ANALISIS DAN PENGUJIAN PER-PACKET LOAD BALANCING PADA JARINGAN MPLS-VPN DS-TE DI BPPT

Transkripsi

1 ANALISIS DAN PENGUJIAN PER-PACKET LOAD BALANCING PADA JARINGAN MPLS-VPN DS-TE DI BPPT Harry Gunawan Universitas Bina Nusantara, Jakarta, Jeffry Hutomo Prakoso Universitas Bina Nusantara, Jakarta, Rudi Tjiptadi Universitas Bina Nusantara, Jakarta ABSTRAK Tujuan penelitian ini adalah untuk menyelesaikan permasalahan yang sedang dihadapi pada jaringan testbed PTIK di BPPT. Pada penelitian ini ditambahkan metode Per-Packet Load Balancing dimana metode ini telah mendukung sistem yang sedang berjalan yaitu MPLS VPN DiffServ-Aware Traffic Engineering. Metode pengumpulan data yang dilakukan adalah melakukan observasi, menelaah setiap data yang didapat dan membaca blueprint dokumentasi yang dimiliki Lab Elkon PTIK. Pada penelitian ini metode penelitian yang dilakukan adalah Network Development Life Cycle (NDLC). Parameter-parameter yang diujikan meliputi pembuktian Per-Packet Load Balancing, bandwidth, jitter, dan packet loss sebelum dan sesudah dilakukan load balancing. Adapun hasil yang dicapai dalam penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan kinerja sistem yang sedang berjalan dan menyelesaikan permasalahan yang dihadapi pada jaringan tesbed PTIK di BPPT. Simpulan metode Per- Packet Load Balancing dapat berjalan sebagaimana yang diharapkan dalam memberikan jaminan terhadap kualitas layanan yang diberikan. Kata kunci: MPLS, MPLS VPN, Traffic Engineering, DiffServ, Per-Packet Load Balancing

2 PENDAHULUAN Karakteristik masyarakat modern yang memiliki mobilitas tinggi membuat teknologi begitu pesat berkembang. Dengan berkembangannya teknologi ini mempengaruhi kepada meningkatnya penggunaan jaringan komputer. Sehingga kecepatan transfer data menjadi masalah yang sering dialami dalam jaringan komputer, untuk itu diperlukan proses yang cepat untuk mengatasi pengiriman dan pengambilan data tersebut dengan mengutamakan efisiensi waktu sehingga user tidak perlu membuang banyak waktu. Dengan demikian dibuatlah sebuah jaringan komputer dengan memanfaatkan teknologi berbasis Multiprotocol Label Switching (MPLS). Multiprotocol Label Switching (MPLS) adalah suatu metode komunikasi data pada jaringan backbone berkecepatan tinggi hasil dari pengembangan jaringan IP pada jaringan ATM (Asynchronous Transfer Mode) yaitu dengan sistem label switching. Teknologi MPLS berada diantara layer 2 (layer Data Link) dan layer 3 (layer Network). Konsep teknologi MPLS ini menggunakan switching node yang disebut juga dengan Label Switching Router (LSR) dengan melekatkan suatu label dalam setiap paket data yang datang, kemudian menggunakan label tersebut untuk menentukan ke arah mana seharusnya paket data tersebut dikirimkan. Dalam membuat jaringan yang baik harus memiliki 4 karakteristik yaitu fault tolerance, scalability, quality of service dan security. Apabila ke empat hal ini sudah kita pahami dan kita terapkan maka akan tercipta jaringan yang bekerja dengan optimal. Pusat Teknologi Informasi dan Komunikasi (PTIK) merupakan salah satu unit kerja di lingkungan Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT). PTIK sedang mengembangkan sebuah jaringan Internet service provider dalam skala lab (testbed). Pengujian yang dilakukan adalah lab tersebut berperan sebagai Internet Service Provider yang memberikan pelayanan pengiriman data berupa video, data, dan class-default.. Untuk mengoptimalkan jaringan tersebut, peneliti sebelumnya (Adrianto, R. Kurniawan, W. Nagabonar, 2010) menerapkan QoS model Diffserv. Paket diklasifikasikan berdasarkan kelasnya dan memberikan policing yang berfungsi untuk membatasi bandwidth pada kelas paket. Namun penambahan QoS model Diffserv tersebut tidak mengoptimalkan jaringan yang ada karena paket hanya melewati satu jalur aliran data, sedangkan pada jaringan MPLS VPN tersebut terdapat dua jalur aliran data. Untuk mengoptimalkan jaringan MPLS VPN tersebut, peneliti selanjutnya (Hidyansyah, Novaldy S. Winandar, Y. Kurniawar, R. 2011) menerapkan traffic engineering yang berfungsi sebagai pemindahan jalur ketika jalur terbaik (best path) mengalami kemacetan atau congestion. Namun, jaringan tetap tidak bekerja secara optimal karena paket hanya melewati satu jalur aliran data..permasalahan yang dihadapi oleh sistem yang sedang berjalan adalah ketika pengiriman data pada cloud MPLS hanya melewati satu tunnel saja, sedangkan dalam cloud MPLS memiliki dua jalur pengiriman data. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, kami terapkan penggunaan teknik load balancing untuk mengoptimalkan kinerja jaringan. Load balancing adalah sebuah konsep untuk menyeimbangkan beban atau muatan. Apabila jalur utama padat, paket yang masuk akan dibagi sebagian melewati jalur cadangan sehingga

