Analisis Kinerja Jaringan Backbone USUNETA Universitas Sumatera Utara Menggunakan Teknologi Multi Protocol Label Switching (MPLS)
BAB II
DASAR TEORI
2.1
Jaringan Komputer
Jaringan komputer adalah sekelompok komputer otonom yang saling
berhubungan antara satu dengan yang lainnya menggunakan protokol komunikasi
melalui media komunikasi sehingga dapat saling berbagi informasi, programprogram, penggunaan perangkat keras secara bersama seperti printer, harddisk,
dan sebagainya[3].
2.2
Jenis-jenis Jaringan Komputer
Jaringan komputer dibagi menjadi dua jenis, yaitu:
1. Berdasarkan jangkauan geografisnya, jaringan komputer diklasifikasikan
menjadi empat kelompok, yaitu[4]:
a. Local Area Network (LAN)
LAN memiliki skala jangkauan mencakup 1 km hingga 10 km dalam
bentuk koneksi wired, wireless maupun kombinasi keduanya.
b. Metropolitan Area Network(MAN)
MAN merupakan jaringan komputer yang memiliki cakupan area dan luas
yang lebih besar dibandingkan LAN, yakni memiliki jarak jangkauan
antara 10 km hingga 50 km.
c. Wide Area Network (WAN)
WAN menjangkau daerah geografis yang luas, biasanya sebuah negara
atau benua. WAN terdiri dari dua atau lebih MAN di dalamnya sehingga
5
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
dapat dikatakan bahwa WAN merupakan gabungan dari sejumlah jaringan
komputer dalam satu kawasan seluas suatu negara atau benua.
d. Interconnection Networking (Internet)
Internetmerupakan jaringan komputer yang terluas, dengan cakupan
seluruh planet bumi ini. Internet menghubungkan semua WAN, MAN dan
LAN di dalamnya.
2. Berdasarkan media transmisi, jaringan komputer diklasifikasikan menjadi dua
kelompok, yaitu[4]:
a. Jaringan Komputer berkabel (Wired Cable)
Jaringan komputer berkabel menggunakan sarana kabel jaringan untuk
kemudian dihubungkan dengan perangkat berupa hub maupun switch.
b. Jaringan komputer tanpa kabel (Wireless Cable)
Jaringan komputer tanpa kabel merupakan jaringan
menggunakan
kabel
jaringan,
namun
yang tidak
memanfaatkan
sinyal
elektromagnetis.
2.3
IP Address Versi 4
IP address versi 4 (IPv4) yang umum dipakai saat ini, terdiri atas 4 oktet,
yang mana setiap oktet mampu menangani 255 buah komputer yang mampu
menangani
jumlah
pengguna
maksimal
sebanyak
4.228.250.625
buah
komputer[4]. Pengalamatan IP menurut pembagian kelasnya yakni kelas A, B dan
C dapat dipisahkan menjadi dua bagian yakni bagian network bit dan bagian host
bit.
Network
bit
berperan
sebagai
pembeda
antarjaringan
atau
6
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
networkidentification (ID), sedangkan host bit berperan sebagai host identification
(ID). Ilustrasi networkdanhost ID diperlihatkan pada Gambar 2.1[5].
Gambar 2.1 Ilustrasi Network ID dan Host ID
Berikut ini penjelasan masing-masing kelas IPaddress:
a. Kelas A
Bagan IP address kelas A diperlihatkan pada Gambar 2.2[5].
Gambar 2.2 Bagan IP AddressKelas A
Bit pertama bernilai 0 dan 7 bit berikutnya (8 bit pertama) merupakan bitbit untuk network. Sisanya, yaitu 24 bit terakhir merupakan bit-bit untuk
host.
b. Kelas B
Bagan IP address kelas B diperlihatkan pada Gambar 2.3[5].
Gambar 2.3 Bagan IP AddressKelas B
Dua bit pertama bernilai 10 dan 14 bit berikutnya (16 bit pertama)
merupakan bit untuk network. Sisanya, yaitu 16 bit terakhir merupakan bitbit untuk host.
c. Kelas C
Bagan IP address kelas C diperlihatkan pada Gambar 2.4[5].
7
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Bagan IP AddressKelas C
Tiga bit pertama bernilai 110 dan 21 bit berikutnya (24 bit pertama)
merupakan bit-bit untuk network. Sisanya, yaitu 8 bit terakhir merupakan
bit-bit untuk host.
2.4
Teknologi Jaringan Berbasis MPLS
Konsep utama MPLS adalah teknik peletakan label dalam setiap paket
yang dikirim pada jaringan ini. Label tersebut akan memuat informasi penting
yang berhubungan dengan informasi routing suatu paket, antara lain berisi tujuan
paket serta prioritas paket mana yang harus dikirimkan terlebih dahulu. Routing
protocol pada layer 3sistem OSI berperan dalam menyampaikan paket-paket data
dalam jaringan ini sedangkan MPLS berada di antara layer 2 dan layer
3[6].Jaringan ini memiliki beberapa keuntungan, yaitu[1]:
1. MPLS mengurangi banyaknya proses pengolahan yang terjadi di IP router
serta memperbaiki kinerja pengiriman suatu paket data.
2. MPLS juga bisa menyediakan Quality of Service (QoS) dalam jaringan
backbonedengan menggunakan teknik Differentiated Services (Diffserv)
sehingga setiap layanan paket yang dikirimkan akan mendapat perlakuan
yang berbeda sesuai dengan skala prioritasnya.
8
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Struktur Header MPLS
Header MPLS adalah sebuah field yang berisi 32 bit dengan struktur
khusus. Susunan dari sebuah label MPLS ditunjukkan pada Gambar 2.5[1]:
Gambar 2.5 Susunan Header MPLS
Struktur penyusun sebuah header MPLS diantaranya adalah[1]:
a. Nilai Label, yakni 20 bit pertamadengan rentang dari 0 sampai 1.048.575.
Namun 16 nilai label pertama dikecualikan dari penggunaan umum.
b. Bit EXP, yakni bit 20 sampai 22 sebagai tiga bit eksperimen yang
digunakan hanya untuk Quality of Service (QoS).
c. Bit S (1 bit), yakni bit 23 sebagai bit Bottom of Stack (BoS), bernilai 0
kecuali jika label ini berada dalam stack maka BoS bernilai 1.
d. Bit TTL, yakni 8 bit terakhir yang digunakan sebagai Time To Live (TTL)
yang memiliki fungsi yang sama seperti TTL pada IP header.
2.4.2 Label Stacking
Routeryang berkemampuan menjalankan MPLS memerlukan lebih dari
satu label pada bagian atas dari paket untuk proses merutekan paket melalui
jaringan MPLS dengan mengemas label ke dalam stack. Gambar 2.6
memperlihatkan struktur dari label stack[1].
9
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6 Label Stack
2.4.3 MPLS dan Model Referensi OSI
Umumnya teknologi MPLS ini menggunakan model referensi Open
System Interconnection (OSI)yang terdiri atas tujuhlayer berdasarkan Gambar
2.7[1], yaitu:
Gambar 2.7 Model Referensi OSI
Physical layer menyangkut karakteristik pengkabelan, mekanis dan
elektris. Data link layer menyangkut format frame seperti Ethernet, PPP, HDLC,
Asynchronous Transfer Mode (ATM) dan Frame Relay. Network layer
menyangkut format dari paket end to end seperti IP. MPLS bukan menggantikan
protokol data link layer karena enkapsulasi layer tersebut masih tetap ada dengan
paket terlabel dan bukan protokol network layer karena protokol layer tersebut
juga masih digunakan pada header paket data. Teknologi label forwarding dari
10
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
MPLS tidak menggantikan IP forwarding, tetapi menyempurnakan IP forwarding
dengan mengatasi kekurangan yang dimilikinya melalui proses enkapsulasi paket
data layer ketiga ke dalam sebuah label. MPLS bekerja diantara layer kedua dan
layer ketiga sehingga tidak sesuai dengan model OSI dan dianggap sebagai layer
2,5[1][7].
2.4.4 Arsitektur MPLS
Jaringan MPLS terdiri atas jalur yang disebut label-switched path (LSP),
yang menghubungkan titik-titik yang disebut label-switched router (LSR). Setiap
LSP dikaitkan dengan sebuah Forwarding Equivalence Class (FEC) yang
merupakan kumpulan paket yang menerima perlakuan forwarding yang sama di
sebuah LSR[1].
2.4.4.1 Label Switch Router (LSR)
Router LSR adalah router yang mendukung layanan MPLS yang
berkemampuan untuk mengolah label MPLS baik saat menerima maupun
mengirim sebuah paket berlabel pada lapisan data link. Ada tiga jenis LSR yang
dibutuhkan pada sebuah jaringan MPLS[1], yakni:
1. Ingress LSR, yaitu LSR yang menerima sebuah paket yang belum terlabel,
menyisipkan sebuah label (stack) di depan paket tersebut dan mengirimkannya
pada lapisan data link.
