Studi dan Implementasi Distributed Adaptive Routing untuk ...digilib.itb.ac.id/files/disk1/684/jbptitbpp-gdl-ahmadzamak-34184-1... · Fungsi utama IS adalah untuk melakukan routing

Studi dan Implementasi Distributed Adaptive Routinguntuk Connection Less Network Protocol pada

Aeronautical Telecommunication Network

LAPORAN TUGAS AKHIR

Disusun sebagai syarat kelulusan tingkat sarjana

oleh :

Ahmad Zamakhsyari Sidiq / 13504053

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKASEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG2009

ii

LEMBAR PENGESAHAN

Program Studi Sarjana Informatika

Studi dan Implementasi Distributed Adaptive Routing untukConnection Less Network Protocol pada Aeronautical

Telecommunication Network

Tugas AkhirProgram Studi Sarjana Informatika ITB

Oleh:

Nama : Ahmad Zamakhsyari Sidiq / 13504053

Telah disetujui dan disahkan sebagai laporan tugas akhir di Bandung, pada tanggal 16 September 2009

Pembimbing

Dr.Ing.M. Sukrisno MardiyantoNIP. 130938170

iii

RINGKASAN

Aeronautical Telecommunication Network (ATN) merupakan sebuah protokol

jaringan yang dirancang untuk menggantikan media komunikasi pada dunia

aeronautika yang ada saat ini. Seperti pada protokol jaringan pada umumnya, ATN

terdiri dari beberapa protokol turunan yang memiliki lingkup pengaturan tertentu.

Salah satu dari protokol bagian dari ATN adalah IS-IS (Intermediate System-to-

Intermediate System) yang mengatur pertukaran paket antar IS, (yang lebih dikenal

dengan router).

Fungsi utama IS adalah untuk melakukan routing atau perutean, yakni memastikan

paket data sampai ke host tujuan. Dalam implementasi routing pada protokol IS-IS

digunakan algoritma terdistribusi link state routing yang mentransformasi informasi

lokal tiap IS menjadi informasi keseluruhan topologi jaringan.

Dalam pengerjaan tugas akhir ini, IS-IS diimplementasikan sebagai modul kernel

dalam sistem operasi linux. Modul ini, dapat memberikan informasi jalur-jalur

terpendek dari topologi jaringan yang disediakan.

Pengujian dilakukan dengan membuat beberapa aplikasi sederhana simulator

intermediate system yang membentuk suatu topologi jaringan. Berdasarkan pengujian

yang dilakukan, algoritma perutean yang diimplementasikan telah dapat dijalankan

dengan baik meskipun masih dalam tahap simulasi dan belum diintegrasikan dengan

protokol ATN secara keseluruhan.

Kata Kunci: ATN, IS-IS, protokol routing, link state, algoritma shortest path first,

modul kernel, socket programming.

iv

KATA PENGANTAR

Puji serta syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas berkat dan rahmat yang

diberikan-Nya sehingga pengerjaan Tugas Akhir yang berjudul “Studi dan

Implementasi Distributed Adaptive Routing untuk Connection Less Network Protocol

pada Aeronautical Telecommunication Network” ini dapat penulis selesaikan.

Penulisan laporan tugas ini disusun untuk memberi gambaran tentang proses

pelaksanaan Tugas Akhir yang telah penulis lakukan.

Atas terselesaikannya pelaksanaan pengerjaan seluruh proses tugas akhir ini, penulis

ingin mengucapkan terimakasih kepada pihak – pihak berikut:

1. Bapak Dr. Ing. M. Sukrisno Mardiyanto selaku pembimbing Tugas Akhir ini

yang dengan penuh kesabaran dan pengertian membimbing penulis dalam

menjalankan seluruh proses ini.

2. Bapak Achmad Imam Kistijantoro S.T., M.Sc., Ph.D selaku penguji pada

presentasi proposal, seminar pra-sidang dan sidang.

3. Bapak Ir. Afwarman Manaf, Msc., Ph.D selaku penguji presentasi sidang.

4. Ibu Cristine Suryadi selaku dosen wali dari penulis, terima kasih atas

bimbingannya selama menjalani perkuliahan di ITB.

