Apakah yang dimaksud performa jaringan dan parameter apa saja yang digunakan didalamnya?

Kecepatan Internet telah menjadi hal yang sangat krusial di kehidupan kita sehari-hari. Di era digital ini, pernah gak sih kamu menemukan situs web atau aplikasi mobile yang lambat sekali sewaktu dibuka? Pasti pernah kan! Kamu akan merasa jengkel, ngomel, dan pada akhirnya menyerah tidak jadi membuka situs tersebut.

Hal ini sangat manusiawi dan studi pada bisnis online menunjukkan:

• Situs yang lebih cepat akan membuat pengguna lebih engaged (user engagement).
• Situs yang lebih cepat akan membuat pengguna lebih setia (user retention).
• Situs yang lebih cepat akan membuat konversi bisnis yang lebih baik.

Secara psikologis bisa dijelaskan dengan tabel ini:

Ya, kata kuncinya adalah kecepatan. Untuk membuat situs atau aplikasi dapat diakses pengguna dengan cepat, ada banyak sekali faktor. Saya akan membahasnya dari kacamata jaringan. Tulisan ini merupakan seri pertama dari ringkasan buku “High Performance Browser Networking”, cocok untuk kamu yang ingin mengenal jaringan komputer lebih dekat dan juga panduan mengenai bagaimana membuat situs web supaya bisa diakses jutaan pengguna dengan cepat. Mari kita mulai dengan dua komponen utama yang mempengaruhi kinerja dari lalu lintas jaringan Internet: latency dan bandwidth.

Latency adalah waktu yang diperlukan paket dari saat dikirim sampai diterima tujuan. Bandwidth adalah throughput maksimal dari jalur komunikasi logical maupun physical.

Kalau ini sulit dimengerti, analoginya seperti sebuah jalan tol Bandung-Jakarta. Latency merupakan waktu yang diperlukan mobil berangkat dari Bandung sampai tiba di Jakarta. Bandwidth merupakan lebar jalan tolnya. Throughput adalah berapa banyak mobil yang bisa melalui jalan tol pada satu waktu.

Dengan memahami bagaimana latency dan bandwidth bekerja, kita bisa mendalami karakteristik dari jaringan Internet, seperti TCP, UDP, dan berbagai macam aplikasi-aplikasi protokol di atasnya.

Berbagai Komponen yang Membentuk Latency

Konsep latency terbilang sederhana, tapi seringkali informasi-informasi penting di dalamnya tersembunyi. Setiap sistem terdiri dari banyak sumber dan komponen yang menambahkan delay pada waktu secara keseluruhan, agar sebuah pesan berhasil diterima oleh penerima. Kita harus bisa mengerti apa saja komponen ini dan apa dampaknya terhadap kinerja jaringan secara keseluruhan.

Yuk kita lihat sebuah router pada jaringan Internet lebih dekat. Router bertanggung jawab untuk menyampaikan pesan antara klien dan server. Beberapa komponen pada router yang memberikan dampak pada keseluruhan delay:

Delay propagasi: waktu yang diperlukan sebuah pesan untuk pergi dari pengirim sampai diterima oleh penerima, merupakan fungsi dari jarak dibagi dengan kecepatan.

Delay transmisi: waktu yang diperlukan untuk mendorong seluruh bit dari paket ke dalam link, merupakan fungsi dari panjang paket dan rate data dari link.

Delay pemrosesan: waktu yang diperlukan untuk memproses header paket, memeriksa kesalahan (error) pada tingkatan bit, dan memutuskan tujuan paket.

Delay antrian: waktu yang diperlukan untuk paket menunggu pada antrian sampai bisa diproses.

Total waktu latency adalah penjumlahan dari semua delay di atas, dengan beberapa catatan. Delay propagasi bergantung pada jarak dan medium tempat sinyal bergerak (melalui medium optik fiber, sinyal bergerak dengan kecepatan 200 juta meter per detik, atau 2/3 kecepatan cahaya).

Delay transmisi bergantung pada rate data yang tersedia pada link transmisi, tidak ada hubungannya dengan jarak antara klien dan server. Misalnya, kamu ingin mengirimkan berkas 10 Mb melalui dua macam link: 1 Mbps dan 100 Mbps. Kamu akan membutuhkan 10 detik untuk menaruh seluruh berkas “ke dalam kabel” dengan link 1 Mbps, dan cukup 0,1 detik saja dengan link 100 Mbps.

Latency Propagasi

Seperti kata Einstein di pelajaran SMA, kita mengenal teori relativitas: kecepatan cahaya merupakan kecepatan tercepat dimana energi, benda, dan informasi dapat bergerak. Pada saat ini, kita perlu mengapresiasi para engineer yang telah berhasil merekayasa medium optik fiber, yang berhasil membuat sinyal bergerak relatif mendekati kecepatan cahaya, dan membuat hidup kita lebih enak.

Kecepatan cahaya memang cepat, tapi perlu waktu lebih dari 160 milidetik untuk bolak balik (round-trip — RTT) dari Jakarta ke New York. Perhitungan ini pun sangat optimisitis, karena sebenarnya pada setiap hop di perjalanan, akan ada penambahan delay routing, pemrosesan, antrian, dan transmisi. Sebagai hasilnya, waktu RTT sesungguhnya antara Jakarta dan New York ada di antara 200–300 milidetik.

