BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian VRRP VRRP (Virtual Routing Redundancy Protocol) merupakan salah satu protokol open source redundancy yang artinya dapat digunakan di berbagai merek perangkat dan dirancang untuk meningkatkan ketersediaan pelayanan default host gateway pada subnet yang sama. VRRP adalah open standard high availability protocol yang ditetapkan oleh IETF RFC 3768 mendefinisikan First-Hop Redundancy Protocol dimana sebuah router bertindak sebagai master dan yang lainnya sebagai backup [5]. Kedua teknologi serupa dalam konsep, namun tidak saling kompatibel. Keuntungan menggunakan VRRP adalah memungkinkan untuk mengkonfigurasi beberapa router sebagai default gateway router, yang mengurangi kemungkinan satu titik kegagalan dalam sebuah jaringan [3]. SERVER SWITCH 1 SWITCH 2 SWITCH 3 PC USER Gambar 2.1 Topologi sederhana Gambar 2.1 merupakan topologi sederhana pada umumnya yang hanya menggunakan sebuah perangkat saja yang digunakan sebagai penghubung atau backbone, tidak ada koneksi backup yang secara otomatis dapat digunakan jika koneksi atau perangkat utama bermasalah. Hal inilah yang menjadi alasan mengapa diperlukannya redudansi pada perangkat jaringan untuk meningkatkan high availability jaringan. 1

MASTER VIRTUAL ROUTER SERVER PC USER BACKUP Gambar 2.2 Topologi VRRP Gambar 2.2 merupakan topologi jaringan VRRP yang menjadi salah satu solusi redudansi perangkat jaringan dimana switch 1 dan switch 2 menjadi virtual router yang akan saling melakukan backup. Perangkat VRRP membagi tanggung jawab untuk meneruskan paket seolah-olah mereka memiliki alamat IP yang sesuai dengan default gateway yang dikonfigurasi pada host. Salah satu perangkat akan bertindak sebagai master dan perangkat lainnya bertindak sebagai backup. Jika peragkat master gagal, perangkat backup akan menjadi master. Dengan cara ini redundansi perangkat akan selalu tersedia, sehingga lalu lintas di jaringan akan dialihkan tanpa bergantung pada satu perangkat. Gambar 2.3 Cara kerja VRRP Pada cara kerja VRRP terdapat 3 states yaitu Initialize state, Master state dan Backup state yang digambarkan pada Gambar 2.3. Initialize state mengirimkan Startup message ke 2 perangkat switch dengan prioritas 255 untuk Master state dan prioritas dibawah 255 untuk Backup state. Hal 2

tersebut dilakukan karena untuk memberikan pemberitahuan bahwa perangkat tersebut merupakan Master atau Backup. Kemudian Master dan Backup mengirimkan pesan kepada Initialize state mengenai statusnya mati atau hidup. Untuk penjelasan yang lebih mendalam mengenai ketiga state tersebut akan diuraikan pada Tabel 2.1 dibawah ini. Tabel 2.1 Initialize state, Master state dan Backup state State Deskripsi Initialize Jika VRRP tidak tersedia, perangkat router di Initialize State tidak bisa meneruskan proses paket VRRP. Ketika perangkat router berfungsi atau mendeteksi kesalahan, masuk pada fase Initialize State. Master Pada perangkat router yang menggunakan VRRP ketika memasuki Master State, akan melakukan operasi berikut: 1. Mengirim paket VRRP Advertisement di setiap interval waktu. 2. Menggunakan virtual MAC address untuk merespon paket ARP yang ditujukan kepada virtual IP Address. 3. Meneruskan paket IP yang ditujukan ke virtual MAC Address. 4. Memproses paket IP yang ditujukan untuk virtual IP Address. 3