5. Ibunda Ida Nurhalida, Ayahanda Abdul Chobir, Mohammad Sabar Jamil,

Ajeng Sabarini dan Hauna Taslima atas do’a dan dukungan moral tiada henti

kepada penulis.

6. Paul Gunawan Hariyanto, S.T. yang telah membantu dan memberikan banyak

masukkan teknis dalam penulisan tugas akhir.

7. Rekan-rekan penghuni MIC: Ronald Penalosa, Anggriawan, Ahmad Zufri,

Heryanto, Herianto, Paul Gunawan, Komang Gita, Stefanus Astriyanto,

Catherine Tobing, Frilla Ariyani, Ivan Kurniawan yang menjadi teman

selama pengerjaan tugas akhir.

8. Anita Agustina, Anindita Rukmi, Farissa Putri, yang rajin mengingatkan

penulis dan memberikan semangat dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Kemudian selama penulis berkuliah di kampus ganesha ini, telah banyak pengalaman

berharga yang penulis dapatkan. Oleh karena itu, penulis juga ingin mengucapkan

terimakasih kepada:

v

9. Rekan-rekan IT-ISIP Ajou University, Fall 2009, Sulistiyo Unggul

Wicaksono, Tessa Ramsky, Made Harta Dwijaksara, Siti Halida Akbar, Dina

Puspitarini, Nguyen Hieu, Hoang Ngoc Luong, Nguyen Manh Tuan, dan Bui

Minh Tuan untuk enam bulan yang tak terlupakan.

10. Rekan-rekan DE HMIF 07/08: Iqbal Farabi, Raymond Ralibi, Twindania

Namiesyva, Lovinta Happy, Ernestasia Rahel, Meliza Silalahi, Fajar Dwi

Anggara, Halim Munawar, Ginar Santika, Catur Wirawan, Wahyu Adhi,

Dwinanto Cahyo, Alsasian Atmoprawiro, dan Winda Winanti. Terimakasih

atas hari hari melelahkan namun menyenangkan di HMIF.

11. Rekan-rekan kelompok Pendopo, Ahmy Yulrizka, Eka Yusrianto, Herianto

Marbun, Laksito Anindyo, dan Randy Desmond yang telah menjadi tempat

berbagi, dan telah menemani penulis baik dalam mengerjakan tugas

besar maupun bersenang-senang. Mari kita wujudkan proyek nomor dua.

12. Teman-teman di Starqle Indonesia, Iqbal, Tara, Ibi, Ahmy, Reyhan, Yovan,

dan Odit. Terima kasih telah mau direpotkan selama beberapa bulan terakhir.

13. Teman–teman Kabinet Keluarga Mahasiswa 07/08: Zulkaida Akbar, Seterhan

Akbar, Dani Mulyana, Adi Iskandar Putra, M Wildan Nurmanna, Rahmat

Danu Andika, Raka Wishnu, Shana Fatina, Agus Chandra, Shinta Dwi

Handayani, Aulia Yeru, Candrawana atas malam – malam tiada akhir di

ujung barat laut kampus ITB.

14. Teman–teman panitia Olimpiade KM 2007: Mohammad Rizal, Dwi Rasti,

Dannu Danil, Raissa Almanda, Dwidania Sabarina, Willy Pieseshiwie, Devi

Fajar, Intan Ratnasari, Dharma Eka, Rakshi Lestaluhu, Zainul Manan, Alia

Noza, Nur Amalina.

15. Rekan - rekan panitia OSKM 2006, Zamzam Badru Zaman, Rahmat Danu

Andika, Iwa Kartiwa, Teja Kesuma, Willy Gunari, Robbie Arsyadanie

16. Teman-teman IF 2004, Keluarga yang pertama bagi penulis di ITB

17. HMIF ITB dan Keluarga Mahasiswa ITB, tempat mengaktualisasi diri, terima

kasih untuk semuanya.

