## Analisis Kinerja
RouteFlow pada Jaringan SDN
( Software Defined Network ) menggunakan Topologi Full-Mesh

## KUKUH NUGROHO, DHIMAS PRABOWO SETYANUGROHO
S1 Teknik Telekomunikasi Fakultas Teknik Telekomunikasi dan Elektro Institut Teknologi Telkom Purwokerto Email: kukuh@ittelkom-pwt.ac.id
Received 22 Juli 2019 | Revised 5 Agustus 2019 | Accepted 3 September 2019

## ABSTRAK
Perangkat controller dalam jaringan SDN berfungsi untuk memberikan informasi tabel flow ke perangkat switch sebagai acuan dalam menentukan informasi rute. Kecepatan dalam memproses permintaan tabel flow yang dilakukan oleh perangkat switch  tergantung  dari  pemilihan  jenis  controller  yang  digunakan.  Terdapat beberapa jenis controller yang bisa digunakan untuk mengatur aliran trafik data dalam jaringan SDN. Pada penelitian ini akan digunakan jenis controller RouteFlow dengan  menggunakan  algoritma  routing  Djikstra.  Jaringan  uji  menggunakan topologi  Full-Mesh  yang  menyediakan  koneksi  penuh  ke  semua  switch,  dimana terdapat  dua  protokol  layer  transport  yang  digunakan  untuk  mengirimkan  data dalam  jaringan  SDN  yaitu  TCP  dan  UDP.  Hasil  pengukuran  kualitas  jaringan menunjukkan bahwa  penggunaan protokol UDP menghasilkan nilai delay,  jitter, dan  throughput  yang  lebih  baik  dibandingkan  dengan  TCP.  Waktu  konvergensi jaringan yang dihasilkan sebesar 12,18 ms ketika ukuran data yang dipertukarkan sebesar 64 Byte.
Kata kunci : Controller, Full-Mesh, RouteFlow, Software Defined Network

## ABSTRACT
The  controller  device  in  the  SDN  network  is  applied  to  provide  flow  table information for all switches as a reference in determining route information. The speed in processing the flow table requests that are made by the switches depends on the choice of the type of controller used. There are several types of controllers that can be used to manage the data traffic flow in the SDN network. This research utilizes  the  RouteFlow  controller  and  the  Djikstra  routing  algorithm.  The  test network  applies  the  Full-Mesh  topology  that  provides  fully  connections  to  all switches,  wherein  two  transport  protocols  are  used  to  transmit  data  in  SDN networks, i.e., TCP and UDP. The results of network performance measurements show that the use of the UDP obtains better values in delay, jitter, and throughput than  TCP.  The  network  convergence  time  is  12.18  ms  when  the  size  of  data exchanged is set to 64 Bytes.
Keywords : Controller, Full-Mesh, RouteFlow, Software Defined Network

## 1. PENDAHULUAN
Pertumbuhan  pengguna  Internet  di  Indonesia  mengakibatkan  meningkatnya  penggunaan trafik  data.  Berdasarkan  data  APJII  tahun  2016 (APJII,  2016) ,  pengguna  Internet  telah mencapai 132,7 juta orang dari total 256,2 juta populasi penduduk di Indonesia. Penetrasi pengguna  Internet  pada  tahun  tersebut  adalah  sebanyak  52%  dari  total  jumlah  populasi penduduk.  Jumlah  pengguna  Internet  meningkat  sebesar  7,9%  pada  tahun  2017.  Jumlah pengguna Internet yang meningkat ini berdampak  pula  pada tingkat kompleksitas jaringan Internet  itu  sendiri.  Jaringan  harus  mampu  menampung  jumlah  pengguna  yang  besar  dan memberikan layanan data yang optimal. Kebutuhan dalam meningkatkan kapasitas bandwidth saluran tidak bisa dihindari, agar kualitas jaringan tetap optimal dengan pertambahan jumlah pengguna Internet yang besar.
Jaringan komputer menggunakan konsep keterkaitan konektifitas antar perangkat. Data harus bisa dikirimkan antar perangkat dalam jaringan. Definisi jaringan juga tidak terbatas hanya dalam satu lingkup wilayah saja. Misalnya untuk jaringan WAN yang secara wilayah geografis berada antar kota atau bahkan antar negara yang berbeda, dan konfigurasi jaringan  harus dilakukan pada masing-masing perangkat tidak terpusat pada satu perangkat. Hal ini dapat menimbulkan masalah dengan cakupan jaringan yang luas disertai dengan jumah perangkat yang banyak. Apabila terdapat masalah pada satu atau beberapa perangkat, maka komunikasi antar perangkat dalam jaringan tidak bisa dilakukan. Diperlukan waktu tunggu sampai jaringan dalam  kondisi  layak  digunakan.  Dalam  artian,  antar  perangkat  ujung  bisa  saling berkomunikasi. Solusi yang bisa digunakan adalah dengan menggunakan metode konfigurasi perangkat secara terpusat (Lara, Kolasani, & Ramamurthy, 2014) . Konsep ini terdapat pada  penerapan  jaringan  SDN  ( Software  Defined  Network).  Dengan  menerapkan  konsep konfigurasi  jaringan  secara  terpusat,  waktu  penanganan  gangguan  jaringan  menjadi  lebih cepat dan proses konfigurasi perangkat menjadi lebih fleksibel (Hu, Hao, & Bao, 2014) .
Konsep yang diberikan pada penerapan jaringan SDN adalah memisahkan antara bagian fungsi control dan forwarding yang terdapat pada bagian data plane (Kreutz et al., 2015) . Pada konsep  jaringan  konvensional,  fungsi control  dan  forwarding  berada  dalam  satu  perangkat yang sama. Perbedaan mendasar antara konsep jaringan konvensional dengan jaringan SDN terdapat pada keterangan Gambar 1.

