bab ii dasar teori 2.1 konsep dasar reliabilitas · dasar teori 2.1 konsep dasar reliabilitas ......
TRANSCRIPT
6
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Konsep dasar reliabilitas
Cara yang paling tepat dan mungkin paling sering digunakan untuk menghitung
reliabilitas adalah dengan cara mencari probabilitas dari ketahanan sebuah komponen
untuk tetap bekerja pada suatu waktu tertentu dan pada suatu angka kegagalan yang
konstan[1]. Rumus tetR adalah persamaan pertama dari ekspansi Poison. Persamaan
tersebut dapat kita ubah ke dalam bentuk yang lain untuk mencari fungsi kerapatan
kegagalan.
2.1.1 Fungsi Umum Reliabilitas
Kita misalkan beberapa komponen yang identik sejumlah No dites, dengan sejumlah
parameter sebagai berikut :
Ns(t) = jumlah durasi suatu komponen bekerja pada suatu waktu t.
Nf(t) = jumlah durasi suatu komponen mengalami kegagalan suatu waktu t.
Pada waktu t, reliabilitas R(t) diberikan oleh persamaan :
o
f
o
fo
o
s
N
tN
N
tNN
N
tNtR
1
Oleh karena itu:
dt
tdN
Ndt
tdR f
o
1
Jika nilai dt menekati nol, maka :
dt
tdN
Nf
o
1 dimana fungsi f(t) merupakan persamaan
kerapatan kegagalan, sehingga : tf
dt
tdR
Diberikan t fungsi resiko kegagalan, maka :
t =
tNdt
tdN
s
f 1
=
dt
tdN
tNN
N f
so
o 1
7
=
tR
tf
=
dttR
tdR
Jika tf adalah fungsi kerapatan kegagalan dan dt
tdRtf
… (2.1)
dttft
0
=
tR
tdR1
= tR1
t =
dt
tdR
tR
1
dttt
0
=
tR
tR
tdR
1
tR = dttt
e0
… (2.2)
Persamaan (2.2) diatas memberikan reliabilitas sebagai fungsi dari waktu dimana angka
resiko kegagalan juga merupakan fungsi dari waktu.
Jika λ konstan, maka tetR … (2.3)
Persamaan (2.3) adalah persamaan pertama dari Poisson Expansion. Dari hasil percobaan
dapat kita lihat bahwa banyak komponen, yang sebagian merupakan komponen
elektronik, yang mengikuti pola standar angka kegagalan yang relatif dengan waktu[1].
Pola dasar ini dapat kita lihat pada gambar 2.1 dibawah dan bentuk dari kurva ini sering
disebut dengan bentuk kurva bathtube.
Gambar 2.1 Tipikal angka kegagalan dari suatu komponen elektronik sebagai fungsi dari usia pakai
8
Gambar diatas merupakan karakteristik komponen elektronik yang mempunyai usia pakai
yang normal. Gambar 2.2 menunjukkan karakteristik angka kegagalan komponen
mekanik dengan usia pakai yang normal.
Gambar 2.2 Tipikal angka kegagalan dari suatu komponen mekanik sebagai fungsi dari usia pakai
Selama beroperasi secara normal, angka kegagalan sifatnya konstan dan kegagalan
diasumsikan terjadi murni terjadi karena peluang. Eksponensial negatif atau distribusi
eksponensial hanya valid pada daerah ini saja.
Pada daerah 1 di gambar 2.1 dan 2.2 dikenal sebagai infant mortality atau fase de-
bugging yang dapat disebabkan karena kesalahan manufaktur atau desain yang tidak
benar. Angka kegagalan akan menurun sebagai fungsi dari waktu. Daerah 3
merepresentasikan wearout atau fase fatigue dan digambarkan dengan kenaikan tajam
dari angka kegagalan seiring dengan usia pakainya. Kerapatan kegagalan pada daerah ini
sering direpresentasikan dengan distribusi normal. Distribusi lain seperti distribusi
Gamma dan distribusi Weibull juga sering digunakan.
2.1.2 Distribusi Eksponensial
Telah dijelaskan sebelumnya bahwa probabilitas dari sebuah komponen untuk tetap
beroperasi pada waktu t pada lingkungan angka kegagalan yang konstan dapat
ditunjukkan oleh rumus berikut: tetR , dan karena fungsi kerapatan kegagalan dapat
ditunjukkan oleh rumus berikut: dt
tdRtf
, oleh karena itu fungsi kerapatan
9
kegagalan dapat juga ditulis sebagai berikut: tetf . Grafik dari fungsi ini dapat
kita lihat sebagai berikut:
Gambar 2.3 fungsi kerapatan eksponensial
Probabilitas dari kegagalan dalam waktu t = tQ
t
tt edtetQ0
1
Probabilitas dari suatu komponen dapat tetap beroperasi pada waktu t = tR
t
tt edtetR
2.1.3 MTTF (Mean Time To Failure)
MTTF atau Mean Time To Failure adalah ukuran dasar bagi reliabilitas dari suatu sistem
yang tidak dapat diperbaiki. MTTF adalah perkiraan waktu rata-rata terjadinya kegagalan
dari sebuah bagian dari peralatan yang bersifat tidak dapat diperbaiki. MTTF dapat dicari
dengan menggunakan rumus berikut :
dxxftMTTF
0
. … (2.4)
Dengan mensubstitusikan persamaan (2.1) pada persamaan (2.4) maka kita akan
mendapatkan persamaan baru sebagai berikut :
dttRttRdtdt
dRtMTTF
0
0
0
. … (2.5)
10
Dengan memperhatikan bahwa
t
dtttR0
''exp , maka MTTF dapat kita tuliskan
juga dalam bentuk persamaan sebagai berikut :
dttRMTTF
0
… (2.6)
2.1.3 MTBF (Mean Time Between Failure)
MTBF atau Mean Time Between Failre adalah ukuran dasar bagi reliabilitas dari suatu
sistem yang dapat diperbaiki. MTTF adalah perkiraan waktu rata-rata terjadinya
kegagalan dari sebuah bagian dari peralatan yang bersifat dapat diperbaiki. Nilainya
dapat dicari dengan cara membagi jumlah waktu antara kegagalan ke-n dan ke-(n+1)
dengan jumlah kegagalan yang terjadi pada perioda waktu tersebut. Nilai MTBF bisa
saja sama seperti nilai MTTF, yaitu ketika sebuah sistem gagal pada saat tn, diasumsikan
bahwa sistem tersebut dapat segera diperbaiki kembali sebagus seperti ketika dalam
kondisi baru. Waktu diantara kegagalan ke-n dan ke-(n+1) dikalkulasi dari probabilitas