2. Egress LSR, yaitu LSR yang menerima paket yang terlabel, menghapus label
dan mengirimnya pada sebuah lapisan data link.
11
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
3. Intermediate LSR, yaitu LSR yang menerima paket berlabel yang datang,
mengolah, mengganti dan mengirim paket pada data link yang benar.
LSR harus mampu untuk melakukan operasi pop, yaitu menghapus satu
atau lebih label dari label stack atas sebelum paket dikirimkan keluar (disposing
LSR) oleh Egress LSR. Kemudian,LSR juga harus mampu melakukan operasi
push satu atau lebih label ke atas paket yang diterima. Jika paket yang diterima
sudah dilabel, router LSR melakukan operasi push terhadap satu atau lebih label
lagi ke atas label stack dan meneruskan paket tersebut, termasuk pada sebuah
paket yang belum dilabel (imposing LSR) karena merupakan LSR pertama untuk
memaksakan label ke atas paket oleh Ingress Router. Sebuah LSR juga harus
mampu melakukan operasi swap, yakni penggantian label stack bagian atas
dengan sebuah label baru yang dilakukan pada saluran outgoing data link[1].
Gambar 2.8 menunjukkan beberapa operasi pada label[1].
Gambar 2.8 Operasi pada Label
LSR pada sebuah jaringan MPLS memiliki dua fungsi yang terpisah, yaitu
Data Plane dan Control Plane. Kedua fungsi tersebut secara lebih detail, yaitu[8]:
12
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
1. Fungsi Control Plane
a. IP Routing, yakni menjalankan IP routing standar seperti Open Shortest
Path First (OSPF) atau Intermediate System to Intermediate System (ISIS)
dan menyimpan informasi routing di dalam tabel IP routing dengan
struktur data :
Destination Network,
Next Hop
b. Label Distributor, yakni menjalankan pertukaran informasi ikatan label
dengan LSR yang berdekatan dengan menggunakan protokol pensinyalan
distribusi label seperti: Label Distribution Protocol (LDP), Tag
Distribution Protocol (TDP), Resource Reservation Protocol (RSVP)
atauBorder Gateway Protocol (BGP) dan menyimpannya dalam tabel
Label Information Base (LIB). Informasi dalam LIB inilah yang diolah
dan hasilnya diberikan kepada tabel Forwarding Information Base (FIB)
dan Label Forwaring Information Base (LFIB) yang terdapat pada
Forwarding Plane.LIB memiliki struktur data :
Destination Network, LSR,
Setiap
Destination
Network
Label
yang terdapat
dalam
routing
table
dipetakanmenjadi sebuah label dan diinformasikan ke LSR yang
berdekatan dan seluruh LSR melakukan hal yang sama sehingga
membentukan jalur-jalur virtual yaitu Label Switched Packet (LSP).
2. Fungsi Data Plane
a. IP
Forwarding,
yakni
melakukan
forwarding
berdasarkan
tabel
Forwarding Information Base (FIB). Tidak seperti router konvensional
pada umumnya, FIB dilengkapi dengan informasi label yang didapatkan
13
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
dari control plane, IP forwarding menerima paket yang belum berlabel
dan menentukan Forwarding Equivalent Class (FEC) paket tersebut. Jika
informasi label untuk FEC paket tersebut telah tersedia, maka paket
tersebut disisipi dengan label.Jika belum, maka paket diteruskan sebagai
paket IP biasa. FIB memiliki struktur data sebagai berikut:
Destination Network,
Next Hop,
Label Out,
b. Label Forwarding, yakni menerima paket berlabel dan melakukan lookup
terhadap label yang masuk berdasarkan informasi yang terdapat dalam
LFIB. LFIB memiliki struktur data:
Label in,
Action,
Next Hop
Tugas label forwarding selanjutnya melakukan tindakan terhadap label
yang masuk sesuai dengan informasi yang terdapat pada kolom action
yaitu: Aggregate, Pop, Push, Swap, atau Untag dan melakukan forwarding
paket tersebut menuju next-hop.
2.4.4.2 Label Switched Path (LSP)
LSP adalah sebuah jalur paket data pada jaringan MPLS berupa rangkaian
LSR yang menukarkan paket-paket berlabel secara unidirectional. LSR pertama
dari sebuah LSP ialah ingress LSR sedangkan LSR terakhir dari LSP adalah
egress LSR. Semua LSR diantara ingress dan egress LSR ialah Intermediate
LSR[1]. Untuk membentuk LSP, diperlukan protokol pensinyalan. Protokol ini
menentukan forwarding berdasarkan label pada paket. Label yang pendek dan
berukuran tetap mempercepat proses forwarding dan mempertinggi fleksibilitas
pemilihan jalur[1].LSP sebagai jalur MPLS dapat dilihat pada Gambar 2.9[1].
14
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.9 LSP Melalui Sebuah Jaringan MPLS
2.4.4.3 Forwarding Equivalence Class (FEC)
FEC adalah suatu kelompok paket yang diteruskandi sepanjang jalur yang
sama dan diperlakukan dengan perlakuan forwarding yang sama. Semua paket
yang dimiliki oleh FEC yang sama memiliki label yang sama. Namun demikian,
tidak semua paket yang memiliki label yang sama dimiliki oleh FEC yang sama
karena nilai EXP label yang berbeda. Router yang memutuskan paket mana yang
dimiliki oleh FEC ialah ingress LSR. Hal ini disebabkan ingress LSR
mengklasifikasikan dan melabeli paket-paket. Beberapa contoh dari FEC,
yaitu[1]:
1. Paket layer 3 alamat IP tujuan disesuaikan prefix tertentu.
2. Paket multicast yang dimiliki oleh sebuah grup tertentu.
3. Paket berdasarkan precedence atau field IP Diffserv Code Point (DSCP).
4. Paket dengan alamat IP tujuan layer 3 dariprefixBorder Gateway Protocol.
2.4.5 Label Distribution
Label hanya dikenal secara lokal oleh masing-masing adjacent router yang
berpasangan bukan bersifat global sepanjang jaringan. Setiap indermediate LSR
harus mampu menentukan dengan outgoing label yang mana incoming label
tersebut seharusnya dipertukarkan. Dalam arsitektur jaringan MPLS, sebuah LSR
15
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
yang merupakan tujuan atau hop selanjutnya akan mengirimkan informasi tentang
ikatan sebuah label (label binding) ke LSR yang sebelumnya mengirimkan pesan
untuk mengikat label tersebut bagi routing paketnya. Sebuah LSR dapat
menggunakan cara-cara yang berbeda saat menyalurkan label ke LSR lainnya,
yakni[1]:
1. Label Distribution Mode, dimana arsitektur MPLS memerlukan downstream
label distribution, yakni ikatan label yang harus disalurkan dari sebuah
downstream LSR ke sebuah upstream LSR. Mode ini dibagi dua jenis, yaitu:
a. On-demand Downstream Label Distribution, yaitu setiap LSR meminta
sebuah ikatan label untuk FEC tersebut kepada LSR selanjutnya
(downstream LSR) pada sebuah LSP yang ditandai oleh tabel IP routing
dan digunakan pada jaringan ATM.
b. Unsolicited Downstream Label Distribution, yaitu LSR menyalurkan
sebuah ikatan label ke LSR yang berdekatan dengannya, tanpa diminta
oleh LSR yang berdekatan tersebut.
.
2. Label Retention Mode, dimana mode ini terdiri atas dua cara yang digunakan
untuk menyalurkan ikatan remote, yaitu[1]:
a. Liberal Label Retention (LLR) mode, yaitu LSR menjaga semua remotebinding dalam LIB yang salah satu dari ikatan remote ini diterima dari
downstream untuk FEC tertentu.
b. Conservative Label Retention (CLR) mode, yaitu sebuah LSR yang
menjalankan metode ini hanya menyimpan ikatan remote yang berdekatan
dengan LSR next-hop untuk FEC. Metode ini digunakan pada sistem
jaringan ATM.
16
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
3. LSP Control Mode, dimana mode ini memungkinkan LSR dapat membuat
sebuah ikatan lokal (local binding) untuk sebuah FEC dengan dua cara,
yaitu[1]:
a. Independent LSP Control Mode, yakni LSR dapat membuat sebuah ikatan
lokal untuk sebuah FEC secara independen dari LSR lainnya.
b. Ordered LSP Control Mode, yakni sebuah LSR hanya membuat sebuah
ikatan lokal untuk sebuah FEC jika LSR merupakan egress LSR untuk
FEC atau LSR telah menerima sebuah ikatan label dari next-hop untuk
FEC tersebut. Metode ini digunakan pada sistem jaringan ATM.