## Gambar 1.  Perbedaan jaringan konvensional dengan SDN
Jaringan  SDN  memberikan  solusi  konfigurasi  jaringan  secara  terpusat  dengan  cara memisahkan fungsi control dalam sebuah perangkat jaringan. Salah satu contoh dari fungsi control dalam sebuah perangkat adalah fungsi routing yang terdapat dalam perangkat router. Dalam konsep jaringan SDN, perangkat switch tidak bisa melakukan fungsi routing melainkan hanya bisa melakukan fungsi forwarding atau meneruskan paket ke perangkat tujuan sampai paket tersebut diterima oleh perangkat tujuan. Fungsi control sepenuhnya dilakukan secara
terpusat oleh sebuah perangkat yang dinamakan sebagai controller. Terdapat berbagai macam jenis controller  yang  bisa  digunakan  seperti  NOX,  yang  merupakan  jenis  controller  yang pertama  kali  digunakan,  POX, Beacon,  dan  Floodlight (Putra,  Pramukantoro,  &  Yahya, 2018) . Pada penelitian ini lebih difokuskan pada penggunaan jenis controller RouteFlow yang digunakan  untuk  mengatur  arah  aliran  trafik  data  pada  jaringan SDN.  Perangkat controller akan  bertugas  dalam  menemukan  topologi  jaringan  SDN  yang  sedang  digunakan  dan menentukan rute terbaik ke semua alamat network tujuan.
Teknologi  jaringan  SDN  memberikan  solusi  dalam  mempermudah  proses  konfigurasi perangkat.  Sistem  konfigurasi  yang  terpusat  pada  perangkat controller  menjadikan  waktu konfigurasi  perangkat  lebih  cepat.  Perangkat switch  dalam  jaringan  SDN  akan  menerima informasi rute berupa tabel flow dari controller. Tabel tersebut akan digunakan oleh perangkat switch dalam melakukan fungsi routing. Selain fungsi routing, terdapat fungsi security (Yao & Yan, 2016) atau load balancing (Liao, Kuai, & Lu, 2016) yang juga bisa diterapkan pada jaringan SDN. Tingkat kualitas jaringan juga dipengaruhi oleh pemilihan jenis controller yang tepat.  Diperlukan  uji  laboratorium  agar  diketahui  perbandingan  tingkat  kualitas  jaringan terhadap  penggunaan  jenis controller  tertentu.  Beberapa  uji  perbandingan  jenis  controller telah  dilakukan  diantaranya  dengan  membandingkan controller  Floodlight,  Ryu,  ONOS, Maestro, dan POX (Putra et al., 2018) . Parameter yang diujikan dalam menguji kelima jenis controller tersebut adalah throughput dan latency. Controller Maestro menghasilkan kualitas jaringan yang lebih baik, dimana dihasilkan nilai latency sebesar 500 sampai 4000 flow/s dan latency sebesar 1000 sampai 5000 ms. Uji kualitas jaringan SDN dengan menggunakan jenis controller tertentu juga bisa disertakan dengan mengaktifkan aplikasi routing. Misalnya dengan menguji penggunaan controller Ryu dengan menggunakan algoritma routing Floyd-Warshall (Saputra, M., & Hertiana, 2017) . Pengujian dilakukan dengan mengirimkan aliran paket data, voice dan video. Parameter uji adalah dengan melihat nilai overhead dari trafik ketika semua  aplikasi  dijalankan  pada  jaringan  SDN  dan  menguji  parameter  waktu  konvergensi jaringan.  Dari  hasil  uji  menunjukkan  bahwa  pengaruh  penambahan overhead  trafik dipengaruhi oleh adanya aktifitas pertukaran paket yang berisi informasi rute ( flow table) yang dilakukan oleh perangkat controller. Waktu konvergensi jaringan memiliki nilai rata-rata 17,7 detik.  Implementasi  jaringan  SDN  lebih  banyak  menggunakan  teknologi hypervisor (Drutskoy, Keller, & Rexford, 2013) , penggunaan komputer virtual dalam komputer fisik. Terdapat  solusi  lain  yang  bisa  digunakan  yaitu  dengan  menggunakan  teknologi container (Djomi,  Munadi,  &  Negara,  2018) .  Perbandingan  antara  kedua  teknologi  tersebut menghasilkan  kualitas  jaringan  SDN  yang  lebih  baik  ketika  digunakan  teknologi container dibandingkan dengan teknologi hypervisor dilihat dari parameter delay, packet loss dan CPU utilization. Dengan mengimplementasikan layanan FTP dihasilkan niai delay sebesar 0,12 ms dan 6,21 ms untuk layanan video streaming. Kinerja CPU masih dibawah 1% ketika digunakan teknologi Docker container.

## 2. METODOLOGI
Pada penelitian ini dilakukan uji kualitas jaringan SDN dengan menggunakan jenis controller RouteFlow dan topologi jaringan SDN yang digunakan adalah full-mesh. Penggunaan controller RouteFlow  digunakan  untuk  melakukan  fungsi  khusus  yaitu  untuk  menyediakan  layanan routing dalam jaringan SDN (Nunes, Mendonca, Nguyen, Obraczka, & Turletti, 2014) . Pada masing-masing switch nantinya akan menggunakan mekanisme routing dinamis dengan mengaktifkan protokol routing OSPF. Dalam konsep SDN, cara mengaktifkan protokol routing OSPF dimulai pada sisi perangkat controller yang terdapat pada bagian control plane kemudian akan diteruskan ke perangkat switch (data plane). Oleh karena itu, RouteFlow perlu diaktikan pada sisi perangkat controller tersebut. Dengan menggunakan controller RouteFlow, jalur data
yang digunakan untuk merutekan paket akan dibuat secara otomatis dan tersimpan dalam tabel flow  dalam  perangkat  switch.  Pemilihan  topologi  jaringan  full-mesh  yang  digunakan untuk proses uji kualitas jaringan SDN lebih ditekankan pada adanya konsep fault-tolerance yang memberikan jaminan komunikasi antara dua perangkat ketika jalur utama mengalami masalah.  Penggunaan  topologi full-mesh  juga  akan  menyediakan  jaringan  dengan  tingkat availability yang tinggi. Tahapan penelitian dimulai dari proses perancangan topologi jaringan yang digunakan untuk proses uji sistem, dilanjutkan dengan penentuan skenario pengujian jaringan.