3 kerja router akan lebih ringan karena beban trafik telah dibagi. Seperti itulah prinsip kerja dari Per-Packet Load Balancing. Per-Packet Load Balancing melindungi trafik data dari kerusakan router atau jalur data. Per-Packet Load Balancing melindungi trafik dengan cara membagi paket dengan tujuan yang sama secara berurutan dengan banyaknya jalur pengiriman data. Tujuan dari penelitian ini adalah mengatasi permasalahan yang sedang dihadapi oleh sistem yang sedang berjalan, yaitu tunneling pada MPLS VPN Traffic Engineering Diffserv-Aware untuk mengurangi kemacetan atau congestion pada jalur pengiriman data. METODE PENELITIAN Pada penelitian ini akan menggunakan desain jaringan sesuai dengan sistem yang sedang berjalan yaitu MPLS VPN traffic engineering Diffserv-Aware ditambahkan metode Per-Packet Load Balancing. MPLS digunakan sebagai backbone karena MPLS menawarkan kecepatan dalam pengiriman paket data dan dapat digunakan sebagai basis untuk menjalankan traffic engineering. Sedangkan traffic engineering berfungsi untuk pemindahan jalur ketika jalur terbaik (best path) mengalami kemacetan atau congestion. Selain itu Quality of Service pada jaringan tersebut untuk menjamin kualitas layanan untuk pelanggan. Setelah jaringan berbasis MPLS VPN dibangun dan menerapkan traffic engineering dan QoS, maka parameter yang akan diuji apakah terjadi penurunan jitter, bandwidth dan packet loss untuk trafik video streaming dan apakah bandwidth untuk trafik FTP dan bandwidth selain video streaming dan FTP sudah sesuai dengan yang telah disepakati atau tidak. Metode penelitian yang digunakan adalah metode NDLC (Network Development Life Cycle), yaitu Analysis, Design, Simulation Prototype, Implementation dan Monitoring. Sedangkan metode pengumpulan data yang dilakukan pertama adalah melakukan observasi untuk menganalisis permasalahan yang dihadapi oleh perusahaan dan menganalisis peralatan yang dimiliki oleh PTIK. Hasil observasi digunakan sebagai data awal untuk perancangan ulang topologi dan konfigurasi MPLS VPN Traffic Engineering Diffserve-aware. Kedua adalah menelaah setiap data yang didapat secara mendalam untuk menyelesaikan permasalahan yang terjadi. Ketiga adalah membaca manual atau blueprint dokumentasi yang dimiliki lab PTIK.

