Маршрутизация в сетях

Федеральное агентство по образованию

РЫБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВИАЦИОННАЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

им. П.А. Соловьева

Кафедра ВС

маршрутизация в сетях

Лабораторная работа по курсу

“ Сети ЭВМ и средства телекоммуникации”

Версия от 24.03.08

Рыбинск – 2000

Ведение

В современных сетях (а в первую очередь – это глобальные сети) со смешанной топологией (звёздно-кольцевой, звёздно-шинной, древовидной) стоит и решается задача выбора маршрута для передачи информации, для чего используются соответствующие устройства, например, маршрутизаторы. Под маршрутом понимается последовательность прохождения пакетом маршрутизаторов, серверов и т. п.

Основные цели маршрутизации заключаются в обеспечении:

- минимальной задержки пакета при его передаче от отправителя к получателю;

- максимальная пропускная способность сети;

- максимальная защита пакетов, т. е. безопасность;

- надёжность доставки пакета адресату;

- минимальной стоимости передачи пакета адресату.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью лабораторной работы является изучение способов и видов маршрутизации, а также методов нахождения оптимального пути.

2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

2.1. Способы маршрутизации

Различают следующие способы маршрутизации:

1) Централизованная маршрутизация – реализуется в сетях с централизованным управлением, т. е. в сети имеется специальное центральное устройство (ЦУ), организующее управление сетью. Выбор маршрута для каждого пакета осуществляется в центре управления сетью, а узлы сети связи только воспринимают и реализуют результаты решения задачи минимизации. Недостатки: сильно зависит от центрального устройства и не отличается высокой гибкостью.

2) Распределённая (децентрализованная) маршрутизация – выполняется главным образом в сетях с децентрализованным управлением (без ЦУ). Функции управления маршрутизацией распределены между узлами сети, которые располагают для этого соответствующими средствами. Эта маршрутизация сложнее централизованной, но отличается большей гибкостью.

3) Смешанная маршрутизация – реализует в определённом соотношении принципы централизованной и распределённой маршрутизации.

Выбор маршрута зависит от топологии сети, пропускной способности линии связи, нагрузки на линии связи. Топология сети изменяется в результате отказов узлов и линий связи и отчасти при развитии телекоммуникационной системы (подключении новых узлов и линий связи). Пропускная способность линий связи определяется типом передающей среды и зависит от уровня шумов и параметров аппаратуры, обслуживающей линии. Нагрузка на линии связи – наиболее динамичный фактор, изменяющийся довольно быстро и в труднопрогнозируемом направлении.

2.2. Виды маршрутизации

Различают три вида маршрутизации: 1) простую, 2) фиксированную, 3) адаптивную. Принципиальная разница между ними – в степени учёта изменения топологии и нагрузки сети при решении задачи выбора маршрута.

1) Простая маршрутизация отличается тем, что при выборе маршрута не учитывается ни топология, ни нагрузка. Она не обеспечивает четко направленной передачи пакетов и имеет низкую эффективность. Её преимущества - простота реализации и обеспечение устойчивой работы при выходе из строя отдельных её элементов. Из этого вида некоторое практическое применение нашли случайная и лавинная маршрутизации.

Случайная маршрутизация – характеризуется тем, что для передачи пакета из узла связи выбирается одно, случайно выбранное свободное направление. Пакет «блуждает» по сети и с конечной вероятностью когда-либо достигает адресата или, в крайнем случае, может и не дойти до адресата (например, при истечении времени жизни пакета). При этом не обеспечивается ни оптимальное время доставки пакета, ни эффективное использование пропускной способности сети.

Лавинная маршрутизация – предусматривает передачу пакета из узла по всем свободным выходным линиям. «Размножение» пакета резко ухудшает пропускную способность сети. Однако копии (дубликаты) пакета уничтожаются в каждом узле, и продвигается по маршруту только один пакет. Основное преимущество – гарантированное обеспечение оптимального времени доставки пакета адресату. Метод может использоваться в незагруженных сетях, когда требования по минимизации времени и надёжности доставки достаточно высоки.

2) Фиксированная маршрутизация – учитывает изменения топологии сети, но не учитывает изменение нагрузки. Для каждого узла назначения направление передачи выбирается по таблице (каталогу) маршрутов, которая определяет отимальные пути и составляется в центре управления сетью. Они составляются заново при изменении топологии сети.

Различают одно- и многопутевую фиксированную маршрутизацию. Первая строится на основе единственного пути между двумя абонентами, что сопряжено с неустойчивостью к отказам и перегрузкам, а вторая – на основе нескольких возможных путей между двумя абонентами, из которых выбирается предпочтительный по какому-либо критерию. Фиксированная маршрутизация применяется в сетях с малоизменяющейся топологией и установившимися потоками пакетов.

3) Адаптивная маршрутизация – принятие решения о направлении передачи пакетов осуществляется с учётом изменения, как топологии, так и нагрузки сети. Получили распространение такие модификации: локальная, распределённая, централизованная и гибридная маршрутизации.

Локальная адаптивная маршрутизация – основана на использовании информации, имеющейся в данном узле (РС) и включающей: таблицу маршрутов, данные о состоянии выходных линий связи (работает или нет, какие имеют характеристики), длину очереди пакетов, ожидающих передачи и пр. Информация о состоянии других узлов связи не используется. Преимущество: принятие решения производится с использованием самых последних данных о состоянии узла. Недостаток: «близорукость», поскольку выбор маршрута осуществляется без учёта глобального состояния всей сети. Следовательно, всегда есть опасность передачи пакета по перегруженным линиям.

Распределённая адаптивная маршрутизация – основана на использовании информации, указанной для локальной маршрутизации, и информации, получаемой от соседних узлов связи. В каждом узле формируется таблица маршрутов ко всем узлам назначения, где указываются маршруты с минимальным временем задержки пакетов, исходя из топологии сети. В процессе работы сети узлы периодически или асинхронно (в случае резкого изменения нагрузки и топологии) обмениваются с соседними узлами таблицами маршрутизации, в которых указывается нагрузка (длина очереди пакетов) узла. При этом увеличивается эффективность маршрутизации, но и увеличивается загрузка сети служебной информацией. Кроме того, эта служебная информация распространяется по сети сравнительно медленно, поэтому выбор маршрута производится по несколько устаревшим данным.

Централизованная адаптивная маршрутизация – задача маршрутизации для каждого узла сети решается в центре маршрутизации (ЦМ). Каждый узел периодически формирует сообщение о своём состоянии (длина очереди, работоспособность линий связи) и передаёт его в ЦМ. Всё это сопряжено с временными задержками, следовательно, с потерей эффективности такого метода, особенно при большой пульсации нагрузки в сети. Кроме того, есть опасность потери управления сетью при отказе ЦМ.

Гибридная адаптивная маршрутизация – основана на использовании таблиц маршрутов, рассылаемых ЦМ узлам сети, в сочетании с анализом длины очередей в узлах. Следовательно, здесь реализуются принципы централизованной и локальной маршрутизации. Гибридная маршрутизация компенсирует недостатки централизованной маршрутизации (маршруты, формируемые центром, являются несколько устаревшими) и локальной («близорукость» метода) и воспринимает их преимущества: маршруты центра соответствуют глобальному состоянию сети, а учёт текущего состояния узла обеспечивает своевременность решения задачи.

Дата добавления: 2015-07-25