Perbandingan Jaringan MPLS dan OSPF (Bagian 2)

Tugas Mata Kuliah Jaringan Komputer
Tri Wahyudi

Bab III
Pembahasan

Pada perancangan dan simulasi ini akan dimodelkan jaringan Internet yang ada di Indonesia. Topologi dibuat berdasarkan tingkatan network yang ada di Indonesia menurut divisi regional masing masing. Simulasi akan digunakan untuk mempelajari OSPF dan MPLS. Pada bab perancangan ini akan dibuat skenario untuk membandingkan performansi OSPF dan MPLS dalam keadaan normal maupun jika terjadi link failure.

3.1 Ruang Lingkup Simulasi
Adapun perangkat Simulasi yang digunakan adalah sebagai berikut:
- Motherboard : Asus P4 B533
- Processor : Intel Pentium 4 2.4 GHz
- RAM : 1024 MB
- Display : Samsung SyncMaster 591 on NVDIA Gforce4 MX 440
- Resolusi : 1024 x 768 (32bits)(60Hz)
- Kapasitas Harddisk : 80 GB
Dan kebutuhan perangkat lunak yang diperlukan adalah:
- Sistem Operasi : Windows XP Profesional
- Bahasa Pemrograman : C dan TCL
- Software : Cygwin
- Pengolah Data : Microsoft Excel 2003, Microsoft Word 2003
- Simulator : NS-2.32

3.1.1 Simulasi
Adapun simulator yang digunakan adalah Network Simulator.. Network Simulator dapat digunakan untuk mengimplementasikan traffic generator dan protocol agent. Network Simulator juga mendukung perencana jaringan dan peneliti untuk mempelajari Algoritma dan protokol sebuah jaringan. Network simulator merupakan software simulasi yang berjalan pada flatform Unix,yang dapat dioperasikan pada windows dengan menggunakan Cygwin. NS banyak digunakan untuk mensimulasikan jaringan karena sifatnya yang opensource dan mudah untuk dikembangkan.

3.2 Perencanaan dan Konfigurasi Jaringan
Perencanaan dilakukan untuk mendesain jaringan serta konfigurasi yang akan digunakan pada simulasi ini. Ada beberapa tahapan yang dilakukan pada tahapan ini yaitu:
a. Tahap Pendefenisian, tahap ini merupakan tahap awal sebelum dilakukan perbandingan antara kedua protokol ini. Tahapan ini dilakukan dengan studi literatur tentang kedua protokol ini serta mempelajari sistem yang akan digunakan.
b. Tahap Perencanaan dan Simulasi
Tahap ini akan dibagi menjadi beberapa bagian yaitu
1. Tahap perencanaan simulasi
2. Tahap penentuan skenario simulasi
3. Tahap penentuan parameter yang akan dianalisis

3.2.1 Tahap Perencanaan simulasi
Pada tahap ini terlebih dahulu skenario dari simulasi ini. Simulasi akan diawali dengan inisialisai network. Inisialisasi network ini terdiri node, LSR dan atribut jaringan lainnnya. Setelah di inisialisasi maka dimulai pengiriman paket.
Topologi jaringan yang digunakan adalah topologi backbone Telkom link. Adapun gambaran lengkap dari topologi backbone Telkom link ini dapat kita lihat pada gambar 3.2 .Jaringan ini nantinya terhubung keluar negeri melalui kota Jakarta , Medan, dan Surabaya sesuai dengan topologi yang terdapat pada IIX. Masing masing divre akan dihubungkan dengan beberapa router dan host sebagai client. Masing masing client akan mengirimkan paket dari titik awal menuju destination. Adapun destination adalah server yang berada diluar negeri.