Apakah ini “cepat”? Bisa ya, bisa juga tidak. Tapi menurut tabel psikologis yang saya jelaskan di awal artikel, delay ini belum akan membuat seorang pengguna geram. Intinya, untuk melayani jutaan pengguna dengan experience terbaik dan tetap membuat mereka engaged pada berbagai layanan yang tersedia, situs atau aplikasi perlu melayani dalam hitungan ratusan milidetik. Untuk menggapai kesuksesan, latency jaringan harus dikelola dengan sangat hati-hati, dan menjadi parameter terukur yang menjadi target pada semua fase pengembangan produk.

Latency Last-Mile

Sayangnya, kebanyakan latency yang signifikan bukan disebabkan oleh penyeberangan samudera dan antar benua, melainkan karena masalah yang bernama last-mile. Agar Internet bisa sampai ke kantor atau rumah kamu, ISP lokal perlu untuk menghubungkan kabel ke perumahan, menggabungkan sinyal, dan meneruskannya ke node routing lokal. Pada kenyataannya, tergantung dari tipe konektivitas, metode routing, dan teknologi yang digunakan, beberapa hop di awal ini bisa menghabiskan puluhan milidetik sendiri.

Mari kita lihat hasil traceroute dari komputer saya di Jakarta:

Pada hasil di atas, paket mulai dikirimkan dari kota Jakarta, kemudian lompat ke datacenter Telkom Indonesia, ke datacenter Telkom International di Singapura, akhirnya dilewatkan ke datacenter Google dan sampai ke tujuan di hop ke-11. Semua proses terjadi dalam waktu rata-rata 17 milidetik. Cukup cepat, mengingat paket bisa saja sudah berpindah-pindah ke banyak daerah di Asia Tenggara.

Latency last-mile bervariasi antar ISP karena perbedaan teknologi yang digunakan dan waktu saat mengakses. Sebagai pengguna Internet, kalau kamu ingin meningkatkan kecepatan akses situs, pastikan untuk membandingkan latency last-mile dari berbagai penyedia ISP yang ada di daerah kamu. Latency, bukan bandwidth, adalah bottleneck kinerja dari kebanyakan situs. Untuk mengerti alasannya, kita perlu memahami cara kerja protokol TCP dan HTTP yang akan saya bahas pada tulisan-tulisan berikutnya.

Bandwidth pada Jaringan Core dan Edge

Optik fiber berfungsi sebagai “pipa cahaya”, lebih tebal sedikit daripada sehelai rambut, dirancang untuk mengirimkan cahaya antar kedua ujung kabel. Optik fiber punya bandwidth sangat lebar karena masing-masing fiber bisa membawa berbagai macam kanal panjang gelombang (wavelength), melalui proses yang disebut sebagai wavelength-division multiplexing (WDM). Maka, total bandwidth dari link fiber adalah perkalian antara rate data setiap kanal dengan jumlah kanal multiplex.

Backbone jaringan, atau link-link fiber, membentuk berbagai jalur data core dari Internet yang dapat memindahkan ratusan terabit per detik. Hanya saja, kapasitas yang tersedia pada edge sangat bergantung pada teknologi yang digunakan: dial-up, DSL, kabel, wireless, fiber-to-the-home, atau bahkan kinerja dari router lokal. Bandwidth yang tersedia untuk pengguna merupakan fungsi dari kapasitas link terendah antara klien dan server tujuan.

Berikut data dari Akamai Technologies yang mengoperasikan CDN global:

Indonesia berada pada peringkat ke-77 dunia dengan rata-rata 7.2 Mbps. Sebagai referensi, menonton video HD streaming memerlukan antara 2 sampai 10 Mbps tergantung dari resolusi dan codec. Maka, pengguna Internet rata-rata di Indonesia belum bisa sepenuhnya menonton HD tanpa terputus-putus (lag). Video yang bukan HD bisa ditonton dengan lancar pada jaringan edge, tapi tentunya ini akan mengkonsumsi kapasitas link, bukan sesuatu yang baik bagi rumah dengan banyak pengguna di dalamnya.

Kita semua menginginkan ISP dengan link bandwidth yang tinggi, tapi ini tidak menjamin kualitas kinerja seacara end-to-end. Hanya karena bandwidth menjanjikan rate data tinggi, bukan berarti kamu bisa mengharapkan kinerja yang sama dari server remote yang sedang kamu akses. Jaringan dapat mengalami congestion pada node tertentu karena permintaan yang tinggi, kegagalan hardware, serangan pada jaringan, atau alasan lainnya. Variasi dari kinerja throughput dan latency merupakan properti dari jaringan. Mengelola, mengatur, dan mengadaptasi perubahan “cuaca jaringan” ini merupakan tugas yang cukup rumit.

Memiliki Bandwidth Tinggi dan Latency Rendah

Permintaan pengguna soal bandwidth tinggi berkembang cepat, karena berkembangnya video streaming, yang menghasilkan setengah lalu lintas Internet dunia. Walaupun tidak murah, ada beberapa strategi yang dapat meningkatkan kapasitas: menambahkan fiber baru, men-deploy link-link baru pada route-route yang penuh (congested), atau meningkatkan teknik WDM untuk mentransfer data lebih banyak melalui link yang ada.

Kita tidak bisa membuat cahaya bergerak lebih cepat, namun kita bisa membuat jarak antara klien dan server lebih dekat. Untuk meningkatkan kinerja situs dan aplikasi yang kita kembangkan, kita harus bisa merancangnya dengan selalu memikirkan limitasi dari ketersediaan bandwidth dan kecepatan cahaya: mengurangi round-trip-time (RTT), memindahkan data mendekati klien, dan mengembangkan aplikasi yang bisa menyembunyikan latency melalui caching, pre-fetching, dan teknik-teknik lainnya yang akan saya bahas pada tulisan-tulisan berikutnya.