FUNGSI ROUTING

Routing : Fungsi utama dari jaringan packet-switched adalah menerima paket dari stasiun pengirim untuk diteruskan ke stasiun penerima. Untuk keperluan ini, suatu jalur atau rute dalam jaringan tersebut harus dipilih, sehingga akan muncul lebih dari satu kemungkinan rute untuk mengalirkan data. Untuk itu fungsi dari routing harus diwujudkan. Fungsi routing sendiri harus mengacu kepada nilai nilai antara lain : tanpa kesalahan, sederhana, kokoh, stabil, adil dan optimal disamping juga harus mengingat perhitungan faktor efisiensi.

Untuk membentuk routing, maka harus mengetahui unsur-unsur routing, antara lain (lebih jelas lihat Stalling, 1994) :

- Kriteria Kinerja :

- Jumlah hop

- Cost

- Delay

- Througput

- Decision Time

- Paket (datagram)

- Session (virtual Circuit)

- Decision Place

- Each Node (terdistribusi)

- Central Node (terpusat )

- Originating Node

- Network Information source

- None

- Local

- Adjacent nodes

- Nodes along route

- All Nodes

- Routing Strategy

- Fixed

- Flooding

- Random

- Adaptive

- Adaptive Routing Update Time

- Continuous

- Periodic

- Major load change

- Topology change

Algoritma Routing 

Forward-search algorithm dinyatakan sebagai menentukan jarak terpendek dari node awal yang ditentukan ke setiap node yang ada.Algoritma diungkapkan dalam stage. Dengan k buah stage, jalur terpendek node k terhadap node sumber ditentukan. Node-node ini ada dalam himpunan N. Pada stage ke (k+1), node yang tidak ada dalam M yang mempunyai jarak terpendek terhadap sumber ditambahkan ke M. Sebagai sebuah node yang ditambahkan dalam M, maka jalur dari sumber menjadi terdefinisi.

Algoritma ini memiliki 3 tahapan :

1. Tetapkan M={S}. Untuk tiap node nÎN-S, tetapkan C1(n)=l(S,n).
2. Cari WÎN-M sehingga C1(W) minimum dan tambahkan ke M. Kemudian C1 (n) = MIN[C1(n), C1(W) + l(W,n) untuk tiap node nÎN-M. Apabila pada pernyataan terakhir bernilai minimum, jalur dari S ke n sebagai jalur S ke W memotong link dari W ke n.
3. Ulang langkah 2 sampai M=N.

Keterangan :

N = himpunan node dalam jaringan

S = node sumber

M = himpunan node yang dihasilkan oleh algoritma

l(I,J) = link cost dari node ke I sampi node ke j, biaya bernilai ¥ jika node tidak secara langsung terhubung.

C1(n) : Biaya dari jalur biaya terkecil dari S ke n yang dihasilkan pada saat algoritma dikerjakan.

Tabel berikut ini memperlihatkan hasil algoritma terhadap gambar di muka. Dengan menggunakan S=1. 

Tabel  Hasil forward search algorithm

Backward search algorithm

Menentukan jalur biaya terkecil yang diberikan node tujuan dari semua node yang ada. Algoritma ini juga diproses tiap stage. Pada tiap stage, algoritma menunjuk masing-masing node.

Definisi yang digunakan :

N = Himpunan node yang terdapat pada jaringan

D= node tujuan

l(i,j) = seperti keterangan di muka

C2(n) = biaya dari jalur biaya terkecil dari n ke D yang dihasilkan saat algoritma dikerjakan.

Algoritma ini juga terdiri dari 3 tahapan :

1. Tetapkan C2(D)=0. Untuk tiap node nÎN-D, tetapkan C2(n) =¥.
2. Untuk tiap node nÎN-D, tetapkan C2(n)=MIN WÎN[C2(n), C2(W) + l(n,W)]. Apabila pada pernyataan terakhir bernilai minimum, maka jalur dari n ke D saat ini merupakan link dari n ke W dan menggantikan jalur dari W ke D
3. Ulangi langkah ke –2 sampai tidak ada cost yang berubah.