failure ke-(n+1) akan terjadi pada antara t dan t+dt. Jika diberikan persamaan kejadian
failure ke-n terjadi pada saat tn sebagai berikut:
tf n { ,exp
,0
ntt
n
n
tt
tt
… (2.7)
Maka waktu rata-rata antara kejadian ke-n dan ke(n+1) adalah :
dttfttMTBFnt
nn
. … (2.8)
Dengan mengkombinasikan persamaan (2.7) dan (2.8), maka kita akan mendapatkan
persamaan baru sbegai berikut :
1
MTBF … (2.9)
2.1.3 MTTR (Mean Time To Repair)
MTTR atau Mean Time To Repair adalah waktu rata-rata untuk memperbaiki atau
menggganti komponen yang mengalami kegagalan operasi. Nilainya dapat dicari dengan
11
cara membagi jumlah waktu yang dibutuhkan untuk memperbaiki dengan jumlah
kejadian perbaikan. Jika diasumsikan bahwa fungsi kerapatan probabilitas (PDF) untuk
perbaikan adalah sebagai berikut :
tttPttm … (2.10)
Dimana ttm adalah probabilitas waktu yang diperlukan untuk melakukan perbaikan
berkisar antara t dan tt . Fungsi distribusi kumulatif (CDF) untuk persamaan (2.10)
dapat didefinisikan sebagai persamaan maintability, yaitu :
dttmtMt
0
' … (2.11)
Waktu rata-rata untuk melakukan perbaikan atau MTTR dapat ditulis sebagai berikut :
dttmtMTTR
0
. … (2.12)
2.2 Aplikasi Manajemen Informasi Sistem Operasi Gardu Induk
Aplikasi Manajemen Informasi Sistem Operasi Gardu Induk merupakan sarana untuk
menyimpan dan mengolah data-data dan informasi dari operasi suatu Gardu Induk.
Pada dasarnya Aplikasi Manajemen Informasi Sistem Operasi Gardu Induk terdiri atas
dua sub sistem yaitu sub sistem masukan data dan sub sistem rekapitulasi data seperti
yang terlihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4 Gambaran umum aplikasi Manajemen Informasi Sistem Operasi Gardu Induk
Sub sistem masukan data adalah sub sistem yang menjadi sarana bagi operator Gardu
Induk untuk memasukkan data-data operasi Gardu Induk untuk kemudian datanya
12
disimpan di database server melalui interface di web service. Sedangkan sub sistem
rekapitulasi data adalah sarana bagi manajer region untuk mendapatkan informasi kinerja
operasi Gardu Induk.
2.2.1 Sub Sistem Masukan Data
Sub sistem masukan data, berwujud sebuah aplikasi mobile device yang khusus dirancang
agar sesuai ditampilkan oleh formulir (form) yang ada pada mobile device. Mobile device
yang digunakan harus dilengkapi dengan perangkat konektivitas jaringan secara nirkabel
(WiFi) agar dapat mengakses web service. Aplikasi mobile device untuk mencatat data-
data operasi suatu Gardu Induk tersebut dibuat dengan menggunakan bahasa
pemrograman C#.
Pada sub sistem ini, operator Gardu Induk mengisikan data-data operasi Gardu Induk ke
dalam formulir yang ada ada alikasi tersebut. Perancangan aplikasi Manajemen Informasi
Sistem Operasi Gardu Induk akan berusaha untuk mengikuti format yang telah diajukan
oleh Data Analiysis Task Force, Working Group on Statistics of Line Outages, General
Systems Subcommittee, Transmision and Distribution Committee. Dalam perancangan
aplikasi ini, format tersebut akan disesuaikan dengan kondisi yang memungkinkan untuk
ditampilkan di layar piranti mobile device.
Gambar 2.5 Formulir Transmission Circuit Outage
Untuk mengisi formulir tersebut, maka telah disiapkan beberapa set parameter yang
spesifik untuk masing-masing kolom. Berikut beberapa set parameter untuk mengisi data
circuit outage :
Outage Classification (Klasifikasi Outage)
Outage Type (Tipe Outage) [col 54]
A - Automatic (Otomatis)
13
F - Forced Manual (Manual Paksa)
S - Planned (Terencana)
Multiple Outage [col 55-56]
1b - Primary (Utama)
DD - Direct Secondary (Tambahan Langsung)
DI - Indirect Secondary (Tambahan Tidak Langsung)
CB - Common Terminal (Terminal Biasa)
CR - Common Row (Deretan Biasa)
CT - Common Tower (Menara Biasa)
Degree Of Outage (Derajat Outage) [col 57]
C - Complete (Lengkap)
P - Partial (Sebagian)
Problem Type (Tipe Masalah) [col 58]
L - Line Related (Saluran yang terhubung)
T - Terminal Related (Terminal yang terhubung)
U - Unknown (Tidak Diketahui)
Nature of Restoration (Sifat Pemulihan) (REST) [col 60]
A - Automatic (Otomatis)
M - Manual / supervisory
R - Repair / replace (Perbaikan/Penggantian)
U - Unknown (Tidak Diketahui)
Fault Type (Tipe Kesalahan)[col 62-63]
bb - No fault or no open phase (Tidak ada kesalahan atau tidak ada fasa terbuka)
1G - Single phase to grid
2P - Phase to phase (fasa ke fasa)
2G - Double phase to grid
14
3P - Three phase
3G - Three phase to grid
OP - Open phase (Fasa terbuka)
UF - Unknown (Tidak Diketahui)
Suspected Cause of Outage (OUTAGE CAUSE) [col 65-68]
Defective Power Equipment
1Lbb - Transmission circuit equipment (Perlengkapan Rangkaian Transmisi)
1LCb - Conductor (Konduktor)
1LTb - Tower / structure (Menara/ struktur)
1LSb - Shield wire (Pelindung kawat)
1LIb - Insulator / Insulation System (Sistem isolasi)
1LXb - Cable (Kabel)
1Sbb - Terminal / station equip. (Perlengkapan terminal)
1SAb - Surge arrester (Peredam surja)
1SBb - Circuit Breaker
1SCb - Shunt capacitor bank
1SPb - Protective system
1STb - Bus
1SSb - Disconnect switch
1TBb - Transformer
1TRb - Shunt reactor bank
1Ubb - Unknown