State Backup Deskripsi Pada perangkat router yang menggunakan VRRP ketika memasuki Backup State, akan melakukan operasi berikut: 1. Menerima paket VRRP Advertisement dari Router Master dan menentukan apakah Router Master bekerja dengan baik. 2. Tidak akan merespon permintaan paket ARP yang ditujukan untuk alamat IP virtual. 3. Menyingkirkan paket IP yang ditujukan ke virtual MAC address dan virtual IP address. 4. Menyingkirkan paket yang membawa prioritas yang lebih rendah dari perangkat dan tidak akan mereset waktu Master_Down_Timer. Jika kondisi Master_Down_Timer direset akan membandingkan alamat IP yang diterima dengan membawa prioritas yang sama dengan perangkat 2.1.1 Mekanisme VRRP Pada protokol redudansi VRRP memungkinkan dua atau lebih router dapat secara automatis memilih satu router untuk bertindak sebagai master dan satu atau lebih router lain bertindak sebagai router backup untuk melayani router master. Pada implementasinya protokol redudansi VRRP tidak dapat menentukan sendiri router master dan router backup, oleh karena itu hal pertama yang dilakukan adalah dengan mengkonfigurasi dan menentukan secara manual router mana yang akan bertindak sebagai master dan backup. Setelah melakukan konfigurasi lalu yang dilakukan oleh router master adalah mengirimkan paket advertisements kepada router lain selama router lain berfungsi normal. Pada dasarnya router master akan menyebarkan alamat IPnya sendiri bahwa alamat IP tersebut adalah miliknya. 4

Hal tersebut bertujuan untuk menginformasikan kepada router yang lain bahwa router master masih normal dan belum mengalami kegagalan. Ketika router backup menerima paket Advertisement dari router master, maka waktu dari master_down_timer akan reset dan menunggu paket Advertisement selanjutnya. Jika paket Advertisement tidak diterima oleh router backup sebelum waktu master_down_timer berakhir, maka router backup akan memilih router master baru yang kemudian akan bertanggung jawab untuk merespon ARP requests, fowarding packet, dan lain lain yang berhubungan dengan satu atau lebih alamat virtual IP yang terkait dengan router master sebelumnya. MASTER SERVER PC USER BACKUP Gambar 2.4 Paket data melalui routermaster Pada Gambar 2.4 terlihat garis merah yang menandakan paket data dialirkan melalui router master karena memiliki prioritas yang tinggi dan ketika router master tersebut bermasalah karena mati / down atau koneksi terputus maka secara otomatis aliran paket data akan berpindah melalui router backup. Gambar 2.5 menunjukkan bahwa aliran data sudah berpindah ke router backup. MASTER SERVER PC USER BACKUP Gambar 2.5 Paket data melalui router backup 5

Ketika router master sudah terkoneksi kembali maka aliran paket data dari router backup akan berpindah secara otomatis ke router master karena prioritas router master lebih besar dibandingkan router backup. 2.1.2 Flowchart VRRP Alur mekanisme dari cara kerja VRRP akan dijelaskan pada Gambar 2.6 berikut ini: Start Perangkat master mengirim paket VRRP Advertisement ketika beroperasi Me-reset Master_Down_Timer Ya Menerima paket VRRP Advertisement? Tidak Perangkat backup mengambil alih fungsi perangkat master End Gambar 2.5 Flowchart VRRP 6

2.1.3 Istilah dalam VRRP Istilah-istilah yang terdapat pada VRRP: a. Virtual Router adalah sebuah image router tunggal yang diciptakan melalui operasi satu atau lebih router yang menjalankan VRRP. b. VRRP Instance adalah sebuah program yang menerapkan VRRP yang berjalan pada sebuah router. Sebuah instance router tunggal VRRP bisa menyediakan kemampuan VRRP untuk lebih dari satu router virtual. Virtual Router ID disebut juga VRID, adalah sebuah tanda pengenal numerik untuk sebuah virtual router khusus. VRID harus unik pada sebuah segmen jaringan yang tersedia. c. Virtual Router IP adalah sebuah alamat IP yang berpasangan dengan sebuah VRID yang host lainnya bisa gunakan untuk mendapatkan layanan jaringan darinya. VRIP dikelola olah VRRP instance yang menjadi milik dari sebuah VRID. d. Virtual MAC Address untuk media yang menggunakan pengalamatan MAC (seperti Ethernet), VRRP instance menggunakan sebuah alamat MAC yang sudah ditentukan sebelumnya untuk semua tindakan VRRP dari pada menggunakan alamat adapter MAC yang sebenarnya. Hal ini memisahkan operasi dari virtual router dari router yang sebenarnya yang menyediakan fungsi routing. VMAC diturunkan dari VRID. e. Master adalah sebuah instance VRRP yang melakukan fungsi routing untuk virtual router pada suatu waktu. Hanya satu master yang aktif pada suatu waktu untuk sebuah VRID yang diberikan. Master juga merujuk pada sebuah kondisi dari VRRP FS ketika VRRP instance sedang beroperasi sebagai master (yaitu kondisi Master State). f. Backup adalah sebuah instance VRRP untuk sebuah VRID yang aktif namun tidak dalam kondisi master. Berapapun jumlah backup bisa ada untuk sebuah VRID. Backup siap untuk untuk mengambil peran sebagai master jika master saat ini gagal. Backup juga merujuk pada kondisi FSM VRRP ketika instance VRRP sedang beroperasi sebagai backup (yaitu backup state). 7