Tabel berikut adalah hasil pengolahan gambar 1 dengan D=1

Tabel Hasil backward search algorithm

Strategi Routing

Terdapat beberapa strategi untuk melakukan routing, antara lain :

- Fixed Routing

Merupakan cara routing yang paling sederhana. Dalam hal ini rute bersifat tetap, atau paling tidak rute hanya diubah apabila topologi jaringan berubah. Gambar berikut (mengacu dari gambar 1) memperlihatkan bagaimana sebuah rute yang tetap dikonfigurasikan. 

Gambar  Direktori untuk fixed routing

Kemungkinan rute yang bisa dikonfigurasikan, ditabelkan sebagai berikut :

Gambar  Direktori masing-masing node

Tabel ini disusun berdasar rute terpendek (menggunakan least-cost algorithm). Sebagai misal direktori node 1. Dari node 1 untuk mencapai node 6, maka rute terpendek yang bisa dilewati adalah rute dari node 1,4,5,6. Maka pada tabel direktori node 1 dituliskan destination = 6, dan next node = 4.

Keuntungan konfigurasi dengan rute tetap semacam ini adalah bahwa konfigurasi menajdi sederhana. Pengunaan sirkit maya atau datagram tidak dibedakan. Artinya semua paket dari sumber menuju titik tujuan akan melewati rute yang sama. Kinerja yang bagus didapatkan apabila beban bersifat tetap. Tetapi pada beban yang bersifat dinamis, kinerja menjadi turun. Sistem ini tidak memberi tanggapan apabila terjadi error maupun kemacetan jalur.

- Flooding 

Teknik routing yang lain yang dirasa sederhana adalah flooding. Cara kerja teknik ini adalah mengirmkan paket dari suatu sumber ke seluruh node tetangganya. Pada tiap node, setiap paket yang datang akan ditransmisikan kembali ke seluruh link yang dipunyai kecuali link yang dipakai untuk menerima paket tersebut. Mengambil contoh rute yang sama, sebutlah bahwa node 1 akan mengirimkan paketnya ke node 6. Pertamakali node 1 akan mengirimkan paket keseluruh tetangganya, yakni ke node 2, node 4 dan node 5 (gambar 5.9)

Gambar 4.9. Hop pertama.

Selanjutnya operasi terjadi pada node 2, 3 dan 4. Node 2 mengirimkan paket ke tetangganya yaitu ke node 3 dan node 4. Sedangkan node 3 meneruskan paket ke node 2,4,5 dan node 6. Node 4 meneruskan paket ke node 2,3,5. Semua node ini tidak mengirimkan paket ke node 1. Ilustrasi tersebut digambarkan pada gambar 4.10.

Gambar 4.10 Hop kedua

Pada saat ini jumlah copy yang diciptakan berjumlah 9 buah. Paket-paket yang sampai ke titik tujuan, yakni node 6, tidak lagi diteruskan.

Posisi terakhir node-node yang menerima paket dan harus meneruskan adalah node 2,3,4,5. Dengan cara yang sama masing-masing node tersebut membuat copy dan memberikan ke mode tetangganya. Pada saat ini dihasilkan copy sebanyak 22.

Gambar 4.11. Hop ketiga

Terdapat dua catatan penting dengan penggunaan teknik flooding ini, yaitu :

1. Semua rute yang dimungkinkan akan dicoba. Karena itu teknik ini memiliki keandalan yang tinggi dan cenderung memberi prioritas untuk pengiriman-pengiriman paket tertentu.
2. Karena keseluruhan rute dicoba, maka akan muncul paling tidak satu buah copy paket di titik tujuan dengan waktu paling minimum. Tetapi hal ini akan menyebakan naiknya bebean lalulintas yang pada akhirnya menambah delay bagi rute-rute secara keseluruhan.

Random Routing

Prinsip utama dari teknik ini adalah sebuah node memiliki hanya satu jalur keluaran untuk menyalurkan paket yang datang kepadanya. Pemilihan terhadap sebuah jalur keluaran bersifat acak. Apabila link yang akan dipilih memiliki bobot yang sama, maka bisa dilakukan dengan pendekatan seperti teknik round-robin.

Routing ini adalah mencari probabilitas untuk tiap-tiap outgoing link dan memilih link berdasar nilai probabilitasnya. Probabilitas bisa dicari berdasarkan data rate, dalam kasus ini didefisinikan sebagai

Di mana :

Pi = probabilitas pemilihan i

Rj = data rate pada link j

Penjumlahan dilakukan untuk keseluruhan link outgoing. Skema seperti ini memungkinkan distribusi lalulintas yang baik. Seperti teknik flooding, Random routing tidak memerlukan informasi jaringan, karena rute akan dipilih dengan cara random.