Human Element (Komponen Manusia)
2bbb - Human element related (Berhubungan dengan komponen manusia)
2Abb - Improper relay setting (Setting relay yang tidak tepat)
2Bbb - Incorrect installation (Instalasi yang salah)
2Cbb - Improper design / application (Perencanaan yang tidak tepat)
2Dbb - Maintenance activity (Aktivitas perawatan)
15
2Ebb - Construction activity (Aktivitas konstruksi)
2Fbb - Vandalism or sabotage (Perusakan atau sabotase)
2Gbb - Improper operation (Operasi yang tidak tepat)
Foreign Interference (Gangguan Luar)
3bbb - foreign interference (gangguan luar)
3Abb - Animal (Binatang)
3Bbb - Bird (Burung)
3Cbb - Crane (Bangau)
3Hbb - Human (Manusia)
3Kbb - Kite or other object (Layangan)
3Pbb - Aircraft (Pesawat Terbang)
3Tbb - Tree (Pohon)
3Vbb - Vehicle (Kendaraan)
3Zbb - Another line (Kabel lain)
Power System Condition/Configuration (Konfigurasi/ Kondisi Sistem Tenaga)
4bbb - Power Sys. cond/configuration (Konfigurasi/Kondisi Sistem Tenaga)
4Abb - Stable overload operation (Operasi kelebihan beban yang stabil)
4Bbb - Stable oscillation (Osilasi stabil)
4Cbb - Out of step
4Dbb - Overvoltage (Tegangan lebih)
4Ebb - Loss of generator
4Fbb - Relay incorrect operation
4Gbb - Overload trip
4Hbb - Undervoltage
4Ibb - Underfrequency
4Jbb - Switching surge (voltage)
4Kbb - Dynamic overvoltage (Tegangan dinamis)
4Lbb - Instabilty (Tidak stabil)
16
Environmental (Lingkungan)
5bbb - Environment (Lingkungan)
5Abb - Lightning (Kilat)
5Bbb - Weather (Cuaca)
5BRN - Rain (Hujan)
5BSN - Snow (Salju)
5BSL - Sleet (Hujan es)
5BIb - Ice (Es)
5BHL - Hail (Hujan batu es)
5BWH - High wind (Angin kencang)
5BHC - Hurricane (angin ribut)
5BTH - Thunderstorm (hujan badai)
5BTN - Tornado (tornado)
5Cbb - Contamination (pencemaran)
5CSM - Smog (kabut)
5CSb - Salt (garam)
5CBD - Bird droppings (kotoran burung)
5CIb - Industrial (industri)
5CAG - Agriculture (pertanian)
5EMb - Earth movement (pergerakan bumi)
5FRb - Fire (kebakaran)
5FLb - Flood (banjir)
5Gbb - Galloping conductors
5Hbb - Aeolian vibration
Scheduled Outage (Outage terjadwal)
6bbb - Unspecified Planned Outage (Outage tidak spesifik yang terncana)
6Abb - Constr. Install. Modification (Perubahan pemasangan konstruksi)
6Bbb - Transmission circuit maint. (Perawatan rangkaian transmisi)
6Cbb - Terminal eqiup. maint. (Perawatan perlengkapan terminal)
17
6Dbb - Test or inspection
6Ebb - Foreign utility request
6Fbb - System condition (Kondisi sistem)
6Gbb - Routine operation (Operasi rutin)
Other (Lain-lain)
7Mbb - Miscellaneous or other (Lain-lain)
7Ubb - Unknown (Tidak diketahui)
Effect of Outage (EFF) [col 70]
A - Cascading
B - Loss of generator
C - Loss of terminal bank
D - Loss of load
E - Instability
F - Loss of interconnection
G - Overload
H - Line damage
I - Equipment damage
J - Controled load shed
K - Blackout
L - Loss of other circuits(<230KV)
M - No adverse effect
Berikut beberapa set parameter untuk mengisi data transformer outage berdasarkan
usulan dari James W. Aquilino[2]:
Failure Initiating Cause (Penyebab Awal Kegagalan)
1. Transient overvoltage disturbance (Gangguan kelebihan tegangan transien)
2. Continuos overvoltage (Kelebihan tegangan terus-menerus)
3. Overheating (Kelebihan panas)
4. Winding insulation breakdown (Kerusakan isloasi kumparan)
18
5. Insulating bushing breakdown
6. Other insulation breakdown
7. Mechanical breaking, cracking, loosening, abrading or deforming of static or
structural parts
8. Mechanical burnout, friction, or seizing of moving parts
9. Mechanically caused damage from foreign source(digging, vehicular accident,
etc)
10. Shorting by tools or other metal objects1 (Arus pendek karena peralatan)
11. Shorting by birds, snakes, rodents, etc (Arus pendek karena hewan)
12. Malfunction of protective relay control or auxiliary device
13. Low voltage (Tengangan rendah)
14. Low frequency (Frekwensi rendah)
15. Improper operating procedure (Prosedur operasi yang tidak tepat)
16. Loose connection or termination (Hilang koneksi)
17. Others (Lain-lain)
Failure Contributing Cause (Penyebab Penambah Kegagalan)
1. Persistent overloading (Kelebihan beban terus menerus)
2. Abnormal temperature (suhu yang tidak normal)
3. Exposure to aggressive chemicals, solvents, dusts, moisture, or other
contaminants (Tidak terlindung dari kimia berbahaya, larutan, debu, lembab, atau
kontaminan lain)
4. Exposure to nonelectrical fire or burning (tidak terlindung dari kebakaran)
5. Obstruction of ventilation by foreign object or material (gangguan ventilasi oleh
obyek luar)
6. Normal deterioration from age (penuaan)
7. Severe wind, rain, snow, sleet, or other weather conditions (angin, hujan, salju)
8. Improper setting of protective device
9. Lack of protective device
10. Inadequate protective device
11. Malfunction of protective device
19
12. Loss, deficiency, contamination, or degradation of oil or other cooling medium
13. Improper operating procedure or testing error
14. Inadequate maintenance (perawatan yang kurang)
15. Others
Suspected Failure Responsibility
1. Manufacturer - defective component or improper assembly