g. Priority yaitu nilai prioritas yang diberikan untuk VRRP Instance yang berbeda, sebagai cara untuk menentukan router mana yang akan mengambil peran sebagai master jika master saat itu gagal. Priority adalah sebuah angka dari 1 sampai 254 (0 dan 255 dipakai). Semakin besar angka, semakin tinggi prioritas. i. Owner. Jika alamat IP virtual sama karena alamat IP apapun dikonfigurasi pada sebuah interface dari router, router tersebut adalah owner dari alamat IP virtual. Prioritas dari VRRP Instance ketika VIP owner adalah 255, nilai tertinggi dan sudah dipakai. 2.1.4 Keuntungan VRRP Keuntungan dari VRRP: a. Redudancy: VRRP memungkinkan untuk melakukan konfigurasi beberapa router sebagai default gateway router, yang mengurangi kemungkinan satu titik kegagalan dalam sebuah jaringan. b. Load Sharing: VRRP dapat dikonfigurasi sehingga lalu lintas ke dan dari klien LAN dapat digunakan bersama oleh beberapa router, sehingga dapat membagi beban lalu lintas yang tersedia secara lebih merata di antara router. c. Multiple Virtual Router: VRRP mendukung hingga 255 virtual router (VRRP group) pada sebuah router physical interface. Beberapa dukungan router virtual memungkinkan untuk melaksanakan redudancy dan load sharing dalam topologi LAN. d. Multiple IP Addresses: Virtual Router dapat mengelola beberapa IP address, termasuk secondary ip address. Oleh karena itu, jika memiliki beberapa subnet yang dikonfigurasi pada Ethernet interface, VRRP dapat dikonfigurasikan pada setiap subnet. e. Preemption: Skema redundansi dari VRRP memungkinkan untuk membuat terlebih dahulu virtual router cadangan yang telah mengambil alih virtual router master yang gagal dengan prioritas yang lebih tinggi dari virtual router cadangan. f. Authentication: Pesan VRRP digest 5 (MD5) algoritma otentikasi melindungi VRRP-spoofing terhadap perangkat lunak dan 8

menggunakan standar industri algoritma MD5 untuk meningkatkan kehandalan dan keamanan. g. Advertisement Protokol: VRRP menggunakan Internet Assigned Numbers Authority (IANA) dengan standard multicast address-nya (224.0.0.18). Skema pengalamatan ini meminimalkan jumlah router yang harus melayani multicasts dan memungkinkan peralatan tes untuk mengidentifikasi secara akurat paket VRRP pada segmen. h. VRRP Object Tracking: VRRP Object Tracking menyediakan cara untuk memastikan router virtual master terbaik dari router VRRP untuk VRRP group dengan mengubah prioritas ke status Object Tracking seperti interface atau IP route states. 2.2 Quality of Service Quality of Service (QoS) merupakan mekanisme jaringan yang memungkinkan aplikasi-aplikasi atau layanan dapat beroperasi sesuai dengan yang diharapkan. Kinerja jaringan komputer dapat bervariasi akibat beberapa masalah, seperti halnya masalah bandwidth, latency dan jitter, yang dapat membuat efek yang cukup besar bagi banyak aplikasi. Sebagai contoh, komunikasi suara serta video streaming dapat membuat pengguna frustrasi ketika paket data aplikasi tersebut dialirkan di atas jaringan dengan bandwidth yang tidak cukup, dengan latency yang tidak dapat diprediksi, atau jitter yang berlebih. Quality of Service (QoS) ini dapat menjadikan bandwidth, latency, dan jitter dapat diprediksi dan dicocokkan dengan kebutuhan aplikasi yang digunakan di dalam jaringan tersebut yang ada. Ada beberapa alasan mengapa diperlukan QoS, yaitu: Untuk memberikan prioritas untuk aplikasi-aplikasi yang kritis pada jaringan. Untuk memaksimalkan penggunaan investasi jaringan yang sudah ada. Untuk meningkatkan performansi untuk aplikasi-aplikasi yang sensitif terhadap delay, seperti Voice dan Video. Untuk merespon terhadap adanya perubahan-perubahan pada aliran trafik di jaringan. 9

