evaluasi kinerja bgmp pada jaringan inherent

EVALUASI KINERJA BGMP PADA JARINGAN INHERENT
LAPORAN TUGAS AKHIR
Oleh :
Muhammad Arif Wicaksana
13204177
Kelompok Keilmuan Teknik Telekomunikasi
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2008
HALAMAN PENGESAHAN
EVALUASI KINERJA BGMP PADA JARINGAN INHERENT
Oleh :
Muhammad Arif Wicaksana
13204177 / Kelompok Keilmuan Teknik Telekomunikasi
LAPORAN TUGAS AKHIR
Telah disetujui dan disahkan untuk persyaratan memperoleh gelar
SARJANA TEKNIK ELEKTRO
pada
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Bandung, 22 September 2008
Telah diperiksa, disetujui, dan disahkan oleh
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Dr. Ir. Hendrawan
NIP. 131660121
Dr-Ing. Eueung Mulyana, ST, M.Sc.
NIP. 132327355
ABSTRAK
INHERENT merupakan sebuah jaringan IP pendidikan berskala nasional yang
menghubungkan berbagai node perguruan tinggi di Indonesia. Agar dapat mendukung
aplikasi edukasi yang bersifat one-to-many ataupun many-to-many dengan
menggunakan resource jaringan secara efisien, multicast harus diimplementasikan
pada INHERENT. Implementasi multicast pada jaringan antar domain, seperti halnya
INHERENT, memerlukan strategi yang berbeda dibandingkan dengan implementasi
multicast di dalam satu domain saja. Solusi yang selama ini digunakan adalah dengan
menggunakan PIM-SM, MBGP, dan MSDP.
Kemudian, saat ini sedang
dikembangkan protokol multicast antar domain baru yang disebut BGMP.
Pada Tugas Akhir ini, disimulasikan BGMP untuk diketahui kinerjanya dalam
melakukan multicast, dengan parameter pembanding PIM-SM, sebagai protokol
multicast yang paling banyak digunakan saat ini. Titik berat Tugas Akhir ini adalah
perbandingan pohon distribusi multicast yang digunakan kedua protokol tersebut.
Pensimulasian tersebut dilakukan pada dua skenario : skenario multicast one-to-many
dan skenario many-to-many.
Hasil simulasi menunjukkan bahwa kinerja BGMP lebih baik bila dibandingkan
dengan PIM-SM. Untuk node sumber dan RP/root domain terpisah yang sama,
panjang jalur distribusi multicast BGMP lebih pendek dibandingkan dengan PIM-SM.
Delay rata-rata pengiriman paket multicast BGMP hingga ke node penerima lebih
kecil daripada PIM-SM. Kemudian, penggunaan BGMP juga akan menurunkan beban
trafik multicast pada jaringan, terutama pada link-link dekat RP/root domain dan linklink yang merupakan jalur utama ke area jaringan lain.
Kata kunci : INHERENT, BGMP, PIM-SM, multicast
ii
ABSTRACT
INHERENT is a national-scaled IP education network which connects public
universities in Indonesia. In order to support education application with transmission
characteristics one-to-many and many-to-many, multicast technology should be
deployed in INHERENT. Multicast implementation in an inter-domain network, such
as INHERENT, need a different method compared to intra-domain multicast solution.
Current solution which is widely used in Internet is by using the combination of PIMSM, MBGP, and MSDP. Few years later, BGMP, a new multicast protocol for native
interdomain multicasting is been being developed.
In this Final Project, BGMP is simulated to be analized its performance in
INHERENT, compared with PIM-SM as the widely deployed multicast protocol. This
Final Poject is focused in comparing the multicast distribution tree used by both
protocol. The simulation is done in two scenarios : one-to-many multicast scenario,
and many-to-many multicast scenario.
The simulation results shows that in overall BGMP performance is better than
PIM-SM. For the same parameter of source node and RP, the length of multicast
distribution path length of BGMP is shorter than PIM-SM. The average delay of
BGMP for transmitting multicast traffic into all receiver node is smaller than PIMSM. Last, the usage of BGMP will decrease the link utilization from multicast traffic
up to 30%, especially links that is close to RP/root domain and links which acts as
backbone to interconnect different areas.
Keywords : INHERENT, BGMP, PIM-SM, multicast
iii
KATA PENGANTAR
Maha suci Allah yang telah mengizinkan Penulis untuk menyelesaikan
penelitian Tugas Akhir mengenai kinerja BGMP pada INHERENT ini. Topik ini
dipilih Penulis karena pentingnya implementasi multicast antar domain di
INHERENT untuk berbagai aplikasi pembelajaran jarak jauh.
Selama proses penelitian Tugas Akhir ini –dan selama berkuliah di ITB– Allah
telah mengulurkan pertolonganNya kepada Penulis melalui orang-orang berikut :
1.
Keluarga kandung Penulis : Bapak, Ibu, Mbak Naning, Mbak Tyas, Mas
Nugroho; serta keluarga besar Penulis, baik dari pihak Bapak maupun dari pihak
Ibu : Lik Nung, Budhe, Lik Harjo dll, atas dukungan dan pengorbanannya yang
tulus kepada Penulis selama ini. Merekalah yang membuat Penulis bertahan
meneruskan topik ini dan berjuang meraih wisuda Oktober. Penulis
mendedikasikan gelar S1 ini untuk mereka.