2.4.5.1 Label Distribution Menggunakan Label Distribution Protocol
Operasi distribusi label pada jaringan MPLS membutuhkan peran protokol
pensinyalan untuk memungkinkan penukaran ikatan label tiap router. Label
Distribution Protocol (LDP) adalah salah satu protokol distribusi label yang
merupakan protokol sederhana dalam membangun LSP. Masing-masing LSR
membuat sebuah ikatan lokal yang mengikat sebuah label ke prefix IPv4 melalui
routing protocol Interior Gateway Protocol (IGP) dalam routing table untuk tiap
prefix IP. Kemudian LSR menyalurkan ikatan ini ke semua LDP neighbor (LDP
tetangga) dan menjadi ikatan remote. LDP neighbor kemudian menyimpan ikatan
remote dan lokal ini dalam sebuah tabel khusus yang disebut Label Forwarding
Information Base (LFIB). Dari semua ikatan remote untuk sebuah prefix, LSR
hanya perlu mengambil satu ikatan remote dan menggunakannya untuk
menentukan outgoing label untuk IP prefix tersebut. Routing table dalam RIB
menentukan rute selanjutnya dari prefix IPv4 tersebut. LSR memilih ikatan
17
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
remote yang diterima dari downstream LSR, yang merupakan next-hop dari
routing table dan menggunakannya untuk membangun LFIB dimana label dari
ikatan lokal melayani incoming label dan label dari satu ikatan remote dipilih
melalui routing table yang melayani outgoing label[1]. Oleh karena itu, saat
sebuah LSR menerima paket berlabel, maka saat itu kemampuan penukaran
incoming label dan outgoing label ditugaskan oleh LSR yang berdekatan seperti
ditunjukkan pada Gambar 2.10[1].
Gambar 2.10 Jaringan IPv4-over-MPLS yang Menjalankan LDP
Berdasarkan Gambar 2.10,paket data yang sedang memasuki jaringan
MPLS pada ingress LSR yang ditandai dengan label 129 dan dihubungkan ke
LSR berikutnya. LSR kedua menukarkan incoming label 129 dengan outgoing
label 17 dan meneruskan paket ke LSR ketiga. LSR ketiga menukarkan incoming
label 17 dengan outgoing label 33 dan meneruskan paket ke LSR berikutnya[1].
2.4.6 Label Information Base (LIB) dan Label Forwarding Information
Base(LFIB)
Control plane dari IP bertugas membangun dan mengurus routing table
yang dikenal sebagai Routing Information Base (RIB), tetapi keputusan untuk
meneruskan paket data dibuat dalam data plane yakni Forwarding Information
18
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Base (FIB) yang didapat dari routing table seperti pada Gambar 2.11[9]. Dalam
MPLS, susunan kedua basis informasi tersebut dikenal dengan LIB dan LFIB.
Ikatan prefix dengan label dibangun dan disimpan di dalam LIB sebagai control
plane, yang kemudian digunakan untuk membuat data plane untuk proses lookup
pada LFIB yang digambarkan pada Gambar 2.12[1].
Gambar 2.11 Hubungan antara LIB dan LFIB
Gambar 2.12 Hubungan antara RIB, LIB dan LFIB
19
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan Gambar 2.12 dapat dilihat bahwa LFIB merupakan struktur
data yang mengatur operasi forwarding menujualamat tujuan dan incoming label
mana yang berkaitan dengan outgoing interface dan label. LIB memiliki struktur
data terdiri dari alamat tujuan, alamat LSR dan outgoing label. LDP Peer
menunjukkan identitas label lokal suatu LSR ke semua prefix dari routing Interior
Gatewar Protocol (IGP) dan menyebarkan identitas LDP dari setiap LSR yang
berdekatan dengan LSR tersebut[1]. Pengaturan struktur data dari LSR dan IP
router pada jaringan memiliki perbedaan yang dirangkum pada Tabel 2.1[9].
Tabel 2.1 Perbandingan Struktur Data yang Diatur pada Router IP
dengan Router LSR MPLS
IP router
Routing
Forwarding
Information Base Information Base
MPLS (Label Switching Routers)
Label Information Label Forwarding
Base
Information Base
Dibangun oleh
Dibangun oleh
Diperoleh dari tabel
Diperoleh dari LIB
routing protocol,
protokol label
routing, dalam IP
dalam data plane
dalam IP (control
distribusi, dalam
data plane
MPLS
plane)
control plane MPLS
Berisikan hanya
label(seperti LSP
Berisikan jalur
Berisikan ikatan
tunnels,tanpa
route terbaik ke
antara label dan
routes) ke LSR lain
router lain
LSP
dalam domain
MPLS yang sama
Sebuah paket IP
Bertukar paket
selalu di-lookup
route-advertising
dalam tabel
forwarding
2.4.7 Metode MPLS Label Forwarding pada Paket Data
IP forwarding konvensional paket data diteruskan dari satu router ke
router selanjutnya dengan membuat keputusan secara independen untuk
meneruskan paket tersebut. Setiap router dalam sebuah jaringan selalu
menganalisis alamat tujuan dan alamat asal dari header paket tersebut kemudian
20
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
menjalankan algoritma routing protocol dalam menentukan next hop dari paket
tersebut berdasarkan pemeriksaan pada routing table. Keputusan forwarding
paket data merupakan hasil dari pengelompokan paket data dalam FEC
berdasarkan longest-match address prefix dan pemetaan FEC ke sebuah next hop.
Jaringan MPLS yang menggunakan label forwarding menjadikan label
sebagai identifier yang digunakan pada paket dalam suatu jaringan MPLS terdiri
atas 20 bit, berbeda dengan penggunaan IP sebagai identifier pada jaringan IP
konvensional yang melakukan IP forwarding terdiri atas 32 bit sehingga
memberikan waktu proses komputasi oleh router yang lebih sedikit dibanding IP
konvensional saat melakukan mekanisme look up terhadap header paket data.
Label dari paket tersebut digunakan sebagai indeks pada routing table yang berisi
next hop dan label baru yang selalu diganti setiap kali menuju next hop. Selain itu
tugas pengelompokan paket data dalam FEC dilakukan hanya satu kali ketika
paket memasuki jaringan. FEC dari paket tersebut disisipkan label yang
panjangnya tetap. Pada next hop router sepanjang jaringan dari paket yang
berlabel tersebut tidak dilakukan analisis terhadap header paket data atau
mengabaikan IP header dan mengoperasikan forwarding berdasarkan label paket
data tersebut. Router pada IP forwarding konvensional juga menganalisis header
paket data untuk menetapkan class of service (CoS). MPLS menyediakan
pengelolaan QoS berdasarkan IP precedence atau CoS sepenuhnya berdasarkan
label[10]. Proses penerusan paket berlabel dengan domain MPLS diperlihatkan
pada Gambar 2.13[9].
21
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.13 Operasi Forwarding Paket Berlabel: (a) Paket Data Diteruskan
Berdasarkan Labelnya, (b) Paket Diteruskan Berdasarkan IP.
Gambar 2.13 diatas menjelaskan proses perjalanan sebuah paket data
dalam sebuah LSP yangditeruskan berdasarkan label dengan penentuan FEC dan
nilai label yang sudah disepakati sebelumnya untuk masing-masing incoming dan
outgoing link tiap router berdasarkan tabel LFIB pada saat paket data melewati
router Bsebagai LSR ingress yang diperlihatkan pada Gambar 2.13(a). Kemudian
pada Gambar 2.13(b) paket ini diteruskan kembali hingga ke alamat tujuan
sepanjang intermediate LSR, yakni LSR C dengan mekanisme look up
berdasarkan incoming label, outgoing label dan outgoing interface. hingga egress
LSR atau edge Router paket tersebut akan menghapus label dari header paket data
tersebut dan meneruskannya ke host tujuan berdasarkan IP address[9].
22
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
2.4.8. Maximum Transmission Unit dan Maximum Receive Unit
Maximum Transmission Unit (MTU) adalah ukuran maksimum dari paket
IP yang masih dapat diteruskan pada suatu jaringan tanpa melakukan fragmentasi.
Data link pada jaringan MPLS juga memiliki MTU khusus untuk paket berlabel.
Paket IPv4 yang memiliki satu header label atau lebih akan membuat ukuran
paket yang sedikit lebih besar daripada paket IP karena setiap header label yang
terdiri dari 4 bytes ditambahkan pada paket, sehingga jika n jumlah header label,
n x 4 bytes ditambahkan pada ukuran paket saat paket diberi label. Cisco IOS
memiliki konfigurasi MTU untuk interface MPLS yang menentukan seberapa
besar paket berlabel yang dapat diteruskan pada sebuah data link tanpa harus
melakukan fragmentasi. Misalkan, enkapsulasi ethernet yang menggunakan
maksimum dua header label (8 bytes) untuk forwarding label dan MTU
maksimum interface (default) dari ethernet sebesar 1500 bytes. Dengan
melakukan konfigurasi MTU pada interface MPLS maka MTU akan menjadi
1508 bytes sehingga semua paket berlabel berukuran 1508 bytes (termasuk header
label) dapat dikirimkan pada link jaringan tanpa melakukan fragmentasi.
