Implementasi Publish-Subscribe Pada Delay Tolerant Network (DTN)

Transkripsi

1 Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer e-issn: X Vol. 1, No. 2, Februari 2017, hlm Implementasi Publish-Subscribe Pada Delay Tolerant Network (DTN) Rembulan Suci Fii Jannatin 1, Aswin Suharsono 2, Adhitya Bhawiyuga 3 Program Studi Teknik Informatika, 1 rembulan.moon@gmail.com, 2 aswin@ub.ac.id, 3 bhawiyuga@ub.ac.id Abstrak Pada perkembangan teknologi informasi saat ini, banyak upaya yang dilakukan guna memberikan layanan pertukaran informasi yang efisien dan efektif. Arsitektur yang menarik banyak perhatian peneliti dalam hal efisiensi yaitu publish-subscribe, yang merupakan bagian dari Information Centric Networking (ICN). Publish-subscribe merupakan sistem yang akan memudahkan pertukaran data antar node, node subscriber tidak akan menghiraukan siapa pengirim dari data tersebut selama yang di-subscribe memenuhi. Aplikasi publish-subscribe saat ini belum dapat berjalan di wilayah yang memiliki koneksi tidak stabil. Salah satu solusi agar publish-subscribe dapat berjalan pada kondisi tersebut adalah dengan membangun arsitektur tersebut di Delay Tolerant Network (DTN). Dari pengujian yang dilakukan, publisher telah mengunggah file buku. Broker telah dapat meneruskan file buku ke subscriber sesuai. telah dapat menerima file yang di-publish oleh publisher berdasarkan yang dipilih. Ketiganya berjalan di DTN. Kean terkirimnya file ke node tujuan telah diuji dan mendapatkan hasil dimana jumlah file mencapai Seluruh file terkirim ke broker dan subscriber sesuai tujuan, tanpa ada yang hilang. dengan ukuran lebih dari 1MB, lebih dari 10MB dan lebih dari 100MB dapat diunggah ke penyimpanan publisher dan terkirim ke subscriber. Sistem memiliki mekanisme pengiriman ulang paket yang hilang dan dapat berjalan sesuai fungsinya. Kata kunci: Delay Tolerant Network (DTN), publish-subscribe Abstract In the rapid development of information technology, many efforts has been done to provide more efficient and effective service for information exchange. One of the architecture that attracts researchers s attention is publish-subscribe architecture, which included in Information Centric Networking (ICN). Publish-subscribe system will help data exchange between nodes. node will not care who is the data sender as long as the data matched the topic they has subscribe. The current publish-subscribe application is not capable to run in area with unstable connection. One of the solutions to solve that problem is to build publish-subscribe architecture in Delay Tolerant Network (DTN). In this study, publisher had uploaded some book file. Brokers had been able to forward the files to subscriber according the topic. had been able to receive files published by publisher according the topic they choose. Three of them run in DTN. Success rate of sending files to destination in testing of 5000 file-sending is. All files had been sent successfully to broker and subscribers according to its destination without data-lost. with size of 1 MB, more than 10 MB, and more than 100 MB had been successfully uploaded to publsiher s storage and also successfully sent to subscribers. This system also has re-sending mechanism for lost data-packets that functions properly. Keywords: Delay Tolerant Network (DTN), publish-subscribe 1. PENDAHULUAN Pada perkembangan teknologi informasi saat ini, banyak upaya yang dilakukan guna memberikan layanan pertukaran informasi yang efisien dan efektif. Arsitektur yang menarik banyak perhatian peneliti dalam hal efisiensi yaitu publish-subscribe. Publish-subscribe adalah arsitektur yang dapat menangani pengiriman data yang di-publish oleh publisher ke beberapa subscriber atau pengguna berdasarkan yang dipilihnya melalui broker sebagai perantaranya. Terdapat tiga peran utama dalam sistem publish-subscribe yaitu Fakultas Ilmu Komputer Universitas Brawijaya 118

