Mengungkap Rahasia Kelancaran Internet: Menjelajahi Dunia TCP Congestion Control

[arasseo]

Halo semua~

Latar Belakang
Kita lanjutin dari postingan sebelumnya. Buat yang mau baca lagi postingan sebelumnya silakan.
Karena ini postingan sederhana, jadi ga bakal sangat detail seperti materi-materi yang dikasih di pendidikan formal. Buat yang sudah dapat pendidikan formal mungkin sudah tingkat lanjut ilmunya, tapi semoga ini bisa menambah wawasan buat member dan calon member yang lagi explore dan nemu postingan ini disini dan mungkin lagi tahap awal memulai perjalanannya untuk membuat aplikasi pertama mereka.
Izin share & semoga bermanfaat


Masuk ke Topik Utama
Pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa internet, sebuah jaringan raksasa yang menghubungkan miliaran perangkat di seluruh dunia, dapat berjalan dengan relatif lancar? Salah satu kunci utamanya terletak pada mekanisme yang disebut TCP Congestion Control. Ibarat pengatur lalu lintas yang cerdas, algoritma ini bertugas mencegah terjadinya "kemacetan" data yang dapat melambatkan bahkan menghentikan aliran informasi di internet.

Artikel ini akan mengajak Anda untuk menyelami lebih dalam tentang apa itu TCP Congestion Control, mengapa ia begitu penting, dan berbagai macam "aturan lalu lintas" atau algoritma yang telah dikembangkan dari masa ke masa, termasuk inovasi-inovasi terbaru hingga tahun 2025. Mari kita telaah bagaimana algoritma-algoritma seperti Cubic, BIC, Reno, BBR (hingga versi terbarunya, BBRv3), DCTCP, dan lainnya bekerja untuk menjaga internet tetap responsif dan andal.


Apa Itu TCP Congestion Control dan Mengapa Penting?
Bayangkan sebuah jalan tol yang dipenuhi oleh banyak mobil. Jika tidak ada aturan yang mengatur kecepatan dan jarak antar mobil, akan sangat mudah terjadi penumpukan dan kemacetan. Hal serupa juga dapat terjadi di jaringan internet. Ketika terlalu banyak data dikirimkan dalam waktu yang bersamaan melebihi kapasitas jaringan (bandwidth), terjadilah congestion atau kemacetan.

TCP (Transmission Control Protocol) sebagai salah satu protokol inti dari internet memiliki mekanisme congestion control untuk mengatasi masalah ini. Tujuan utamanya adalah:

• Mencegah Congestion Collapse: Mencegah kondisi di mana peningkatan permintaan justru menyebabkan penurunan kinerja jaringan secara drastis.
• Fairness: Berusaha untuk memberikan alokasi bandwidth yang adil kepada berbagai aliran data yang berbagi jaringan yang sama.
• Efficiency: Memastikan penggunaan bandwidth jaringan yang efisien tanpa menyebabkan penumpukan yang berlebihan.

Evolusi Algoritma TCP Congestion Control
Sejak awal kemunculannya, berbagai algoritma TCP Congestion Control telah dikembangkan untuk meningkatkan kinerja dan keandalan jaringan. Berikut adalah beberapa algoritma yang paling signifikan:


1. TCP Reno

• Merupakan salah satu algoritma klasik yang banyak digunakan.
• Mendeteksi kemacetan berdasarkan terjadinya packet loss (paket data yang hilang) dan timeout (waktu tunggu respons yang terlalu lama).
• Menggunakan mekanisme Slow Start untuk meningkatkan kecepatan pengiriman secara bertahap dan Congestion Avoidance untuk menjaga agar tidak terjadi kemacetan.
• Ketika terjadi packet loss, Reno mengurangi congestion window (jumlah data yang boleh dikirimkan tanpa menunggu acknowledgment) secara signifikan (multiplicative decrease) dan kemudian meningkatkannya secara perlahan (additive increase) setelah kemacetan teratasi (AIMD - Additive Increase Multiplicative Decrease).
• Kelemahan: Kurang efisien pada jaringan dengan bandwidth tinggi dan latensi yang tinggi (High-Bandwidth Delay Product atau BDP). Juga kurang baik dalam membedakan antara packet loss akibat kemacetan dan packet loss acak.

2. TCP Cubic

• Dirancang untuk mengatasi kelemahan Reno pada jaringan dengan bandwidth tinggi.
• Menggunakan fungsi kubik untuk mengatur pertumbuhan congestion window. Pertumbuhan ini kurang agresif saat congestion window kecil dan lebih agresif saat congestion window besar, sehingga lebih stabil pada jaringan berkecepatan tinggi.
• Lebih fair dibandingkan Reno pada jaringan dengan banyak aliran data.
• Menjadi algoritma default di banyak sistem operasi modern, termasuk Linux.