Maximum Receive Unit (MRU) adalah parameter khusus dari Cisco IOS
yang aktif saat fitur MPLS pada interface perangkat diaktifkan tanpa harus
melakukan konfigurasi. MRU hanya memberikan informasi mengenai ukuran
maksimum paket berlabel yang diterima dari suatu FEC yang masih dapat
diteruskan ke LSR berikutnya tanpa melakukan fragmentasi[1].
23
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
2.4.8.1 Fragmentasi pada Paket MPLS
Jika LSR menerima sebuah paket berlabel yang terlalu besar untuk dikirim
pada sebuah data link, maka paket tersebut harus difragmentasi seperti
fragmentasi pada paket IP. Jika paket berlabel yang diterima dan LSR mengetahui
bahwa MTU pada outgoing link tidak cukup besar untuk paket tersebut, LSR akan
melepaskan label stack, melakukan fragmentasi pada paket IP, menyisipkan label
stack setelah operasi pop, push dan swap pada semua fragment dan
meneruskannya ke outgoing link. Proses fragmentasi menyebabkan overhead saat
melakukan reassembly datagram pada jaringan[1].
2.4.9 Prinsip Kerja MPLS
Prinsip kerja MPLS ialah penggabungan kecepatan switching pada layer
kedua dengan kemampuan routing dan skalabilitas pada layer ketiga dengan
menyelipkan label di antara header layer kedua dan layer ketiga pada paket yang
diteruskan yang dikenal dengan mekanisme forwarding berdasarkan label, yakni
setiap paket data hanya dianalisis sekali di dalam router dimana paket tersebut
masuk ke dalam jaringan LSP untuk pertama kali yang dikenal dengan LSR.
Label yang dihasilkan oleh Label Switching Router (LSR) bertindak sebagai
penghubung jaringan MPLS dengan jaringan luar. Kemudian, paket diteruskan ke
LSR berikutnya, di LSR ini label pada paket akan dilepas dan diberi label yang
baru berisikan tujuan berikutnya yang diteruskan dalam sebuah jalur yang disebut
LSP. Mekanisme prinsip kerja jaringan MPLS sangat bergantung pada operasi
swap terhadap label paket data. Penggantian label berdasarkan informasi dari
router sebelumnya untuk keperluan transfer paket data dari pengirim menuju sisi
24
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
penerima[11]. Gambar 2.14 memperlihatkan prinsip kerja suatu jaringan
MPLS[11].
Gambar 2.14 Prinsip Kerja Jaringan
2.5
Routing Protocol
Routing table berisikan berbagai routing jaringan baik dari perangkat yang
terhubung langsung, konfigurasi manual dari static routing dan dynamic routing
menggunakan routing protocol.Berdasarkan kegunaannya, routing protocol dapat
dibagi menjadi dua bagian seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.15,
yakni[12]:
1. Interior Gateway Protocol (IGP) yakni protokol yang digunakan untuk
melakukan routing dalam sebuah AS (Autonomous System). Routing Protocol
IGP mencakup RIP, EIGRP, OSPF dan IS-IS.
2. Exterior Gateway Protocol (EGP) yakni protokol yang digunakan untuk
melakukan routing antarsistem AS (inter-AS).
25
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.15 Klasifikasi Routing Protocol
2.5.1 Open Shortest Path First (OSPF)
Open Shortest Path First adalah sebuah protokol link-state yang
diterapkan untuk interior routing (routing didalam autonomous system). OSPF
memiliki kemampuan convergence yang cepat yang dapat mendeteksi dan
menyebarkan perubahan topologi lebih cepat daripada distance-vector routing
protocol serta bebas loop. OSPF sebagai protokol link state memiliki
karakteristik, yaitu[9]:
1. Dapat merespon dengan cepat terhadap perubahan network.
2. Mengirim update ketika terjadi perubahan pada network.
3. Mengirim update secara periodik pada interval tertentu (misalnya 30 menit)
yang disebut dengan link state refresh.
OSPF sangat efisien karena proses update dapat dilakukan secara
triggered update yang mana tidak semua informasi yang ada di router dikirim
seluruhnya ke router lain, hanya informasi yang berubah yang dikirimkan ke
26
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
semua router dalam area tertentu yaitu sekumpulan router dengan identitas area
yang sama.
2.6
Protokol Internet Control Message Protocol
Internet Control Message Protocol (ICMP) merupakan protokol pada
jaringan komputer yang bertugas dalam memberitahukan kepada pengguna
tentang ada tidaknya koneksi jaringan, terjangkau atau tidaknya sebuah komputer
server atau komputer tujuan, serta kemungkinan adanya balasan dari server tujuan
atau komputer tujuan tersebut. Pesan ICMP dikirim oleh IP sebagai muatan dari
datagram IP. Sistem ICMP bekerja dengan cara mengirimkan ICMP echo request
dan ICMP echo reply kepada pengguna komputer melalui perintah ping dan
menyediakan sebuah mekanisme untuk menghubungkan control message dan
error reports[4][13]. Gambar 2.16 menunjukkan susunan dan komposisi sebuah
pesan ICMP[13].
Gambar 2.16 Susunan dari Pesan ICMP
2.7
Parameter Kinerja Jaringan
Salah satu lembaga yang menetapkan standardisasi kinerja jaringan adalah
Telecommunication and Internet Protocol Harmonization Over Network
(TIPHON). TIPHON mendefinisikan Quality of Service (QoS) sebagai pengaruh
kolektif atas kinerja layanan yang menentukan tingkat kepuasan pemakai
27
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
layanan[11]. Standardisasi TIPHON memiliki klasifikasi dalam penilaian kualitas
suatu jaringan,di antaranya adalah[14]:
1. Throughput
Throughput adalah kemampuan sebenarnya dari suatu jaringan dalam
melakukan pengiriman data diukur dalam satuan bit per second (bps) dan
selalu dikaitkan dengan bandwidth karna throughput dapat disebut sebagai
bandwidth sebenarnya yang dipengaruhi oleh trafik yang sedang terjadi.
Persamaan untuk menghitung throughput[14]:
(3.1)
2. Delay (latency)
Delay adalah waktu yang dibutuhkan data untuk menempuh jarak dari asal ke
tujuan. Delay dapat dipengaruhi oleh jarak, media fisik atau waktu proses
yang lama[14]. Delay yang diperhitungkan pada penelitian ini ialah pada
proses look up terhadap header label pada tiap paket data. Ada beberapa
komponen waktu tunda yang terjadi di jaringan. Berikut ini penjelasan
mengenai beberapa jenis waktu tunda yang dapat mempengaruhi kualitas
layanan ialah[11]:
a. Waktu tunda pemrosesan, yakni waktu tunda yang terjadi akibat proses
pengumpulan dan pengkodean sampel analog menjadi digital.
b. Waktu tunda paketisasi, yakni waktu tunda ini terjadi akibat proses
paketisasi sinyal suara menjadi paket-paket yang siap ditransmisikan ke
dalam jaringan.
28
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
c. Waktu tunda antrian, yakni waktu tunda yang disebabkan oleh antrian
paket data terjadinya kongesti jaringan.
d. Waktu tunda propagasi, yakni waktu tunda ini disebabkan oleh medium
fisik jaringan dan jarak yang harus dilalui olah sinyal suara pada media
transmisi data antara pengirim dan penerima.
e. Serialization delay, yakni waktu tunda ini terjadi karena adanya waktu
dibutuhkan untuk pentrasmisian paket IP dari sisi pengirim.
Persamaan untuk menghitung delay[14]:
(3.2)
Nilai delay pada suatu jaringan dapat dikategorikan berdasarkan standardisasi
TIPHON pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Kategori Jaringan Berdasarkan
Nilai Delay versi TIPHON[15]
Kategori
Delay (ms)
Sangat Bagus
< 150
Bagus
150 s/d 300
Sedang
300 s/d 450
Buruk
>450
3. Packet Loss
Packet Loss adalah parameter yang menunjukkan jumlah total paket yang
hilang. Packet Loss terjadi karena sejumlah faktor,seperti penurunan kualitas
sinyal dalam jaringan, melebihi batas saturasi jaringan dan paket yang
corrupt yang menolak untuk transit serta kesalahan pada hardware jaringan.