Adaptive Routing

Strategi routing yang sudah dibahas dimuka, tidak mempunyai reaksi terhadap perubanhan kondisi yang terjadi di dalam suatu jaringan. Untuk itu pendekatan dengan strategi adaptif mempunyai kemapuan yang lebih dibandingkan dengan beberapa hal di muka. Dua hal yang penting yang menguntungkan adalah :

- Strategi routing adaptif dapat meningkatkan performance seperti apa yang keinginan user

- Strategi adaptif dapat membantu kendali lalulintas.

Akan tetapi, strategi ini dapat menimbulkan beberapa akibat, misalnya :

• Proses pengambilan keputusan untuk menetapkan rute menjadi sangat rumit akibatnya beban pemrosesan pada jaringan meningkat.
• Pada kebanyakan kasu, strategi adaptif tergantung pada informasi status yang dikumpulkan pada satu tempat tetapi digunakan di tempat lain. Akibatnya beban lalu lintas meningkat
• Strategi adaptif bisa memunculkan masalah seperti kemacetan apabila reaksi yang terjadi terlampau cepat, atau menjadi tidak relevan apabila reaksi sangat lambat.

Kategori Strategi Adaptif dapat dibagi menjadi :

- Isolated adaptive : informasi lokal, kendali terdistribusi

- Distributed Adaptive : informasi dari node yang berdekatan, kendali terdistribusi

- Centralized Adaptive : informasi dari selluruh node, kendali terpusat

Kendali lalu lintas

Konsep kendali lalulintas dalam sebuah jaringan packet-switching adalah komplek dan memiliki pendekatan yang banyak. Mekanisme kendali lalulintas sendiri mempunyai 3 tipe umum, yaitu flow control, congestion control dan deadlock avoidance.

Flow Control digunakan untuk mengatur aliran data dari dua titik. Flow control juga digunakan untuk hubungan yang bersifat indirect, seperti misal dua titik dalam sebuah jaringan packet-switching di mana kedua endpoint-nya merupakan sirkit maya. Secara fundamental dapat dikatakan bahwa fungsi dari flow control adalah untuk memberi kesempatan kepada penerima (receiver) agar dapat mengendalikan laju penerimaan data, sehingga ia tidak terbanjiri oleh limpahan data.

Congestion Control digunakan untuk menangani terjadinya kemacetan. Terjadinya kemacetan bisa diterangkan lewat uraian berikut. Pada dasarnya, sebuah jaringan packet-switched adalah jaringan antrian. Pada masing-masing node, terdapat sebuah antrian paket yang akan dikirimkan ke kanal tertentu. Apabila kecepatan datangya suatu paket dalam sebuah antrian lebih besar dibandingkan kecepatan pentransferan paket, maka akan muncul efek bottleneck. Apabila antrian makin panjang dan jumlah node yang menggunakn kanal juga bertambah, maka kemungkinan terjadi kemacetan sangat besar.

Permasalahan yang serius yang diakibatkan efek congestion adalah deadlock, yaitu suatu kondisi di mana sekelompok node tidak bisa meneruskan pengiriman paket karena tidak ada buffer yang tersedia. Teknik deadlock avoidance digunakan untuk mendisain jaringan sehingga deadlock tidak terjadi.

Bentuk deadlock yang paling sederhana adalah direct store-and-forward deadlock. Pada gambar 5.12(a) memperlihatkan situasi bagaimana antara node A dan node B berinteraksi di mana kedua buffer penuh dan deadlock terjadi.

Bentuk deadlock kedua adalah indirect store-and-forward deadlock(gambar 512(b)). Hal ini terjadi tidak pada sebuah link tunggal seperti bentuk deadlock di muka. Pada tiap node, antrian yang ditujukan untuk node terdekatnya bersifat searah dan menjadi penuh.

Bentuk deadlock yang ketiga adalah reassembly deadlock.Situasi ini digambarkan pada 5.12(c) di mana node C memiliki 4 paket terdiri dari paket 1 tiga buah dan sebuah paket 3. Seluruh buffer penuh dan tidak mungkin lagi menerima paket baru.

Gambar Tipe-tipe deadlock