Evaluasi Dampak Transport Layer Security Cipher Suite ChaCha20-Poly1305 Terhadap Performa Protokol MQTT

Abstract

Perkembangan teknologi Internet of Things (IoT) pada sistem pemantauan berbasis jaringan nirkabel menuntut transmisi data secara real-time. Protokol Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) menjadi pilihan utama untuk media komunikasi data pada perangkat bersumber daya terbatas karena sifatnya yang ringan, efisien dalam penggunaan bandwidth, serta mengadopsi arsitektur publish-subscribe. Kendati demikian, protokol MQTT standar belum memiliki mekanisme pengamanan internal sehingga muatan informasi ditransmisikan dalam wujud teks biasa (plaintext) yang rentan terhadap penyadapan dan manipulasi data oleh pihak ketiga. Penggunaan Transport Layer Security (TLS) menjadi solusi untuk mengatasi celah tersebut, namun penerapannya memicu overhead yang memengaruhi efisiensi performa sistem komunikasi berupa trade-off peningkatan latensi serta konsumsi sumber daya komputasi jaringan. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk membahas dan mengevaluasi secara kuantitatif dan komprehensif dampak dari implementasi TLS cipher suite ChaCha20-Poly1305 terhadap performa protokol MQTT. Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen komparatif terkendali yang membandingkan dua skenario, yaitu komunikasi MQTT tanpa enkripsi dan MQTT dengan enkripsi TLS cipher suite ChaCha20-Poly1305. Sistem dibangun menggunakan mikrokontroler ESP32 sebagai Publisher yang dilengkapi sensor flame dan MQ-2, Broker Mosquitto yang berjalan pada laptop, serta script Python sebagai Subscriber. Pengujian dilakukan dengan dua variasi payload yakni 65 Byte dan 100 Byte dengan Quality of Service (QoS) level 0, masing-masing sebanyak 200 sampel. Pengambilan data dilakukan menggunakan software Wireshark untuk mengukur tiga metrik QoS, yaitu Delay, Throughput, dan packet loss. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penerapan enkripsi ChaCha20Poly1305 menimbulkan overhead pada ukuran paket sebesar 16 Byte dari Authentication Tag Poly1305, sehingga payload 65 Byte bertambah menjadi 81 Byte dan payload 100 Byte menjadi 116 Byte. Pada metrik Delay, enkripsi menyebabkan peningkatan sebesar 2,85 ms (2,45%) pada payload 65 Byte dan 2,34 ms (1,56%) pada payload 100 Byte, dengan seluruh nilai masih berada dalam kategori "Baik" dan "Cukup" berdasarkan standar ITU-T G.1010. Pada metrik Throughput, terjadi peningkatan beban laju data sebesar 31,63 bps (13,82%) untuk payload 65 Byte dan 33,55 bps (11,78%) untuk payload 100 Byte akibat bertambahnya ukuran paket, namun masih dalam batas wajar. Sementara itu, packet loss pada kedua skenario menunjukkan nilai 0% yang termasuk kategori "Baik", membuktikan enkripsi tidak mengganggu keandalan pengiriman paket. Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa enkripsi TLS cipher suite ChaCha20-Poly1305 berhasil diimplementasikan secara penuh pada sistem berbasis MQTT dengan dampak yang sangat kecil terhadap performa. Peningkatan Delay yang tidak signifikan dan nilai packet loss 0% membuktikan bahwa ChaCha20-Poly1305 merupakan algoritma yang efisien dan sesuai untuk diterapkan pada perangkat IoT bersumber daya terbatas seperti ESP32, sehingga keamanan data dapat terjamin tanpa mengorbankan performa komunikasi secara berarti.