2.
Bapak Dr-Ing. Eueung Mulyana, ST, M.Sc, Pembimbing II Penulis yang telah
menyetujui pemilihan topik Tugas Akhir ini dan membimbing pengerjaannya,
serta Bapak Dr. Ir. Hendrawan, yang telah bersedia menjadi Pembimbing I.
3.
Seluruh System Administrator ComLabs (mas Cecep, mas Aepras, mas Andi,
Kamal, Hendra, Bram, Hamka). Ini merupakan sebuah pengalaman yang takkan
terlupakan.
4.
Seluruh civitas ComLabs : manajemen (Kang Iyan, Kang Arief, Kang Moel, Mas
Eriko), staf (Mas Husain, Kang Asep, Kang Iwan, Kang Nana, Mbak dewi, dll),
serta seluruh asisten (Mas Ratno, Mas Fathah, Bang Denday, Feri, Dian, Fajar,
Wisnu, dll).
5.
Para kru ARC : Mas Adhy, Mas Alfa, Mas Galih, Fendi, Fuad, Reza, Ipul, Nanta,
Fajar, Wildan, Bob, Alief, Ghif, Aji, dll.
6.
Mas Wahyu Hidayat, atas kebaikannya mengajarkan ilmu routing jaringan IP
kepada Penulis.
7.
Tim SOI-ITB serta orang-orang SOI Asia. Dari SOI Penulis mendapatkan
background pengetahuan multicast yang digunakan di dalam Tugas Akhir ini.
8.
Teman badminton setiap jumat siang : Farid, Coro, Kus, Luhur, Rizki, Komeng,
Ninoy, dan lainnya.
iv
9.
Seluruh angkatan 2004 Teknik Elektro ITB –NIM 001 sampai dengan NIM 254,
termasuk perwira AU tugas belajar (Bang Amos, Bang Nopri, Bang Jason, Bang
Sukrawan)– atas kebersamaannya selama ini dalam menjalani kuliah di ITB, baik
senang maupun susah.
10. Teman-teman angkatan 12 di Bandung : Adiwena, Alfeus, Andri, Rozi, Oliv,
Pram, Kodok, Ido, Rhino, dll.
11. Asep Tower Pelesiran 57a/56 : Keluarga Pak Budi, Pak Asep, Ridwan Fahri, Mas
Donna, Mas Dedi, Bang Brian, Bang Anto, Bang Amir, Bang Kipu, Mas Hendra,
Ardhi, sampai dengan anak baru 2008.
12. Rekan-rekan di Eigen Networks (Dhata, Tody, Mbak Tanti, Mas Rizal), serta
para direktur (Pak Syarif, Pak Aldo, Pak Joko).
13. Christoph Hänle dan Markus Hofman, atas paper publikasi mereka yang menjadi
inspirasi Penulis dalam memilih topik Tugas Akhir.
14. Ia yang telah bersedia membuang waktu berharganya untuk menanggapi racauan
Penulis di YM dalam dua tahun terakhir ini. Darinya Penulis telah belajar
banyak. Terima kasih, semoga Allah memudahkan tercapainya cita-citamu.
15. Seluruh pihak lain yang belum termuat di sini.
Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna.
Oleh karena itu, Penulis mengharapkan masukan konstruktif dari para Pembaca.
Sebagai penutup, semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi yang
memerlukannya.
Bandung, 22 September 2008
Penulis
v
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................... i
ABSTRAKSI ............................................................................................................ ii
ABSTRACT ............................................................................................................. iii
KATA PENGANTAR ............................................................................................. iv
DAFTAR ISI ............................................................................................................ vi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. viii
DAFTAR TABEL .................................................................................................... ix
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................. x
DAFTAR AKRONIM ............................................................................................. xi
BAB 1 ....................................................................................................................... 1
1.1
Latar Belakang Masalah .............................................................................. 1
1.2
Tujuan Penulisan ......................................................................................... 2
1.3
Perumusan Masalah ..................................................................................... 3
1.4
Batasan Masalah .......................................................................................... 3
1.5
Metodologi Penelitian ................................................................................. 3
1.6
Sistematika Penulisan .................................................................................. 4
BAB 2 ....................................................................................................................... 5
DASAR TEORI ........................................................................................................ 5
2.1
Konsep Dasar Multicast .............................................................................. 5
2.1.1 Pengertian ......................................................................................... 5
2.1.2 Grup Multicast .................................................................................. 6
2.1.3 Pohon Distribusi Multicast ............................................................... 6
2.1.4 Multicast Forwarding ....................................................................... 9
2.1.5 Protokol Manajemen Keanggotaan Grup Multicast ....................... 10
2.1.6 Kategori Protokol Routing Multicast .............................................. 11
2.1.7 PIM Sparse Mode ........................................................................... 12
2.2
Multicast Antar Domain ............................................................................ 12
2.2.1 MBGP ............................................................................................. 13
2.2.2 MSDP.............................................................................................. 14
2.2.3 BGMP ............................................................................................. 15
vi
BAB 3 ..................................................................................................................... 18
PERANCANGAN SIMULASI .............................................................................. 18
3.1
Simulator ns-2 ........................................................................................... 18
3.2
Pemodelan INHERENT ............................................................................ 20
