Spanning Tree dan Penerapannya pada Bidang Teknik Elektro

Pengertian

Spanning Tree Protocol atau yang sering disingkat dengan STP adalah link layer networ protocol yang menjamin tidak adanya loop dalam topologi dari banyak bridge/switch dalam LAN. STP ini berdasarkan pada sebuah algoritma yang ditemukan oleh Radia Perlman sewaktu bekerja untuk Digital Equipment Corporation. Dalam model OSI untuk jaringan komputer, STP ada di layer 2 OSI. Spanning tree memperbolehkan desain jaringan memiliki redundan links untuk membuat jalur backup otomatis jika sebuah link aktif gagal bekerja, tanpa adanya bahaya dari loop pada bridge/switch. Loop pada bridge/switch akan menghasilkan flooding pada network.

Spanning Tree Protocol (STP) merupakan bagian dari standar 802.1 IEEE yang dinginakan untuk kontrol media akses. suatu Layer 2 protokol yang berjalan pada bridge dan switch. Spesifikasi untuk STP adalah 802.1d IEEE. Tujuan utama dari STP adalah untuk memastikan bahwa Anda tidak membuat loop bila Anda memiliki jalan berlebihan di jaringan anda. Loop yang mematikan ke jaringan. Ini juga berfungsi sebagai protocol untuk pengaturan koneksi dengan menggunakan algoritma Spanning tree. Spanning Tree Protokol (802.1d). Spanning Tree (802.1d) merupakan sebuah protokol yang berada di jaringan switch yang memungkinkan semua perangkat untuk berkomunikasi antara satu sama lain agar dapat mendeteksi dan mengelola redundant link dalam jaringan.

Prinsip Kerja STP
Masalah umum yang bisa diatasi oleh Spanning Tree Protocol ini adalah broadcast storm. Broadcast storm menyebabkan banyak broadcast ( atau multicast atau unknown-destination unicast) pada loop yang ada di jaringan secara terus menerus. Hal ini akan menciptakan sebuah link yang tidak berguna (karena adanya link ganda antar bridge/switch) dan secara signifikan akan mempengaruhi performance dari komputer end-user karena terlalu banyak memproses broadcast yang ada.

Secara garis besar, Spanning Tree Protocol bekerja dengan cara :
• Menentukan root bridge.
Root bridge dari spanning tree adalah bridge dengan bridge ID terkecil (terendah). Tiap bridge mempunyai unique identifier (ID) dan sebuah priority number yang bisa dikonfigurasi. Untuki membandingkan dua bridge ID, priority number yang pertama kali dibandingkan. Jika priority number antara kedua bridge tersebut sama, maka yang akan dibandingkan selanjutnya adalah MAC addresses. Sebagai contoh, jika switches A (MAC=0000.0000.1111) dan B (MAC=0000.0000.2222) memiliki priority number yang sama, misalnya 10, maka switch A yanga akan dipilih menjadi root bridge. Jika admin jaringan ingin switch B yang jadi root bridge, maka priority number switch B harus lebih kecil dari 10.
• Menentukan least cost paths ke root bridge.
Spanning tree yang sudah dihitung mempunyai properti yaitu pesan dari semua alat yang terkoneksi ke root bridge dengan pengunjungan (traverse) dengan cost jalur terendah, yaitu path dari alat ke root memiliki cost terendah dari semua paths dari alat ke root.Cost of traversing sebuah path adalah jumlah dari cost-cost dari segmen yang ada dalam path. Beda teknologi mempunya default cost yang berbeda untuk segmen-segmen jaringan. Administrator dapat memodifikasi cost untuk pengunjungan segment jaringan yang dirasa penting.
• Non-aktifkan root path lainnya.
Karena pada langkah diatas kita telah menentukan cost terendah untuk tiap path dari peralatan ke root bride, maka port yang aktif yang bukan root port diset menjadi blocked port. Kenapa di blok? Hal ini dilakukan untuk antisipasi jika root port tidak bisa bekerja dengan baik, maka port yang tadinya di blok akan di aktifkan dan kembali lagi untuk menentukan path baru.

Spanning tree algoritma secara automatis menemukan topology jaringan, dan membentuk suatu jalur tunggal yang yang optimal melalui suatu bridge jaringan dengan menugasi fungsi-2 berikut pada setiap bridge. Fungsi bridge menentukan bagaimana bridge berfungsi dalam hubungannya dengan bridge lainnya, dan apakah bridge meneruskan traffic ke jaringan-2 lainnya atau tidak.

1. Root bridge
Root bridge merupakan master bridge atau controlling bridge. Root bridge secara periodik mem-broadcast message konfigurasi. Message ini digunakan untuk memilih rute dan re-konfigure fungsi-2 dari bridge-2 lainnya bila perlu. Hanya da satu root bridge per jaringan. Root bridge dipilih oleh administrator. Saat menentukan root bridge, pilih root bridge yang paling dekat dengan pusat jaringan secara fisik.