## 2.1. Perancangan Topologi Jaringan
Tahap  perancangan  dimulai  dengan  menentukan  topologi  jaringan  yang  digunakan  untuk menguji kinerja controller RouteFlow pada jaringan SDN. Topologi jaringan yang digunakan untuk  proses  mengujian  sistem  adalah full-mesh  yang  menghubungkan  semua  perangkat switch seperti yang terlihat pada Gambar 2. Antar perangkat switch mempunyai alternatif jalur cadangan ke semua perangkat switch dalam jaringan.
Gambar 2. Topologi jaringan uji
Jumlah  perangkat switch  yang  digunakan  untuk  proses  pengujian  jaringan  SDN  dengan menggunakan controller  RouteFlow  adalah  sebanyak  enam  buah  switch,  empat  komputer ( host) yaitu h1, h2, h3, h4 dan satu buah perangkat controller. Konsep pembangunan jaringan dengan menggunakan topologi full-mesh ini akan menyediakan tingkat ketersediaan jaringan yang tinggi (Kurniawan, NNurfajar, Dwi, & Yunan, 2017) . Apabila ada salah satu jalur yang putus atau bermasalah, maka komunikasi antar end-user masih bisa dilakukan.

## 2.2. Skenario Pengujian Jaringan
Tahapan penelitian berikutnya adalah merancang skenario pengujian jaringan. Pada pengujian skenario  pertama,  komputer  h1  dan  h4  melakukan  proses  pertukaran  data  dengan  tanpa adanya trafik data dari komputer lain yang menggukaan jaringan. Proses pertukaran data di mulai dari komputer h1 ke h4 dan tidak sebaliknya. Pada pengujian skenario kedua, proses pertukaran data antara komputer h1 dan h4 dibebani dengan adanya trafik data dari komputer lain yaitu proses pertukaran data antara komputer h2 dan h3. Trafik data yang dibangkitkan oleh kedua komputer tersebut dinamakan juga dengan istilah background traffic.
Dalam  mengukur  kualitas  jaringan  SDN,  dimana  parameter  yang  diukur  adalah delay, throughput,  dan  jitter,  terdapat  perangkat  lunak  tambahan  yang  digunakan  yaitu  D-ITG ( Distributed Internet Traffic Generator). Dua komputer yang saling mempertukarkan data akan diaktifkan  perangkat  lunak  ini,  baik  di  sisi  pengirim  maupun  penerima.  Sedangkan  untuk mengukur  kualitas  jaringan  ketika  digunakan  protokol routing  OSPF,  parameter  pengujian yang digunakan adalah waktu konvergensi jaringan.

## Gambar 3. Konfigurasi D-ITG di Sisi Pengirim dan Penerima
Pada  skenario  pengujian  jaringan,  pertama  kali  komputer  h1  dan  h4  akan  saling mempertukarkan data dengan ukuran yang bervariasi, dimulai 4,8 Mbyte, 6,4 Mbyte, 8 Mbyte, 9,6  Mbyte,  11,2  Mbyte  dan  12,8  Mbyte.  Protokol  di layer  transport  yang  digunakan  untuk mengirimkan data juga dibuat berbeda yaitu TCP ( Transmission Control Protocol) dan UDP ( User  Datagram Protocol). Pada saat mengirimkan data, perangkat  lunak D-ITG dijalankan pada  kedua  komputer  tersebut.  Pada  contoh  kasus  ini,  komputer  h1  sebagai  komputer pengirim  dan  h4  sebagai  komputer  penerima.  Perintah  dalam  mengkonfigurasi  D-ITG  baik pada sisi komputer pengirim dan penerima terlihat seperti pada keterangan Gambar 3. Kualitas jaringan akan diamati selama waktu pengiriman data. Hasil dari pengukuran akan tersimpan dalam log file di dalam komputer h1. Selanjutnya dari hasil pengukuran akan dilakukan analisa kualitas  jaringan  SDN  pada  saat  diimplementasikan controller  RouteFlow.  Pengujian  akan dilakukan  untuk  melihat  pengaruh  perubahan  ukuran  data  terhadap  kualitas  jaringan  SDN dengan  menggunakan  protokol  di layer transport yang berbeda. Penggunaan protokol  TCP pada saat pengujian digunakan untuk merepresentasikan komunikasi data yang sifatnya real- time dan UDP digunakan untuk merepresentasikan komunikasi data yang sifatnya unreal-time.
Jaringan SDN yang akan diujikan mengimplementasikan algoritma routing Djikstra. Salah satu protokol  routing  yang  menggunakan  algoritma  tersebut  adalah  OSPF  ( Open  Shortest  Path First). Protokol routing OSPF menggunakan acuan bandwidth dalam menentukan jalur terbaik ke  semua  alamat network  tujuan.  Pada  skenario  perancangan  topologi  jaringan  SDN  awal seperti  yang  terlihat  pada  keterangan  Gambar  2,  masing-masing interface  switch menggunakan  acuan bandwidth  saluran  sebesar  10  Mbps.  Dalam  mengimplementasikan protokol routing OSPF dengan menggunakan controller RouteFlow, terdapat satu perangkat lunak yang akan digunakan yaitu Quagga. Perangkat lunak ini difungsikan untuk mengaktifkan protokol routing dalam jaringan SDN, seperti RIP, OSPF, atau IS-IS. Pada proses pengujian jaringan SDN ini digunakan protokol routing OSPF.
Berdasarkan keterangan Gambar topologi perencanaan jaringan SDN pada Gambar 2, trafik data yang dibangkitkan adalah berasal dari komputer h1 dan h4. Terdapat dua komputer yang difungsikan sebagai pembeban trafik dalam jaringan SDN yaitu komputer h2 dan h3. Istilah dari trafik data ini adalah trafik background. Adanya trafik yang dipertukarkan antara komputer h2 dan h3 mengakibatkan trafik jaringan menjadi lebih terbebani ketika komputer h1 dan h4 melakukan  proses  pertukaran  data.  Komputer  h2  dan  h3  juga  akan  melakukan  proses pertukaran data dengan ukuran data yang bervariasi, dimulai dari 33 Mbyte, 66 Mbyte, 99 Mbyte,  132  Mbyte,  165  Mbyte  dan  198  Mbyte.  Perangkat  lunak  yang  digunakan  untuk membangkitkan  trafik  data  tambahan  pada  penelitian  ini  adalah iperf.  Konsep  dalam menjalankan  aplikasi iperf  menggunakan  sistem  client  dan  server.  Pada  saat  melakukan pengujian,  komputer  h2  akan  difungsikan  sebagai iperf  server  dan  h3  sebagai  iperf  client. Konfigurasi iperf disisi komputer h2 dan h3 terlihat pada keterangan Gambar 4.
Gambar 4. Konfigurasi Iperf Disisi Komputer Client dan Server
Pembangkitan trafik tambahan ( background traffic) juga menggunakan skenario penggunaan protokol layer  transport  yang  berbeda  yaitu  TCP  dan  UDP.  Ukuran  data  yang  digunakan sebagai pembeban trafik dibuat bervariasi, sedangkan komunikasi antara komputer h1 dan h4 sebagai komputer utama menggunakan ukuran data yang tetap yaitu sebesar 12,8 Mbyte.
Jaringan SDN yang sudah dibuat dengan menggunakan bantuan perangkat lunak Mininet akan diuji  kualitas  jaringan  tersebut  untuk  mengetahui  tingkat  kehandalan  jaringan  dalam menangani aliran trafik data yang mengalir pada jaringan tersebut. Salah satu parameter yang digunakan  untuk  menguji  tingkat  kehandalan  jaringan  SDN  yang  sudah  dibangun  adalah dengan menggunakan parameter nilai delay. Besaran nilai waktu yang dibutuhkan paket untuk bisa  sampai  ke  perangkat  penerima  akan  dinilai.  Persamaan  yang  digunakan  untuk menghitung besaran nilai delay adalah sebagai berikut (Manual et al., 2013) :
𝜎 𝑑 𝑑 (1)
Nilai delay  yang  dihasilkan  merupakan  nilai  rata-rata  delay  dari  delay  waktu  pengiriman masing-masing  paket.  Konstanta  N  pada  Persamaan  (1)  di  atas  menandakan  jumlah  total paket  yang  dikirimkan  dari  perangkat  pengirim  ke  penerima.  Selain  penghitung  parameter delay, kualitas jaringan juga akan dihitung dengan menggunakan parameter nilai jitter.
𝐽𝑖𝑡𝑡𝑒𝑟 ∑ | | (2)
Jitter  merupakan  variasi  delay  antar  pengiriman  paket.  Konstanta  D  pada  Persamaan  (2) merupakan  selisih  waktu  antara  pengiriman  paket  ke-i  dengan  paket  ke  (i-1)  atau  paket sebelumnya. Nilai rata-rata dari selisih total antar pengiriman paket tersebut merupakan hasil dalam menentukan nilai jitter. Selain delay dan jitter, nilai throughput juga digunakan sebagai parameter dalam mengukur kualitas jaringan SDN.
𝑇ℎ𝑟𝑜𝑢𝑔ℎ𝑝𝑢𝑡 ∑ (3)
Ketiga parameter yang digunakan untuk mengukur kualitas jaringan SDN dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak D-ITG. Perangkat lunak tersebut akan diaktifkan baik pada sisi komputer pengirim maupun penerima.

