## Peningkatan  Konektivitas Service VPLS Redundant
Path Dengan Rapid Spanning Tree Protocol
Fikri Iqromuddin 1 , Novi Dian Nathasia 2 , Iskandar Fitri 3
1 fikri1892@gmail.com , 2 novidian@civitas.unas.ac.id, 3 tektel2001@yahoo.com
Fakultas Teknologi Komunikasi dan Informatika, Universitas Nasional
Abstract—  Virtual  Private  LAN  Service  is  already  very popular  among  the  enterprise  industry  w hich  is  a  point  to point  network  or  multipoint  to  multipoint  l2VPN  service, VPLS  provides  transparent  bridge  between  customers connected to geographically dispersed locations delivered via MPLS  backbone  by  utilizing  features  such  as  MPLS  Fast reroute  and  traffic  e ngineering.  Redundant  paths  can  be applied to the VPLS service on the access side and backbone to  maintain  link  performance   that  aims  to  minimize  down time  during  network  fails  on  the   VPLS  service.  In  this research, t he implementation of redundant path using R STP to  prevent  forwarding  loop  switching  network  in  VPLS service  to  protect  end-to-end  data  traffic  with  VPLS  mesh- pseudowire  and  spoke-pesudowire  with  RSTP  is  t he  most optimal  result  compared  to  STP  and  build  reliable  network System  with high performance  for use in modern industry.
Intisari — Virtual  Private  LAN  Service sudah  sangat popular  di  kalangan  industri  enterprise  yang  me rupakan jaringan point  to  point atau multipoint  to  multipoint l2VPN service , VPLS menyediakan transparan  bridge antara customer yang  terkoneksi  dengan  lokasi  terpisah  secara geografis  yang  di deliver mela lui MPLS backbone dengan me manfaatkan feature seperti MPLS fast   reroute dan traffic engineering . Redundant path dapat  di  terapkan  pada  service VPLS di sisi akses maupun backbone untuk menjaga performa lin k  yang  bertujuan  untuk  me min ima lisir down time saat network fail pada service VPLS .  Dala m  penelit ian  in i  di imple mentasikan redundant path menggunakan RSTP guna mencegah forwarding loop switching network pada service VPLS agar te rlindungnya traffic data secara end to end dengan hasil VPLS mesh-pseudowire dan spok e-pesudowire dengan RSTP merupakan  hasil  yang  paling  optimal  d ibandingkan dengan STP dan  terbentuk reliable  network   system dengan high performance untuk di gunakan pada modern industri.
Kata  Kunci — MPLS,  Pseudowire,  RSTP,  Redundant, VPLS

## I.    PENDAHULUAN
Seiring dengan meningkatnya kebutuhan industri enterprise,  maka   dibutuhkan  teknologi  canggih  untuk me menuhi segala kebutuhan tersebut, tantangan bagi penyedia layanan  adalah  men igkatkan  performa network dan    inovatif untuk  me menuhi  kebutuhan  kritis  in i.  Industri  enterprise me mbutuhkan  koneksi  antar  site  dengan  kriteria high bandwith , plug  and  play dan simple  sevice  peering .  Dala m rangka improve availability ,  perlu  di  perhatikan failure yang terjadi  pada network yang  mengakibatkan  menurunnya network availability .  Dengan  segala  kebutuhan  ini  layanan
VPLS merupakan  salah  satu  solusi  tersebut. Virtual  Private LAN  Service ( VPLS )  mengkoneksikan point  to  point  atau multipoint  to  multipoint Ethernet  bridging via IP/MPLS back bone , semua customer yang terhubung dalam VPLS yang sama  menjad i segment LAN yang  sama  terlepas  dari  lokasi yang  berbeda. VPLS me manfaatkan  segala  keuntungan  dari MPLS infrastruktur, seperti traffic engineering pada transport tunnel , tunnel  resilient  feature , convergensi  back bone untuk multiple service , namun VPLS service perlu di proteksi secara end to end untuk menghindari segala macam network  fail .

## II.  PENELITIAN  TERKAIT
Pada penelit ian sebelu mnya yaitu penerapan spanning tree pada VPLS yang di bagi men jadi dua yaitu customer asociated dan provider asociated pada flat desain VPLS [1] dengan hasil spanning  tree dapat transmited  broadcast  frames me la lui VPLS  network tanpa  mengirim broadcast  storm dan  dapat mengurangi  waktu  konvergensi  pada segment network provider maupun customer . Pada VPLS flat desain, fungsi n(n -  1)/2 me sh-pseudowire harus di terapkan pada VPLS dimana n  adalah  me mber PE router  yang  berpartisipasi  pada service VPLS . VPLS flat desain menggunakan mesh-pseudowire untuk koneksi  antar PE ,  pengurangan  ju mlah mesh -pseudowire dapat mengakibatkan loss koneksi dengan masalah data plane maupun control plane untuk skala network yang luas. Dimana akan  banyaknya pack et untuk  di replicate dan  pengelolaan pseudowire pada sevice VPLS . VPLS interopebility dengan CE bridge di bagi dua kategori yaitu mandatory dan optional [2],  kategori mandatory yaitu me mastikan  pengopreasian VPLS yang  tepat  dengan CE bridge dalam  kasus  ketika attachment  circuit mengunakan VLAN ma ka PE perlu  menyesuaikan  dengan  perangkat CE seperti  penyesuaian protocol  spanning  tree .  Sedangkan optional yaitu penyediaan tambahan operational dalam rangka improvement dan efficiency VPLS seperti redundancy dalam kasus  melindungi primary  PE  fails agar reroute ke backup PE .
Penelit i  sebelumnya  juga  sudah  me mbahas  tentang three- rings  redundancy industri  Ethernet  menggunakan RSTP [3], dengan  hasil  terbentuk network   system yang  benar-benar handal dan real time performance dengan sedikit pack et loss . Awal mulanya, IETF me mbag i dua standar pengembangan VPLS network dengan signaling Border  Gateway  Protocl ( BGP ) [4] dan signaling Label Distribution Protocol ( LDP ) [5] berdasarkan arsitektur ini perlu d i terap kan me kanis me failure handling dalam VPLS untuk  meningkatkan avilability .  Pada kedua  standar VPLS in i  di  je laskan  keuntungan  pada me kanis me VPLS yang ada dari sisi  ke mudahan dan efisiensi dala m meyedia kan service VPLS pada [6]. Bedasarkan control
plane skalabilitas, tantangan besar dengan LDP VPLS adalah pengelolaan full  mesh targeted  LDP  session dimana  da la m BGP  VPLS dapat  mengatasi  masalah  ini  dengan route reflection [7] .
Pada  penelit ian  ini  akan   di  buat  desain VPLS  redundant path dengan LDP signaling pada pseudowire dan redundant di sisi akses sebagai kategori optional dari VPLS interopebility . Bagaimanapun, redundancy path dapat menyebabkan forwarding  loop yang  akan  menjad i  masalah  serius  seperti broadcast storm, multiple frame transmission dan ketidakstabilan database MAC ( Media Acces Control ) address . Untuk  mengatasi  masalah  in i Rapid Spanning  Tree  Protocol ( RSTP )  dapat  di  gunakan  untuk  mengontrol  data traffic dan pemanfaatan failure  handling pada switching  segment untuk men ingkatkan availability  network .  Tujuan  dari  penulisan penelitian ini diantaranya adalah sebagai berikut  [8] : 1. Membukt ikan  t idak  te rjad inya forwarding loop pada network VPLS dengan topologi yang di buat.
2. Meminimalisir down time ketika terjadi network fail pada jaringan VPLS redundant path di  sisi  akses  maupun back bone network RSTP .

## III.  METODE  PENELITIAN
Dala m  penelitian  in i  a kan  di  imp le mentasikan redundant path pada service  VPLS dengan  Alcatel  lucent  sebagai perangkat network   back bone dan  cisco  sebagai  perangkat akses dengan variasi Rapid Per-Vlan Spanning Tree Protocol yang di simu lasikan dala m GNS3 .  Imp le mentasi multi vendor ini  menjadi  penting  ka rena survey pada real  network beroperasi dengan multi vendor .

## Gambar  1,  Perbandingan Service Model ALSRP
Dengan PWE3  Model
Ga mbar  1  di  atas  merupakan  re ferensi  model PWE3 ( Pseudo  Wire  Emulation  Edge-to-Edge )  dengan ALSRP ( Alcatel-Lucent  Service  Router  Portfolio )  [7],  model  d i  atas me rupakan keperluan dala m penyediaan pseudowire emulation untuk  Ethernet  yang  menunjukan point  to  point service . Arsitektur ini di terapkan juga pada multipoint service seperti VPLS .
Gambar  2,  Ilustrasi Perbandingan Forwarding Mesh PW dan Spoke PW
ALSRP mengidentifikasi service dengan service-ID ,  mode l service menggunakan logical service entity untuk me mbangun service dengan atribut Service  Acces  Point ( SAP ), Service Distribution  Path ( SDP ), SDP-binding . ALSRP me mbag i  2 tipe pseudowire ( PW )  yaitu spok e dan mesh.
Ga mbar 2  me rupakan Ilustrasi forwarding pack et yang di terima  dari pseudowire , mesh-  pseudowire pada VPLS selalu loop-free ini dikarena kan mesh- pseudowire me matuhi aturan split-horizon ketika forwarding traffic antar PE yang bunyinya “ do not relay traffic among mesh-psedowire ”  yang berma ksud split-horizon melarang  pengiriman traffic dari mesh-pseudowire ke sesama mesh-pseudowire dala m se rvice yang sama.
Sela in mesh-psedowire , VPLS dapat  menggunakan spok e- pseudowire sebagai  solusi  dari  skalab ilitas VPLS untuk koneksi antar PE , na mun tipe pseudowire ini  me mungkinkan terjadinya  masalah  seperti forwarding  loop dalam VPLS karena spok e-pseudowire tidak me matuhi aturan split- horizon . Spok e-pseudowire me mbolehkan  pertukaran traffic ke  semua forwarding  entity dalam service ( mesh-  pseudowire,  spok e- pseudowire dan SAP ).  Maka  pada redundant spok e- pseudowire perlu  d i  terapkan STP untuk  menghidari forwarding loop dan  dapat juga d i gunakan sebagai alternate forwarding .
A.  Pertimbangan  VPLS  STP dengan  Redundant  Path STP dala m VPLS d i  bedakan  men jadi  2  istilah  ya itu transparan  mode dan participant  mode .  Dala m transparan mode , STP dala m  status shutdown pada VPLS , VPLS flood BPDU yang  di  terima  dari  node  lainnya  namun  tidak me mp roses BPDU tersebut. VPLS me mpe rla kukan STP BPDU yang  di  terima  sama  seperti  data fra me lainnya  yaitu replicate BPDU dan flood ke se mua pseudowire ( mesh, spok e ) sama  halnya  dengan BUM ( broadcast,  unicast,  multicast ) traffic . Dala m participant  mode , STP protocol enable dalam VPLS dan me mp roses BPDU pack et yang di terima dari node lain  untuk  me mastikan tida k terdapat forwarding loop . VPLS mengkonsumsi  dan  menghasilkan BPDU untuk  menentukan root bridge, root port dan designated port.
PE1 Customer  Equipment Site 1 Customer  Equipment Site 2 Provider Network Switch CE 1 Router CE 1 Router CE 2 Router PE 3 Router PE 1 Router PE 2
Gambar  3,  Ilustrasi Service VPLS  Redundant Path
Terlihat  dari  ga mbar  me rupakan  jaringan VPLS  point  to point ,  tiga  router PE sebagai  jaringan backbone , switch sebagai  jaringan  akses, redundant di  terapkan  di  sisi  a kses dengan  variasi Rapid-PVST+ dan  juga backbone dengan redundant pseudowire .  Dala m  kategori mandatory , mode Rapid-PVST+ me mungkinkan  untuk  setiap VLAN yang  ada pada switch maupun node PE me miliki private spanning tree masing-masing dimana penukaran BPDU hanya berlangsung
pada port grup vlan dan service VPLS yang di tetapkan. STP menggunakan  variasi BPDU dengan protocol  multicast grup MAC address dari 01-80-2c-xx-xx-xx , beberapa propriety STP imple mentasinya  menggunakan MAC address lain  untuk BPDU destinasi MAC address .  Dala m participan mode perlu di  perhatikan STP ko mpatibel  dengan  perangkat  node  lain yang  terkoneksi  dengan VPLS . VPLS ALSRP ko mpetibel dengan beberapa variasi STP seperti RSTP , Comp-dot1w , STP dan Cisco PVST+. Pentingnya me mperhatikan STP ko mpetibel  karena  ketika  terjadi  perubahan  topologi  yang  di sebabkan link   fail STP tidak  akan  beroprasi. STP antar  node mungkin  akan  me milih forwarding dan block ing  port yang berbeda.

## B.  Tahap  Konfigurasi  Desain
Konfigurasi  desain VPLS Redundant Path dengan penerapan RSTP ini di simulasikan  pada simulator GNS3 .
Gambar  4,  Step Konfigurasi Service Pada PE
SDP merupakan logical service direct untuk mengkoneksikan antar node PE mele wati service tunnel. SDP pada  setiap PE menggunakan MPLS Transport  tunnel untuk transport  traffic service  VPLS pada network back bone  antar PE . Behubung SDP bersifat unidirek sional maka PE local dan remote harus dibuat SDP agar terbentuk koneksi bidirek sional . SDP ini  menggunakan LDP untuk mendistribusikan informasi router-id untuk mencapai router PE la in dengan label binding . Pada service VPLS yang  di  simulasikan  in i  menggunakan LDP-signaled untuk me mba wa traffic mele wati MPLS tunnel . Targeted-LDP ( TLDP )  di  gunakan  untuk  me mberikan  s inyal status pseudowire . Konfigurasi Service VPLS pada setiap me mber PE perlu  di masukan logical SAP dan SDP-Binding , dalam simu lasi in i di terapkan SAP  encapsulasi  dot1q untuk forwarding pack et ke customer site dan spok e atau mesh  SDP-binding/pseudowire untuk forwarding traffic melewati network back bone . Pada  gamba r  5  terlihat  step  konfigurasi  pada  switch, dengan topologi redundant link ini data traffic di kontrol oleh RSTP pada switch yang saling bertukar BPDU dengan VPLS untuk memastikan  hanya satu link active forwarding .
Gambar  5,  Step Konfigurasi Pada Switch CE
BPDU in i  berisikan root-id,  root  path  cost,  bridge identifier (bridge-id) dan port identifier (port-id) . Ip address di  setting point  to  point antar  router CE .  Sebagai  perspektif user / customer segment layer 3 hanya ada pada end user atau segment customer sendiri dan di sisi VPLS / back bone provider hanya  menyediakan  segment  layer  2  untuk transport  data frame.

## IV.  HASIL  DAN  PEMBAHASAN
Berdasarkan  desain VPLS network yang  di  simulasikan dengan GNS3 di  lakukan  pengujian availability network dengan parameter pack et send, pack et receive, pack et loss dan durasi  down  time  network secara real  time ,  hal  in i  untuk me mbu ktikan peningkatan konektifitas service VPLS redundant path dengan RSTP sebagai failure handling pada network .
PE1 Customer  Equipment Site 1 Customer  Equipment Site 2 Provider Network Switch CE 1 Router CE 1 Router CE 2 Router PE 3 Router PE 1 Router PE 2

## Gambar  6,  Desain Redundant Path Pada Service VPLS
Konfigurasi t ipe pseudowire pada VPLS di terap kan mesh dan spok e untuk  me mbandingkan  kualitas network dan perbandingan  mekanis me  pencegahan loop  STP dan RSTP untuk failure  handling ,  pada spok e-pseudowire diharuskan pemilihan transparan dan participant mode pada setiap VPLS karena  perancangan  yang  tidak  tepat  akan   mengakibatkan forwarding loop pada VPLS .

## A.  Hasil Pengujian  Redundant  Spoke Pseudowire  VPLS
Hasil pengujian  ini d i dapat dengan cara ICMP ping  real time dan  me matikan link berdasarkan  ke mungkinan network fail . Pengamatan  ini  d i  uji  dengan  pengiriman  20 pack et pada network ,  hasil  pengujian  in i  menggunakan VPLS redundant spok e-pseudwire dengan me mbandingkan penerapan STP dan RSTP . Spok e-pseudowire me laku kan  pertukaran tra ffic ke semua forwarding entity dalam service ( mesh-pseudowire,
spok e-pseudowire dan SAP )  dan  me mbentuk multi  bridge network sehingga dapat membentuk loop forwarding .
Gambar  7,  Grafik  Pengamatan Availability  VPLS Spoke Pseudowire
Da la m  desain  ini  me kanis me  pencegahan loop berhasil me mbuat single spok e-pseudowire dalam status back up/discard , back up  spok e-pseudowire berubah  menjadi forwarding hanya  ketika active spok e-pesudowire down . Dengan  ini redundant pseudowire akan  beroperasi  dengan baik dan tidak  me mbentuk forwarding loop dan di dapat hasil availablility dengan RSTP 80%  dimana  hasil  ini  dapat me mpe rcepat  waktu k onvergensi network di  bandingkan dengan STP yang di dapat hasil 70%.

## B.  Hasil Pengujian  Redundant  Mesh  Pseudowire  VPLS
Metode  pengujian  in i  sa ma  dengan redundant spok e pseudowire VPLS sebelu mnya, yaitu ICMP ping real time dan mematikan link berdasarkan kemungkinan network fail .
Gambar  8,  Grafik  Pengamatan Availability VPLS  Mesh-Pseudowire
Hasil pengujian  ini  menggunakan VPLS redundant mesh- pseudowire , mesh-pseudowire pada VPLS selalu loop-free dala m forwarding traffic antar node dikarenakan aturan split- horizon maka  mekan isme  pencegahan loop ini  hanya beroperasi  pada interface akses VPLS kearah customer . Maka  di  dapat  hasil mesh-psseudowire me mbentuk single bridge pada network dan  tidak  me mbuat forwarding  loop , berdasarkan  pengamatan k onvergensi RSTP di  dapat availability network 90%  d imana  ini  mengindikasikan
performa  lebih  tinggi  d i  bandingkan STP yang  hanya mendapat 75%.

## C.  Durasi Down  Time  Network
Dari  pengujian  yang  di  laku kan  sebelumnya  di  dapat durasi down time pada network secara real time .
Gambar  9,  Grafik  Pengamatan Durasi Down Time  Pada Network Grafik di atas mena mpilkan durasi down time dan up time pada  network  ketika network   fail ,  satuan  waktunya  detik. Berdasarkan  hasil  ini  penerapan VPLS mesh -pseudowire dengan RSTP mengala mi  durasi down lebih  sedikit dibandingkan  dengan VPLS spok e-pseudowire RSTP , spok e- pseudowire STP dan mesh-pseudowire STP .  Hal  in i  di karenakan  me kanis me pencegahan loop dengan perbandingan BPDU hanya  beroperasi  pada  akses link VPLS kearah customer .  Sedangkan  penerapan VPLS spok e-pseudowire dengan STP mengala mi down time paling la ma yaitu  12 detik dari 40 detik pengamatan.  Durasi down time redundant VPLS mesh-pseudowire 6  detik  dan spok e-pesudowire 4  detik dengan RSTP merupakan hasil yang paling optimal, hal  ini di buktikan  dengan availability network yang  lebih  tinggi  di bandingkan dengan STP .

## IV.  KESIMPULAN  DAN  SARAN
Berhubung kebutuhan industry enterprise saat ini sema kin men ingkat  ma ka  di perlu kan IT  infrastrutur dengan performa tinggi  dan  handal,  dengan  inovasi  dari service VPLS me la lui MPLS pseudowire L2 ethernet bridging untuk  menyediakan koneksi customer yang  terpisah  secara  geografis  dan imple mentasi RSTP pada redundant link di sisi akses maupun back bone dapat  memberikan  solusi  dari  kebutuhan  tersebut. RSTP digunakan  untuk  mencegah forwarding loop pada redundant path , sehingga hanya satu link active dalam status forwarding .  Dari  hasil  simu lasi VPLS redundant link mesh- pseudowire dan spok e-pesudowire dengan RSTP me mbu ktikan  bahwa  performa network terjaga  secara end to end karena  hanya  me ma kan  sedikit down time dibandingkan dengan STP saat  menge mbalikan  ke  status forwarding dari discard sehingga data  frame yang  di  kirim  antar CE akan terjaga dan tercapainya SLA antara customer dan ISP .

## DAFTAR  PUSTAKA
[1] Madhusanka  Liyanage,  Mika  Ylianttila,  Andrei  Gurtov,  “ A Novel  Distributed  Spanning  Tree  Protocol  for  Provider Provisioned VPLS Networks ,”  IEEE ICC, 2014
[2] A.  Sajassi,  Ed.,  F.  Brockners,  D.  Mohan,  Ed.,  Y.  Serbest, “ Virtual  Private  LAN  Service  (VPLS)  Interoperability
with  Customer  Edge  (CE)  Bridges ”,  IETF  RFC  6246,  Juni 2011 [3] Guitang Wang, Jun Liu,  Liming Wu, Huan  Yao, “ Three-rings Redundancy Industrial Ethernet based on RSTP ”, International
Conference on Signal  Processing Systems, 2009
[4] K. Kompella, Ed, Y. Rekhter, ed, “ Virtual Private LAN Service (VPLS)  Using  BGP  for  Auto-Discovery  and  Signaling ”,  IETF RFC 4761, Januari 2007
[5] M. Lasserre, ed, V.Kompella, ed, “ Virtual Private LAN Service (VPLS)  Using  Label  Distribution  Protocol  (LDP)  Signaling ”, IETF RFC 4762, Januari 2007
[6] R. Gu, J. Dong, M. Chen, Q. Zeng, “ Analysis of Virtual Private LAN  Service  (VPLS)  Deployment”, Huawei  Technologeis
China Telecom, M aret 2011
[7] Zhuo  (Frank)  Xu,  “ Designing  and  Implementing  IP/MPLS-
Based Ethernet Layer 2 VPN Service ”, Wiley Publishing, Inc., Indianapolis, Indiana,  2010
[8] R.  M ohtasin,  P.W.C.  Prasad,  Abeer  Alsadoon,  G. Zajko,    A. Elchouemi,  Ashutosh  Kumar  Singh,  “ Development  of  a Virtualized  Networking  Lab  using  GNS3  and  VMware Workstation ”, IEEE WiSPNET 2016 conference,  2016