3. TCP BIC (Binary Increase Congestion)

• Alternatif lain untuk jaringan dengan bandwidth tinggi.
• Menggunakan pencarian biner untuk menemukan ukuran congestion window yang optimal.
• Lebih responsif terhadap perubahan ketersediaan bandwidth dibandingkan Reno.

4. TCP BBR (Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time)

• Dikembangkan oleh Google dan merupakan pendekatan yang berbeda dari algoritma berbasis packet loss.
• Secara aktif memantau bottleneck bandwidth (kapasitas terkecil di jalur jaringan) dan round-trip time (RTT atau waktu bolak-balik pengiriman data).
• Menggunakan informasi ini untuk membangun model jaringan dan mengirimkan data pada kecepatan yang optimal tanpa menyebabkan kemacetan.
• Menghasilkan kinerja yang jauh lebih baik dibandingkan algoritma berbasis packet loss, terutama pada jaringan dengan latensi tinggi dan bandwidth besar, serta jaringan dengan packet loss acak.

TCP BBRv3 (Tahun 2025)
Pada tahun 2025, TCP BBR terus mengalami perkembangan. Versi terbaru yang banyak dibicarakan adalah BBRv3. Peningkatan utama pada BBRv3 meliputi:

• Peningkatan Fairness: BBRv3 dirancang untuk lebih adil dalam berbagi bandwidth dengan aliran TCP lain, termasuk aliran yang menggunakan algoritma berbasis packet loss seperti Cubic dan Reno. Versi sebelumnya terkadang cenderung "mendominasi" bandwidth.
• Penanganan Congestion Burst yang Lebih Baik: BBRv3 memiliki kemampuan yang lebih baik dalam mengatasi lonjakan lalu lintas (congestion burst) tanpa menyebabkan penurunan kinerja yang signifikan.
• Peningkatan Stabilitas: Algoritma ini diklaim lebih stabil dan responsif dalam berbagai kondisi jaringan.
• Integrasi dengan Teknologi Jaringan Baru: BBRv3 juga dioptimalkan untuk bekerja lebih baik dengan teknologi jaringan modern seperti jaringan seluler dengan latensi variabel dan jaringan dengan software-defined networking (SDN).

Meskipun detail implementasi spesifik BBRv3 mungkin terus berkembang, fokus utamanya adalah untuk mengatasi beberapa tantangan yang ada pada versi sebelumnya dan meningkatkan kinerja TCP secara keseluruhan di era internet yang semakin kompleks.


5. DCTCP (Data Center TCP)

• Dirancang khusus untuk lingkungan data center yang memiliki karakteristik jaringan yang berbeda, seperti latensi rendah dan bandwidth tinggi.
• Menggunakan Explicit Congestion Notification (ECN) yang memungkinkan router untuk secara eksplisit memberi tahu endpoint tentang adanya kemacetan sebelum terjadi packet loss.
• Merupakan algoritma yang sangat reaktif dan bertujuan untuk menjaga queue (antrian data) di switch tetap pendek, sehingga mengurangi latensi.

Kesimpulan
TCP Congestion Control adalah fondasi penting yang menjaga kelancaran komunikasi data di internet. Dari algoritma klasik seperti Reno hingga inovasi terbaru seperti BBRv3 dan solusi khusus seperti DCTCP, setiap algoritma memiliki karakteristik dan keunggulan tersendiri. Pemahaman tentang bagaimana algoritma-algoritma ini bekerja membantu kita mengapresiasi kompleksitas dan kecerdasan di balik transfer data yang seemingly mulus di dunia maya. Seiring dengan terus berkembangnya teknologi jaringan, kita dapat mengharapkan inovasi lebih lanjut dalam algoritma TCP Congestion Control untuk menghadapi tantangan dan memanfaatkan potensi jaringan masa depan.


Gimana? Sudah pakai TCP CC apa di server kalian?
Untuk mengubah TCP CC di server (asumsi pakai linux), bisa dengan edit file

/etc/sysctl.conf

dan copy-paste (ganti bbr dengan yang mau dipakai)

net.ipv4.tcp_congestion_control = bbr

di paling bawah. Untuk apply tanpa restart bisa dengan

sysctl -p

---

Referensi

• RFC 5681 - TCP Congestion Control
• BBR: Congestion-Based Congestion Control - Artikel tentang TCP BBR