Jaringan yang disimulasikan terdiri dari 16 node dan 17 link, dimana masing masing node terhubung sesuai dengan topologi mesh,dimana tiap tiap node memiliki jalur alternative jika link mengalami failure. Pada awal simulasi masing masing jaringan belum terhubung, pengamatan dilakukan ketika MPLS dan OSPF telah melakukan convergencenya. Terdapat 3 host sebagai pengirim paket pada jaringan dan terdapat sebuah host sebagai tujuan akhir dari paket. Trafik generator yang digunakan adalah constant bit rate (CBR) yaitu jumlah paket yang dikirimkan untuk tiap detiknya tetap atau konstan ini dilakukan untuk melihat efek yang ditimbulkan apa bila terjadi link failure.
Paket dikirimkan pada link dengan kapasitas 20Mbit/s, besar paket yang dikirim 500 bytes per paket dengan interval pengiriman 20ms.Penghitungan Throughput dilakukan dengan menambahkan semua throughput yang terdapat pada jaringan. Kondisi diatas memungkinkan jaringan berjalan dengan normal tanpa mengalami paket loss.

3.2.2 Tahap Penentuan Skenario Simulasi
Dalam tugas ini dilakukan dua tahap skenario untuk MPLS dan OSPF yang masing masing tahapan skenario tersebut adalah:

3.2.2.1 Skenario 1: MPLS dan OSPF dalam keadaan Normal
Adapun tujuan dari skenario ini adalah untuk mengamati kinerja jaringan MPLS dan OSPF pada keadaan normal. Pada skenario ini akan diamati kinerja dari MPLS dan OSPF mulai dari awal jaringan terbentuk sampai keadaan jaringan normal.

3.2.2.2 Skenario 2: MPLS dan OSPF mengalami kegagalan link
Pada skenario ini dibagi menjadi 2 bagian yaitu :
a. Jika jaringan mengalami link failure karena kegagalan pada router 5 yang mengakibatkan 2 link yang terhubung ke router 5 putus.
b. Jika jaringan mengalami link failure karena kegagalan pada router 10 yang mengakibatkan 6 link yang terhubung ke router 10 putus.

3.2.2.2.1 Skenario 2.1: Pada detik ke 3.0,router 5 rusak, 2 link putus
Pada detik ke 3.0 router 5 mengalami kerusakan yang mengakibatkan 2 link yaitu link dari router 5 ke router 12 dan router 5 ke router 6 putus.Hal ini mengakibatkan terjadinya perubahan topologi jaringan. Adapun tujuan dari skenario ini adalah untuk mengamati pengaruh yang terjadi terhadap kinerja atau performansi jaringan apa bila terjadi kegagalan link. Kegagalan link ini akan mengakibatkan terjadinya perubahan topologi jaringan, sehingga terjadi perubahan table routing dan LSA database pada jaringan.

3.2.2.2.2 Skenario 2.2: Pada detik ke 3.0 router 10 rusak, 6 link putus
Sama seperti skenario 2.1, pada detik ke 3,0 jaringan mengalami kerusakan. Pada skenario ini router yang mengalami kerusakan adalah router 10. kerusakan ini menyebabkan 6 link yang terhubung pada router 10 putus dan jaringan mengalami perubahan topologi. Adapun tujuan dari skenario ini adalah untuk mengamati pengaruh yang terjadi terhadap kinerja atau performansi jaringan apa bila terjadi kegagalan link yang mempengaruhi lebih banyak link yang ada . scenario ini bertujuan untuk mengamati perbedaan jika link failure terjadi pada 3 link yang putus dengan link failure pada 6 link yang putus.

3.2.3 Tahap Penentuan Parameter Untuk dianalisis
Dalam penelitian tugas ini dilakukan analisis parameter – parameter QoS dengan output berupa data – data numerik yang akan diolah menjadi grafik, yaitu sebagai berikut
1. Recovery Time
Recovery time adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan recover jaringan setelah mengalami link failure. Recovery time ini ditandai dengan kembali stabilnya kualitas dari jaringan. Ini dapat dilihat dari throughput jaringan yang telah kembali seperti keadaan sebelum terjadinya link failure. Satuan dari recovery time ini adalah second (s)

2. Average Delay
Dalam penelitian tugas ini Average delay diartikan sebagai total waktu dari keseluruhan paket baik yang diterima maupun di drop dibagi paket yang sampai di tujuan. Satuan yang digunakan dalam second (s)
3. Throughtput
Throughput didefinisikan sebagai banyaknya bit yang sukses terkirim dari source sampai ke destination dalam suatu selang waktu pengamatan dalam melakukan satu kali simulasi. Satuan yang digunakan dalam penelitian tugas ini adalah Mbps.

