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.