2. Transportation to site-improper handling
3. Application engineering-improper application
4. Inadequate installation
5. Inadequate maintenance
6. Inadequate operating procedure
7. Outside agency-personnel
8. Outside agency-others
9. Others
Failure Characteristic
1. Automation removal by protecting device
2. Partial reducing capacity
3. Manual removal
Berikut beberapa set parameter untuk mengisi data Circuit Breaker outage berdasarkan
usulan dari Andrew Norris[2]:
Failure Discovered
1. During routine testing / maintenance
2. During normal operation
3. Other
Failure Initiating Cause
1. Transient overvoltage
2. Insulation breakdown
20
3. Mechanical burnout, friction, or seizing of moving parts
4. Mechanical breakdown
5. Physical damage or shorting from outside source
6. Electrical fault or malfunction
7. Malfuncition of protective relay
8. Other auxiliary device malfunction
9. Low, or no, auxiliary voltage-for circuit
10. Others
Failure Contributing Cause
1. Overload - persistent
2. Extreme heat (ambient temperature if known)
3. Exreme cold (ambient temperature if known)
4. Severe weather - such as i\wind, rain, snow, or sleet
5. abnormal moisture
6. Aggressive chemicals
7. Dust, salt spray, or other contaminant exposure
8. Normal deterioratio from age
9. Lubricant lose, or deficiency
10. Improper operating or test procedure
11. tripping source deficient
12. Lack or preventive maintenance
13. Other
Suspected Failure Responsibility
1. Defective component
2. Improper handling/shipping
3. Poor installation/testing
4. Inadequate maintenance
5. Improper operation
6. Improper application
21
7. Inadequate physical protection
8. Outside agency
9. Others
10. Unknown
Failure Mode
1. Failed to close on command
2. Failed to close and latch
3. Failed to open on command
4. Closes without command
5. Opens without command
6. Failed to break current when opened
7. Damaged while successfully opening
8. Damaged while closing
9. Failed to carry current
10. Fault to ground, or phase to phase
11. Fault across open contacts
12. Loss of vacuum
13. Other failure requiring removal from service within 30 min
14. Other failure not requiring immediate removal from service
15. Unkown
Months Since Last Maintenance
1. 0 – 12 months
2. 12 – 24 months
3. Over 24 months
4. No preventive maintenance
Repair Urgency
1. Working round-the-clock
2. Normal working hours
22
3. Low priority
Repair or Replace
1. Repaired failed component in place or sent out for repair
2. Replaced failed unit with spare
3. Other
2.2.2 Sub Sistem Rekapitulasi Data
Sub sistem ini berfungsi untuk menampilkan rekapitulasi data-data yang telah
dikumpulkan dari lapangan melalui protokol TCP/IP pada layanan HTTP dengan bantuan
Web Service. Aplikasi mobile device untuk mencatat dan menampilkan rekapitulasi data-
data operasi suatu Gardu Induk tersebut dibuat dengan menggunakan bahasa
pemrograman C#.
2.3 TCP/IP
Agar sebuah komputer dapat berkomunikasi dengan komputer lainnya dalam suatu
jaringan komputer atau, maka harus ada aturan sebuah standar peraturan atau protokol
yang mengaturnya. TCP/IP adalah protokol internet yang paling banyak digunakan saat
ini. TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) memiliki beberapa
keunggulan, diantaranya :
1. Open Protocol Standard, yaitu tersedia secara bebas dan dikembangkan
independen terhadap komputer hardware ataupun sistem operasi apapun. Karena
didukung secara meluas, TCP/IP sangat ideal untuk menyatukan bermacam
hardware dan software, walaupun tidak berkomunikasi lewat internet.
2. Independen dari physical network hardware. Ini menyebabkan TCP/IP dapat
mengintegrasikan bermacam network, baik melalui ethernet, token ring, dial-up,
X.25/AX.25 dan media transmisi fisik lainnya.
3. Skema pengalamatan yang umum menyebabkan piranti yang menggunakan
TCP/IP dapat menghubungi alamat piranti-piranti lain di seluruh network, bahkan
internet sekalipun.
4. High level protocol standard, yang dapat melayani user secara luas.
23
2.3.1 Sejarah TCP/IP
Internet Protocol dikembangkan pertama kali oleh Defense Advanced Research Projects
Agency ( DARPA) pada tahun 1970 sebagai awal dari usaha untuk mengembangkan
protokol yang dapat melakukan interkoneksi berbagai jaringan komputer yang terpisah,
yang masing-masing jaringan tersebut menggunakan teknologi yang berbeda. Protokol
utama yang dihasilkan proyek ini adalah Internet Protocol (IP). Riset yang sama
dikembangkan pula yaitu beberapa protokol level tinggi yang didesain dapat bekerja
dengan IP. Yang paling penting dari proyek tersebut adalah Transmission Control
Protocol (TCP), dan semua grup protocol diganti dengan TCP/IP suite. Pertama kali
TCP/IP diterapkan di ARPANET, dan mulai berkembang setelah Universitas California
di Berkeley mulai menggunakan TCP/IP dengan sistem operasi UNIX. Selain Defense
Advanced Research Projects Agency (DARPA) ini yang mengembangkan Internet
Protocol, yang juga mengembangkan TCP/IP adalah Department of defense (DOD).
2.3.2 Layer TCP/IP
TCP/IP terdiri dari 4 lapisan (layer), berupa sekumpulan protokol yang bertingkat.