Analisis hasil simulasi bertujuan untuk mengetahui performansi jaringan yang disimulasikan ditinjau dari waktu recovery jaringan dan parameter QoS(Quality of Service). Analisis dilakukan dengan membandingkan nilai OSPF dan MPLS berdasarkan parameter yang dianalisis. Analisis juga dilakukan untuk menghitung waktu recovery jaringan ketika link nya mengalami kerusakan hingga performansi jaringan kembali dalam posisi normal.
Dalam analisis ini parameter yang akan dibandingkan berupa:
1. Throughput ; Throughput didefenisikan sebagai banyaknya paket yang sampai ditujuan pada interval waktu yang ditentukan. Satuan throughput ini adalah Mbps
2. Delay ; Delay yang diamati dalam tugas ini adalah Avarage Delay, yaitu waktu rata rata yang diperlukan untuk sampai pada node tujuan.
3.Recovery time; waktu yang dibutuhkan agar performansi jaringan kembali ke keadaan normal

3.1 Skenario 1 : MPLS dan OSPF dalam keadaan Normal
Dari grafik pada gambar 4-1 yaitu grafik perbandingan throughput antara MPLS dengan OSPF dalam keadaan normal dapat dilihat bahwa pada keadaan normal OSPF dan OSPF memiliki throughput yang sama pada saat normal.Hal ini dikarenakan yang berada antara layer 2 dan layer 3 pada layer OSI juga menggunakan OSPF dalam membangun hubungannya pada awal jaringan terbentuk

Terlihat pada detik 1.7 throughput pada jaringan MPLS mengalami penurunan throughput,hal ini sebesar 0,5 Mbps disebabkan bandwidth yang ada dipakai dalam proses pembentukan. Penurunan ini terjadi selama 0,05 detik.setelah terjadi pembentukan LSP pada MPLS throughput dari MPLS dan OSPF relatif sama. Karena dalam melakukan pembentukan LSP, MPLS juga menggunakan OSPF dalam melakukan pendeteksian tetangganya.

Selanjutnya MPLS dan OSPF akan dibandingkan dari nilai delaynya. Pada keadaan normal Pada gambar grafik perbandingan average delay menunjukkan bahwa pada awal pembentukan hubungan OSPF memiliki delay yang lebih kecil dibandingkan delay pada MPLS. Pada jaringan MPLS delay mencapai 0.022 pada saat awal simulasi yaitu pada detik ke 0.3 sedangkan OSPF hanya mencapai 0.014 .Hal ini dikarenakan MPLS masih membentuk LSP pada tiap-tiap LSRnya. MPLS yang cenderung bersifat connection-oriented menyebabkan delaynya lebih besar dibandingkan OSPF yang cenderung bersifat connection-less . Walaupun begitu setelah beberapa saat delay antara MPLS dan OSPF menjadi sama.


3.4 Skenario 2 :MPLS dan OSPF mengalami Link Failure

3.4.1 Skenario 2.1: Router 5 rusak, 2 link yang terhubung mengalami link failure
Pada skenario ini juga akan dianalisis parameter yang dianalisis pada skenario 1, yaitu average delay , dan throughput dari 2 parameter tersebut akan terlihat waktu recovery dari MPLS dan OSPF.
Perbandingan throughput pada saat router 5 mengalami kerusakan terlihat bahwa MPLS terlebih dahulu melakukan recovery ketika jaringan mengalami kerusakan. Pada gambar 3.7 dapat kita lihat bahwa sampai sesaat sebelum jaringan mengalami kerusakan, throughput dari MPLS dan OSPF ini memiliki nilai yang sama. Tapi pada saat detik ke 3.0 yaitu pada saat jaringan mengalami link failure, throughput dari MPLS dan OSPF mengalami penurunan. Akan tetapi penurunan throughput pada MPLS tidak sebesar penurunan yang terjadi pada OSPF, hal ini dikarenakan pada MPLS telah tersedia backup path atau jalur alternative jika jaringan mengalami link failure, hal ini lah yang disebut dengan protection switching. LSP yang terbentuk pada skenario mengikuti skema Haskin.
Working path atau jalur yang dipakai pada waktu pengiriman data sebelum jaringan mengalami kegagalan link pada MPLS adalah:

- working path : 12_5_6_18
- backup path1 : 12_13_10_17_18
- backup path2 : 12_13_11_10_17_18
- backup path3 : 12_13_10_8_6_18

Pada skenario 1 ketika terjadi link failure yang disebabkan karena router 5 mengalami kerusakan, sehingga mengakibatkan working path pada LSR 12 untuk paket dari host 1 mengalami kerusakan, sehingga LSR 12 mengirimkan sinyal bahwa router 5 mengalami kerusakan. Router 12 melakukan binding route yaitu pemindahan route dari working path menjadi back up path. Back up path yang dipilih adalah back up path yang tidak mengalami kerusakan dan memberikan hasil yang optimal. Dalam hal ini LSR akan melakukan proses switching dari working path ke backup path1, karena dalam skenario ini backup path1 tidak mengalami kerusakan dan memberikan hasil yang optimal.
Sedangkan pada OSPF jika terjadi link failure pada router 5 maka router yang terhubung pada router 5 akan menerima perubahan topologi jaringan.setelah menerima informasi bahwa topologi jaringan telah berubah, maka masing masing router akan melakukan update LSA berdasarkan topologi yang baru.setelah dilakukan update LSA kemudian dilakukan penghitungan jarak terdekat dengan algoritma SPF untuk mencari jalur optimal pada pengiriman paket,setelah dilakukan penghitungan maka FIB diupdate kemudian dilakukan rerouting. Proses penanganan link failure pada OSPF yang begitu kompleks menyebabkan waktu recovery yang lama dibandingkan MPLS, karena OSPF harus melakukan lebih banyak proses sebelum melakukan rerouting.

Perbandingan throughput antara MPLS dan OSPF, dapat dilihat pada detik ke 3.0 yaitu pada saat jaringan mengalami link failure MPLS lebih dahulu melakukan recovery jika dibandingkan dengan OSPF.

Tabel Perbandingan throughput MPS dan OSPF
Detik ke OSFP MPLS
2.85 6 6
2.9 6 6
2.95 6 6
3 6 6
3.05 4.8 5.6
3.1 5.3 6
3.15 5.6 6
3.2 6 6
3.25 6 6
3.3 6 6
3.35 6 6
3.4 6 6
3.45 6 6
3.5 6 6

Dari tabel dapat dilihat bahwa OSPF kembali kedalam keadaan normal yaitu pada detik ke 3,2 setelah pada detik ke 3,0 mengalami link failure karena router5 mengalami kerusakan, sedangkan MPLS telah kembali kedalam keadaan normal pada detik ke 3,1. Dari data diatas waktu recovery untuk OSPF adalah 3,2 - 3,0= 0,2 detik sedangkan waktu recovery untuk MPLS adalah 3,1 – 3,0 =0,1 detik. Disini terlihat bahwa MPLS lebih baik dalam melakukan penanganan link failure.

Dapat dilihat bahwa Average delay mengalami peningkatan pada saat terjadinya link failure .Pada MPLS delay lebih kecil jika dibandingkan dengan delay pada OSPF hal ini disebabkan karena pada saat terjadinya link failure, MPLS telah memiliki jalur alternative lainya yang disebut dengan backup path,sedangkan pada OSPF harus menghitung ulang jalur yang mana yang akan ditempuh oleh paket jika terjadi link failure.

3.4.3 Skenario 2.2: Router 10 rusak, 6 link putus
Seperti pada skenario 2.1 pada detik ke 3,0 router mengalami kerusakan, namun pada skenario 2.2 router yang mengalami kerusakan adalah router 10. Kerusakan pada router 10 ini mengakibatkan 6 link yang terhubung pada router 10 putus, yang menyebabkan terjadinya perubahan topologi jaringan. Skenario 2.2 ini dilakukan untuk membandingkan pengaruh yang terjadi apabila 6 link putus jika dibandingkan dengan 2 link putus.