QoS memiliki beberapa parameter yang mengacu kepada tingkat kecepatan dan kehandalan penyampaian berbagai jenis beban data dalam suatu komunikasi. Parameter- parameternya yaitu: 2.2.1 Jitter Perbedaan waktu kedatangan dari suatu paket ke penerima dengan waktu yang diharapkan. Jitter dapat menyebabkan sampling di sisi penerima menjadi tidak tepat sasaran, sehingga informasi menjadi rusak. Pada sisi pengirim, paket dikirimkan secara berurutan dengan jarak yang sama. Karena traffic jaringan yang tinggi, kesalahan konfigurasi dapat menyebabkan adanya waktu antara setiap paket paket yang diterima dapat yang berubah-ubah. Ilustrasi perbedaan antara aliran paket paket yang dijelaskan pada Gambar 2.7 berikut ini: Gambar 2.7 Perbedaan aliran paket karena adanya jitter Jitter dapat dihitung dengan rumus : Jitter = Jumlah variasi delay Jumlah paket yang diterima - 1 (2.1) Jumlah variasi delay dihasilkan dari delay tiap paket dengan rumus: (d2 - d1) + (d3-d2) +... + (delay n - delay ( n-1) ) (2.2) Keterangan: d = delay n = paket Besarnya nilai jitter akan sangat dipengaruhi oleh variasi beban trafik dan besarnya tumbukan antar paket (congestion) yang ada dalam 10

jaringan tersebut. Semakin besar beban trafik di dalam jaringan akan menyebabkan semakin besar pula peluang terjadinya congestion, dengan demikian nilai jitter-nya akan semakin besar. Semakin besar nilai jitter akan menyebabkan nilai QoS semakin turun. 2.2.2 Delay Waktu tunda suatu paket yang diakibatkan oleh proses transmisi dari satu titik ke titik lain yang menjadi tujuannya. Oleh karenanya delay dalam suatu jaringan juga merupakan unjuk kerja yang dapat dijadikan acuan dalam menilai kemampuan dan kualitas pentransmisian data. Akibat dari delay, data yang kita terima akan mengalami keterlambatan waktu datang sehingga hal ini menyebabkan kita menunggu sejenak data tersebut sampai pada tujuan. Delay akan sangat kita rasakan ketika kita melakukan transmisi paket data yang bersifat UDP atau secara realtime. Sebagai contoh ketika kita menghubungi seseorang dari Surabaya yang ada di tempat sangat jauh jaraknya, di luar negeri melalui Voice over IP (VoIP) misalkan, kita sering menjumpai delay suara yang cukup terlambat datang untuk merespon suara dari tempat lain. Delay dapat dihitung dengan rumus: Rata-rata Delay = Total delay Total paket yang diterima (2.3) 2.2.3 Packet Loss Jumlah paket yang hilang saat pengiriman paket data ke tujuan, kualitas terbaik pada saat LAN/WAN jika jumlah losses paling kecil (Santosa, 2004). Di dalam implementasi jaringan IP, nilai packet loss ini diharapkan minimum. Paket lost dapat disebabkan oleh sejumlah faktor, mencakup penurunan signal dalam media jaringan, melebihi batas saturasi jaringan, paket yang corrupt yang menolak untuk transit, kesalahan hadware jaringan. Untuk mendapatkan nilai packet loss menggunakan rumus: 11

Paket yang dikirim Paket yang diterima Packet Loss = x 100% Paket yang dikirim (2.4) 12