4 Gambar 1 Topologi Sistem Yang Sedang Berjalan Perancangan Sistem Dengan ketersediaan perangkat yang ada di PTIK, maka perancangan logical dan physical untuk desain jaringan tersebut adalah sebagai berikut : Perancangan Sistem Logical: Tabel 1 - Perancangan Sistem Logical Sistem Logical Keterangan MPLS MPLS VPN Traffic Engineering Model Tunneling Explicit route Quality of Service Diffserv Perancangan sistem logical yang akan dibangun adalah MPLS berjenis MPLS VPN sehingga tingkat security lebih tinggi karena client memiliki jalur pengiriman data private atau khusus sehingga data dari client diluar kelompok VPN tidak dapat melewati jalur tersebut. Tidak hanyak jalur pengiriman data yang khusus, keunggulan MPLS VPN lainnya adalah routing table antara VPN yang satu dengan VPN lainnya terpisah sehingga pengiriman data tidak akan salah tujuan. Traffic engineering dibuat dengan model tunneling dan secara eksplisit diberi nama ATAS dan BAWAH. Tunnel untuk traffic engineering akan dibentuk pada PE1 dengan dua buah tunnel. Tunnel tersebut menghubungkan antara router PE1 dan PE2. Jalur tunnel tersebut didefinisikan secara explicit route melewati

5 jalur best-path, yaitu melewati jalur PE1 P2 PE2 dan jalur yang underutilized (jalur selain best-path), yaitu melewati jalur PE1 P1 PE2. Tunnel best-path akan diberi nama Tunnel2 dan tunnel untuk jalur yang underutilized diberi nama Tunnel1. Tunnel2 akan mendapatkan prioritas pertama karena tunnel tersebut merupakan jalur best-path. Pada sistem yang sedang berjalan tersebut, model Quality of Service (QoS) yang digunakan adalah Differentiated Service (DiffServ). Marking layer 2 yang digunakan ketika memasuki cloud MPLS adalah Exp Bit. Perancangan Sistem Physical: Tabel 2 - Perancangan Sistem Physical Keterangan CE_A Router Juniper J6530 CE_B Multilayer Switch Cisco3560 CE_C Multilayer Switch Juniper ex-3200 PE1 Router Cisco 3845 PE2 Router Cisco 7200 P1 Router Cisco 2811 P2 Router Cisco 2811 Perangkat - perangkat yang digunakan pada sistem testbed yang sedang berjalan adalah router, switch, dan multi-layer switch dari vendor Cisco dan Juniper. Pada bagian pelanggan (Customer Edge), perangkat jaringan yang digunakan adalah router Juniper J6350 pada CE_A, multi-layer switch Cisco 3650 pada CE_B, dan multilayer switch Juniper ex-3200 pada CE_C. Di dalam cloud MPLS sistem yang sedang berjalan ini, terdapat 2 buah router Provider Edge (PE), yaitu router Cisco 3845 dan router Cisco 7206, dan 2 buah router Provider (P) yaitu router Cisco Routing Protocol Pada router pelanggan site 1 dan site 2, setiap client menggunakan static routing protocol. Static routing protocol tersebut dimasukkan ke dalam sebuah virtual routing forwarding (VRF) yang sama untuk setiap client, sehingga hanya terdapat sebuah VRF yaitu VRF VPN1. Table VRF tersebut terdapat di router PE1 dan router PE2. VRF ini digunakan untuk memisahkan routing table yang dimiliki setiap client, sehingga terjadi pemisahan traffic data antara setiap client secara virtual. Tujuannya adalah untuk memberikan tingkat keamanan yang baik pada jaringan MPLS. Akan tetapi, fitur VRF pada sistem yang sedang berjalan ini tidak terlalu terlihat fungsinya. Hal ini dikarenakan VPN yang didefinisikan hanya 1, yaitu VPN1. Jaringan di dalam cloud MPLS sendiri menggunakan routing protocol OSPF yang menunjuk loopback 0 setiap router sebagai