2 Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer 119 publisher, broker dan subscriber. Penelitian terkait publish-subscribe telah dilakukan para ahli untuk mengembangkan manfaat dari arsitektur publish-subscribe. Penelitian dengan judul Hope: A Fault- Tolerant Distributed Pub/Sub Architecture for Large-Scale Dynamic Network Environment menawarkan HOPE sebagai arsitektur yang distribusinya menyeluruh untuk publishsubscribe berbasis XML (Xiaochuan dan Alvin, 2013). Penelitian lain dengan judul CCD: A Distributed Publish/Subscribe Framework for Rich Content Formats yang menawarkan publish-subscribe berbasis konten, dimana sistem hanya mengirim konten yang cocok ke subscriber sesuai format pilihannya (Jafarpour, et al., 2012). Publish-subscribe akan terus berkembang melalui penelitian para ahli di masa yang akan datang karena arsitektur ini sangat penting dan dapat berguna untuk efisiensi pertukaran data seperti yang telah disebutkan pada penelitian-penelitian sebelumnya. Publish-subscribe seperti yang dipaparkan dalam penelitian sebelumnya telah banyak diterapkan. Protokol yang menggunakan arsitektur ini juga telah bermunculan, seperti ZeroMQ, MQTT dan sebagainya. Namun, publish-subscribe saat ini masih membutuhkan koneksi yang stabil. Sedangkan pada koneksi yang tidak stabil tentu manfaat dari publishsubscribe sendiri masih belum dapat dirasakan. Salah satu solusi agar publish-subscribe dapat dirasakan oleh masyarakat pedesaan atau masyarakat yang berada di wilayah dengan koneksi yang tidak stabil adalah dengan membangun publish-subscribe melalui Delay Tolerant Network (DTN). DTN mampu mengatasi permasalahan internet yang belum merata. Jadi, DTN dapat berjalan di lingkungan dengan koneksi terputus-putus atau terbatas, delay dan error rate yang tinggi. Seperti dikatakan pada penelitian tentang DTN dengan judul Proposal of Delay Tolerant Network with Cognitive Wireless Network for Disaster Information Network System, bahwa DTN dianggap menjadi metode yang memungkinkan untuk mengirimkan data dengan cara bertukar informasi dalam situasi yang darurat (Uchida, et al., 2013). Penelitian tersebut menggabungkan DTN dengan Cognitive Wireless Network (CWN) untuk Sistem Jaringan Informasi Bencana Alam. Simulasi dilakukan pada daerah rawan bencana antara lain Taro, Miyako City, dan Iwate di Jepang. DTN akan menyimpan data yang dipertukarkan antar node di bundle masing-masing node agar saat koneksi terputus, data tetap akan disimpan. Bundle di sini adalah sebuah protocol data unit pada DTN. Setiap bundle terdiri atas dua atau lebih block yang berjalan untuk berbagai tujuan (Scott dan Burleigh, 2007). Sehingga dalam keadaan koneksi yang terputus, data tersebut tidak didrop, bundle akan tertahan di penyimpanan DTN dan dikirimkan ketika terdapat koneksi kembali. yang dikirim / bundle-bundle tadi akan dibawa oleh kurir dari pengirim sampai menuju node tujuan akhir. Berdasarkan keunggulan yang ditawarkan arsitektur publish-subscribe dan permasalahan wilayah dengan koneksi yang tidak stabil, penulis mengambil judul skripsi Implementasi Publish-Subscribe pada Delay Tolerant Network (DTN). Skripsi ini diangkat agar pengguna dapat memanfaatkan sistem publishsubscribe di DTN dan diharapkan manfaat sistem ini dapat menarik para pengguna serta menjadi solusi dari permasalahan sebelumnya. Publish-subscribe dalam penelitian ini akan berjalan melalui DTN. Peran yang dapat dilakukan dalam sistem publish-subscribe diharapkan dapat memudahkan pengguna dan memberikan layanan yang menarik, terutama masyarakat yang belum terjangkau internet / yang berada di wilayah pedesaan. 2. TINJAUAN PUSTAKA Delay Tolerant Network (DTN) merupakan salah satu arsitektur yang dulunya ditujukan untuk komunikasi antariksa yang tidak mempermasalahkan delay yang tinggi. DTN memiliki kelebihan yang dapat menggantikan peran internet pada wilayah pedesaan atau daerah yang sinyalnya terputus-putus. DTN2 adalah perangkat lunak yang menyediakan fungsi dan layanan yang sesuai dengan arsitektur DTN dan memastikan bahwa DTN berjalan dengan baik. DTN2 menerapkan Bundle Protocol sesuai dengan arsitektur DTN yang diatur pada RFC 5050 dan menyediakan Bundle Security Protocol sebagai autentikasi pengiriman bundle. Information Centric Networking (ICN) adalah arsitektur yang digunakan untuk menyediakan konten pada lokasi-lokasi yang efisien dan pengguna dapat menjangkau konten