3.3
Simulasi Multicast ..................................................................................... 23
3.3.1 Simulasi PIM-SM ........................................................................... 24
3.3.2 Simulasi BGMP .............................................................................. 25
3.3.3 Skenario Trafik Multicast one-to-many .......................................... 26
3.3.4 Skenario Trafik Multicast many-to-many ....................................... 26
3.4
Trafik Latar................................................................................................ 27
3.4.1 Trafik Berbasis UDP ....................................................................... 27
3.4.2 Trafik Berbasis TCP ....................................................................... 28
BAB 4 ..................................................................................................................... 29
HASIL SIMULASI DAN ANALISIS .................................................................... 29
4.1
Jalur Pohon Distribusi Multicast yang Digunakan .................................... 29
4.2
Delay Paket Multicast Dari Node Sumber ke Node Penerima .................. 31
4.3
Utilisasi Tiap Link ..................................................................................... 35
BAB 5 ..................................................................................................................... 40
KESIMPULAN DAN SARAN............................................................................... 40
5.1
Kesimpulan ................................................................................................ 40
5.2
Saran .......................................................................................................... 41
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 42
LAMPIRAN ............................................................................................................ 43
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Ilustrasi Pengiriman Paket Multicast di Jaringan .................................5
Gambar 2.2 Ilustrasi Pembentukan Source Tree ......................................................7
Gambar 2.3 Unidirectional Shared Tree ..................................................................8
Gambar 2.4 Bidirectional Shared Tree ....................................................................9
Gambar 2.5 Contoh Koneksi Multicast Antar Domain menggunakan MSDP ......15
Gambar 3.1 Diagram Simulasi ...............................................................................18
Gambar 3.2 Visualisasi Model INHERENT ..........................................................21
Gambar 4.1 Selisih Hop Distribusi Multicast PIM-SM Terhadap BGMP Pada
Skenario many-to-many ......................................................................31
Gambar 4.2 Delay Transmisi Paket BGMP vs PIM-SM Antara Node Pengirim
dan Penerima Pada Skenario one-to-many .........................................32
Gambar 4.3 Delay Transmisi PIM-SM Antara Node Pengirim dan Penerima Pada
Skenario many-to-many .....................................................................33
Gambar 4.4 Delay Transmisi Paket BGMP Antara Node Pengirim dan Penerima
pada Skenario many-to-many .............................................................34
Gambar 4.5 Rata-Rata Selisih Delay PIM-SM Terhadap BGMP Pada Skenario
many-to-many .....................................................................................34
Gambar 4.6 Throughput Link 15 Skenario one-to-many .......................................36
Gambar 4.7 Throughput Link 21 Skenario one-to-many .......................................36
Gambar 4.8 Throughput Link 15 Skenario many-to-many ....................................37
Gambar 4.9 Throughput Link 21 Skenario many-to-many ....................................37
Gambar 4.10 Selisih Throughput PIM-SM Terhadap BGMP Pada Skenario manyto-many ...............................................................................................38
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1
Pemetaan Nomor Node Terhadap Nama Node INHERENT...............20
Tabel 3.2
Pemetaan Link INHERENT ................................................................21
Tabel 4.1
Jalur Pendistribusian Trafik Multicast per Protokol Pada Skenario oneto-many ................................................................................................30
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Topologi INHERENT ..........................................................................43
Lampiran 2 Skrip pim-sm-one-to-many.tcl ...................................................44
Lampiran 3 Skrip bgmp-one-to-many.tcl ........................................................45
Lampiran 4 Skrip pim-sm-many-to-many.tcl .................................................46
Lampiran 5 Skrip bgmp-many-to-many.tcl ......................................................47
Lampiran 6 Skrip topologi.tcl .........................................................................48
Lampiran 7 Skrip noisy-link.tcl .....................................................................50
Lampiran 8 Skrip udp-traffic.tcl..................................................................51
Lampiran 9 Skrip tcp-traffic.tcl ...................................................................54
x
DAFTAR AKRONIM
AS
Autonomous System
ASM
Any Source Multicast
BGP
Border Gateway Protocol
BGMP
Border Gateway Multicast Protocol
CBT
Core-Based Tree
BST
Bidirectional Shared Tree
IGMP
MASC
Internet Group Message Protocol
Multicast Address Set Claim
MBGP
Multiprotocol Border Gateway Protocol
MLD
Multicast Listener Discovery
MSDP
Multicast Source Discovery Protocol
PIM-DM
Protocol Independent Multicast – Dense Mode
PIM-SM
Protocol Independent Multicast – Sparse Mode
RP
Rendezvous Point
RPF
Reverse Path Forwarding
SPT
Shortest Path Tree
SSM
Source Specific Multicast
ST
(Unidirectional) Shared Tree
xi