Dapat kita lihat perbandingan waktu recovery dari MPLS dan OSPF. Pada detik ketiga yaitu saat ketika jaringan mengalami link failure throughput MPLS dan OSPF bernilai sebesar 6 Mbps. Sesaat setelah detik 3,0 throughput MPLS dan OSPF mengalami penurunan, hal ini dikarenakan jaringan sedang melakukan recover dan mencari jalur baru untuk melakukan pengiriman paket. OSPF baru selesai melakukan recovery pada detik ke 3,3 dimana throughput jaringan telah kembali ke keadaan semula yaitu 6 Mbps. Tabel dapat dilihat bahwa waktu recovery dari OSPF adalah 3,3 detik – 3,0 detik = 0,3 detik. Sedangkan pada MPLS throughput jaringan telah kembali menjadi sebesar 6 Mbps pada detik ke 3,25. sehingga waktu recovery untuk MPLS pada skenario 2.2 adalah 3,25 detik – 3,0 detik =0,25 detik

Tabel Perbandingan Throughput MPLS dan OSPF pada 6 link putus
Detik ke OSPF MPLS
2.85 6 6
2.9 6 6
2.95 6 6
3 6 6
3.05 5.2 5.2
3.1 4.6 4.9
3.15 4.9 5.2
3.2 5.2 5.6
3.25 5.7 6
3.3 6 6
3.35 6 6
3.4 6 6
3.45 6 6

Pada skenario 2.2 backup path pada MPLS juga mengalami kerusakan karena banyaknya link failure yang terjadi. Adapun rincian dari path yang ada pada skenario 2.2 yang mengalami kerusakan adalah
- working path : 15_11_10_17_18
- backup path1 : 15_11_14_10_17_18
- backup path2 : 15_11_13_10_17_18
- backup path3 : 15_11_10_8_6_18
sedangkan back up path yang tersedia untuk melakukan routing dari host2 pada LSR 15 :
- backup path4 : 15_11_13_12_5_6_18
- backup path5 : 15_11_13_12_5_6_3_16_18
ketika terjadinya link failure maka MPLS akan berusaha untuk melakukan swithing ke backup path yang ada. Backup path diperiksa satu persatu yang mana backup path yang berfungsi. Dikarenakan banyaknya link failure yang ada maka banyak dari backup path yang ada juga mengalami kerusakan. Ini dapat kita lihat pada backup path1 (15_11_14_10_17_18) dimana pada link dari LSR14 ke LSR10 dan dari LSR10 ke LSR17 mengalami kerusakan. Begitu juga pada backup path2(15_11_13_10_17_18) dimana link dari LSR13 ke LSR10 putus. Backup path3 (15_11_10_8_6_18) juga mengalami kerusakan yaitu pada link dari LSR11 ke LSR 10 dan dari LSR10 ke LSR8. banyak nya backup path yang rusak ini mempengaruhi lamanya waktu recovery dari MPLS,karena paket tidak dapat langsung di swap ke dalam backup path yang ada. Paket dari host2 kemudian di swap ke backup path 4 yang merupakan jalur optimal untuk mengirimkan paket sampai ke tujuan.
Pada OSPF waktu recoverynya lebih lama dikarenakan banyaknya link yang putus menyebabkan semakin banyak terjadi perubahan LSA yang ada. Semakin banyak terjadi perubahan LSA maka semakin banyak pertukaran informasi antara router pada jaringan OSPF. Semakin banyak pertukaran yang ada maka waktu untuk melakukan proses tersebut juga semakin besar. Hal ini mengakibatkan waktu untuk melakukan recovery jaringan semakin besar.

MPLS lebih cepat melakukan recovery dibandingkan OSPF walaupun dengan selisih yang sangat kecil. Hal ini dipengaruhi oleh topologi yang ada dan router yang mengalami kerusakan.

Perbandingan delay MPLS dan OSPF terlihat bahwa delay meningkat pada saat terjadinya link failure. pada detik 3,0 MPLS dan OSPF mengalami peningkatan delay. Delay pada MPLS pada skenario 2.2 lebih besar jika dibandingkan dengan delay MPLS pada skenario 2.1. hal ini disebabkan oleh link yang putus pada skenario 2.2 lebih banyak dibandingkan link yang putus pada skenario 2.1.