## 2.3. Perancangan Sistem Jaringan
Konsep perancangan sistem jaringan hanya menggunakan dua buah  komputer yang saling terhubung  dengan  menggunakan  kabel  UTP.  Terdapat  salah  satu  komputer  yang  akan difungsikan sebagai perangkat controller dan komputer yang lain digunakan sebagai komputer dalam  membuat  jaringan  SDN.  Skenario  dari  perancangan  sistem  jaringan  terlihat  pada keterangan Gambar 5 berikut.
Gambar 5. Topologi Sistem
Sesuai  dengan  keterangan  Gambar  5,  terlihat  satu  komputer  yang  akan  diaktifkan  jenis controller  RouteFlow  dengan  menggunakan  alamat  IP  192.168.56.1.  Komputer  tersebut disimulasikan akan mengatur jaringan SDN yang akan dibuat pada komputer lain yang akan difungsikan  sebagai  bagian data  plane.  Bagian  ini  dalam  sistem  jaringan  SDN  akan menyediakan fungsi jaringan. Perangkat-perangkat switch akan dihubungkan dan dibuat pada bagian  ini.  Pada  skenario  topologi  sistem  jaringan  komputer  yang  akan  difungsikan  untuk membuat  jaringan  SDN  menggunakan  alamat  IP  192.168.56.2.  Kedua  komputer  tersebut terhubung secara langsung dengan menggunakan kabel UTP. Dalam membuat jaringan SDN pada komputer yang difungsikan sebagai bagian data plane akan digunakan perangkat lunak Mininet dan sebagai pembangkit trafik data dalam jaringan SDN adalah D-ITG.
Perancangan topologi jaringan SDN yang akan diujikan, diimplementasikan dalam perangkat lunak Mininet. Penggunaan Mininet merupakan solusi sebelum mengimplementasikan sebuah controller dalam jaringan SDN nyata. Mininet merupakan solusi untuk mensimulasikan jaringan SDN. Sistem simulasi yang digunakan untuk menguji jaringan SDN menggunakan bantuan dua perangkat komputer yang terhubung langsung dengan menggunakan kabel UTP seperti yang terlihat  pada  keterangan  Gambar  5.  Salah  satu  komputer  difungsikan  hanya  untuk menjalankan perangkat lunak Mininet. Pada komputer tersebut, perancangan topologi jaringan uji seperti yang terlihat pada keterangan Gambar 2 diimplementasikan. Topologi jaringan yang sudah  dibuat  dihubungkan  dengan  perangkat controller  yang  terpisah  secara  fisik,  tidak menyatu  pada  komputer  yang  dijalankan  perangkat  lunak  Mininet.  Jenis controller  yang digunakan  untuk  proses  uji  sistem  adalah RouteFlow.  Sistem  operasi  yang  digunakan  baik untuk menjalankan Mininet maupun controller RouteFlow adalah Ubuntu 12.04.
Pada keterangan Gambar 2, komputer H1 dan H4 adalah komputer utama yang melakukan proses pertukaran data. Dengan menggunakan dua komputer tersebut, kualitas jaringan SDN sesuai  dengan  perancangan  topologi  jaringan  awal  akan  diujikan  dengan  menggunakan parameter QoS ( Quality of Service); throughput, delay, jitter, dan waktu konvergensi jaringan. Peran dari komputer H2 dan H3 adalah sebagai pemberi atau pembangkit trafik tambahan ( background trafik) dalam jaringan. Selama terjadinya proses komunikasi, tahapan pengujian jaringan  SDN  dilakukan  untuk  mengetahui  kualitas  jaringan  tersebut.  Pengujian  yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan dua skenario yaitu dengan dan tanpa adanya trafik background atau trafik dari komputer lain yang menggunakan jaringan selain komputer utama yang sedang melakukan proses komunikasi.