Lapisan lapisan tersebut adalah:
Network Interface Layer, yaitu layer yang bertanggung jawab untuk mengirim
dan menerima data dari media fisik. Media fisiknya dapt berupa kabel, serat optik,
atau gelombang radio. Karena tugasnya ini, protokol pada layer ini harus mampu
menerjemahkan sinyal listrik menjadi data digital yang dimengerti komputer,
yang berasal dari peralatan lain yang sejenis.
Internet Layer, yaitu layer yang bertanggung jawab dalam proses pengiriman ke
alamat yang tepat. Pada layer ini terdapat tiga macam protokol, yaitu IP, ARP,
dan ICMP. IP (Internet Protocol) berfungsi untuk menyampaikan paket data ke
alamat yang tepat. ARP (Address Resolution Protocol) ialah protokol yang
digunakan untuk menemukan alamat hardware dari host/komputer yang terletak
pada network yang sama. Internet Protocol adalah jantung dari TCP/IP dan
protokol paling penting pada Internet Layer (RFC 791). Sedangkan ICMP
(Internet Control Message Protocol) ialah protokol yang digunakan untuk
mengirimkan pesan dan melaporkan kegagalan pengiriman data.
24
Transport Layer, yaitu layer yang berisi protokol-protokol yang bertangung jawab
dalam mengadakan komunikasi antar host. Protokol-protokol tersebut adalah TCP
(Transmission Control Protocol) dan UDP (User Datagram Protocol).
Application Layer, yaitu layer tempat aplikasi-aplikasi yang menggunakan
TCP/IP stack berada.
Gambar 2.6 Layer TCP/IP
Dalam setiap layer diatas, ditambahkan informasi kontrol untuk memastikan
pengiriman/penerimaan data berjalan baik. Infomasi kontroll ini disebut sebuah header,
sebab ini dtempatkan didepan data yang dikirimkan. Pada setiap lapisan itu, setiap header
akan selalu ditempatkan dibagian depan data. Penambahan informasi terhadap data pada
proses pengiriman/penerimaan data ini disebut encapsulasi (encapsulation).
Struktur data yang melalui lapisan protokol TCP/IP diatas bisa digambarkan secara
sederhana dalam skema dibawah ini:
Gambar 2.7 enkapsulasi data pada TCP/IP
25
2.3.3 Wireless LAN
Local Area Network (LAN) adalah suatu jaringan internal yang terbatas dalam area lokal.
Sedangakan wireless LAN atau sering juga disebut dengan WLAN, adalah LAN yang
menggunakan frekuensi radio sebagai media transmisi data. WLAN dikembangkan
sebagai salah satu media fisik pada Network Interface Layer.
Gambar 2.8 akses Wireless LAN
WLAN merupakan solusi terbaik untuk masalah mobilitas kerja. Tanpa keraguan, WLAN
menyelesaikan masalah umum yang biasanya dihadapi oleh pengguna kantoran maupun
pengguna rumahan akan akses data cabling. Solusi teknologi selular mungkin telah
menjadi pilihan bagi beberapa orang untuk menghadapi masalah mobilitas dalam kerja,
tetapi teknologi ini memiliki kelemahan pada kecepatannya yang rendah dan tarif yang
sangat tinggi. WLAN menawarkan fleksibilitas yang serupa tanpa kelemahan yang ada
pada teknologi selular. WLAN merupalan solusi yang cepat, murah, dan dapat
ditempatkan hampir di segala tempat.
2.3.3.1 Standar Wireless LAN
Karena WLAN mentransmisikan data dengan menggunakan frekuensi radio, maka dalam
implementasi WLAN, terdapat regulasi-regulasi teknik yang wajib ditaati. Federal
Communications Commission (FCC) telah membuat beberapa regulasi tentang
penggunaan piranti WLAN. Pada pasar WLAN sekrang ini, telah terdapat beberapa
standar operasi dan draft yang dibuat dan diurus oleh Institute of Electrical and
Electronic Engineers (IEEE). Berikut di bawah ini adalah beberapa standar WLAN :
26
IEEE 802.11 - standar wireless LAN pertama, yang menjelaskan spesifikasi
kecepatan transfer data terlambat pada teknologi RF dan light-based
transmission, yaitu hanya sebesar 1-2 Mbps.
IEEE 802.11b – mendeskripsikan suatu kecepatan transfer data yang lebih cepat
dan cakupan teknologi transmisi yang lebih terbatas. Kecepatan transfer data yang
ditawarkan oleh standar ini sebesar 11 Mbps. Standar ini juga diperkenalkan
dengan nama Wi-Fi™ oleh Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA).
IEEE 802.11a - mendeskripsikan suatu kecepatan transfer data yang lebih cepat
daripada IEEE 802.11b, tetapi mempunyai kekurangan dalam hal kompabilitas
dibandingkan dengan IEEE 802.11b, dan menggunakan band frekuensi UNII 5
GHz. Kecepatan transfer data yang ditawarkan oleh standar ini sebesar 54 Mbps.
IEEE 802.11g - draft terbaru yang berdasar pada standar 802.11, yang
mendeskripsikan suatu kecepatan transfer data yang sama cepat dengan yang
ditawarkan pada IEEE 802.11a, dan penyelesaian masalah kompabilitas dengan
802.11b yang sudah sangat populer digunakan sekarang ini.
2.4 Teknologi .NET Framework
Teknologi .NET Framework adalah teknologi yang dikembangkan oleh Microsoft.
Dengan teknologi ini semua kode software dapat berinteraksi antara satu sama lain
misalnya antara aplikasi seperti desktop dengan aplikasi mobile maupun web dan
enterprise, selain itu Microsoft juga memberi solusi software yang dapat dijalankan
dalam lingkungan terdistribusi dengan teknologi .NETnya. Teknologi ini memberikan
solusi dengan konsep CLR yaitu Common Language Runtime yang dapat dianalogikan
dengan JVM (Java Virtual Machine) karena kemiripan konsepnya. Pada Java kode
program diubah menjadi bytecode yang dijalankan dan dikompilasi menjadi native code
oleh JVM, sedangkan pada .NET, kode program diubah menjadi MSIL (Microsoft
Intermediate Language) yang juga dikompile oleh CLR secara JIT (Just in time
compiler). Salah satu subsistem dari teknologi .NET Framework adalah .NET Compact
Framework yang memungkinkan developer menggunakan bahasa pemrograman dan tool
yang sama (Visual Studio.NET) untuk menghasilkan aplikasi Pocket PC dan
SmartPhone.