Persamaan untuk menghitung packet loss[14]:
29
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
%(3.3)
Nilai packet loss pada suatu jaringan dapat dikategorikan berdasarkan
standardisasi TIPHON pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Kategori Jaringan Berdasarkan
Nilai Packet Loss versi TIPHON[15]
Kategori
Packet Loss (%)
Sangat Bagus
0
Bagus
3
Sedang
15
Buruk
25
30
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
DASAR TEORI
2.1
Jaringan Komputer
Jaringan komputer adalah sekelompok komputer otonom yang saling
berhubungan antara satu dengan yang lainnya menggunakan protokol komunikasi
melalui media komunikasi sehingga dapat saling berbagi informasi, programprogram, penggunaan perangkat keras secara bersama seperti printer, harddisk,
dan sebagainya[3].
2.2
Jenis-jenis Jaringan Komputer
Jaringan komputer dibagi menjadi dua jenis, yaitu:
1. Berdasarkan jangkauan geografisnya, jaringan komputer diklasifikasikan
menjadi empat kelompok, yaitu[4]:
a. Local Area Network (LAN)
LAN memiliki skala jangkauan mencakup 1 km hingga 10 km dalam
bentuk koneksi wired, wireless maupun kombinasi keduanya.
b. Metropolitan Area Network(MAN)
MAN merupakan jaringan komputer yang memiliki cakupan area dan luas
yang lebih besar dibandingkan LAN, yakni memiliki jarak jangkauan
antara 10 km hingga 50 km.
c. Wide Area Network (WAN)
WAN menjangkau daerah geografis yang luas, biasanya sebuah negara
atau benua. WAN terdiri dari dua atau lebih MAN di dalamnya sehingga
5
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
dapat dikatakan bahwa WAN merupakan gabungan dari sejumlah jaringan
komputer dalam satu kawasan seluas suatu negara atau benua.
d. Interconnection Networking (Internet)
Internetmerupakan jaringan komputer yang terluas, dengan cakupan
seluruh planet bumi ini. Internet menghubungkan semua WAN, MAN dan
LAN di dalamnya.
2. Berdasarkan media transmisi, jaringan komputer diklasifikasikan menjadi dua
kelompok, yaitu[4]:
a. Jaringan Komputer berkabel (Wired Cable)
Jaringan komputer berkabel menggunakan sarana kabel jaringan untuk
kemudian dihubungkan dengan perangkat berupa hub maupun switch.
b. Jaringan komputer tanpa kabel (Wireless Cable)
Jaringan komputer tanpa kabel merupakan jaringan
menggunakan
kabel
jaringan,
namun
yang tidak
memanfaatkan
sinyal
elektromagnetis.
2.3
IP Address Versi 4
IP address versi 4 (IPv4) yang umum dipakai saat ini, terdiri atas 4 oktet,
yang mana setiap oktet mampu menangani 255 buah komputer yang mampu
menangani
jumlah
pengguna
maksimal
sebanyak
4.228.250.625
buah
komputer[4]. Pengalamatan IP menurut pembagian kelasnya yakni kelas A, B dan
C dapat dipisahkan menjadi dua bagian yakni bagian network bit dan bagian host
bit.
Network
bit
berperan
sebagai
pembeda
antarjaringan
atau
6
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
networkidentification (ID), sedangkan host bit berperan sebagai host identification
(ID). Ilustrasi networkdanhost ID diperlihatkan pada Gambar 2.1[5].
Gambar 2.1 Ilustrasi Network ID dan Host ID
Berikut ini penjelasan masing-masing kelas IPaddress:
a. Kelas A
Bagan IP address kelas A diperlihatkan pada Gambar 2.2[5].
Gambar 2.2 Bagan IP AddressKelas A
Bit pertama bernilai 0 dan 7 bit berikutnya (8 bit pertama) merupakan bitbit untuk network. Sisanya, yaitu 24 bit terakhir merupakan bit-bit untuk
host.
b. Kelas B
Bagan IP address kelas B diperlihatkan pada Gambar 2.3[5].
Gambar 2.3 Bagan IP AddressKelas B
Dua bit pertama bernilai 10 dan 14 bit berikutnya (16 bit pertama)
merupakan bit untuk network. Sisanya, yaitu 16 bit terakhir merupakan bitbit untuk host.
c. Kelas C
Bagan IP address kelas C diperlihatkan pada Gambar 2.4[5].
7
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Bagan IP AddressKelas C
Tiga bit pertama bernilai 110 dan 21 bit berikutnya (24 bit pertama)
merupakan bit-bit untuk network. Sisanya, yaitu 8 bit terakhir merupakan
bit-bit untuk host.
2.4
Teknologi Jaringan Berbasis MPLS
Konsep utama MPLS adalah teknik peletakan label dalam setiap paket
yang dikirim pada jaringan ini. Label tersebut akan memuat informasi penting
yang berhubungan dengan informasi routing suatu paket, antara lain berisi tujuan
paket serta prioritas paket mana yang harus dikirimkan terlebih dahulu. Routing
protocol pada layer 3sistem OSI berperan dalam menyampaikan paket-paket data
dalam jaringan ini sedangkan MPLS berada di antara layer 2 dan layer
3[6].Jaringan ini memiliki beberapa keuntungan, yaitu[1]:
1. MPLS mengurangi banyaknya proses pengolahan yang terjadi di IP router
serta memperbaiki kinerja pengiriman suatu paket data.
2. MPLS juga bisa menyediakan Quality of Service (QoS) dalam jaringan
backbonedengan menggunakan teknik Differentiated Services (Diffserv)
sehingga setiap layanan paket yang dikirimkan akan mendapat perlakuan
yang berbeda sesuai dengan skala prioritasnya.
8
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Struktur Header MPLS
Header MPLS adalah sebuah field yang berisi 32 bit dengan struktur
khusus. Susunan dari sebuah label MPLS ditunjukkan pada Gambar 2.5[1]:
Gambar 2.5 Susunan Header MPLS
Struktur penyusun sebuah header MPLS diantaranya adalah[1]:
a. Nilai Label, yakni 20 bit pertamadengan rentang dari 0 sampai 1.048.575.
Namun 16 nilai label pertama dikecualikan dari penggunaan umum.
b. Bit EXP, yakni bit 20 sampai 22 sebagai tiga bit eksperimen yang
digunakan hanya untuk Quality of Service (QoS).
c. Bit S (1 bit), yakni bit 23 sebagai bit Bottom of Stack (BoS), bernilai 0
kecuali jika label ini berada dalam stack maka BoS bernilai 1.
d. Bit TTL, yakni 8 bit terakhir yang digunakan sebagai Time To Live (TTL)
yang memiliki fungsi yang sama seperti TTL pada IP header.
2.4.2 Label Stacking
Routeryang berkemampuan menjalankan MPLS memerlukan lebih dari
satu label pada bagian atas dari paket untuk proses merutekan paket melalui
jaringan MPLS dengan mengemas label ke dalam stack. Gambar 2.6
memperlihatkan struktur dari label stack[1].
9
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6 Label Stack
2.4.3 MPLS dan Model Referensi OSI
Umumnya teknologi MPLS ini menggunakan model referensi Open
System Interconnection (OSI)yang terdiri atas tujuhlayer berdasarkan Gambar
2.7[1], yaitu:
Gambar 2.7 Model Referensi OSI
Physical layer menyangkut karakteristik pengkabelan, mekanis dan
elektris. Data link layer menyangkut format frame seperti Ethernet, PPP, HDLC,
Asynchronous Transfer Mode (ATM) dan Frame Relay. Network layer
menyangkut format dari paket end to end seperti IP. MPLS bukan menggantikan
protokol data link layer karena enkapsulasi layer tersebut masih tetap ada dengan
paket terlabel dan bukan protokol network layer karena protokol layer tersebut
juga masih digunakan pada header paket data. Teknologi label forwarding dari
10
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
MPLS tidak menggantikan IP forwarding, tetapi menyempurnakan IP forwarding
dengan mengatasi kekurangan yang dimilikinya melalui proses enkapsulasi paket
data layer ketiga ke dalam sebuah label. MPLS bekerja diantara layer kedua dan
layer ketiga sehingga tidak sesuai dengan model OSI dan dianggap sebagai layer
2,5[1][7].
2.4.4 Arsitektur MPLS
Jaringan MPLS terdiri atas jalur yang disebut label-switched path (LSP),
yang menghubungkan titik-titik yang disebut label-switched router (LSR). Setiap
LSP dikaitkan dengan sebuah Forwarding Equivalence Class (FEC) yang
merupakan kumpulan paket yang menerima perlakuan forwarding yang sama di
sebuah LSR[1].
2.4.4.1 Label Switch Router (LSR)
Router LSR adalah router yang mendukung layanan MPLS yang
berkemampuan untuk mengolah label MPLS baik saat menerima maupun
mengirim sebuah paket berlabel pada lapisan data link. Ada tiga jenis LSR yang
dibutuhkan pada sebuah jaringan MPLS[1], yakni:
1. Ingress LSR, yaitu LSR yang menerima sebuah paket yang belum terlabel,
menyisipkan sebuah label (stack) di depan paket tersebut dan mengirimkannya
pada lapisan data link.