2. Designated bridge
Suatu designated bridge adalah bridge-2 lain yang berpartisipasi dalam meneruskan paket melalui jaringan. Mereka dipilih secara automatis dengan cara saling tukar paket konfigurasi bridge. Untuk mencegah terjadinya bridging loop, hanya ada satu designated bridge per segment jaringan

3. Backup bridge
Semua bridge redundansi dianggap sebagai backup bridge. Backup bridge mendengar traffic jaringan dan membangun database bridge. Akan tetapi mereka tidak meneruska paket. Backup bridge ini akan mengambil alih fungsi jika suatu root bridge atau designated bridge tidak berfungsi.
Semua implementasi Spanning protocol didasarkan pada algoritma IEEE 802.1.d. Dengan bertukar pesan dengan switch lain untuk mendeteksi loop, dan kemudian mengeluarkan loop dengan menutup dipilih antarmuka jembatan, algoritma ini menjamin bahwa ada satu dan hanya satu jalur yang aktif antara dua perangkat jaringan.

Secara sederhana, IEEE 802.1d algoritma spanning tree protocol seperti berikut :
• Menghilangkan loop di-link jaringan berlebihan secara efektif menonaktifkan link.
• Monitor untuk kegagalan link aktif dan mengaktifkan kembali redundant link untuk memulihkan jaringan agar penuh konektivitas (sambil menjaga bebas topologi loop).
Keuntungan dari spanning tree algoritma :
Spanning tree algoritma sangat penting dalam implementasi bridge pada jaringan anda. Keuntungan nya adalah sebagai berikut:
• Mengeliminir bridging loops
• Memberikan jalur redundansi antara dua piranti
• Recovery secara automatis dari suatu perubahan topology atau kegagalan bridge
• Mengidentifikasikan jalur optimal antara dua piranti jaringan
• Menyediakan system jalur backup menjadi stand by atau diblock. STP hanya membolehkan satu jalur yang active (fungsi pencegahan loop) diantara dua host namun menyiapkan jalur back up bila jalur utama terputus.
• Mencegah loop yang tidak diinginkan pada jaringan yang memiliki beberapa jalur menuju ke satu tujuan dari satu host. Loop terjadi bila ada route/jalur alternative diantara host-host.

Penerapan di Kehidupan dan di Bidang Elektro :

Algoritma Semut merupakan salah satu algoritma sistem cerdas yang belum banyak diterapkan terutama dalam kasus minimum spanning tree. Penyelesaian kasus dengan Algritma Semutini didasarkan pada tingkah laku semut dalam memperoleh makanan dengan memilih lintasan terpendek. Ciri pengolahan data dengan Algoritma Semut ini permaasalahan yang harus mempunyai siklus tertutup yang artinya node awal semut berangakat juga merupakan node akhir semut kembali.

Pemasanagn kabel telepon yang dgunakan oleh PT. Telkom sebelumnya adalah pemasangan dengan menggunakan rute terpendek yang didasarkan secara intituisi. Pemasangan ini merupakan pemasangan yang tidak sistematis sehingga hasil yang dihasilkan tidak optimal. Hasil awal yang digunakan pada 21 titik dengan menggunakan Q.S 3.0 maupun dengan perhitungan manual menggunakan algoritma kruskal adalah 2235 meter. Namun sayangnya dalam menggunakan Algoritma Semut memperoleh penyelesaian yang lebih optimal yaitu panjang lintasannya dalah 2461 meter. Walaupun terjandi perbedaan jarak yang sangat besar, namun dari segi penghematan waktu, dengan menggunakan algoritma semut perhitungan lebih cepat.

Pertumbuhan kehidupan ekonomi masyarakat yang pesat saat ini, dimana masyarakat dihadapkan pada kecanggihan teknologi yang mendorong manusia untuk berusaha mendapatkan informasi yang lebih cepat, mudah, dan akurat. Hal ini tidak hanya berlaku bagi negara maju saja, namun bagi negara-negara yang sedang berkembang misalnya Indonesaia pun jasa telekomunikasi sangat dibutuhkan. Dengan kata lain bahwa pertumbuhan ekonomi tidak boleh tidak harus sejalan dengan pembangunan sarana komunikasinya.

Pembangunan jaringan yang dilakukan sekaarang ini mencakup dimensi yang cukup besar, baik ditinjau dari segi jumlah sarana maupun dari segi jangkauan geografis pembangunannya. Dalam rangka mencapai keberhasilan pembangunan tersebut, perlu adanya rancangan yang menyeluruh sebagai pedoman atau acuan teknik bagi perencanaan pembangunan dan operasi jaringan nasional.

Namun dalam pemenuhan sarana komunikasi tersebut banyak terhambat oleh keterbatasan jaringan kabel yang menjadi prioritas pembangaunan jaringan saat ini. Keterbatasan ini sering disebabkan oleh keadaan lingkungan dan letak geografis suatu daerah yang mengakibatkan penarikan kabel membutuhkan biaya yang tidak sedikit dan waktu yang lama. Kondisi suatu kota dengan tingkat kepadatan penduduk, bangunan, dan jalan-jalan raya serta keadaan berupa hutan, lautan, pegunungan dan sebagainya merupakan kendala utama dalam pemasangan kabel yang berkaitan dengan instansi yang terkait dan biaya pemasangan yang mahal.