Penulis, September 2009

vi

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN .........................................................................................ii

RINGKASAN ............................................................................................................. iii

KATA PENGANTAR.................................................................................................iv

DAFTAR ISI................................................................................................................vi

DAFTAR GAMBAR...................................................................................................ix

DAFTAR TABEL ........................................................................................................x

DAFTAR ALGORITMA ...........................................................................................xi

DAFTAR ISTILAH ...................................................................................................xii

DAFTAR SINGKATAN...........................................................................................xiv

BAB 1 PENDAHULUAN..................................................................................... I-1

1.1 Latar Belakang....................................................................................................................... I-1

1.2 Rumusan Masalah.................................................................................................................. I-3

1.3 Tujuan.................................................................................................................................... I-4

1.4 Batasan Masalah .................................................................................................................... I-4

1.5 Metodologi ............................................................................................................................ I-4

BAB 2 DASAR TEORI ...................................................................................... II-1

2.1 Aeronautics Telecommunication Network (ATN) ............................................................... II-1

2.1.1 Arsitektur ATN............................................................................................................. II-2

2.1.1.1 Physical Layer dan Data Link Layer ........................................................................ II-2

2.1.1.2 Network Layer .......................................................................................................... II-3

2.1.1.3 Transport Layer ........................................................................................................ II-4

2.1.1.4 Session Layer............................................................................................................ II-4

2.1.1.5 Presentation Layer .................................................................................................... II-5

2.1.1.6 Application Layer ..................................................................................................... II-5

2.1.2 Komponen ATN ........................................................................................................... II-8

2.2 Routing ................................................................................................................................. II-9

2.2.1 Definisi dan Gambaran Umum ..................................................................................... II-9

2.2.2 Routing Protocols ....................................................................................................... II-10

2.2.2.1 Shortest Path Routing ............................................................................................. II-10

2.2.2.2 Flooding ................................................................................................................. II-10

2.2.2.3 Distance Vector Routing ......................................................................................... II-11

2.2.2.4 Link State Routing................................................................................................... II-11

2.3 IS-IS Routing Protocol ....................................................................................................... II-13

2.3.1 IS-IS Routing Protocol dalam ATN............................................................................ II-15

2.3.2 Tipe Sistem................................................................................................................. II-16

2.3.3 Tipe Subnetwork......................................................................................................... II-16

vii

2.3.3.1 Broadcast subnetworks ........................................................................................... II-16

2.3.3.2 General topology subnetworks ............................................................................... II-17

2.3.4 Sistem Penamaan dan Pengalamatan .......................................................................... II-17

2.3.5 Protocol Data Unit ...................................................................................................... II-23

2.3.5.1 Struktur Umum PDU .............................................................................................. II-24

2.3.5.2 Level 1 Link State PDU.......................................................................................... II-27

2.3.5.3 Level 1 Complete Sequence Numbers PDU........................................................... II-28

2.3.5.4 Level 1 Partial Sequence Numbers PDU................................................................ II-29

2.3.5.5 ISO 8473 PDU........................................................................................................ II-30

2.3.6 Error Control............................................................................................................... II-33

2.4 Linux .................................................................................................................................. II-33

2.4.1 Struktur Kernel Linux................................................................................................. II-33

2.4.2 Modul Kernel.............................................................................................................. II-35

2.4.3 Implementasi Arsitektur Network pada Linux ............................................................ II-37

2.4.4 Socket Buffer............................................................................................................... II-39

2.4.4.1 Struktur Socket Buffer ............................................................................................. II-39

BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN....................................................III-1

3.1 Analisis Kebutuhan Protokol...............................................................................................III-1

3.1.1 Subnetwork Independent Functions.............................................................................III-2

3.1.1.1 Decision ...................................................................................................................III-3

3.1.1.2 Update .....................................................................................................................III-5

3.1.1.3 Forward ...................................................................................................................III-8

3.1.1.4 Receive.....................................................................................................................III-9

3.2 Analisis Algoritma Routing Shortest Path First...................................................................III-9

3.2.1 Perancangan Struktur Data Shortest Path First ..........................................................III-11

3.3 Analisis dan Perancangan Aplikasi....................................................................................III-12

3.3.1 Deskripsi Umum Aplikasi IS.....................................................................................III-12

3.3.2 Event..........................................................................................................................III-12

3.3.3 Predikat......................................................................................................................III-13