3 Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer 120 tersebut secara lebih mudah. Dalam ICN, konten tidak disediakan dari end-system, tetapi juga diteruskan ke jaringan. Sehingga konten tersebut dapat diakses menggunakan nama sebagai pengalamatan konten. ICN secara langsung menyediakan fungsionalitas baru seperti mekanisme untuk meningkatkan ketersediaan konten, dukungan keamanan konten, dan dukungan mobilitas (Brito dkk, 2013). Publish-subscribe adalah salah satu sistem yang menggunakan arsitektur ICN. Publishsubscribe juga menerima konten tanpa menghiraukan pengirimnya. Operasi dasar pada sistem publish-subscribe yaitu pertama, publisher membuat event dan membuat mereka tersedia untuk subscriber. Kedua, subscriber diperbolehkan untuk mengumumkan ketertarikan mereka pada event yang telah didefinisikan publisher. Kemudian, subscriber diberikan pemberitahuan setiap kali event yang cocok dengan ketertarikan mereka dibangkitkan oleh tiap publisher (Brito dkk, 2013). JavaScript Object Notation (JSON) adalah format data yang mudah untuk dibaca dan diambil nilainya sehingga memudahkan manusia dalam pertukaran informasi. JSON terbuat dari dua struktur (ECMA- 262, 2013): - Kumpulan pasangan nama/nilai yang dinyatakan sebagai objek, rekaman, struktur, kamus, tabel hash, daftar berkunci atau array asosiatif. - Daftar nilai terurutkan yang dinyatakan sebagai larik/array, vektor, list, atau urutan. 3. METODOLOGI Metodologi penelitian yang akan dilakukan pada penelitian ini secara umum ditunjukkan pada diagram alir pada Gambar 3.1. START Studi Literatur Analisis Kebutuhan Perancangan Sistem Implementasi Sistem Integrasi Sistem Apakah sistem telah sesuai dengan tujuan? Pengujian Sistem Kesimpulan STOP Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian 4. PERANCANGAN SIMULASI JARINGAN Publish-Subscribe dibangun dengan menggunakan bahasa pemrograman python dan memberikan konten-konten yang dibutuhkan. Gambar 4.1 menggambarkan arsitektur sistem yang akan dibuat. Dimulai dari aplikasi dari sisi client, kemudian informasi yang akan dikirimkan dalam format file JSON dan file buku dalam format PDF melewati broker hingga mencapai subscriber. Ketiga node berada pada jaringan DTN. Ya Tidak

4 Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer 121 Client Application Broker Gambar 4. 1 Arsitektur Sistem Publish-Subscribe - Client application merupakan aplikasi yang berjalan di sisi client. Aplikasi ini dibangun menggunakan bahasa pemrograman python dan interface web menggunakan PHP. Client dapat melakukan fungsi, seperti mengirim data/file ke broker dan meminta data/file dari broker. - Broker merupakan perantara yang menyediakan layanan / fungsi yang melakukan publish ke subscriber yang ada sesuai pillihan. - merupakan node yang akan menerima data terbaru sesuai yang dipilih. 5. HASIL DAN PEMBAHASAN DTN Hal yang paling dasar dalam penerapan sistem ini adalah melakukan instalasi sistem operasi Linux Ubuntu pada tiga node yaitu publisher, broker dan subscriber. Ketiganya diinstal pada mesin virtual dalam sebuah komputer / PC. Setelah instalasi sistem operasi, selanjutnya yaitu melakukan instalasi Oasys dan DTN2 yang akan menyediakan fungsi-fungsi sesuai arsitektur DTN. Kebutuhan lain yang harus diinstal pada ketiga node yaitu python, JSON, dan subprocess. Khusus node publisher dan subscriber ada kebutuhan tambahan untuk menampilkan antarmuka dan menangani penyimpanan lokal yaitu LAMPP, PHP, Apache2, MySQL, dan mariadb. Setelah proses instalasi semua kebutuhan selesai, selanjutnya adalah melakukan konfigurasi routing pada masing-masing node DTN. Penerapan program utama sistem publishsubscribe pada DTN dilakukan menggunakan bahasa pemrograman Python. Program dibuat dengan ekstensi *.py dan berisi fungsi-fungsi yang dapat dijalankan oleh masing-masing node. Penerapan publish-subscribe pada sistem ini terdapat tiga jenis peran seperti yang telah dipaparkan sebelumnya, yaitu publisher, broker, dan subscriber. Ketiganya memiliki fungsi yang berbeda-beda. Dari perancangan skenario, maka tahap selanjutnya, yaitu hasil dari simulasi yang telah dijalankan dapat dianalisa. Pengujian Konektivitas DTN a. Publisher menambah Skenario Ketika Dua Node (Publisher dan Broker) Berdekatan dan masingmasing DTN-nya menyala / terhubung. Pada Gambar 5.1 menunjukkan file txt telah terkirim melalui DTN ke broker. Gambar 5. 1 Tambah Topik Berhasil Terkirim b. Bundle DTN Publisher Pada bundle DTN publisher terlihat berjumlah 0 seperti ditunjukkan pada Gambar 5.2, hal ini menunjukkan tidak ada paket yang tertahan di bundle karena keduanya saling berdekatan / terhubung. Gambar 5. 2 Bundle DTN Publisher Pada node broker, terdapat data file txt yang dikirim oleh publisher tadi. Sebelum dilakukan dtncpd oleh broker maka file ini akan tetap tersimpan di dalam bundle DTN broker. Namun, jika program broker telah berjalan akan dilakukan dtncpd dan file ke penyimpanan Broker seperti pada Gambar 5.3.