27
Dot NET Framework juga memberikan library yang lengkap sehingga berbagai aplikasi
dapat kita buat dengan mudah, misalnya untuk aplikasi Windows kita akan menggunakan
library Windows Forms, sedangkan untuk aplikasi web kita akan menggunakan library
Web Forms dari .NET Framework tersebut. Teknologi .NET juga memberikan library
untuk berinteraksi dan menangani XML secara optimal karena teknologi .NET juga
disiapkan untuk menghasilkan aplikasi Web Service dan aplikasi yang dapat
berkomunikasi dengan baik dengan aplikasi lain melalui XML. Kelebihan lain adalah
adanya kemungkinan penggunaan berbagai bahasa pemrograman, seperti Visual
Basic.NET, C#, J#, JScript, Perl, dan masih banyak lagi bahasa pemrograman yang dapat
digunakan untuk aplikasi .NET. Arsitektur dari .NET Framework adalah sebagai berikut :
Gambar 2.9 Arsitektur .NET Framework
2.4.1 .NET Compact Framework
.NET Compact Framework adalah versi kecil dari .NET Framework yang dipergunakan
untuk pemrograman mobile device. Library yang ada pada .NET Compact Framework
merupakan library dasar dari .NET Framework versi full yang kompatibel dengan desain
aplikasi mobile device. .NET Compact Framework juga mempunyai library yang khusus
untuk mobile device seperti InputPanel pada Windows Mobile yang merupakan sistem
operasi pada mobile device . Untuk mengembangkan aplikasi yang menggunakan .NET
28
Compact Framework dibutuhkan Visual Studio .NET 2005. Pada tugas akhir ini
digunakan bahasa C# untuk pemrograman yang menggunakan .NET Compact
Framework. Salah satu keuntungan menggunakan .NET Compact Framework adalah
adanya suatu konektivitas jaringan yang memungkinkan adanya pertukaran data antara
mobile device dengan server.
Gambar 2.10 konektivitas jaringan pada .NET Framework
2.4.2 Web Service
Web Service menyediakan beberapa service di internet, tetapi yang didesain untuk
membuat program lain berkomunikasi dengannya, daripada membuat manusia bekerja
dengan program tersebut. Salah satu fitur Web Service yang bagus adalah Web Sevice
bisa ditulis dalam sistem operasi apa pun, dalam bahasa program apapun. Web Service
menggunakan format message yang bisa dibaca dan ditulis dengan mudah.
Visual C# .NET merupakan salah satu tool pada Visul Studio 2005 yg bekerja pada
teknologi .NET yang dapat membuat Web Service dengan mudah. Detail pembuatan dan
pembacaan message tersembunyi dari pandangan oleh Visual C# .NET itu sendiri. Web
Service berkomunikasi satu sama lain dan dengan client menggunakan protokol Internet .
SOAP atau Simple Object Access Protocol adalah protokol komunikasi web service
berbasiskan RPC untuk paket data dalam format XML. SOAP sendiri adalah sebuah
protokol komunikasi yang diimplementasikan dalam bentuk envelope data untuk jenis
koneksi HTTP. SOAP memiliki keuntungan dalam hal platform dan language
independent. Artinya, SOAP dapat digunakan pada berbagai platform dan berbagai
bahasa pemrograman. Client dan Server dapat menggunakan bahasa pemrograman yang
berbeda, misalnya di sisi Client digunakan Java dan disisi Server digunakan .NET
29
Framework. Keuntungan lainnya adalah defenisi aplikasi SOAP dengan menyediakan
mekanisme modular packaging model dan coding schema hingga code information antar
modul. Saat menggunakan SOAP, komunikasi antar aplikasi dilakukan dengan
memanfaatkan SOAP request dan SOAP response seperti pada gambar.
Gambar 2.11 arsitektur dasar Web Service
2.4.3 Bahasa Pemrograman C#
C# (dibaca “See-Sharp”) adalah bahasa pemrograman baru yang diciptakan oleh
Microsoft (dikembangkan dibawah kepemimpinan Anders Hejlsberg yang notabene juga
telah menciptakan berbagai macam bahasa pemrograman termasuk Borland Turbo C++
dan Borland Delphi). Bahasa C# juga telah di standarisasi secara internasional oleh
ECMA. Seperti halnya bahasa pemrograman yang lain, C# bisa digunakan untuk
membangun berbagai macam jenis aplikasi, seperti aplikasi berbasis windows (desktop),
mobile device dan aplikasi berbasis web serta aplikasi berbasis web services.
Ada beberapa alasan kenapa memilih C#, yaitu :
1. Sederhana (simple)
C# menghilangkan beberapa hal yang bersifat kompleks yang terdapat dalam
beberapa macam bahasa pemrograman seperti Java dan C++, termasuk
30
diantaranya mengilangkan macro, templates, multiple inheritance dan virtual
base classes. Hal-hal tersebut yang dapat menyebabkan kebingungan pada saat
menggunakannya, dan juga berpotensial dapat menjadi masalah bagi para
programmer C++. Jika pertama kali belajar bahasa C# sebagai bahasa
pemrograman, maka hal-hal tersebut di atas tidak akan membuat waktu
terbuang terlalu banyak untuk mempelajarinya. C# bersifat sederhana, karena
bahasa ini didasarkan kepada bahasa C dan C++. Bahasa C# memiliki aspek-
aspek yang begitu familiar, seperti statements, expression, operators, dan
beberapa fungsi yang diadopsi langsung dari C dan C++, tetapi dengan
berbagai perbaikan yang membuat bahasanya menjadi lebih sederhana.