2. Egress LSR, yaitu LSR yang menerima paket yang terlabel, menghapus label
dan mengirimnya pada sebuah lapisan data link.
11
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
3. Intermediate LSR, yaitu LSR yang menerima paket berlabel yang datang,
mengolah, mengganti dan mengirim paket pada data link yang benar.
LSR harus mampu untuk melakukan operasi pop, yaitu menghapus satu
atau lebih label dari label stack atas sebelum paket dikirimkan keluar (disposing
LSR) oleh Egress LSR. Kemudian,LSR juga harus mampu melakukan operasi
push satu atau lebih label ke atas paket yang diterima. Jika paket yang diterima
sudah dilabel, router LSR melakukan operasi push terhadap satu atau lebih label
lagi ke atas label stack dan meneruskan paket tersebut, termasuk pada sebuah
paket yang belum dilabel (imposing LSR) karena merupakan LSR pertama untuk
memaksakan label ke atas paket oleh Ingress Router. Sebuah LSR juga harus
mampu melakukan operasi swap, yakni penggantian label stack bagian atas
dengan sebuah label baru yang dilakukan pada saluran outgoing data link[1].
Gambar 2.8 menunjukkan beberapa operasi pada label[1].
Gambar 2.8 Operasi pada Label
LSR pada sebuah jaringan MPLS memiliki dua fungsi yang terpisah, yaitu
Data Plane dan Control Plane. Kedua fungsi tersebut secara lebih detail, yaitu[8]:
12
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
1. Fungsi Control Plane
a. IP Routing, yakni menjalankan IP routing standar seperti Open Shortest
Path First (OSPF) atau Intermediate System to Intermediate System (ISIS)
dan menyimpan informasi routing di dalam tabel IP routing dengan
struktur data :
Destination Network,
Next Hop
b. Label Distributor, yakni menjalankan pertukaran informasi ikatan label
dengan LSR yang berdekatan dengan menggunakan protokol pensinyalan
distribusi label seperti: Label Distribution Protocol (LDP), Tag
Distribution Protocol (TDP), Resource Reservation Protocol (RSVP)
atauBorder Gateway Protocol (BGP) dan menyimpannya dalam tabel
Label Information Base (LIB). Informasi dalam LIB inilah yang diolah
dan hasilnya diberikan kepada tabel Forwarding Information Base (FIB)
dan Label Forwaring Information Base (LFIB) yang terdapat pada
Forwarding Plane.LIB memiliki struktur data :
Destination Network, LSR,
Setiap
Destination
Network
Label
yang terdapat
dalam
routing
table
dipetakanmenjadi sebuah label dan diinformasikan ke LSR yang
berdekatan dan seluruh LSR melakukan hal yang sama sehingga
membentukan jalur-jalur virtual yaitu Label Switched Packet (LSP).
2. Fungsi Data Plane
a. IP
Forwarding,
yakni
melakukan
forwarding
berdasarkan
tabel
Forwarding Information Base (FIB). Tidak seperti router konvensional
pada umumnya, FIB dilengkapi dengan informasi label yang didapatkan
13
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
dari control plane, IP forwarding menerima paket yang belum berlabel
dan menentukan Forwarding Equivalent Class (FEC) paket tersebut. Jika
informasi label untuk FEC paket tersebut telah tersedia, maka paket
tersebut disisipi dengan label.Jika belum, maka paket diteruskan sebagai
paket IP biasa. FIB memiliki struktur data sebagai berikut:
Destination Network,
Next Hop,
Label Out,
b. Label Forwarding, yakni menerima paket berlabel dan melakukan lookup
terhadap label yang masuk berdasarkan informasi yang terdapat dalam
LFIB. LFIB memiliki struktur data:
Label in,
Action,
Next Hop
Tugas label forwarding selanjutnya melakukan tindakan terhadap label
yang masuk sesuai dengan informasi yang terdapat pada kolom action
yaitu: Aggregate, Pop, Push, Swap, atau Untag dan melakukan forwarding
paket tersebut menuju next-hop.
2.4.4.2 Label Switched Path (LSP)
LSP adalah sebuah jalur paket data pada jaringan MPLS berupa rangkaian
LSR yang menukarkan paket-paket berlabel secara unidirectional. LSR pertama
dari sebuah LSP ialah ingress LSR sedangkan LSR terakhir dari LSP adalah
egress LSR. Semua LSR diantara ingress dan egress LSR ialah Intermediate
LSR[1]. Untuk membentuk LSP, diperlukan protokol pensinyalan. Protokol ini
menentukan forwarding berdasarkan label pada paket. Label yang pendek dan
berukuran tetap mempercepat proses forwarding dan mempertinggi fleksibilitas
pemilihan jalur[1].LSP sebagai jalur MPLS dapat dilihat pada Gambar 2.9[1].
14
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.9 LSP Melalui Sebuah Jaringan MPLS
2.4.4.3 Forwarding Equivalence Class (FEC)
FEC adalah suatu kelompok paket yang diteruskandi sepanjang jalur yang
sama dan diperlakukan dengan perlakuan forwarding yang sama. Semua paket
yang dimiliki oleh FEC yang sama memiliki label yang sama. Namun demikian,
tidak semua paket yang memiliki label yang sama dimiliki oleh FEC yang sama
karena nilai EXP label yang berbeda. Router yang memutuskan paket mana yang
dimiliki oleh FEC ialah ingress LSR. Hal ini disebabkan ingress LSR
mengklasifikasikan dan melabeli paket-paket. Beberapa contoh dari FEC,
yaitu[1]:
1. Paket layer 3 alamat IP tujuan disesuaikan prefix tertentu.
2. Paket multicast yang dimiliki oleh sebuah grup tertentu.
3. Paket berdasarkan precedence atau field IP Diffserv Code Point (DSCP).
4. Paket dengan alamat IP tujuan layer 3 dariprefixBorder Gateway Protocol.
2.4.5 Label Distribution
Label hanya dikenal secara lokal oleh masing-masing adjacent router yang
berpasangan bukan bersifat global sepanjang jaringan. Setiap indermediate LSR
harus mampu menentukan dengan outgoing label yang mana incoming label
tersebut seharusnya dipertukarkan. Dalam arsitektur jaringan MPLS, sebuah LSR
15
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
yang merupakan tujuan atau hop selanjutnya akan mengirimkan informasi tentang
ikatan sebuah label (label binding) ke LSR yang sebelumnya mengirimkan pesan
untuk mengikat label tersebut bagi routing paketnya. Sebuah LSR dapat
menggunakan cara-cara yang berbeda saat menyalurkan label ke LSR lainnya,
yakni[1]:
1. Label Distribution Mode, dimana arsitektur MPLS memerlukan downstream
label distribution, yakni ikatan label yang harus disalurkan dari sebuah
downstream LSR ke sebuah upstream LSR. Mode ini dibagi dua jenis, yaitu:
a. On-demand Downstream Label Distribution, yaitu setiap LSR meminta
sebuah ikatan label untuk FEC tersebut kepada LSR selanjutnya
(downstream LSR) pada sebuah LSP yang ditandai oleh tabel IP routing
dan digunakan pada jaringan ATM.
b. Unsolicited Downstream Label Distribution, yaitu LSR menyalurkan
sebuah ikatan label ke LSR yang berdekatan dengannya, tanpa diminta
oleh LSR yang berdekatan tersebut.
.
2. Label Retention Mode, dimana mode ini terdiri atas dua cara yang digunakan
untuk menyalurkan ikatan remote, yaitu[1]:
a. Liberal Label Retention (LLR) mode, yaitu LSR menjaga semua remotebinding dalam LIB yang salah satu dari ikatan remote ini diterima dari
downstream untuk FEC tertentu.
b. Conservative Label Retention (CLR) mode, yaitu sebuah LSR yang
menjalankan metode ini hanya menyimpan ikatan remote yang berdekatan
dengan LSR next-hop untuk FEC. Metode ini digunakan pada sistem
jaringan ATM.
16
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
3. LSP Control Mode, dimana mode ini memungkinkan LSR dapat membuat
sebuah ikatan lokal (local binding) untuk sebuah FEC dengan dua cara,
yaitu[1]:
a. Independent LSP Control Mode, yakni LSR dapat membuat sebuah ikatan
lokal untuk sebuah FEC secara independen dari LSR lainnya.
b. Ordered LSP Control Mode, yakni sebuah LSR hanya membuat sebuah
ikatan lokal untuk sebuah FEC jika LSR merupakan egress LSR untuk
FEC atau LSR telah menerima sebuah ikatan label dari next-hop untuk
FEC tersebut. Metode ini digunakan pada sistem jaringan ATM.