6 router-id dan berada pada area yang sama, yaitu area 100. Setiap router di dalam cloud MPLS menggunakan process-id yang sama, yaitu process-id 100. Selain itu, jaringan pada cloud MPLS juga menggunakan routing protocol BGP (MP-BGP) pada router PE1 dan router PE2. Fungsinya adalah untuk melewatkan Route Distinguisher (RD) dari pelanggan A di site 1 ke pelanggan A di site 2 dan begitu juga sebaliknya. Loopback 0 pada router PE1 dan router PE2 didefinisikan sebagai router-id. Route Distinguisher untuk VPN1 milik client A adalah 100:1. Sedangkan routing protocol yang digunakan oleh pelanggan juga menggunakan static routing protocol. Sehingga, terjadi redistribute antara static routing dengan MP-BGP pada router PE1 dan router PE2. Koneksi antara router PE dan router CE tidak directly connected (langsung terhubung), akan tetapi melalui sebuah switch layer 2. Fungsinya adalah untuk melakukan segmentasi dari setiap VLAN untuk VPNnya. Di router PE1 terdapat dua buah sub-interface (interface virtual) sedangkan di router PE2 terdapat satu buah sub-interface (interface virtual) untuk pendefinisian VLAN VPN1. Untuk mendistribusikan VLAN antara router dengan switch, switch dan router harus memiliki sebuah koneksi physical yang didefinisikan sebagai interface mode trunk. VLAN Trunking IEEE 802.1q ini bersifat Open System, sehingga dapat digunakan pada perangkat-perangkat jaringan buatan Cisco maupun Juniper. Implementasi Implementasi yang dilakukan adalah dengan menerapkan metode Per-Packet Load Balancing terhadap sistem yang sedang berjalan guna menyelesaikan permasalahan yang sedang dihadapi agar sesuai dengan yang diharapkan. Implementasi dilakukan pada skala lab testbed PTIK. Perangkat jaringan yang digunakan berupa router Cisco untuk jaringan didalam MPLS, router Juniper dan multilayer switch Juniper untuk client, multilayer switch Cisco untuk server, dan switch. Perangkat yang digunakan telah mendukung jaringan MPLS VPN Traffic Engineering dan Quality of Service (QoS). Implementasi Per-Packet Load Balancing Paket yang keluar dari client ataupun server akan ditandai dengan nilai DSCP yang dilakukan oleh router CE. Penandaan paket ini berlangsung ketika paket masih berada di luar cloud MPLS. Nilai DSCP diberikan dengan cara melihat nomor port yang terdapat pada header paket tersebut. Port 1234 kelas VIDEO ditandai dengan cs 5, port 21 kelas DATA ditandai dengan cs 3, dan port selain port 1234 dan port 21 sebagai kelas default ditandai dengan cs 0. Ketika paket yang telah diberi nilai DSCP memasuki cloud MPLS, paket akan diberikan nilai Exp bit yang dilakukan oleh router PE. Nilai EXP bit diberikan sesuai dengan nilai DSCP yang terdapat pada header paket tersebut. DSCP cs 5 diberikan nilai EXP 5, DSCP cs 3 diberikan nilai EXP 3, dan DSCP cs 0 diberikan nilai EXP 0. Ketika paket telah diberikan nilai Exp bit, maka paket akan di-load balancing dengan metode Per- Packet Load Balancing yang dilakukan oleh router PE. Per-Packet Load Balancing membagi paket dengan tujuan yang sama secara berurutan sesuai dengan tersedianya jalur pengiriman data. Sehingga ketika paket pertama yang datang akan dialirkan ke tunnel 1, maka paket kedua yang datang akan dialirkan ke tunnel 2,

