Delay Tolerant Network

Delay Tolerant Network, artinya jaringan (komputer) yang toleran atau tidak mempermasalahkan delay (waktu tunda). Pada jaringan dengan DTN, meskipun delay dalam jaringan cukup tinggi, jaringan DTN tetap dapat bekerja. TCP/IP sebagai protokol yang paling banyak digunakan dalam dunia jaringan komputer, tidak akan dapat bekerja apabila terjadi delay yang cukup lama dalam jaringan. Supaya protokol TCP/IP dapat bekerja, mengirimkan paket dari satu node ke node yang lain, maka syarat-syarat yang harus dipenuhi jaringan adalah sebagai berikut:

• Ada koneksi end-to-end antara pengirim dan tujuan yang kontinyu dan bidirectional
• Short round trips, artinya waktu yang diperlukan untuk mengirim paket dari pengirim ke tujuan yang tidak terlalu lama. Ordenya mili second (ms).
• Low Error Rates, tingkat kesalahan pengiriman yang kecil.

ketiga syarat di atas harus terpenuhi. Misalkan kita ingin mengirim data ke server Facebook di Amerika, maka harus ada koneksi end-to-end yang selalu tersedia (tidak boleh putus) antara komputer kita dengan server facebook di Amerika. Tentu saja koneksi end-to-end ini biasanya melewati beberapa router hingga sampai ke tujuan. Kalau koneksi kita putus di suatu tempat, misalnya router di Jepang mati karena terkena badai, maka koneksi Internet akan putus. Walaupun biasanya sistem akan mencarikan rute lain dalam rangka menuju ke Amerika (lewat Eropa misalnya), tetapi seandainya semua rute gagal, maka koneksi Internet akan putus. Semua paket yang sudah terkirim, tetapi belum sampai tujuan akan dibuang atau di “drop”. Apabila jaringan putus, tetapi pengirim masih terus-menerus mengirim paket (misalnya pada koneksi UDP), maka paket-paket tersebut juga akan dibuang.  Selanjutnya, ketika koneksi sudah kembali normal, proses pengiriman paket harus dimulai dari awal. (Pengertian pengiriman data harus dimulai dari awal disini adalah di tingkatan paket per paket, bukan file. Pada pengiriman data, file akan dipecah menjadi paket-paket data. Pada tingkat file, sudah ada aplikasi semacam Internet Download Manager (IDM) yang memungkinkan apabila koneksi terputus kita tidak mendownload file mulai dari awal).
Dalam jaringan TCP/IP, waktu yang diperlukan dalam proses pengiriman data juga tidak boleh terlalu lama (short round trips). Apabila proses pengiriman data terlalu lama akibat beberapa hal, misalnya karena salah satu router sedang lemot, maka paket data akan didrop. Pada program ping misalnya, apabila proses pengiriman data terlalu lama, maka program akan menampilkan balasan “request timed out” (RTO) yang artinya setelah selang waktu tertentu setelah paket dikirim, tidak ada balasan dari tujuan (perintah ping mengirim paket ke sebuah node, dan node tersebut mengirimkan balasan).
DTN memperbaiki kemampuan jaringan untuk contoh kasus seperti contoh di atas. Contohnya, apabila suatu saat salah satu node yang menjadi router bermasalah, maka jaringan dengan DTN tetap dapat bekerja. Data akan ditahan di node (router) terakhir yang berfungsi. Selanjutnya paket data tersebut akan diteruskan ke node berikutnya apabila node berikutnya telah berfungsi normal. Pada komunikasi dengan delay yang besar, seperti pada komunikasi data dengan gelombang radio, jaringan dengan DTN juga masih tetap dapat bekerja.
Konsep DTN pertama kali diperkenalkan oleh Kevin Fall dalam makalah ilmiahnya yang berjudul “A Delay-Tolerant Network Architecture for Challenged Internets” [1]. Dalam makalah tersebut, Kevin menyatakan bahwa DTN merupakan arsitektur yang cocok pada jaringan yang “menantang” (challenged). Maksud dari “menantang” disini adalah jaringan yang penuh dengan masalah, seperti delay yang lama, koneksi yang sering terputus dan tingkat error yang tinggi. Contoh jaringan yang menantang antara lain:

• Jaringan dengan media penghantar gelombang radio (RF). Contohnya adalah jaringan komputer yang menggunakan Handy Talkie (HT) sebagai sinyal penghantar. Media ini pernah dikembangkan oleh Affan Basalamah (ITB) yang memanfaatkan jaringan radio amatir untuk akses Internet. Sinyal RF memiliki jangkauan lebih jauh tetapi juga memiliki tingkat error akibat noise yang cukup tinggi.
• Jaringan luar angkasa (Interplanetary Network), konsep jaringan yang memungkinkan akses Internet di luar angkasa.
• Military AdHoc Network. Pasukan militer seringkali ditempatkan di daerah-daerah terpencil yang tidak berpenghuni dan tidak ada koneksi memadai. Misalkan di perbatasan Indonesia dengan Papua Nugini, atau di pulau-pulau terluar Indonesia. Konsep DTN dapat digunakan untuk membangun jaringan komputer dalam keadaan seperti ini.
• Jaringan Sensor/Aktuator, contohnya pada penerapan Wireless Sensor Network (WSN).