2. Modern
Adanya beberapa fitur seperti exception handling, garbage collection,
extensible data types, dan code security (keamanan kode/bahasa
pemrograman). Dengan adanya fitur-fitur tersebut, menjadikan bahasa C#
sebagai bahasa pemrograman yang modern.
3. Object-Oriented Language
Kunci dari bahasa pemrograman yang bersifat Object Oriented adalah
encapsulation, inheritance, dan polymorphism. Secara sederhana, istilah-istilah
tersebut bisa didefinisikan sebagai berikut : encapsulation, dimana semua
fungsi ditempatkan dalam satu paket (single package). inheritance, adalah
suatu cara yang terstruktur dari suatu kode-kode pemrograman dan fungsi
untuk menjadi sebuat program baru dan berbentuk suatu paket. polymorphism,
adalah kemampuan untuk mengadaptasi apa yang diperlukan untuk dikerjakan.
Sifat-sifat tersebut di atas, telah di miliki oleh C# sehingga bahasa C#
merupakan bahasa yang bersifat Object Oriented.
4. Powerfull dan fleksibel
C# bisa digunakan untuk membuat berbagai macam aplikasi, seperti aplikasi
pengolah kata, grapik, spreadsheets, atau bahkan membuat kompiler untuk
sebuah bahasa permrograman.
31
5. Efisien
C# adalah bahasa pemrograman yang menggunakan jumlah kata-kata yang
tidak terlalu banyak. C# hanya berisi kata-kata yang biasa disebut dengan
keywords. Keywords ini digunakan untuk menjelaskan berbagai macam
informasi..
Berikut daftar keywords yang ada dalam bahasa C#:
Table 2.1 Daftar keywords pada bahasa C#
abstract as base bool break
byte case catch char checked
class const continue decimal default
delegate do double else enum
event explicit extern false finally
fixed float for foreach
goto if implicit in int
interface internal is lock long
namespace new null object operator
out override params private protected
public readonly ref return sbyte
sealed short sizeof stackalloc
static string struct s witch this
throw true try typeof uint
ulong unchecked unsafe ushort using
virtual void while
6. Modular
Kode C# ditulis dengan pembagian masing Class-Class (classes) yang terdiri
dari beberapa routines yang disebut sebagai member methods. Class-Class dan
metodemetode ini dapat digunakan kembali oleh program atau aplikasi lain.
Hanya dengan memberikan informasi yang dibutuhkan oleh Class dan metode
32
yang dimaksud, maka kita akan dapat membuat suata kode yang dapat
digunakan oleh satu atau beberapa aplikasi dan program (reusable code).
7. C# akan menjadi populer
Dengan dukungan penuh dari Microsoft yang akan mengeluarkan produk-
produk utamanya dengan dukungan Framework .NET, maka masa depan
bahasa C# sebagai salah satu bahasa pemrograman yang ada di dalam
lingkungan Framework .NET akan lebih baik.
2.5 DBMS MySQL
MySQL adalah database engine atau server database yang mendukung bahasa database
pencarian SQL. SQL merupakan paket standar untuk berkomunikasi dengan database
manapun untuk melakukan proses pencarian, penyimpanan, dan pengambilan data.
MySQL pada mulanya dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan pribadi. Pembuat
MySQL menginginkan untuk menggunakan mSQL untuk mengakses beberapa tabel
menggunakan rutin ISAM yang dikenal sangat cepat. Namun, ternyata setelah
menggunakan rutin ISAM masih saja mSQL dirasa lambat. Oleh karena itu, mereka
mulai mengerjakan pemecahannya dengan membuat MySQL.
ISAM adalah kependekan dari Indexed Sequential Access Method. ISAm ini sangat
sederhana dan mudah. Pada IAM, data disimpan secara berurutan pada sebuah file dalam
harddisk, dengan sebuah data diikuti dengan data yang lain. Cara pengambilan datanya
melalui sebuah nilai indeks yang menentukan jarak antara data yang akan diambil dengan
tempat mulai mengambil data. Jika hal ini dapat dilakuakan dengan sempurna, rutin
pengambilan data ini dapat melakukan proses pembacaan/pengambilan data dengan
sangat cepat.
Server database MySQL terdiri atas daemon yang menunggu permintaan perintah dari
client/user melalui port TCP/IP. Apabila ada permintaan dari client/user pada port
tersebut, sistem operasi akan mengaktifkan daemon MySQL yang sedang mengunggu
permintaan.
Daemon adalah sebutan untuk program yang berjalan secara background (berjalan tanpa
campur tangan manusia). Daemon tidak akan aktik untuk bekerja, kecuali jika ada
33
permintaan kepada daemon untuk melakukan pekerjaan. Daemon memiliki sistem
penjadwalan kapan saja daemon tersebut harus bekerja. Untuk memberikan informasi
mengenai daemon (program yang berjalan secara background) yang sedang berjalan),
kita dapat menggunakan task manager.
2.6 Keamanan Sistem Dengan Secure Socket Layer
Salah satu obyek dalam cakupan keamanan adalah keamanan protokol yang
dipergunakan dalam komunikasi dan transaksi. Protokol, dalam konteks ini, merupakan
suatu set aturan yang dipergunakan oleh komputer-komputer (yang terhubung dalam
suatu jaringan) untuk saling berkomunikasi. Protokol yang paling banyak dipergunakan
dalam web service adalah protokol TCP/IP. Sayangnya, protokol ini didesain tanpa
memperhatikan faktor keamanan data yang tinggi. Oleh karena itu dibutuhkan suatu
mekanisme tambahan untuk memperkokoh keamanan protokol ini tanpa harus
menggantinya dengan yang lain. Dengan protokol (beserta mekanismenya) yang aman
serta implementasi yang benar, tingkat keamanan komunikasi dan transaksi Web Service
dapat ditingkatkan. Salah satu metode penerapan keamanan protokol ini adalah dengan
menerapkan SSL (Secure Socket Layer).