## 3. HASIL PENGUJIAN
Percobaan pengujian jaringan SDN seperti yang terlihat pada keterangan Gambar 2 bertujuan untuk menganalisa pengaruh perubahan ukuran paket terhadap kualitas jaringan SDN baik itu dengan  dan  tanpa  adanya  trafik  tambahan  ( background traffic) dalam jaringan. Parameter untuk mengukur kualitas jaringan SDN yang digunakan diantaranya adalah delay, jitter dan throughput. Selain itu terdapat parameter tambahan untuk mengukur kualitas kinerja jaringan penggunaan protokol routing OSPF yaitu dengan melakukan pengukuran waktu konvergensi jaringan.

## 3.1 Pengukuran Parameter Delay
Waktu  paket  dikirimkan  dari  perangkat  pengirim  sampai  ke  penerima  akan  dicatat  untuk melihat  kualitas  jaringan  SDN  dilihat  dari  sisi  parameter  nilai delay.  Persamaan  untuk menghitung  nilai delay  terdapat  pada  Persamaan  (1).  Hasil  dari  pengukuran  nilai  delay kemudian akan dilihat apakah nilai tersebut masih dalam kategori baik, sedang, atau buruk menurut standarisasi yang diberikan ITU-T G.114 (Systems, 2003) .
Tabel 1. Standarisasi Nilai Delay dari ITU-T G.114 Delay (Latency) Standard Category Delay Good 0-150 ms Medium 150-400 ms Poor >400 ms
Perhitungan nilai delay difokuskan pada paket yang dipertukarkan antara komputer h1 dan h4. Besaran ukuran paket yang dipertukarkan juga bervariasi, dimulai dari ukuran paket 4,8 Mbyte  sampai  12,8  Mbyte.  Kemudian  proses  komunikasi  antara  komputer  h1  dan  h4  akan disimulasikan dengan memberikan beban tambahan pada jaringan SDN. Komputer h2 dan h3 adalah komputer yang akan memberikan beban dengan cara saling mempertukarkan paket dengan ukuran yang bervariasi, dimulai dari ukuran paket 33 Mbyte sampai 198 Mbyte.
Gambar 6.  Hasil Pengukuran Nilai Delay Tanpa Background Traffic
Gambar 7. Hasil Pengukuran Nilai Delay Dengan Background Traffic
Hasil pengukuran nilai delay ketika komputer h1 mengirim paket ke h4 dengan variasi nilai dari besaran ukuran paket yang dikirimkan dari komputer h1 ke h4 terlihat pada keterangan Gambar 6. Hasil pengukuran kualitas jaringan SDN dengan menggunakan parameter delay, jitter, throughput dan waktu konvergensi jaringan merupakan nilai rata-rata dari tiga puluh kali percobaan pengukuran. Dari hasil pengukuran terlihat bahwa pengiriman paket dengan menggunakan protokol di layer transport TCP mempunyai nilai yang lebih besar dibandingkan
dengan penggunaan protokol UDP. Dengan kata lain, paket yang dikirimkan oleh komputer h1 akan lebih cepat sampai ke komputer h4 jika digunakan protokol UDP dibandingkan dengan penggunaan  protokol  TCP.  Proses  pengiriman  paket  yang  dikirimkan  oleh  komputer  h1 menggunakan asumsi bahwa informasi rute yang menuju ke alamat network yang digunakan oleh komputer h4 sudah tersimpan dalam tabel flow pada perangkat switch S5. Sebelum bisa melakukan  proses forwarding,  switch  S5  akan  menggunakan  jalur  yang  aman  dengan menggunakan  bantuan  protokol  TSL  ( Transport  Layer  Security)  menuju  ke  perangkat controller  untuk  menanyakan  informasi  rute  menuju  ke  komputer  h4.  Misalnya  pada  saat mengirimkan paket dengan ukuran 4,8 Mbyte, penggunaan protokol UDP menghasilkan nilai delay sebesar 1,334 ms, sedangkan jika menggunakan protokol TCP nilai delay paket yang dihasilkan adalah sebesar 2,006 ms. Dengan menambah ukuran paket yang dikirimkan dari komputer h1 ke h4, terlihat tren nilai delay juga semakin besar. Ukuran dari header TCP relatif lebih besar daripada UDP, sehingga paket yang dikirimkan dengan menggunakan protokol TCP akan  menghasilkan  nilai delay  yang  relatif  lebih  besar  jika  dibandingkan  dengan  UDP  jika protokol tersebut digunakan untuk mengirimkan data ke perangkat penerima. Besar ukuran header TCP adalah sebesar 20 Byte, berbeda dengan besar ukuran header UDP yaitu sebesar 8 Byte.
Pada  saat  melakukan  pengukuran  dengan  menggunakan  tambahan  trafik  dalam  jaringan ( background traffic), besaran ukuran data yang dipertukarkan antara komputer utama yaitu h1  dan  h4  dibuat  tetap  yaitu  sebesar  12,8  Byte.  Hasil  dari  pengukuran  nilai delay  dengan menambah trafik data dari komputer lain selain komputer h1 dan h4 terlihat pada keterangan Gambar  7.  Selain  komputer  h1  dan  h4  aktif  dalam  melakukan  proses  pertukaran  data, komputer h2 dan h3 juga ikut serta menggunakan jaringan. Paket data juga dipertukarkan oleh kedua komputer tersebut. Ukuran header dari paket yang menggunakan protokol UDP lebih  kecil  dibandingkan  dengan  TCP.  Hal  ini  menyebabkan  paket  yang  dikirimkan  dengan menggunakan protokol UDP menghasilkan nilai delay yang lebih kecil jika dibandingkan ketika menggunakan protokol di layer transport TCP. Hal ini bisa dilihat dari hasil pengukuran nilai delay pada keterangan Gambar 7. Dengan menambah ukuran trafik tambahan dalam jaringan, nilai delay yang dihasilkan juga semakin besar. Misalnya ketika menggunakan trafik tambahan ke dalam jaringan SDN sebesar 198 Mbyte, nilai delay yang dihasilkan dengan menggunakan protokol  TCP  yatu  sebesar  32,84  ms.  Namun,  hasil  pengukuran  nilai delay  tersebut  masih dalam kategori baik menurut acuan standar ITU-T G.114 tentang nilai delay.