Dari beberapa contoh jaringan yang disebutkan di atas, alasan utama terciptanya konsep DTN adalah untuk komunikasi luar angkasa. (Interplanetary Network). Oleh karena itu, pada perkembangan DTN dari masa ke masa, NASA (lembaga peneliti luar angkasa AS) selalu ikut berperan besar.  Pada komunikasi luar angkasa, jelas tidak akan dapat dilakukan dengan protokol TCP/IP. Komunikasi luar angkasa memiliki karakter delay pengiriman yang lama (akibat jarak yang jauh) dan koneksi end-to-end yang tidak selalu ada (bahkan tidak pernah).
Misalkan pada pengiriman data dari stasiun bumi ke sebuah kendaraan luar angkasa (hover) di Mars. Pengiriman data ini memerlukan beberapa satelit dan stasiun luar angkasa sebagai router. Koneksi end-to-end hampir mustahil dibangun sehingga pengiriman data dengan TCP/IP tidak mungkin dilakukan. Yang memungkinkan adalah mengirim data secara bertahap dari satu node ke node berikutnya, kemudian disimpan. Selanjutnya dapat diteruskan ke node berikutnya setelah ada koneksi. Dengan DTN, model pengiriman data seperti ini mungkin untuk dilakukan.

Metode store and forward

Bagaimana DTN dapat bekerja pada jaringan yang penuh dengan hambatan seperti koneksi sering terputus dan tingkat delay yang tinggi? Jawabannya adalah pada penggunaan metode Store and Forward. Metode Store and Forward berarti sebuah paket data saat melewati node-node perantara (ex. router) akan disimpan terlebih dahulu sebelum diteruskan. Hal ini untuk mengantisipasi seandainya node berikutnya tidak dapat dijangkau (mati) atau ada kendala yang lain.

Ilustrasi konsep Store and Forward ditunjukkan dalam Gambar 3.




Dalam Gambar 3, menunjukkan proses pengiriman data dari Node A dengan tujuan akhir Node D. Saat melewati Node B dan Node C sebagai perantara, data disimpan terlebih dahulu sebelum dikirimkan apabila koneksi dengan Node berikutnya telah siap. Metode Store and Forward berbeda dengan proses pengiriman data pada TCP/IP. Pada TCP/IP, router hanya menerima data dan langsung memforward. Akibatnya, jika koneksi putus di suatu tempat, data yang sedang dalam proses pengiriman tersebut akan hilang.
Metode Store and Forward memiliki konsekuensi yaitu setiap node harus memiliki media penyimpanan (storage). Storage digunakan untuk menyimpan data apabila koneksi dengan node berikutnya belum tersedia. Oleh karena itu, router yang hanya terdiri atas router board seperti yang biasa dipakai dalam jaringan TCP/IP tidak dapat digunakan dalam jaringan DTN. Router pada jaringan DTN harus memiliki media penyimpan, contohnya pada router yang berupa PC.
Dalam DTN, proses Store and Forward dilakukan pada sebuah layer tambahan yang disebut Bundle layer, dan data yang tersimpan sementara disebut dengan bundle. Bundle layer adalah sebuah layer tambahan untuk memodifikasi paket data dengan fasilitas-fasilitas yang disediakan DTN. Bundle layer terletak langsung di bawah layer aplikasi. Dalam bundle layer, data dari layer aplikasi akan dipecah-pecah menjadi bundle. Bundle inilah yang akan dikirim ke transport layer untuk diproses lebih lanjut.
Letak bundle layer ditunjukkan dalam Gambar 4.

Gambar 4 menunjukkan penerapan DTN pada jaringan. Perlu diketahui bahwa DTN tidak hanya beroperasi di jaringan TCP/IP. Protokol-protokol pada layer di bawah bundle layer bisa protokol apa saja, tergantung kondisi jaringan. Oleh karena itu, salah satu fungsi DTN adalah dapat menjadi perantara jaringan yang berbeda protokol. Misalnya menjadi perantara antara jaringan yang menggunakan TCP/IP dengan jaringan yang menggunakan Protokol Token Ring.