Bab IV
Penutup

4.1 Kesimpulan

Berdasarkan tugas ini dapat disimpulkan bahwa :
a. Terdapat perbedaan dalam fungsi dan tugas antara routing protokol dengan routing, sehingga akan ada klasifikasi routing protokol dan terjadi hal-hal yang perlu didalami dalam penerapannya.
b. OSPF merupakan pengembangan dari Routing Information Protocol (RIP) dan menggunakan protokol routing interior dengan algoritma link-state
c. Keberhasilan penerapan Routing Protokol OSPF dipengaruhi oleh cara merancang jaringan yang perlu diperhatikan yaitu tipe jaringan (broadcast, non broadcast multi access, point to point dan point to multipoint), tipe router, tipe area (internal, backbone, area border dan autonomous boundary system) dan link state (status link)

Berdasarkan analisis dan hasil simulasi dari setiap skenario yang telah dibuat dan dikerjakan maka dapat diambil kesimpulan yaitu:
Dari perbandingan MPLS dan OSPF dapat disimpulkan:
a. Dalam keadaan normal MPLS hampir sama dengan OSPF hal ini dapat dilihat dari perbandingan throughput dan nilai delay yang hampir sama.
b. Dalam keadaan link failure
- MPLS lebih cepat melakukan recovery jika terjadi kegagalan link. Ini dapat dilihat dari nilai throughput dari MPLS yang lebih cepat kembali ke keadaan normalnya.
- Semakin banyak link failure yang terjadi semakin lama waktu untuk melakukan recover





4.2 Saran

Beberapa saran dari tugas ini yang dapat dilakukan sebagai kelanjutan dari penelitian ini adalah:
1. Perlu dipadukan antara MPLS dan OSPF agar diperoleh route yang dinamis dan efisien.
2. Melakukan analisis untuk hello interval yang berbeda beda untuk mengetahui pengaruh dari hello packet terhadap recovery jaringan


Daftar Pustaka

[1] The Network Simulator – ns-2, http://www.isi.edu/nsnam/ns/.
[2] D. Haskin, “A Method for Setting an Alternative Label Switched Paths to Handle Fast Reroute”, draft-haskinmpls- fast-reroute-05, May 2001
[3] Sandrine Pasqualini,Andreas Iselt,A kirstader, F. Antonie .”MPLS Protection switching VS OSPF Rerouting”
[4] T. Worster, et al., .MPLS Label Stack Encapsulation in IP, Work in progress, draft-worstermpls-in-ip-04, Feb. 2001.
[5] G. Schollmeier et al., Improving the resilience in IP networks," in HPSR 2003, juni 2003.
[6] B. Jamoussi and et. al., RFC 3212, Constraint-Based LSP Setup using LDP, Jan. 2002
[7] D. Awduche and B. Jabbari. Internet traffic engineering using Multi-Protocol Label Switching (MPLS). Computer Networks, 40(1): 111-129, September 2002.
[8] M. Ericsson, M. G. C. Resende and P.M. Pardalos. A genetic algorithm for the weight setting problem in OSPF routing. Journal of combinatorial Optimization, 6:299-333, 2002.
[9] U. Black, MPLS and Label Switching Networks, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 2001
[10] Network Strategy Partners, LLC “Reliable IP Nodes: A Prerequisite To Profitable IP Services” Whitepaper November 2002
[11] B.Fortz, J.Rexford, M.Thorup “Traffic Engineering With Traditional IP Routing Protocols” IEEE Communication Magazine October 2002
[12] C.Semeria, “Traffic Engineering For The New Public Network” White Paper, Juniper Networks September 2000
[13] E. Harrison, A. Farrel, B. Miller. “Protection and restoration in MPLS networks” Data Connection White Paper October 2001
[14] E.Rosen, A. Viswanathan, R.Callon “Multiprotocol Label Switching Architecture (RFC 3031)” http://www.ietf.org/rfc/rfc3031.txt January 2001
[15] L. Andersson, P. Doolan, N. Feldman, A. Fredette, B. Thomas
“LDP Specification (RFC 3036)”
http://rfc-3036.rfc-list.net/
January 2001
[16] C. Huang, V. Sharma, K. Owens, S.Makam “Building Reliable MPLS Networks Using a Path Protection Mechanism” IEEE Communications Magazine March 2002
[17] E. Rosen, et al., .MPLS Architecture,. work in progress, draft-ietf-mpls-arch-07, July 2000