## 3.2 Pengukuran Parameter Jitter
Hasil pengukuran nilai delay akan berhubungan erat dengan nilai jitter. Jika delay adalah waktu yang dibutuhkan paket untuk bisa sampai ke perangkat penerima, maka jitter adalah interval waktu  antar  kedatangan  paket.  Pengukuran  nilai jitter  dilakukan  dengan  menggunakan pendekatan  nilai  rata-rata,  dimana  Persamaan  (2)  adalah  rumus  yang  digunakan  untuk menghitung nilai jitter dengan menggunakan perangkat lunak D-ITG. Seperti pada pengukuran nilai delay, hasil dari pengukuran nilai jitter akan dibandingkan dengan standarisasi nilai jitter terkait kualitas jaringan yang dikeluarkan oleh ITU-T G.144.
Tabel 2. Standarisasi Nilai Jitter dari ITU-T G.114 Jitter Standard Category Jitter Good 0-20 ms Medium 20-50 ms Poor >50 ms
Menurut standarisasi nilai jitter yang dikeluarkan oleh ITU-T G.114, hasil pengukuran nilai jitter dikatakan bagus direntang angka 0 sampai 20 ms. Nilai tersebut yang akan dijadikan acuan hasil pengukuran kualitas jaringan SDN dengan menerapkan controller RouteFlow. Pengukuran nilai jitter dilakukan  dengan  menggunakan  dan tanpa menggunakan  skenario pembebanan trafik dalam jaringan.
Gambar 8.  Hasil Pengukuran Nilai Jitter Tanpa Background Traffic
Gambar 9. Hasil Pengukuran Nilai Jitter Dengan Background Traffic
Hasil  pengukuran  nilai jitter  seperti  yang  terlihat  pada  keterangan  Gambar  8  dan  9 memperlihatkan  pola  hasil  yang  sama  seperti  pada  pengukuran  nilai delay.  Penggunaan protokol di layer transport TCP menghasilkan nilai jitter yang relatif lebih besar dibandingkan ketika digunakan protokol UDP. Pola tren nilai jitter dengan memperbesar ukuran data yang dipertukarkan  antara  komputer  h1  dan  h4  cenderung  naik.  Pada  penggunan  ukuran  data maksimal yaitu sebesar 12,8 Mbyte, penggunaan protokol TCP menghasilkan nilai jitter sebesar 0,101 ms, sedangkan pada penggunaan protokol UDP menghasilkan nilai jitter sebesar 0,032 ms.  Hasil  nilai  tersebut  masih  dalam  kategori  baik  menurut  standarisasi  nilai jitter  yang dikeluarkan oleh ITU-T G.114. Begitupula ketika menambahkan beban trafik data ( background traffic) ke dalam jaringan SDN seperti yang diperlihatkan pada keterangan Gambar 9. Dengan membuat besaran ukuran data yang dipertukarkan antara komputer h1 dan h4 tetap yaitu sebesar 12,8 Mbyte, kemudian menambahkan beban trafik data yang dilakukan oleh komputer h2 dan h3 sampai penggunaan ukuran data sebesar 198 Mbyte, terdapat lonjakan kenaikan nilai jitter yang cukup besar. Pada penggunaan protokol TCP menghasilkan nilai jitter sebesar
4,731 ms, sedangkan pada penggunaan protokol UDP menghasilkan nilai jitter sebesar 2,247 ms. Perbedaan ukuran header yang digunakan oleh protokol UDP dan TCP memperlihatkan adanya perbedaan hasil pengukuran nilai jitter. Misalnya pada saat melakukan pengukuran dengan  tanpa  adanya  beban  trafik  tambahan  dalam  jaringan.  Penggunaan  protokol  UDP menghasilkan nilai jitter 215,62% lebih kecil dibandingkan dengan penggunaan protokol TCP.