3.3.4 Aksi............................................................................................................................III-13

3.3.5 Perancangan Aplikasi IS............................................................................................III-15

3.3.5.1 State Chart Diagram dari Aplikasi IS ....................................................................III-16

3.3.6 Perancangan PDU......................................................................................................III-17

3.3.6.1 Perancangan Common Header...............................................................................III-17

3.3.6.2 Perancangan Option Part .......................................................................................III-17

3.3.6.3 Perancangan Link State PDU ................................................................................III-17

3.3.6.4 Perancangan ISO 8473 PDU (Data PDU) .............................................................III-18

3.3.7 Perancangan Basis data..............................................................................................III-19

3.3.7.1 Adjacency Database...............................................................................................III-19

3.3.7.2 Link State Database ...............................................................................................III-19

viii

3.3.7.3 Forwarding Database .............................................................................................III-20

BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN ............................................... IV-1

4.1 Implementasi ...................................................................................................................... IV-1

4.1.1 Lingkungan Implementasi .......................................................................................... IV-1

4.1.2 Batasan Implementasi ................................................................................................. IV-1

4.1.3 Implementasi Protokol................................................................................................ IV-2

4.1.3.1 Implementasi PDU.................................................................................................. IV-3

4.1.3.2 Implementasi Sistem Pengalamatan ....................................................................... IV-4

4.1.3.3 Implementasi Basisdata / Tabel Routing ................................................................ IV-4

4.1.4 Implementasi Modul Subnetwork Independent Functions ......................................... IV-5

4.1.5 Implementasi Aplikasi Intermediate System .............................................................. IV-5

4.2 Pengujian ............................................................................................................................ IV-5

4.2.1 Prosedur Pengujian ..................................................................................................... IV-5

4.2.2 Pengujian Fungsi – Fungsi Inisialisasi........................................................................ IV-5

4.2.2.1 Pengujian Pembentukkan Basisdata Adjacency ..................................................... IV-6

4.2.2.2 Pengujian Pembentukan Basisdata Link State ........................................................ IV-6

4.2.2.3 Pengujian Pembentukkan Link State PDU ............................................................. IV-7

4.2.2.4 Pengujian Fungsi untuk Data PDU......................................................................... IV-7

4.2.2.5 Penghitungan Nilai Checksum................................................................................ IV-8

4.2.3 Pengujian Modul Receive......................................................................................... IV-10

4.2.3.1 Menerima Data PDU ............................................................................................ IV-10

4.2.3.2 Menerima Link State PDU ................................................................................... IV-10

4.2.4 Pengujian Modul Update .......................................................................................... IV-11

4.2.4.1 Menerima Link State PDU Baru........................................................................... IV-11

4.2.4.2 Menerima Link State PDU Lama ......................................................................... IV-12

4.2.5 Pengujian Modul Decision ....................................................................................... IV-12

4.2.5.1 Pengujian Algoritma SPF ..................................................................................... IV-13

4.2.6 Pengujian Modul Forward ........................................................................................ IV-13

4.2.6.1 Meneruskan Data PDU ke IS lain......................................................................... IV-13

4.2.6.2 Menyimpan Data PDU untuk current IS............................................................... IV-14

BAB 5 PENUTUP..................................................V-Error! Bookmark not defined.

5.1 Kesimpulan...........................................................................................................................V-1

5.2 Saran .....................................................................................................................................V-2

DAFTAR REFERENSI............................................................................................. iii

DAFTAR PUSTAKA...................................................................................................v

LAMPIRAN A FUNGSI - FUNGSI SOCKET BUFFER ....................................A-1

ix

DAFTAR GAMBARGambar 1.1 Perbandingan Protokol pada ATN dengan Protokol berbasis OSI Lainnya ...................... I-2

Gambar 2.1 Gambar OSI Model........................................................................................................... II-2

Gambar 2.2 ULCS................................................................................................................................ II-4

Gambar 2.3 Gambar Konseptual Application Layer ............................................................................ II-8

Gambar 2.4 Ilustrasi Komponen ATN.................................................................................................. II-8

Gambar 2.5 Hierarki Jaringan dalam satu domain ............................................................................. II-14