2.4.5.1 Label Distribution Menggunakan Label Distribution Protocol
Operasi distribusi label pada jaringan MPLS membutuhkan peran protokol
pensinyalan untuk memungkinkan penukaran ikatan label tiap router. Label
Distribution Protocol (LDP) adalah salah satu protokol distribusi label yang
merupakan protokol sederhana dalam membangun LSP. Masing-masing LSR
membuat sebuah ikatan lokal yang mengikat sebuah label ke prefix IPv4 melalui
routing protocol Interior Gateway Protocol (IGP) dalam routing table untuk tiap
prefix IP. Kemudian LSR menyalurkan ikatan ini ke semua LDP neighbor (LDP
tetangga) dan menjadi ikatan remote. LDP neighbor kemudian menyimpan ikatan
remote dan lokal ini dalam sebuah tabel khusus yang disebut Label Forwarding
Information Base (LFIB). Dari semua ikatan remote untuk sebuah prefix, LSR
hanya perlu mengambil satu ikatan remote dan menggunakannya untuk
menentukan outgoing label untuk IP prefix tersebut. Routing table dalam RIB
menentukan rute selanjutnya dari prefix IPv4 tersebut. LSR memilih ikatan
17
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
remote yang diterima dari downstream LSR, yang merupakan next-hop dari
routing table dan menggunakannya untuk membangun LFIB dimana label dari
ikatan lokal melayani incoming label dan label dari satu ikatan remote dipilih
melalui routing table yang melayani outgoing label[1]. Oleh karena itu, saat
sebuah LSR menerima paket berlabel, maka saat itu kemampuan penukaran
incoming label dan outgoing label ditugaskan oleh LSR yang berdekatan seperti
ditunjukkan pada Gambar 2.10[1].
Gambar 2.10 Jaringan IPv4-over-MPLS yang Menjalankan LDP
Berdasarkan Gambar 2.10,paket data yang sedang memasuki jaringan
MPLS pada ingress LSR yang ditandai dengan label 129 dan dihubungkan ke
LSR berikutnya. LSR kedua menukarkan incoming label 129 dengan outgoing
label 17 dan meneruskan paket ke LSR ketiga. LSR ketiga menukarkan incoming
label 17 dengan outgoing label 33 dan meneruskan paket ke LSR berikutnya[1].
2.4.6 Label Information Base (LIB) dan Label Forwarding Information
Base(LFIB)
Control plane dari IP bertugas membangun dan mengurus routing table
yang dikenal sebagai Routing Information Base (RIB), tetapi keputusan untuk
meneruskan paket data dibuat dalam data plane yakni Forwarding Information
18
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Base (FIB) yang didapat dari routing table seperti pada Gambar 2.11[9]. Dalam
MPLS, susunan kedua basis informasi tersebut dikenal dengan LIB dan LFIB.
Ikatan prefix dengan label dibangun dan disimpan di dalam LIB sebagai control
plane, yang kemudian digunakan untuk membuat data plane untuk proses lookup
pada LFIB yang digambarkan pada Gambar 2.12[1].
Gambar 2.11 Hubungan antara LIB dan LFIB
Gambar 2.12 Hubungan antara RIB, LIB dan LFIB
19
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan Gambar 2.12 dapat dilihat bahwa LFIB merupakan struktur
data yang mengatur operasi forwarding menujualamat tujuan dan incoming label
mana yang berkaitan dengan outgoing interface dan label. LIB memiliki struktur
data terdiri dari alamat tujuan, alamat LSR dan outgoing label. LDP Peer
menunjukkan identitas label lokal suatu LSR ke semua prefix dari routing Interior
Gatewar Protocol (IGP) dan menyebarkan identitas LDP dari setiap LSR yang
berdekatan dengan LSR tersebut[1]. Pengaturan struktur data dari LSR dan IP
router pada jaringan memiliki perbedaan yang dirangkum pada Tabel 2.1[9].
Tabel 2.1 Perbandingan Struktur Data yang Diatur pada Router IP
dengan Router LSR MPLS
IP router
Routing
Forwarding
Information Base Information Base
MPLS (Label Switching Routers)
Label Information Label Forwarding
Base
Information Base
Dibangun oleh
Dibangun oleh
Diperoleh dari tabel
Diperoleh dari LIB
routing protocol,
protokol label
routing, dalam IP
dalam data plane
dalam IP (control
distribusi, dalam
data plane
MPLS
plane)
control plane MPLS
Berisikan hanya
label(seperti LSP
Berisikan jalur
Berisikan ikatan
tunnels,tanpa
route terbaik ke
antara label dan
routes) ke LSR lain
router lain
LSP
dalam domain
MPLS yang sama
Sebuah paket IP
Bertukar paket
selalu di-lookup
route-advertising
dalam tabel
forwarding
2.4.7 Metode MPLS Label Forwarding pada Paket Data
IP forwarding konvensional paket data diteruskan dari satu router ke
router selanjutnya dengan membuat keputusan secara independen untuk
meneruskan paket tersebut. Setiap router dalam sebuah jaringan selalu
menganalisis alamat tujuan dan alamat asal dari header paket tersebut kemudian
20
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
menjalankan algoritma routing protocol dalam menentukan next hop dari paket
tersebut berdasarkan pemeriksaan pada routing table. Keputusan forwarding
paket data merupakan hasil dari pengelompokan paket data dalam FEC
berdasarkan longest-match address prefix dan pemetaan FEC ke sebuah next hop.
Jaringan MPLS yang menggunakan label forwarding menjadikan label
sebagai identifier yang digunakan pada paket dalam suatu jaringan MPLS terdiri
atas 20 bit, berbeda dengan penggunaan IP sebagai identifier pada jaringan IP
konvensional yang melakukan IP forwarding terdiri atas 32 bit sehingga
memberikan waktu proses komputasi oleh router yang lebih sedikit dibanding IP
konvensional saat melakukan mekanisme look up terhadap header paket data.
Label dari paket tersebut digunakan sebagai indeks pada routing table yang berisi
next hop dan label baru yang selalu diganti setiap kali menuju next hop. Selain itu
tugas pengelompokan paket data dalam FEC dilakukan hanya satu kali ketika
paket memasuki jaringan. FEC dari paket tersebut disisipkan label yang
panjangnya tetap. Pada next hop router sepanjang jaringan dari paket yang
berlabel tersebut tidak dilakukan analisis terhadap header paket data atau
mengabaikan IP header dan mengoperasikan forwarding berdasarkan label paket
data tersebut. Router pada IP forwarding konvensional juga menganalisis header
paket data untuk menetapkan class of service (CoS). MPLS menyediakan
pengelolaan QoS berdasarkan IP precedence atau CoS sepenuhnya berdasarkan
label[10]. Proses penerusan paket berlabel dengan domain MPLS diperlihatkan
pada Gambar 2.13[9].
21
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.13 Operasi Forwarding Paket Berlabel: (a) Paket Data Diteruskan
Berdasarkan Labelnya, (b) Paket Diteruskan Berdasarkan IP.
Gambar 2.13 diatas menjelaskan proses perjalanan sebuah paket data
dalam sebuah LSP yangditeruskan berdasarkan label dengan penentuan FEC dan
nilai label yang sudah disepakati sebelumnya untuk masing-masing incoming dan
outgoing link tiap router berdasarkan tabel LFIB pada saat paket data melewati
router Bsebagai LSR ingress yang diperlihatkan pada Gambar 2.13(a). Kemudian
pada Gambar 2.13(b) paket ini diteruskan kembali hingga ke alamat tujuan
sepanjang intermediate LSR, yakni LSR C dengan mekanisme look up
berdasarkan incoming label, outgoing label dan outgoing interface. hingga egress
LSR atau edge Router paket tersebut akan menghapus label dari header paket data
tersebut dan meneruskannya ke host tujuan berdasarkan IP address[9].
22
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
2.4.8. Maximum Transmission Unit dan Maximum Receive Unit
Maximum Transmission Unit (MTU) adalah ukuran maksimum dari paket
IP yang masih dapat diteruskan pada suatu jaringan tanpa melakukan fragmentasi.
Data link pada jaringan MPLS juga memiliki MTU khusus untuk paket berlabel.
Paket IPv4 yang memiliki satu header label atau lebih akan membuat ukuran
paket yang sedikit lebih besar daripada paket IP karena setiap header label yang
terdiri dari 4 bytes ditambahkan pada paket, sehingga jika n jumlah header label,
n x 4 bytes ditambahkan pada ukuran paket saat paket diberi label. Cisco IOS
memiliki konfigurasi MTU untuk interface MPLS yang menentukan seberapa
besar paket berlabel yang dapat diteruskan pada sebuah data link tanpa harus
melakukan fragmentasi. Misalkan, enkapsulasi ethernet yang menggunakan
maksimum dua header label (8 bytes) untuk forwarding label dan MTU
maksimum interface (default) dari ethernet sebesar 1500 bytes. Dengan
melakukan konfigurasi MTU pada interface MPLS maka MTU akan menjadi
1508 bytes sehingga semua paket berlabel berukuran 1508 bytes (termasuk header
label) dapat dikirimkan pada link jaringan tanpa melakukan fragmentasi.