## 3.3 Pengukuran Parameter Throughput
Selain menggunakan parameter delay dan jitter, kualitas jaringan SDN juga diukur dengan menggunakan parameter nilai throughput. Pengukuran parameter throughput dilakukan untuk mengetahui  besaran bandwidth  sebenarnya  yang  digunakan  oleh  komputer  untuk mengirimkan data. Nilai bandwidth saluran yang digunakan pada jaringan adalah sebesar 10 Mbps. Namun, nilai throughput yang diterima oleh masing-masing komputer biasanya tidak sebesar  nilai bandwidth  saluran.  Besaran  nilai  throughput  akan  tergantung  dengan  jumlah komputer yang menggunakan jaringan atau besaran trafik data yang mengalir dalam jaringan (Nugroho  &  Fallah,  2018) .  Pengukuran  nilai throughput  juga  dibandingkan  dengan  dan tanpa adanya penggunaan tambahan trafik data.
Gambar 10.  Hasil Pengukuran Nilai Throughput Tanpa Background Traffic
Gambar 11. Hasil Pengukuran Nilai Throughput Dengan Background Traffic
Pengukuran nilai throughput juga dilakukan dengan menggunakan bantuan perangkat lunak D-ITG.  Titik  pengukuran  dilakukan  pada  komputer  h1  sebagai  komputer  pengirim  dan  h4 sebagai komputer penerima. Perangkat lunak D-ITG diaktifkan pada kedua komputer tersebut.
Namun perintah yang digunakan agak sedikit berbeda untuk komputer pengirim dan penerima seperti yang terlihat pada keterangan  Gambar  3. Persamaan (3) digunakan sebagai rumus untuk  menghitung  nilai throughput  yang  dihasilkan  oleh  perangkat  lunak  D-ITG.  Hasil pengukuran  nilai throughput  pada  saat  komputer  h1  dan  h4  saling  mempertukarkan  data dengan ukuran yang bervariasi terlihat pada keterangan Gambar 10. Dari hasil pengukuran terlihat bahwa baik itu pada saat menggunakan protokol TCP maupun UDP sebagai protokol di layer transport yang digunakan untuk mengirimkan paket dihasilkan nilai pengukuran yang relatif sama. Seperti pada saat komputer h1 mengirimkan data dengan ukuran 4,8 Mbyte. Hasil yang didapatkan baik itu dengan menggunakan protokol TCP maupun UDP sama yaitu sebesar 1,926 Mbps. Besaran nilai throughput akan bertambah besar dengan menaikkan ukuran paket yang  dipertukarkan  antar  dua  komputer.  Hal  ini  membuktikan  bahwa  ukuran header  yang dimiliki  oleh  kedua  protokol  tersebut  tidak  mempengarahui  besaran  nilai throughput  yang dihasilkan.
Pengujian  skenario  berikutnya  adalah  dengan  menambahkan  trafik  tambahan  ke  dalam jaringan SDN. Komputer h2 dan h3 dipaksakan untuk mempertukarkan data dengan ukuran yang bervariasi. Perangkat lunak iperf diaktifkan baik pada komputer h2 sebagai pengirim dan h3 sebagai penerima. Peran dari perangkat lunak tersebut adalah untuk membangkitkan trafik data.  Hasil  dari  pengukuran  nilai throughput  dengan  menambahkan  trafik  data  ke  dalam jaringan SDN terlihat pada keterangan Gambar 11. Dengan menambahkan trafik tambahan ke dalam jaringan terlihat bahwa penggunaan protokol TCP menghasilkan nilai throughput yang relatif lebih besar dibandingkan dengan penggunaan protokol UDP. Pada pengujian ini terlihat bahwa ukuran header TCP yang lebih besar dibandingkan dengan UDP mempengaruhi nilai throughput. Dengan  menggunakan  ukuran header yang  lebih  besar,  secara tidak  langsung akan mempengarahui beban trafik dalam jaringan. Dari penjelasan Gambar 11 terlihat bahwa penggunaan  protokol  TCP  memberikan  pembebanan  trafik  yang  relatif  lebih  besar dibandingkan  UDP.  Hal  ini  memberikan  dampak  pada  pengujian  nilai throughput.  Misalnya pada  melakukan  pembebanan  jaringan  sebesar  33  Mbyte,  66  Mbyte,  dan  99  Mbyte, penggunaan  protokol  TCP  memberikan  nilai throughput  0,019%  lebih  besar  dibandingkan ketika menggunakan protokol UDP.

## 3.4 Pengukuran Waktu Konvergensi
Pengukuran waktu konvergensi ditujukan untuk mengetahui kualitas protokol routing OSPF dalam  menangani  perubahan  topologi  jaringan  ketika  jalur  utama  mengalami  masalah. Pengukuran waktu konvergensi dilakukan di dalam jaringan, sedangkan pengukuran terhadap parameter delay,  jitter  dan  throughput  dilakukan  pada  sisi  perangkat  akhir  (end-device). Skenario yang dilakukan pada saat pengujian waktu konvergensi adalah dengan memutuskan jalur utama yang digunakan oleh komputer h1 untuk mengirimkan paket ke komputer h4. Jalur utama  yang  digunakan  sesuai  skenario  topologi  jaringan  uji  yang  terlihat  pada  keterangan Gambar 2 adalah h1->s5->s4->h4. Ketika ada paket yang dikirimkan oleh komputer h1, paket tersebut akan masuk ke switch s5 lewat port 1 dan dikeluarkan ke port 4. Sebelum diteruskan ke komputer tujuan, paket tersebut akan masuk ke switch s4 lewat port 4 dan akan dikeluarkan lewat port 1 menuju ke komputer h4. Hasil dari pengukuran waktu konvergensi terlihat pada keterangan Gambar 12.

## Gambar 12. Hasil Pengukuran Waktu Konvergensi
Hasil pengukuran waktu konvergensi dilakukan ketika komputer h1 mengirimkan paket ke h4, kemudian  port  4  di switch  s5  yang  dijadikan  sebagai  jalur  utama  diputus.  Ketika  terjadi perubahan  topologi  jaringan,  protokol routing  OSPF  yang  teraktifkan  pada  masing-masing switch akan bekerja dalam menghimpun informasi rute ke semua switch tetangga. Switch s5 akan menanyakan ke semua switch tetangga tentang jalur terbaik untuk menuju ke komputer h4.  Setelah  jalur  utama  diputus,  jalur  yang  digunakan  oleh switch  s5  untuk  menuju  ke komputer h4 berubah menjadi h1->s5->s6->s8->h4. Nomor port yang digunakan oleh switch s5 untuk menuju ke switch s6 adalah port 2. Dari switch s6, paket akan diteruskan ke switch s8 melalui port 3. Dari switch s8, paket akan diteruskan lewat port 1 menuju ke komputer h4.
Waktu peralihan dari awal port 4 di switch s5 diputus sampai bisa digunakan port 2 untuk meneruskan  paket  menuju  ke  komputer  h4  dijadikan  acuan  dalam  menghitung  waktu konvergensi  jaringan.  Gambar  12  memperlihatkan  hasil  pengukuran  waktu  konvergensi dengan variasi besaran ukuran paket yang dikirimkan dari komputer h1 menuju ke h4. Dari hasil  pengukuran  terlihat  bahwa  dengan  memperbesar  ukuran  data  yang  dikirimkan  ke komputer  h4,  waktu  konvergensi  jaringan  yang  dihasilkan  juga  relatif  membesar  (naik). Misalnya  ketika  ukuran  data  yang  dikirimkan  sebesar  64  Byte,  waktu  konvergensi  jaringan yang  dihasilkan  sebesar  12,18  ms.  Akan  tetapi  ketika  ukuran  data  diperbesar  menjadi  384 Byte, besaran waktu konvergensi jaringan yang dihasilkan naik menjadi 14,71 ms.

