambar 10. Skenario implementasi RSTP Gambar 9. Topologi Jaringan Perintah yang digunakan dalam Rapid Sapnning Tree protocol digunakan untuk mengendalikan konfigurasi dalam jaringan komputer berbasis VLAN. Spanning treee ini diciptakan ketika sebuah interface dimasukkan dalam sebuah VLAN dan dilepaskan ketika interface terakhir dipindah ke VLAN yang lain atau bisa juga mengkonfigurasikan STP padaa switch sebelum spanning tree protocol di konfigurasikan. Parameter ini diaplikasikan ketika looping terjadi dan spanning-tree kemudian dibuat. Namun untuk memastikan sebuah switch pada masing-masing loop dalam VLAN yang mengaktifkan spanning tree, karena kalau tidak broadcast storm akan terjadi. Pada gambar 10 dilakukan eksperimen implementasi RSTP dalam berbagai koneksi jaringann VLAN. Desain VLAN yang dibangun dalam topologi jaringan bervariasi untuk mendapatkan hasil percepatan konvergensi dalam implementasi RSTP. Pada topologi jaringan diatas juga dikonfigurasikan VLAN dengan trunking dan juga menggunakan Virtual Trunking Protocol yang bervariasi dalam hal jumlah Switch yang mengimplementasikan mode server, client dan transaparent. Pemberian alamat IP dalam setiap device menggunakan metodee Variable Length Subnet Masking dan Routing Protocol yang digunakan adalah Open Shortest Path First Gambar 10. Konfigurasi RSTP Ketika perintah spanning-tree link-type point-topoint ke remote port melalui link point-to-point desiganated port, dan kemudian port lokal akan menjadi switch akan bernegosiasi dengan remote port dan dengan cepat akan mengubah local port menjadi dalam kondisi forwarding. Ketika sebuah port dikonfigurasikan clear spanning-tree detected kemudian port tersebut akan terhubung dengan sebuah port pada switch IEEE 802.1D, cisco IOS akan restart ke proses migrasi protokol. 50

7 4. Kesimpulan Implementasi Rapid Spanning Tree Protocol dalam jaringan komputer adalah setelah algoritma spanning-tree dijalankan, STP menunggu sampai jaringan konvergen dulu sebelum beralih status port menjadi kondisi forwarding. RSTP menyediakan alternative ports untuk bisa langsung menjadi forwarding state. RSTP bergantung pada switch dalam menyetujui peran port. Sehingga tidak perlu menunggu waktu 50 detik untuk konvergensi pada switch. Daftar Pustaka Barnes, David, & Basir Sakandar Cisco LAN Switching Fundamentals. Cisco Press, Indianapolis. Bentley, Lonney D., & Jeffrey L. Whitten. (2007). System Analysis & Design for the Global Enterprise,seventh edition. McGraw Hill. Boyles, Tim & Hucaby Dave Cisco CCNP Switching Exam Certification Guide. USA : Cisco Press, Indianapolis. Hidayat, AA Metode penelitian kebidanan dan teknis analisis data. Edisi pertama. Jakarta : Salemba Medika. Kenyon, Tony High-Performance Data Network Design. USA : Butterworth-Heinemann. Lammle, Told CCNA Cicso Certified Networking Associate. USA : SYBEX, Inc., Alameda. CA. 51