5 Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer 122 Gambar 5. 3 Dari Publisher Masuk Ke Penyimpanan Broker Begitu juga pengujian dilakukan untuk beberapa skenario lainnya yaitu ketika broker dan subscriber terhubung, ketika publisher dan broker tidak terhubung, ketika broker dan subscriber tidak terhubung, ketika terdapat lebih dari satu subscriber, dan ketika terdapat broker pembantu. Pengujian Fungsional Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui apakah fungsi-fungsi antarmuka telah berfungsi dengan baik dan nilai-nilai yang dikan dapat dikirim ke program python sesuai harapan. Secara umum fungsi-fungsi yang terdapat pada sistem diperlihatkan pada Tabel 5.1: Tabel 5. 1 Pengujian Fungsional Fungsi Publisher menambahkan baru Publisher mengunggah file buku Publisher menghapus diterima broker publisher.json terupdate tersimpan subscriber.jso n terupdate tersimpan subscribe.json terupdate melakukan subscribe melakukan unsubscribe melakukan update terbaru Berhasil Hasil Tidak Berhasil base Lokal Penambaha n buku terunggah ke penyimpanan base berubah sesuai terbaru Keterangan Sistem Broker ke penyimpanan publisher.json ter-update buku tersimpan dapat diteruskan ke subscriber database.json terkirim Pengujian Stressing Pengujian stressing dilakukan untuk mengetahui apakah daemon DTN dapat menerima file dengan jumlah yang banyak dan mengetahui apakah sistem tetap dapat berjalan dengan baik saat file yang diunggah berjumlah banyak dikirim sekaligus. Pengujian stressing akan dilakukan dengan mengunggah file dengan variasi jumlah file adalah 1000, 2000, 3000, 4000, dan Pemilihan jumlah tersebut mengacu pada penelitian dengan judul Implementasi Web Service pada Delay Tolerant Network (Sari, 2015).Berdasarkan hasil pengujian akan diketahui apakah semua file terunggah dan terkirim ke node DTN broker dan node DTN subscriber tanpa ada bundle yang hilang. Hasil pengujian stressing dengan kelima skenario dapat disimpulkan ke dalam Tabel 5.2 dengan menghitung prosentase file terkirim seperti di bawah ini: Prosentase Terkirim jumlah file yang sampai ke subscriber = jumlah file yang dikirim Jumlah file Tabel 5. 2 Hasil Pengujian Hasil perhitungan Prosentase Hasil = Hasil = Hasil = Hasil = Hasil = Berdasarkan kelima skenario yang dilakukan didapatkan prosentase file terkirim sebesar untuk 1000, 2000, 3000, 4000 maupun 5000 file. Hal ini menunjukkan bahwa sistem dapat mengunggah file dalam jumlah banyak mencapai 5000 file dan sistem berjalan dengan baik serta belum ditemukan permasalahan / kekurangan pada sistem pengunggahan file. Analisis Hasil pengujian yang telah dibahas

6 Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer 123 sebelumnya mengenai konektivitas DTN dapat memenuhi skenario yang diberikan. Pengujian fungsional menunjukkan bahwa antarmuka yang dibuat dapat berfungsi sesuai harapan dan rancangan pada pembahasan sebelumnya. Pengujian stressing menunjukkan bahwa sistem dapat bekerja dengan baik ketika file yang diunggah berjumlah banyak mencapai 5000 file file tersebut dapat diterima oleh broker dan diteruskan ke subscriber secara keseluruhan tanpa ada file yang hilang. 6. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian Implementasi Publish-Subscribe pada Delay Tolerant Network (DTN), kesimpulan yang dapat diambil adalah: 1. Dari hasil pengujian pada bab sebelumnya, publisher telah dapat menambahkan baru untuk dipublish, mengunggah berkas buku, dan menghapus yang pernah dipublish. 