Gambar 2.6 Posisi IS-IS pada ATN.................................................................................................... II-15

Gambar 2.7 Penggunaan pseoudonode untuk mewakili LAN............................................................ II-16

Gambar 2.8 Sistem Penamaan dan Pengalamatan menurut ISO 8348 ............................................... II-18

Gambar 2.9 Alamat Sebuah ES ATN ................................................................................................. II-19

Gambar 2.10 Interpretasi NSAP Address oleh ISO 10589................................................................. II-23

Gambar 2.11 Struktur Umum PDU untuk IS-IS................................................................................. II-24

Gambar 2.12 Komposisi LSP ID........................................................................................................ II-27

Gambar 2.13 Level 1 Link State PDU................................................................................................ II-28

Gambar 2.14 Level 1 Complete Sequence Numbers PDU ................................................................. II-29

Gambar 2.15 Level 1 Partial Sequence Numbers PDU ...................................................................... II-30

Gambar 2.16 Struktur ISO 8473 PDU................................................................................................ II-30

Gambar 2.17 Struktur ISO 8473 PDU yang akan digunakan ............................................................. II-32

Gambar 2.18 Struktur Kernel Linux................................................................................................... II-34

Gambar 2.19. Model Layer-Based Communication ........................................................................... II-37

Gambar 2.20. Unit Data dalam Komunikasi Vertikal dan Horizontal ................................................ II-38

Gambar 2.21 Stuktur Socket Buffer .................................................................................................... II-39

Gambar 3.1 Data Flow Diagram dalam Subnewtork Independent Functions .....................................III-2

Gambar 3.2 Ilustrasi Penggunaan SRM dan SSN Flag........................................................................III-7

Gambar 3.3 Ilustrasi Algoritma Shortest Path First.............................................................................III-9

Gambar 3.4 State Chart Diagram untuk Aplikasi IS .........................................................................III-16

x

DAFTAR TABELTabel 2.1 Nilai field VER................................................................................................................... II-20

Tabel 2.2 PDU Type........................................................................................................................... II-25

Tabel 2.3 Tipe Value untuk CLV ....................................................................................................... II-26

Tabel 2.4 Antarmuka pada Kernel Linux ........................................................................................... II-36

Tabel 3.1 Event dalam IS-IS routing level 1 .....................................................................................III-12

Tabel 3.2 Predikat dalam IS-IS routing level 1 .................................................................................III-13

Tabel 3.3 Aksi yang terdapat dalam IS-IS routing level 1.................................................................III-14

Tabel 3.4 Tabel State untuk Aplikasi IS ............................................................................................III-15

Tabel 4.1 Prosedur Pengujian Pembentukkan Basisdata Adjacency .................................................. IV-6

Tabel 4.2 Prosedur pengujian pembentukkan Basisdata Link State ................................................... IV-6

Tabel 4.3Prosedur Pengujian Pembentukkan Link State PDU ........................................................... IV-7

Tabel 4.4 Prosedur Pengujian Pembentukkan Data PDU................................................................... IV-7

Tabel 4.5 Prosedur Pengujian penghitungan Nilai Checksum............................................................ IV-8

Tabel 4.6 Prosedur Pengujian Validasi Nilai Checksum .................................................................... IV-9

Tabel 4.7 Prosedur Pengujian Validasi Nilai Checksum Skenario Alternatif .................................... IV-9

Tabel 4.8 Prosedur Pengujian untuk Menerima Data PDU .............................................................. IV-10

Tabel 4.9 prosedur Pengujian untuk Menerima Link State PDU ..................................................... IV-10

Tabel 4.10 prosedur Pengujian untuk Menerima Link State PDU baru ........................................... IV-11

Tabel 4.11 Prosedur Pengujian untuk Menerima Link State PDU Lama ......................................... IV-12

Tabel 4.12 Prosedur pengujian Algoritma SPF ................................................................................ IV-13

Tabel 4.13 Prosedur Pengujian Skenario Normal untuk Meneruskan Data ke IS lain ..................... IV-13

Tabel 4.14 Prosedur Pengujian Skenario Alternatif untuk Meneruskan Data ke IS lain .................. IV-14