## 4. KESIMPULAN
Hasil pengujian kualitas jaringan SDN dengan menggunakan controller RouteFlow dan protokol routing OSPF masih dalam kategori baik menurut standarisasi yang dikeluarkan oleh ITU-T G.114 baik itu jika dilihat dari sisi parameter nilai delay maupun jitter. Penggunaan protokol di layer transport UDP menghasilkan nilai delay dan jitter yang lebih baik dibandingkan dengan TCP. Peningkatan ukuran data yang dipertukarkan dalam jaringan juga akan berbanding lurus dengan hasil pengukuran nilai delay dan jitter. Dengan menaikkan ukuran data, nilai delay dan jitter  yang  dihasilkan  juga  semakin  besar.  Begitupula  dengan  tren  hasil  pengukuran  nilai throughput.  Penambahan  beban  trafik  data  dalam  jaringan  relatif  tidak  mengubah  hasil pengukuran nilai throughput yaitu di angka nilai rata-rata 5,138 ms baik pada penggunaan protokol  di layer  transport  UDP  maupun  TCP.  Selain  kedua  parameter  tersebut,  hasil pengukuran  terhadap  kualitas  protokol routing  OSPF  juga  dilakukan  dengan  menggunakan parameter  waktu  konvergensi  jaringan.  Dari  hasil  pengukuran  terlihat  bahwa  waktu  yang dibutuhkan agar jaringan dapat dikatakan dalam keadaan konvergen adalah sebesar 12,18 ms ketika ukuran paket yang dipertukarkan sebesar 64 Byte. Besaran waktu konvergensi tersebut naik sebesar 20,77% ketika ukuran paket yang dipertukarkan dibuat menjadi 384 Byte.

## DAFTAR RUJUKAN
APJII. (2016). Penetrasi dan Perilaku Pengguna Internet Indonesia. Retrieved May 14, 2019, from https://apjii.or.id/downfile/file/surveipenetrasiinternet2016.pdf
Djomi, M. I.,  Munadi, R., & Negara,  R. M.  (2018).  Analisis  Kualitas  Layanan FTP  danVideo Streaming  berbasis  Network  Function  Virtualization  menggunakan  Docker  Containers.
ELKOMIKA: Jurnal Teknik Energi Elektrik, Teknik Telekomunikasi, & Teknik Elektronika,
6(2), 180. https://doi.org/10.26760/elkomika.v6i2.180
Drutskoy,  D.,  Keller,  E.,  &  Rexford,  J.  (2013).  Scalable  network  virtualization  in  software-
defined networks. IEEE Internet Computing, 17(2), 20–27.
https://doi.org/10.1109/MIC.2012.144
Hu, F., Hao, Q., & Bao, K. (2014). A Survey on Software-Defined Network and OpenFlow : From  Concept  to  Implementation. IEEE  Communications  Surveys  &  Tutorials,  16(4), 2181–2206. https://doi.org/10.1109/COMST.2014.2326417
Kreutz, D., Ramos, F. M. V., Verissimo, P. E., Rothenberg, C. E., Azodolmolky, S., & Uhlig, S.
(2015). Software-defined networking: A comprehensive survey. Proceedings of the IEEE, 103(1), 14–76. https://doi.org/10.1109/JPROC.2014.2371999
Kurniawan, M. T., Nurfajar, A., Dwi, O., & Yunan, U. (2017). Desain Topologi Jaringan Kabel Nirkabel PDII-LIPI dengan Cisco Three- Layered Hierarchical menggunakan NDLC. Jurnal Elkomika, 4(1). https://doi.org/10.26760/elkomika.v4i1.47
Lara,  A.,  Kolasani,  A.,  &  Ramamurthy,  B.  (2014).  Network  innovation  using  open  flow:  A survey. IEEE  Communications  Surveys  and  Tutorials,  16(1),  493–512. https://doi.org/10.1109/SURV.2013.081313.00105
Liao, W. H., Kuai, S. C., & Lu, C. H. (2016). Dynamic load-balancing mechanism for software- defined  networking. Proceedings  -  2016  International  Conference  on  Networking  and Network Applications, NaNA 2016, 336–341. https://doi.org/10.1109/NaNA.2016.66
Manual, D., Botta, A., Donato, W. De, Dainotti, A., Avallone, S., & Pescap, A. (2013). D-ITG 2.8.1 Manual. 1–35.
Nugroho, K., & Fallah, M. S. (2018). Implementasi Load Balancing menggunakan Teknologi EtherChannel  pada  Jaringan  LAN. ELKOMIKA:  Jurnal  Teknik  Energi  Elektrik,  Teknik Telekomunikasi, & Teknik Elektronika, 6(3), 420.
https://doi.org/10.26760/elkomika.v6i3.420
Nunes, B. A. A., Mendonca, M., Nguyen, X. N., Obraczka, K., & Turletti, T. (2014). A survey of
software-defined networking: Past, present, and future of programmable networks. IEEE Communications Surveys and Tutorials, 16(3), 1617–1634.
https://doi.org/10.1109/SURV.2014.012214.00180
Putra,  M.  W.,  Pramukantoro,  E.  S.,  &  Yahya,  W.  (2018).  Analisis  Perbandingan  Kualitas Kontroller Floodlight , Maestro , RYU , POX Dan ONOS Dalam Arsitektur Software Defined Network ( SDN ). Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi Dan Ilmu Komputer, 2(10), 3779–3787.
Saputra, I. A., M., R. R., & Hertiana, S. N. (2017). Uji Kualitas Algoritma Floyd-Warshall Pada Jaringan Software Defined Network (SDN). Jurnal Elektronika Dan Telekomunikasi, 16(2), 52. https://doi.org/10.14203/jet.v16.52-58
Systems, D. (2003). G.114 (05/2003). Networks.
Yao, Z., & Yan, Z. (2016). Security in software-defined-networking: A survey. Lecture Notes in  Computer  Science  (Including  Subseries  Lecture  Notes  in  Artificial  Intelligence  and Lecture Notes in Bioinformatics), 10066 LNCS(4), 319–322. https://doi.org/10.1007/978- 3-319-49148-6_27