2. Broker telah dapat meneruskan berkas ke subscriber sesuai. telah dapat menerima berkas yang dipublish oleh publisher berdasarkan yang dipilih. 3. Antarmuka pengguna juga telah dapat dioperasikan pengguna dan dapat melakukan fungsi-fungsi sesuai sistem yang dibuat. Kean terkirimnya berkas ke node tujuan juga telah diuji dan mendapatkan hasil. Berdasarkan pengujian pengiriman berkas dengan beberapa ukuran, sistem dapat mengunggah berkas dan mengirimnya ke subscriber dengan ukuran berkas mencapai 100MB. Proses pengiriman ulang paket yang hilang telah dijalankan oleh sistem. Saran Saran yang dapat disampaikan penulis untuk pengembangan penelitian selanjutnya terkait Publish-Subscribe maupun DTN adalah: 1. Untuk penelitian lebih lanjut, dapat dikembangkan sistem publish-subscribe yang ada pada jaringan DTN dengan menggunakan perangkat lain yang lebih mudah diakses atau dibawa kemana saja seperti handphone, tablet, dan sebagainya. 2. Sistem dapat dikembangkan dengan mengurangi proses pertukaran data dan mengurangi bertambahnya delay, dengan memikirkan format pembacaan berkas yang lebih efisien. Karena semakin banyak proses pertukaran data semakin besar pula delay yang dapat terjadi. 3. Sistem dapat dimodifikasi dengan menambahkan fungsi-fungsi keamanan seperti keamanan pada sistem user, penyimpanan / database user, maupun serangan keamanan dari sisi lain. 7. DAFTAR PUSTAKA Ahlgren, B., dkk A Survey of Information- Centric Networking. [e-journal] IEEE. Tersedia < &arnumber= > APJII dan PUSKAKOM UI Profil Pengguna Internet Indonesia [online] Tersedia < profil-pengguna-internet-indonesia riset-oleh-apjii-dan-puskakomui>. [Diakses 17 Mei 2016] Brito, G.M., Velioso, P.B., Moraes, I.M Information-Centric Networks: A New Paradigm for the Internet. [e-book] UK: CPI Group (UK) Ltd. Tersedia Google Books < 7FRlJ-rsrUC&pg= PT74&dq=information+centric+networ king&hl=en&sa=x&redir_esc=y#v=on epage&q=information%20centric%20n etworking&f=false> [Diakses pada 2 Oktober 2015] Dagstuhl Seminar Abstract Collection: Information-Centric Networking. [pdf] Tersedia < /2011/2943/pdf/ dagstuhl_icn_proceedings.2943.pdf> ECMA-262 (ISO/IEC 16262) ECMAScript Language Specification, 3rd edition (December 1999). [pdf] ECMA International. Tersedia < MA-ST/ECMA-404.pdf> [Diakses 25 Februari 2016]

7 Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer 124 Munyoung, Lee., dkk Content Discovery for Information-Centric Networking. [ejournal] Sciencedirect. Tersedia < /article/pii/s > Rahmania, Lidya Amalia Penerapan Delay Tolerant Network untuk Sistem Konsultasi Kesehatan Jarak Jauh Berbasis Web. S1. Universitas Brawijaya. Sari, Nurtria Iman Implementasi Web Service pada Delay Tolerant Network. S1. Universitas Brawijaya. Scott, K., Burleigh, S., Bundle Protocol Specification. [online] Tersedia < [Diakses 29 Mei 2016] The IETF Trust Delay-Tolerant Networking Architecture. [pdf] Tersedia < [Diakses 18 Mei 2016] Uchida, Noriki, dkk., Proposal of Delay Tolerant Network with Cognitive Wireless Network for Disaster Information Network System. [e-journal] IEEE. Tersedia < = > [Diakses 17 Mei 2016] Warthman, Forrest Delay-Tolerant Networks (DTNs) A Tutorial. [pdf] Tersedia < _v2.05.pdf> [Diakses 18 Mei 2016] Widhiarti, Yuniar Ratna Digital Repository Materi Pembelajaran Bagi Daerah Tertinggal Berbasis Delay Tolerant Network (DTN). S1. Universitas Brawijaya. Yu, Xiaochuan., Chan, T.S.A Hope: A fault-tolerant distributed Pub/Sub architecture for large-scale dynamic network environment. [e-journal] IEEE. Tersedia < >