Maximum Receive Unit (MRU) adalah parameter khusus dari Cisco IOS
yang aktif saat fitur MPLS pada interface perangkat diaktifkan tanpa harus
melakukan konfigurasi. MRU hanya memberikan informasi mengenai ukuran
maksimum paket berlabel yang diterima dari suatu FEC yang masih dapat
diteruskan ke LSR berikutnya tanpa melakukan fragmentasi[1].
23
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
2.4.8.1 Fragmentasi pada Paket MPLS
Jika LSR menerima sebuah paket berlabel yang terlalu besar untuk dikirim
pada sebuah data link, maka paket tersebut harus difragmentasi seperti
fragmentasi pada paket IP. Jika paket berlabel yang diterima dan LSR mengetahui
bahwa MTU pada outgoing link tidak cukup besar untuk paket tersebut, LSR akan
melepaskan label stack, melakukan fragmentasi pada paket IP, menyisipkan label
stack setelah operasi pop, push dan swap pada semua fragment dan
meneruskannya ke outgoing link. Proses fragmentasi menyebabkan overhead saat
melakukan reassembly datagram pada jaringan[1].
2.4.9 Prinsip Kerja MPLS
Prinsip kerja MPLS ialah penggabungan kecepatan switching pada layer
kedua dengan kemampuan routing dan skalabilitas pada layer ketiga dengan
menyelipkan label di antara header layer kedua dan layer ketiga pada paket yang
diteruskan yang dikenal dengan mekanisme forwarding berdasarkan label, yakni
setiap paket data hanya dianalisis sekali di dalam router dimana paket tersebut
masuk ke dalam jaringan LSP untuk pertama kali yang dikenal dengan LSR.
Label yang dihasilkan oleh Label Switching Router (LSR) bertindak sebagai
penghubung jaringan MPLS dengan jaringan luar. Kemudian, paket diteruskan ke
LSR berikutnya, di LSR ini label pada paket akan dilepas dan diberi label yang
baru berisikan tujuan berikutnya yang diteruskan dalam sebuah jalur yang disebut
LSP. Mekanisme prinsip kerja jaringan MPLS sangat bergantung pada operasi
swap terhadap label paket data. Penggantian label berdasarkan informasi dari
router sebelumnya untuk keperluan transfer paket data dari pengirim menuju sisi
24
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
penerima[11]. Gambar 2.14 memperlihatkan prinsip kerja suatu jaringan
MPLS[11].
Gambar 2.14 Prinsip Kerja Jaringan
2.5
Routing Protocol
Routing table berisikan berbagai routing jaringan baik dari perangkat yang
terhubung langsung, konfigurasi manual dari static routing dan dynamic routing
menggunakan routing protocol.Berdasarkan kegunaannya, routing protocol dapat
dibagi menjadi dua bagian seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.15,
yakni[12]:
1. Interior Gateway Protocol (IGP) yakni protokol yang digunakan untuk
melakukan routing dalam sebuah AS (Autonomous System). Routing Protocol
IGP mencakup RIP, EIGRP, OSPF dan IS-IS.
2. Exterior Gateway Protocol (EGP) yakni protokol yang digunakan untuk
melakukan routing antarsistem AS (inter-AS).
25
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.15 Klasifikasi Routing Protocol
2.5.1 Open Shortest Path First (OSPF)
Open Shortest Path First adalah sebuah protokol link-state yang
diterapkan untuk interior routing (routing didalam autonomous system). OSPF
memiliki kemampuan convergence yang cepat yang dapat mendeteksi dan
menyebarkan perubahan topologi lebih cepat daripada distance-vector routing
protocol serta bebas loop. OSPF sebagai protokol link state memiliki
karakteristik, yaitu[9]:
1. Dapat merespon dengan cepat terhadap perubahan network.
2. Mengirim update ketika terjadi perubahan pada network.
3. Mengirim update secara periodik pada interval tertentu (misalnya 30 menit)
yang disebut dengan link state refresh.
OSPF sangat efisien karena proses update dapat dilakukan secara
triggered update yang mana tidak semua informasi yang ada di router dikirim
seluruhnya ke router lain, hanya informasi yang berubah yang dikirimkan ke
26
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
semua router dalam area tertentu yaitu sekumpulan router dengan identitas area
yang sama.
2.6
Protokol Internet Control Message Protocol
Internet Control Message Protocol (ICMP) merupakan protokol pada
jaringan komputer yang bertugas dalam memberitahukan kepada pengguna
tentang ada tidaknya koneksi jaringan, terjangkau atau tidaknya sebuah komputer
server atau komputer tujuan, serta kemungkinan adanya balasan dari server tujuan
atau komputer tujuan tersebut. Pesan ICMP dikirim oleh IP sebagai muatan dari
datagram IP. Sistem ICMP bekerja dengan cara mengirimkan ICMP echo request
dan ICMP echo reply kepada pengguna komputer melalui perintah ping dan
menyediakan sebuah mekanisme untuk menghubungkan control message dan
error reports[4][13]. Gambar 2.16 menunjukkan susunan dan komposisi sebuah
pesan ICMP[13].
Gambar 2.16 Susunan dari Pesan ICMP
2.7
Parameter Kinerja Jaringan
Salah satu lembaga yang menetapkan standardisasi kinerja jaringan adalah
Telecommunication and Internet Protocol Harmonization Over Network
(TIPHON). TIPHON mendefinisikan Quality of Service (QoS) sebagai pengaruh
kolektif atas kinerja layanan yang menentukan tingkat kepuasan pemakai
27
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
layanan[11]. Standardisasi TIPHON memiliki klasifikasi dalam penilaian kualitas
suatu jaringan,di antaranya adalah[14]:
1. Throughput
Throughput adalah kemampuan sebenarnya dari suatu jaringan dalam
melakukan pengiriman data diukur dalam satuan bit per second (bps) dan
selalu dikaitkan dengan bandwidth karna throughput dapat disebut sebagai
bandwidth sebenarnya yang dipengaruhi oleh trafik yang sedang terjadi.
Persamaan untuk menghitung throughput[14]:
(3.1)
2. Delay (latency)
Delay adalah waktu yang dibutuhkan data untuk menempuh jarak dari asal ke
tujuan. Delay dapat dipengaruhi oleh jarak, media fisik atau waktu proses
yang lama[14]. Delay yang diperhitungkan pada penelitian ini ialah pada
proses look up terhadap header label pada tiap paket data. Ada beberapa
komponen waktu tunda yang terjadi di jaringan. Berikut ini penjelasan
mengenai beberapa jenis waktu tunda yang dapat mempengaruhi kualitas
layanan ialah[11]:
a. Waktu tunda pemrosesan, yakni waktu tunda yang terjadi akibat proses
pengumpulan dan pengkodean sampel analog menjadi digital.
b. Waktu tunda paketisasi, yakni waktu tunda ini terjadi akibat proses
paketisasi sinyal suara menjadi paket-paket yang siap ditransmisikan ke
dalam jaringan.
28
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
c. Waktu tunda antrian, yakni waktu tunda yang disebabkan oleh antrian
paket data terjadinya kongesti jaringan.
d. Waktu tunda propagasi, yakni waktu tunda ini disebabkan oleh medium
fisik jaringan dan jarak yang harus dilalui olah sinyal suara pada media
transmisi data antara pengirim dan penerima.
e. Serialization delay, yakni waktu tunda ini terjadi karena adanya waktu
dibutuhkan untuk pentrasmisian paket IP dari sisi pengirim.
Persamaan untuk menghitung delay[14]:
(3.2)
Nilai delay pada suatu jaringan dapat dikategorikan berdasarkan standardisasi
TIPHON pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Kategori Jaringan Berdasarkan
Nilai Delay versi TIPHON[15]
Kategori
Delay (ms)
Sangat Bagus
< 150
Bagus
150 s/d 300
Sedang
300 s/d 450
Buruk
>450
3. Packet Loss
Packet Loss adalah parameter yang menunjukkan jumlah total paket yang
hilang. Packet Loss terjadi karena sejumlah faktor,seperti penurunan kualitas
sinyal dalam jaringan, melebihi batas saturasi jaringan dan paket yang
corrupt yang menolak untuk transit serta kesalahan pada hardware jaringan.
Persamaan untuk menghitung packet loss[14]:
29
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
%(3.3)
Nilai packet loss pada suatu jaringan dapat dikategorikan berdasarkan
standardisasi TIPHON pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Kategori Jaringan Berdasarkan
Nilai Packet Loss versi TIPHON[15]
Kategori
Packet Loss (%)
Sangat Bagus
0
Bagus
3
Sedang
15
Buruk
25
30
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara