PerancanganManagement Bandwidth pada User-Profile Hotspot Mikrotik menggunakan Algoritma ...

14 Pages·2014·1.16 MB·Indonesian

by  Piter Ananta

1. Pendahuluan
Perkembangan teknologi dan komunikasi yang sangat pesat, mengubah
sistem yang tradisional menjadi sistem modern, terutama dengan adanya
internet. 82 juta penduduk Indonesia telah menggunakan internet [1]. Hal ini
juga didukung oleh tersedianya akses internet gratis melalui layanan hotspot
di tempat-tempat umum seperti café, kampus, bandara dan tempat umum
lainya.
Pada layanan hotspot, algoritma autentikasi yang dilakukan berbeda-beda,
mulai dari menggunakan password bersama baik menggunakan WEP, WPA
hingga menggunakan sistem captive portal. Captive portal menjadi pilihan
terbaik bagi para operator jaringan dalam memberikan autentikasi bagi para
pengguna infrastruktur seperti traffic, shaping dan kontrol bandwidth, tanpa
perlu menginstal aplikasi khusus. Captive portal juga mengijinkan
administrator melakukan berbagai hal secara aman melalui SSL & IPsec dan
mengkonfigurasi rule quality of service tiap pengguna. Pada saat pengguna
melakukan browsing ke internet, captive portal akan memaksa pengguna yang
belum terautentikasi untuk melakukan autentikasi melalui web browser dan
akan memberikan tampilan halaman login termasuk informasi tentang hotspot
yang sedang digunakan[2].
Dalam penggunaan jaringan hotspot dengan sistem captive portal,
biasanya pengelolaan bandwidth masih bersifat global atau tidak dipisahkan
secara spesifik menurut jenis pengguna. Hal ini sangat merugikan pengguna
yang memiliki prioritas lebih tinggi dari pengguna lain karena semua
pengguna mendapatkan bandwidth yang sama-sama besar. Untuk itu perlu
dilakukan mekanisme pengelolaan bandwidth menggunakan atribut user-
profile. User-Profile merupakan atribut yang dapat mengelompokkan
pengguna dan mengatur bandwidth pengguna berdasarkan kelompok. Salah
satu algoritma yang diterapkan untuk menjamin pengguna mendapatkan
bandwidth sesuai dengan jenis kelompok yang berbeda-beda yaitu algoritma
Hierarchical Token Bucket (HTB). Teknik antrian algoritma HTB
memberikan batasan traffik pada setiap level maupun klasifikasi, sehingga
bandwidth yang tidak terpakai oleh level yang tinggi dapat digunakan atau
dipinjam oleh level yang lebih rendah[3].
Berdasarkan latar belakang tersebut, penelitian ini bermaksud untuk
menerapkan algoritma HTB dalam membagi bandwidth pengguna di dalam
kelompok prioritas berdasarkan jenis kebutuhan pengguna terhadap beberapa
protocol pada layanan jaringan yang digunakan. Manfaat penelitian ini adalah
dapat mengetahui fungsi dari user-profile dalam mengelola bandwidth
pengguna didalam kelompok dengan menggunakan algoritma HTB agar
masing-masing pengguna mendapatkan bandwidth sesuai dengan kategori
prioritasnya. Penelitian ini hanya menggunakan queue type secara default dan
tidak membahas pengaruh queue type dalam jaringan.

1
2. Tinjauan Pustaka
Pengelolaan bandwith telah menjadi topik yang menarik untuk diteliti.
Putra [4] dalam penelitiannya melakukan pengelolaan bandwith menggunakan
atribut user-profile pada hotspot mikrotik, walaupun demikian dalam
penelitian tersebut belum membahas tentang pengelolaan bandwidth pada
user-profile dengan menerapkan algoritma Hierarchical Token Bucket (HTB)
dalam membagi bandwidth. Wijaya [5] dalam penelitiannya melakukan
pengelolaan bandwidth menggunakan algoritma HTB dengan melakukan
pembatasan limit-at dan max-limit pada queue tree, sehingga tidak berlebihan
dalam menggunakan bandwidth. Namun dalam penelitian tersebut belum
terdapat penggunaan prioritas dalam pengelolaan bandwidth dengan
menggunakan algoritma HTB. Pada kesempatan yang diberikan untuk
melengkapi penelitian sebelumnya maka dalam penelitian ini akan
menentukan prioritas dalam HTB untuk membagi bandwidth menggunakan
atribut user-profile pada hotspot mikrotik.
Hotspot mikrotik adalah salah satu fitur dari mikrotik yang
menyediakan akses layanan internet untuk pengguna dengan melalui proses
autentikasi, media yang digunakan bisa menggunakan kabel ataupun wireless.
Cara kerja dari hotspot server yaitu dengan melakukan block semua akses
pengguna dan pengguna diminta melakukan login via web browser. Apabila
username dan password yang diisikan oleh pengguna cocok dengan database
hotspot, maka pengguna mendapatkan akses ke jaringan hotspot[6]. Salah satu
atribut pada hotspot mikrotik yang digunakan untuk mengatur pengguna di
dalam kelompok yaitu atribut user-profile. Atribut user-profile juga digunakan
untuk melakukan pengelolaan bandwidth dengan memanfaatkan parameter
incoming-packet-mark dan outgoing-packet-mark untuk penandaan trafik yang
akan digunakan pada mangle[7].
Pengelolaan bandwidth adalah suatu cara yang dapat digunakan untuk
mengatur dan mengoptimalkan berbagi jenis jaringan dengan menerapkan
layanan Quality of Service (QoS) untuk menetapkan tipe-tipe lalu lintas
jaringan. QoS adalah kemampuan untuk menggambarkan suatu tingkatan
pencapaian didalam suatu sistem komunikasi data. Komunikasi data
menggunakan layanan internet bersama pastinya mempengaruhi bandwidth
dan kecepatan transfer data antar komputer. Dalam rangka mencapai suatu
tingkat layanan yang dapat diterima dan mengatasi masalah bandwidth, maka
para administrator jaringan memerlukan kemampuan untuk mengendalikan
lalu lintas jaringan dan mengembangkan prioritas kebijakan yang sesuai
dengan bandwidth yang dibutuhkan pengguna[8]. Salah satunya dengan
menggunakan algoritma HTB.
Algoritma HTB adalah algoritma pembagian bandwidth yang
memungkinkan untuk membuat queue secara terstruktur dan bertingkat
(Gambar 1). Dalam algoritma HTB terdapat tiga tipe kelas, yaitu root, inner
dan leaf. Root class berada paling atas dan semua trafik harus melewati class
ini. Inner class mempunyai parent class dan child class. Sedangkan leaf class
adalah terminal class yang mempunyai parent class tetapi tidak mempunyai
child class. Pada leaf class, trafik dari layer yang lebih tinggi dimasukkan
2
melalui klasifikasi yang harus digunakan melalui filter sehingga
memungkinkan untuk membedakan trafik dan prioritas yang seharusnya
menerima perlakuan berbeda. Sebelum trafik memasuki leaf class, harus
diklasifikasikan melalui filter dengan rule yang berbeda yang mana dapat
difilter berdasarkan jenis service yang digunakan, ip address atau berdasarkan
network address. Proses ini disebut sebagai proses klasifikasi. Ketika trafik
sudah diklasifikasikan, kemudian trafik dijadwalkan dan dibentuk. Dalam
rangka menampilkan perintah, algoritma HTB menggunakan token dan bucket
untuk mengontrol penggunaan bandwidth dalam sebuah link. Untuk
menyesuaikan throughput, algoritma HTB menjadikan token pada jalur yang
sesuai dan bucket untuk memutus antrian packet dari token yang tersedia[9].

Gambar 1 Hierarchical Class in HTB[9]

HTB sendiri mempunyai dua limitasi yaitu Committed Information
Rate (CIR) yang memberikan garansi bandwidth limit pengguna sesuai dengan
limit-at dan Maximal Information Rate (MIR) yang akan memberikan sisa
bandwidth setelah semua child queue mencapai limit-at-nya. Prioritas pada
HTB digunakan untuk memberikan sisa bandwidth parent kepada leaf class
yang memiliki antrian dengan prioritas paling tinggi yang akan mencapai max-
limit terlebih dahulu setelah semua limit-at pada child queue telah terpenuhi.
Setelah max-limit pada leaf class dengan prioritas tertinggi terpenuhi
kemudian sisa bandwidth parent diberikan kepada leaf class dengan urutan
prioritas selanjutnya sampai sisa bandwidth parent habis[7].
3. Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode Network
Development Life Cycle (NDLC). Metode NDLC merupakan sebuah metode
yang bergantung pada proses pembangunan sebelumnya seperti perancangan
strategi bisnis, daur hidup pengembangan aplikasi, dan analisis pendistribusian
data. Metode NDLC memiliki beberapa tahap yaitu analysis, design,
simulation prototyping, implementation, monitoring dan management[10].
Metode ini dipilih karena mengandung unsur-unsur yang tepat untuk
digunakan pada saat penelitian. Gambar 2 adalah gambaran dari tahapan
NDLC yang digunakan dalam penelitian.
3
Gambar 2 Tahapan NDLC[10]

Pada tahap analysis dilakukan proses analisis kebutuhan pengguna dan
permasalahan yang muncul. Permasalahan yang sering terjadi adalah
pengelolaan bandwidth dalam jaringan hotspot masih bersifat global atau tidak
dipisahkan secara spesifik menurut jenis pengguna sehingga semua pengguna
mendapatkan bandwidth yang sama dan semua pengguna bebas untuk
melakukan download yang mengakibatkan pengguna lain mengalami delay
dalam akses ke internet. Konsep Hierarchical Token Bucket (HTB) pada user-
profile dalam penelitian ini diperlukan untuk memberi prioritas terhadap
beberapa protocol didalam kelompok yang berbeda, agar pembagian
kecepatan rata-rata dari masing masing protocol lebih teratur dan pengguna
didalam kelompok yang berbeda mendapatkan bandwidth sesuai dengan
prioritas dari kelompoknya. Dari hasil analisis akan dihasilkan data-data yang
diperlukan dalam perancangan dari sistem yang akan dibangun.
Pada tahap design membuat desain logika pengelolaan bandwidth pada
user-profile, desain pembagian bandwidth, dan desain topologi jaringan
hotspot yang dibangun. Desain logika pengelolaan bandwidth pada user
profile menggunakan flowchart, seperti yang terlihat pada Gambar 2 saat
pengguna melakukan koneksi ke jaringan hotspot dan belum terautentikasi,
maka pengguna akan dipaksa masuk ke halaman web browser, selanjutnya
pengguna diharuskan melakukan autentikasi username dan password untuk
masuk ke jaringan hotspot. Setelah pengguna berhasil melakukan autentikasi,
maka mangle akan secara otomatis menandai packet dari setiap pengguna
yang masuk maupun yang keluar untuk dikelompokkan ke dalam masing-
masing user-profile. Selanjutnya packet yang telah dikelompokkan tersebut
diteruskan ke chain hotspot agar setiap packet yang dikelompokkan tersebut
dapat dibaca difirewall. Setelah packet yang dikelompokkan diteruskan ke
chain hotspot kemudian packet tersebut dicek menggunakan protocol FTP
atau bukan. Jika ya, maka packet tersebut akan ditandai koneksinya
menggunakan mark-connection FTP dan mark-packet FTP, agar setiap packet
yang telah ditandai tersebut dapat dibaca pada queue tree dan dapat dilakukan
pengelolaan bandwidth. Jika tidak, maka packet tersebut akan diteruskan
untuk dicek lagi apakah menggunakan protocol HTTP atau bukan. Jika tidak
4
akan selesai, jika ya maka packet tersebut ditandai koneksinya menggunakan
mark-connection HTTP. Setelah ditandai mark-connection HTTP maka packet
tersebut diteruskan untuk dicek apakah koneksi dari packet tersebut kurang
dari 400MB atau tidak. Jika ya, maka dilakukan pemberian tanda
menggunakan mark-packet pada mark-coneection kurang dari 400MB,
selanjutnya dilakukan pengelolaan bandwidth menggunakan queue tree. Jika
tidak, maka ditandai packetnya dengan membuat mark-connection dan mark-
packet lebih dari 400MB, setelah membuat mark-connection dan mark-packet
dilakukan pengelolaan bandwidth pada queue tree dengan menerapkan
algoritma HTB (Gambar2).

Start
Connection
User
Redirect to
hotspot login
Autentikasi
Profile packet-
mark
Jump to hotspot
firewall
HTTP connection-
FTP connection- Checking FTP Checking HTTP connection-
yes no yes mark lebih dari
mark port? HTTP port? mark
400MB
no
HTTP packet- Checking HTTP HTTP packet-
FTP packet-mark mark kurang dari yes packet-mark kurang mark lebih dari
400MB dari 400MB 400MB
no
HTTP HTTP
FTP queue queue tree queue tree
tree kurang dari lebih dari
400MB 400MB
End

Gambar 2 Flowchart Pengelolaan Bandwidth pada User-Profile
5
Setelah membuat desain logika pengelolaan bandwidth, peneliti
merancang desain pembagian bandwith. Tabel 1 menunjukkan skenario
perancangan dikondisikan sesuai dengan jaringan hotspot diarea publik
dengan bandwidth maksimal 2MB, dimana nilai limit-at dan max-limit dari
setiap layanan menggunakan satuan ‘kb’ yang merupakan singkatan dari
‘kilobytes’. Pada masing-masing layanan mendapatkan prioritas yang berbeda-
beda, dimana prioritas 1 adalah prioritas paling tinggi, sedangkan prioritas 8
merupakan prioritas paling rendah. Untuk penamaan kelompok pada user-
profile hanya sebatas nama yaitu Amerika-Profile dan Eropa-Profile, tidak
untuk membedakan jenis koneksi dari negara Amerika atau negara Eropa..

Tabel 1 Pengelolaan Bandwidth Layanan yang diuji
Nama Parent Priority Limit-At Max-limit
Hotspot-Download Global-out 8 2048kb
Amerika-Profile Hotspot-Piter 8 1792kb
FTP-Amerika Amerika-Profile 4 128kb 256kb
HTTP-Amerika-total Amerika-Profile 8 1538kb
HTTP-Amerika- HTTP-Amerika-total 1 512kb 1024kb
nonlimit
HTTP-Amerika-limit HTTP-Amerika-total 2 256kb 512kb
Eropa-Profile Hotspot-Piter 8 896kb
FTP-Eropa Eropa-Profile 5 64kb 128kb
HTTP-Eropa-total Eropa-Profile 8 768kb
HTTP-Eropa- HTTP-Eropa-total 2 256kb 512kb
nonlimit
HTTP-Eropa-limit HTTP-Eropa-total 3 128kb 256kb

Setelah merancang desain logika pengelolaan bandwidth dan merancang
desain pembagian bandwidth, peneliti kemudian membuat desain topologi
jaringan. Desain arsitektur perancangan ini dibangun menggunakan jaringan
wireless dan jaringan kabel yang terhubung ke sebuah router, dimana router
berfungsi sebagai gateway, DHCP server, DNS server, hotspot server dan
pembagi bandwidth pengguna yang akan melakukan akses ke internet
(Gambar 3).

6
RB751u-2HnD
Acces Point
Switch

Gambar 3 Topologi Jaringan yang dibangun

Pembangun jaringan yang telah didesain dalam penelitian ini
menggunakan tiga perangkat keras, yaitu router, switch, dan source client
(Tabel 2).

Tabel 2 Hardware yang digunakan
Fungsi Spesifikasi Mesin
Router Mikrotik RB 751u-2HnD Router sebagai server
680Mhz Atherous CPU hotspot dan pengelolaan
256MB DDR RAM bandwidth
Switch 8 port TP-Link Switch Switch antara Router dan
pengguna
Source Client Intel Core i3 Admin
2GB RAM
Harddisk 320GB

Tahapan selanjutnya adalah membuat simulation prototyping. Simulasi ini
dilakukan dengan menggunakan aplikasi GNS3-0.8.7. Hal ini dimaksudkan
untuk melihat kinerja awal dari jaringan yang dibangun. Berikut adalah hasil
dari simulasi prototype dari topologi jaringan yang dibangun.
7
Gambar 4 Simulasi Jaringan

Tahapan selanjutnya setelah melakukan analisis, desain, dan simulasi
adalah implementasi. Pada tahap ini dilakukan pembangunan jaringan hotspot
menggunakan router mikrotik dengan melakukan konfigurasi pada hotspot
server seperti gateway, DHCP server, DNS server dan interface yang
menggunakan skema bridge. Hal ini dilakukan supaya pengguna yang
menggunakan wireless dan pengguna yang menggunakan kabel dapat saling
terhubung satu sama lain, karena masih dalam satu jaringan, seperti yang
terlihat pada Gambar 5.

Gambar 5 Konfigurasi Jaringan Hotspot Pada Mikrotik

8
Ketika jaringan hotspot selesai dibangun, selanjutnya dilakukan
konfigurasi pada user profile dengan menggunakan parameter incoming
packet-mark dan outgoing packet-mark, dimana semua packet yang melintas
pada user-profile akan ditandai dengan nama Amerika-Profile-Hotspot-in,
seperti contoh yang terlihat pada Kode program 1.

Kode program 1 Konfigurasi user-profilepada hotspot mikrotik
1. ip hotspot user profile add address-pool=hs-pool-7 advertise=no idle-
timeout=none incoming-packet-mark=Amerika-Profile-Hotspot-in keepalive-
timeout=2m name=Amerika open-status-page=always outgoing-packet-
mark=Amerika-Profile-Hotspot-out shared-users=1 status-autorefresh=1m
transparent-proxy=yes

Setelah menandai packet dengan nama Amerika-Profile-Hotspot-in, maka
perlu dilakukan konfigurasi pada mangle dengan menambah rule jump dari
built-chain ke chain hotspot agar traffic dari pengguna dapat dibaca di
firewall, seperti yang terlihat pada Kode program 2.

Kode program 2 Konfigurasi rule jump pada mangle mikrotik

1. ip firewall mangle add action=jump chain=postrouting comment="Rule Jump

dari built-in Postrouting" disabled=no jump-target=hotspot

2. ip firewall mangle add action=jump chain=prerouting comment="Rule Jump -
Prerouting" disabled=no jump-target=hotspot

Setelah traffic dari pengguna dapat dibaca di firewall, selanjutnya
dilakukan konfigurasi seperti contoh pada Kode program 3, dimana pada
konfigurasi nomor 1 mark-connection digunakan untuk menandai traffic yang
lewat pada port 80 dan 443 berdasarkan mark-packet dari user-profile.
Sedangkan konfigurasi pada nomor 2 digunakan untuk untuk menandai packet
yang lewat pada mark-conn agar dapat diproses pada queue atau bandwidth
limiter.

Kode program 3 Konfigurasi mark-connection dan mark-packet
1. ip firewall mangle add action=mark-connection chain=prerouting
comment="Amerika-HTTP-Download-Awal-Mark-Connection " connection-
bytes=0-419430400 disabled=no dst-port=80,443 new-connection-
mark=Amerika-HTTP-Awal-conn-Hotspot-piter-Group- packet-mark=Amerika-
Profile-Hotspot-in passthrough=yes protocol=tcp

2. ip firewall mangle add action=mark-packet chain=postrouting
comment="Amerika-HTTP-Download-Awal-Mark-Packet Postrouting"
connection-mark=Amerika-HTTP-Awal-conn-Hotspot-piter-Group- disabled=no
dst-address=192.168.2.0/24 new-packet-mark=Amerika-HTTP-Download-Awal-
packet-Hotspot-piter passthrough=no

9
Selanjutnya queue tree digunakan untuk mengatur besar kecilnya
bandwidth yang diterima oleh pengguna. Seperti contoh pada Kode program
4, pada queue tree kemudian diterapkan sesuai dengan apa yang sudah
direncanakan sebelumnya tentang desain pengelolaan bandwidth dengan
memberikan batasan limit-at, max-limit dan prioritas pada layanan HTTP-
Amerika-Anonlimit.

Kode program 4 Konfigurasi queue tree pada queue mikrotik
1. queue tree add burst-limit=0 burst-threshold=0 burst-time=0s
comment=HTTP-Amerika-Anonlimit disabled=no limit-at=512k max-limit=1024k
name=HTTP-Amerika-Anonlimit packet-mark=Amerika-HTTP-Download-Awal-
packet-Hotspot-piter parent=HTTP-Amerika-Total priority=1 queue=default

Pada langkah terakhir di tahap implementasi, dilakukan penambahan
konfigurasi pada atribut user hotspot mikrotik untuk menambah pengguna
pada jaringan hotspot yang sesuai dengan user-profile atau kelompok, seperti
yang terlihat pada Kode program 5.

Kode program 5 Konfigurasi user pada hotspot mikrotik

1. ip hotspot user add disabled=no name=mesir password=mesir

profile=Afrika

Tahap monitoring dilakukan setelah tahap pembangunan jaringan fisik
telah selesai dilakukan. Dalam proses monitoring dilakukan proses pengujian
untuk mengambil hasil analisis yang dibutuhkan mengenai traffic yang
berjalan ketika pengguna mengunduh file.
Tahap terakhir, management atau pengaturan. Salah satu yang menjadi
perhatian khusus adalah masalah kebijakan. Kebijakan perlu dibuat untuk
mengatur agar sistem yang telah dibangun dapat berjalan dengan baik dan
berlangsung lama. Akan tetapi pada penelitian ini tahapan management tidak
dilakukan karena adanya keterbatasan dalam mengimplementasikan lebih
lanjut hasil perancangan ini.

4. Hasil dan Pembahasan
Berikut ini merupakan hasil dan pembahasan tentang perancangan
pengelolaan bandwidth pada hostpot mikrotik menggunakan algoritma HTB
dimana Mikrotik RouterOS digunakan sebagai gateway, DHCP server, DNS
server, pengelola bandwidth dan sebagai hotspot server. Pada Gambar 6
terlihat bahwa pengguna didalam masing-masing user-profile telah terdaftar
pada database hotspot server. Selain itu juga terlihat daftar pengguna yang
berhasil melakukan autentikasi login pada jaringan hotspot.

10