7 paket ketiga yang datang akan dialirkan ke tunnel 1 kembali, begitu seterusnya secara bergantian dan berurutan sehingga jalur pengiriman data memiliki kepadatan yang seimbang. Evaluasi Evaluasi dilakukan untuk mengetahui perubahan yang terjadi setelah melakukan implementasi metode Per-Packet Load Balancing pada sistem yang sedang berjalan. Dari hasil evaluasi ini akan diketahui apakah implementasi sistem yang baru telah menyelesaikan masalah yang sedang dihadapi atau tidak. Pada tahap evaluasi ini akan dilakukan beberapa pengujian. Pengujian Pengujian yang dilakukan antara lain tes ping, traceroute, wireshark, perangkat lunak VLC dan jperf. Ping, Pengujian dengan menggunakan ping dilakukan untuk mengetahui apakah client dan server saling terhubung atau tidak. Pada pengujian ini akan dilakukan ping dari client CE_A ke server CE_B dan sebaliknya, tes ping client CE_C ke server CE_B dan sebaliknya. Traceroute, pengujian ini dilakukan untuk membuktikan bahwa telah terjadi load balancing pada cloud MPLS. Wireshark, pengujian menggunakan wireshark dengan mengalirkan paket yang telah ditentukan sebelumnya kedalam jaringan. Paket yang sedang mengalir akan di capture oleh wireshark ketika memasuki cloud MPLS. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah paket melewati kedua tunnel atau tidak dan untuk mengetahui informasi dari paket yang lewat seperti source dan destination paket, label MPLS, jenis paket DSCP dan EXP bit. Pengujian ini juga dilakukan untuk mengetahui beban trafik yang ditangani oleh kedua router yaitu P1 dan P2 sebelum load balancing dan sesudah load balancing. Perangkat VLC, pengujian menggunakan perangkat lunak VLC untuk mengetahui kualitas video terhadap performa jaringan apakah sudah sesuai dengan yang diharapkan. Jperf. Pengujian dengan menggunaka jperf dilakukan untuk mengetahui apakah sistem baru yang diterapkan yaitu Per-Packet Load Balancing dapat meningkatkan kinerja jaringan yang sedang berjalan atau tidak. Parameter yang akan diamati adalah bandwidth, jitter, dan lost/total datagrams sebelum paket di-load balancing dan sesudah paket di-load balancing dalam cloud MPLS. Pengujian ini akan dilakukan dengan menjalankan trafik menuju port 1234 (VIDEO streaming), port 21 (FTP), dan port 5001 (class-default) baik sebelum maupun sesudah paket di-load balancing. Masing masing trafik akan dijalankan selama 60 detik.

8 HASIL DAN BAHASAN Dari hasil pengujian menggunakan wireshark diperoleh informasi perbandingan beban paket yang ditangani oleh router P1 dan router P2 setelah melakukan load balancing: Tabel 3 Tabel Perbandingan Beban Paket Setelah Load Balancing Router/Beban Jumlah Paket Persentase Router P ,2 % Router P ,8 % Jumlah % Dari tabel diatas, diperoleh hasil bahwa beban paket yang ditangani oleh router P1 adalah 49,2 % dan oleh router P2 adalah 50,8 %. Dengan hasil tersebut diperoleh simpulan bahwa pembagian beban trafik setelah load balancing telah seimbang. Dari hasil pengujian menggunakan jperf yang telah dilakukan sebelum dan setelah menerapkan metode Per-Packet Load Balancing diperoleh informasi sebagai berikut: Tabel 4 Tabel Perbandingan Sebelum dan Sesudah Load Balancing Sebelum Load Balancing Setelah Load Balancing VIDEO Bandwidth 224 KBytes/sec 224 KBytes/sec Jitter 1,169 ms 0,009 ms Lost/Total Datagrams 0/10204 (0%) 0/10206 (0%) DATA Bandwidth 120 Kbytes/sec 119 Kbytes/sec default Bandwidth 90 Kbytes/sec 89,5 KBytes/sec Dari hasil tabel 4 dapat diperoleh informasi untuk kelas VIDEO dengan protokol UDP port 1234 sebelum diterapkan metode Per-Packet Load Balancing menghasilkan jitter 1,169 ms, setelah diterapkan metode Per- Packet Load Balancing jitter yang dihasilkan menurun menjadi ms. Untuk kelas VIDEO packet loss dan bandwidth tidak mengalami perubahan. Bandwidth pada kelas DATA dengan protokol FTP port 21 dan kelas default dengan protokol TCP port 5001 sebelum diterapkan metode Per-Packet Load Balancing dan setelah diterapkan metode Per-Packet Load Balancing tidak mengalami perubahan yang signifikan. Pada tabel diatas

9 dapat diperoleh kesimpulan bahwa dengan penambahan metode Per-Packet Load Balancing perubahan yang signifikan hanya terjadi pada penurunan jitter pada kelas VIDEO, sedangkan pada kelas DATA dan default tidak ada perubahan yang signifikan. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Simpulan dari hasil implementasi penelitian yang dilakukan adalah : 1. Hasil implementasi setelah penerapan metode Per-Packet Load Balancing pada jaringan testbed PTIK telah berjalan sesuai yang diharapkan. 2. Pada pengujian menggunakan traceroute terbukti bahwa load balancing telah berfungsi dengan baik pada jaringan testbed PTIK. Kedua tunnel traffic engineering, yaitu tunnel atas dan tunnel bawah tidak ada yang menganggur lagi. 3. Pada pengujian dengan menggunakan Jperf, terjadi penurunan jitter yang signifikan pada kelas VIDEO setelah penerapan Per-Packet Load Balancing sehingga terbentuk kualitas jaringan yang efisien. 4. Pada pengujian menggunakan wireshark, ketika paket memasuki cloud MPLS, paket diberikan nilai EXP bit yang sesuai dengan nilai DSCP yang terdapat pada header paket. Saran Berikut adalah beberapa saran yang diajukan untuk pengembangan jaringan MPLS testbed PTIK : 1. Penambahan perangkat router ditengah dalam cloud MPLS inti untuk memperbanyak jalur Label Switched Path (LSP), sehingga apabila jalur utama down, maka cloud MPLS memiliki jalur alternatif lain sebagai backup. 2. Dengan selalu berkembangnya teknologi jaringan tidak dipungkiri bahwa pengiriman data akan bertambah besar, untuk itu diperlukan penerapan teknik load balancing yang lebih memadai untuk mengurangi resiko packet loss.

10 REFERENSI Buku: Alwayn, V. (2002). Advanced MPLS Design and Implementation. Indianapolis: Cisco Press. Kurose, J. F., & Ross, K. W. (2003). Computer Networking: a top-down approach featuring the Internet (Vol. II). New Jersey: Addison-Wesley. Myhre, R. N. (2000). CCNA Certification: Routing Basics For Cisco Certified Network Associates Exam New Jersey: Prentice Hall. Osborne, E., & Simha, A. (2002). Traffic Engineering with MPLS. Indianapolis: Cisco Press. Peterson, L. L., & Davie, B. S. (2003). Computer Networks: a systems approach. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers. S, N. H., W, Y., & K, R. (2011). Analisis Dan Perancangan Traffic Engineering - Diffserv Aware (DS-TE) Pada Jaringan Testbed MPLS VPN Di Pusat Teknologi Informasi Dan Komunikasi BPPT. Jakarta: Bina Nusantara University. Shinder, D. L. (2001). Computer Networking Essentials. Indianapolis: Cisco Press. Stallings, W. (2004). Computer Networking With Internet Protocols and Technology. New Jersey: Prentice Hall. Tanenbaum, A. S. (2003). Computer Networks. (Vol. IV). New Jersey: Prentice Hall. Jurnal: Bates, T., & Rekhter, Y. (2000). Multiprotocol Extentions for BGP-4. Standarts Track, Johnson, J. T. (2007). Moving To MPLS. ProQuest Career And Technical Education, Website: Analysis And Design. (2012). Retrieved from Computer Network: Catalyst Switched Port Analyzer (SPAN) Configuration Example. (2012). Retrieved from Cisco: CCNA. (2012). Retrieved from CNAP Binus:

11 Cisco Express Forwarding (CEF) Introduction. (2012). Retrieved from Cisco: Introduction: Quality of Service Overview. (2012). Retrieved from Cisco: IP Default Subnet Masks For Address Classes A, B, and C. (2012). Retrieved from The TCP/IP Guide: MPLS Introduction. (2012). Retrieved from Cisco: MPLS Traffic Engineering. (2012). Retrieved from Cisco: wp37345 MPLS VPN Overview. (2012). Retrieved from Juniper: Multiprotocol BGP Introduction. (2012). Retrieved from Cisco: Multiprotocol Label Switching. (2012). Retrieved from Cisco: Per-Packet Load Balancing. (2012). Retrieved from Cisco: Virtual Routing and Forwarding. (2012). Retrieved from Cisco: RIWAYAT PENULIS Harry Gunawan lahir di kota Bogor pada 13 Agustus Penulis menamatkan pendidikan S1 di Universitas Bina Nusantara dalam bidang Ilmu Komputer pada tahun Jeffry Hutomo Prakoso lahir di kota Manokwari pada 17 Mei Penulis menamatkan pendidikan S1 di Universitas Bina Nusantara dalam bidang Ilmu Komputer pada tahun Rudi Tjiptadi