Protokol SSL merupakan protokol terpisah berupa lapisan (layer) yang ditambahkan pada
arsitektur protokol Internet. Gambar 2.10 sebelah kiri menunjukkan susunan lapisan
protokol dalam komunikasi layanan HTTP. Sedang gambar sebelah kanan menunjukkan
penambahan lapisan SSL untuk memperkokoh keamanan. Dengan bertindak sebagai
lapisan baru, SSL tidak banyak mengubah lapisan diatasnya dan dibawahnya. Protokol
HTTP akan melihat SSL sebagai suatu lapisan yang hampir sama dengan lapisan TCP.
Demikian juga halnya dengan lapisan TCP, ia akan melihat SSL sebagai suatu aplikasi
lain yang menggunakan layanannya.
34
Gambar 2.12 SSL merupakan protokol terpisah dengan protokol internet
Selain hanya membutuhkan sedikit perubahan pada implementasi yang sudah ada,
pendekatan ini memiliki keuntungan lain, yaitu SSL mampu mendukung aplikasi lain
selain HTTP. Motivasi utama perancangan SSL adalah untuk meningkatkan keamanan
Web, namun pada Gambar 2.11, SSL dapat juga dipergunakan untuk menambahkan
keamanan pada aplikasi Internet lainnya seperti NNTP (Net News Transfer Protokol) dan
FTP (FileTransfer Protokol).
Gambar 2.13 SSL juga dapat menangani keamanan aplikasi lain
Tujuan utama dari Protokol SSL adalah menyediakan privasi dan reliabilitas antara dua
aplikasi yang sedang berkomunikasi. Protokol ini terdiri atas 2 layer. Pada level terendah,
terletak di atas protokol transport yang ada (misalnya TCP), adalah Protokol SSL Record.
Protokol SSL Record digunakan untuk enkapsulasi berbagai macam protokol yang lebih
tinggi. Salah satu contoh protokol yang dienkapsulasi adalah Protokol SSL Handshake,
35
memungkinkan server dan client untuk saling mengautentikasi satu sama lain dan untuk
melakukan kesepakatan algoritma enkripsi dan kunci kriptografi sebelum protokol
aplikasi mengirim atau menerima byte pertama dari data.
Protokol SSL memberikan keamanan koneksi yang mempunyai 3 properti dasar :
1. Koneksi yang terjadi adalah privat. Enkripsi digunakan setelah proses handshake
untuk menentukan kunci rahasia terjadi. Kriptografi yang digunakan untuk
enkripsi data adalah kriptografi simetris (misal 3DES dan RC4).
2. Identifikasi dapat diautentifikasi dengan menggunakan kunci asimetris atau
kriptografi public key (misal RSA dan DSS).
3. Hubungan dapat dipercaya (reliabel) dalam transport data, termasuk pengecekan
integritas data dengan menggunakan sebuah kunci tertentu (misal SHA dan
MD5).
2.6.1 Mekanisme Kerja SSL
Mekanisme kerja SSL ini terdiri dari beberapa komponen. Salah satu dari komponen
yang berkaitan dengan sistem keamanan informasi dan dibahas adalah komponen
kriptografi yang terdapat di dalamnya. Komponen ini berfungsi melakukan pengolahan
khusus terhadap data yang akan dikomunikasikan agar data tersebut tidak dapat diganggu
oleh pihak luar. Komponen kriptografi dalam SSL tersusun dari beberapa algoritma
matematis. Dengan suatu algoritma yang baik serta implementasi yang benar, diharapkan
SSL dapat berfungsi sesuai spesifikasi yang diharapkan, yaitu cepat, efisien, dan aman.
Ketiga faktor inilah yang akan sangat menentukan nilai keamanan dan keandalan dalam
penggunaan SSL sebagai mekanisme pengamanan di tingkat protokol.
Protokol SSL berjalan diatas TCP/IP dan dibawah protokol-level-atas seperti HTTP. SSL
menggunakan TCP/IP atas nama protokol-level-atas, dan dalam prosesnya
memungkinkan sebuah SSL server untuk mengautentifikasi dirinya sendiri kepada SSL
client, serta memungkinkan client untuk mengautentikasi dirinya sendiri kepada server,
untuk kemudian kedua mesin tersebut membangun sebuah koneksi terenkripsi.
Hal diatas berimplikasi terhadap munculnya komponen fundamental dalam komunikasi
di Internet dan di jaringan yang menggunakan TCP/IP:
36
• Autentikasi server SSL memungkinkan seorang pengguna untuk memastikan
identitas server. Software SSL client dapat menggunakan teknik standar public key
untuk memeriksa keabsahan sertifikat server dan public ID yang dikeluarkan oleh
Certificate Authority (CA). CA ini meupakan badan yang berwenang menerbitkan
sertifikat SSL dan harus ada dalam daftar CA yang dipercayai oleh client.
Konfirmasi ini bisa menjadi sangat penting jika, misalnya, mengirimkan sebuah
nomor kartu kredit melalui jaringan dan ingin memastikan identitas server
penerima nomor tersebut.
• Autentikasi client SSL memungkinkan sebuah server untuk memastikan identitas
pengguna. Dengan menggunakan teknik yang sama seperti yang digunakan pada
autentikasi server, software SSL pada server dapat memeriksa keabsahan
sertifikat client dan public ID. Peran CA dalam hal ini sama seperti yang telah
disebutkan sebelumnya. Konfirmasi ini bisa menjadi sangat penting bagi server
jika, misalnya, server tersebut adalah sebuah bank yang akan mengirimkan
informasi finansial rahasia kepada pelanggannya.
• Enkripsi koneksi SSL membutuhkan kondisi dimana semua informasi yang
dikirimkan antara client dan server dienkripsikan/didekripsikan oleh kedua belah
pihak. Hal ini menyediakan tingkat kerahasiaan yang tinggi. Kerahasiaan
merupakan hal penting bagi kedua pihak yang akan melakukan komunikasi
pribadi. Sebagai tambahan, semua data yang dikirimkan melalui koneksi SSL
dilindungi oleh mekanisme yang akan mendeteksi tampering, yaitu kemampuan
untuk mendeteksi apakah data tersebut diubah selama dalam perjalanan atau
tidak.
Dalam perancangan ini protokol keamanan SSL diimplementasikan di sisi web service
Web Service dengan menggunakan piranti lunak embedded SSL untuk web service pada
IIS yang disebut SelfSSL.