Tabel 4.15 Prosedur Pengujian untuk Menyimpan Data .................................................................. IV-15

xi

DAFTAR ALGORITMAKode 3.1 Struktur List untuk Algoritma SPF ....................................................................................III-11

Kode 3.2 Perancangan Struktur Data Common Header ....................................................................III-17

Kode 3.3 Perancangan Sturktur Data Option Part .............................................................................III-17

Kode 3.4 Struktur Data LS PDU .......................................................................................................III-18

Kode 3.5 Struktur Data Fixed Part dalam Data PDU ........................................................................III-18

Kode 3.6 Struktur Data Address Part dalam Data PDU ....................................................................III-18

Kode 3.7 Struktur Data ISO 8473 PDU / Data PDU .........................................................................III-18

Kode 3.8 Struktur untuk entri dan tabel dalam Adjacency Database ................................................III-19

Kode 3.9 Struktur untuk elemen dan tabel dalam link state database................................................III-20

Kode 3.10 Struktur untuk elemen dan tabel dalam forwarding database ..........................................III-20

xii

DAFTAR ISTILAH

Istilah Definisi

Application Process Sekelompok sumber daya di dalam sebuah sistem terbuka

yang dapat digunakan untuk melakukan aktivitas tertentu

untuk memproses informasi

Application Entity Bagian dari application process yang berhubungan

bertanggung jawab mengurusi komunikasi dengan

lingkungan OSI.

End System Sebuah sistem yang mengandung ketujuh layer OSI dan

mengandung satu atau lebih application process untuk end

user. Sering juga disebut dengan host.

Intermediate System Sebuah sistem yang mengandung tiga layer terbawah dari

OSI layer dan bertugas melakukan fungsionalitas untuk

relaying dan routing. Sering juga disebut dengan router.

Protocol Data Unit Satuan data atau paket yang dipertukarkan/digunakan dalam

protokol.

Administrative

Domain

Sekumpulan ES dan IS yang berada dalam satu otoritas yang

sama, terdiri dari satu atau lebih Routing Domain

Routing Domain Sekumpulan ES dan IS yang menggunakan protokol,

algortima dan ukuran (metric) perutean yang sama.

Area Subdomain yang mengelola informasi routing internal-nya

sendiri dan informasi routing untuk mencapai subdomain

lain. Disebut juga subdomain level 1.

Level 1 Routing Perutean yang dilakukan didalam satu area.

Level 2 Routing Perutean yang dilakukan antar area.

Neighbour Sistem yang berdekatan yang bisa dicapai melalui suatu

subnetwork melalui sebuah PDU.

Adjacency Sebuah bagian dalam informasi routing local yang

berhubungan dengan keterjangkauan dari sebuah tetangga

xiii

Istilah Definisi

(neighbor) melalui suatu sirkuit (circuit).

Circuit Suatu himpunan bagian dari informasi routing local yang

berhubungan dengan sebuah SNPA local

Link Sebuah jalur komunikasi antara dua tetangga.

Subnetwork Merupakan istilah untuk Layer level dua dan satu pada

lingkungan TCP/IP. Bagian ini menjadi penghubung/media

transfer antar router. Bisa berupa jaringan LAN, wireless dan

sebagainya.

xiv

DAFTAR SINGKATAN

Singkatan Kepanjangan

ADS Automatic Dependent Surveillance

AE Application entity.

AINSC Aeronatuical Industry Sercive Communication.

AP Application process.

ATSC Air Traffic Services Communications.

ATN SARP Aeronautical Telecommunication Network Standard and

Recommended Practices.

CLNP Connectionless Network Protocol

CLNS Connectionless Network Service

CM Context Management

CNS/ATM Communicaton, Navigations, and Surveillance / Air Traffic

Management.

CPDLC Controller-Pilot Data Link Communication

ES End System

FIS Flight Information Services

ICAO International Civil Aviation Organization

ICC Inter-Center Communication

IS Intermediate System

NET Network Entity Title

NSAP Network Service Access Point

OSI Open System Interconnection

PDU Protocol Data Unit

PSAP Presentation Service Access Point

SSAP Session Service Access Point

TSAP Transport Service Access Point