Яндекс.Метрика

Последние материалы

Курсова работа "Маршрутизація"

Зміст………………………………………………………………………. . ………..1

Вступ……………………………………………………………………… . ………..3

Розділ 1. Тема: «Етапи створення глобальної інтелектуальної ме­режі»………...5

     1.1.  Поняття маршрутизації та його типи…….…………..………………….5

     1.2.  Способи маршрутизації……………………………………..…………....6                                                                                                 

1.2.1.  Проста маршрутизація …..…………………………….…..….....8

1.2.2.  Табличні методи маршрутизації…………………………………10

1.2.3.  Динамічна маршрутизація ………………………………..….….11

1.2.4.  Таблиця маршрутизації……………………….……..……....….14

1.2.5.  Протоколи маршрутизації……………………………….….….16

     1.3.  Склад та архітектура маршрутизатора…………………….……..……..19

1.3.1.  Вхідні порти ……………………………………………….……..19

1.3.2. Комутаційний блок ……………… ..…………………………… 22

1.3.2.1  Комутація з використанням пам'яті…………………….23

1.3.2.2  Комутація з використанням шини ……………………..23

1.3.2.3  Комутація з використанням сполучної мережі………..24

1.3.3.  Вихідні порти …………………………………………………….25

1.3.4.  Маршрутний процесор ………………………………………….25

1.3.5.  Черги …………………………………………………………..….25

     1.4.  Оцінка якості зв’язку ……………………………………………………30

     1.5.  Області застосування маршрутизаторів …….…………….…………..34

1.5.1.  Магістральні маршрутизатори …………………….….……….34

1.5.2.  Маршрутизатори регіональних відділень ……………………..34

1.5.3.  Маршрутизатори віддалених офісів ……………………….…..35

1.5.4.  Маршрутизатори локальних мереж …………………………….34

1.6.  Висновки …….…………………………………………………………...36

Розділ 2. Проект локальної мережі………………………………………………..37

     2.1.  Завдання……………...……………………………………………………37

     2.2.  Детальний  перелік  та  вартість  пристроїв  і  матеріалів, необхідних для            

             побудови локальної мережі..…………………………………………….39

     2.3.  Структурна схема проекту локальної мережі……………………….....25

     2.4.  Параметри імітованого трафіку………………………………………......29

     2.5.  Статистичні   характеристики   результатів   імітаційного  моделювання

             роботи локальної мережі………………………………………………….30

     2.6.  Висновки………………………...…………………………………………32

Перелік використаних джерел…..…………………………………………………33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Дана курсова робота складається з теоретичної та практичної частин. Кожна частина має свою структуру та завдання. Але не дивлячись на це, практична та теоретична частини несуть спільну мету, а саме: закріплення, поглиблення і узагальнення знань, одержаних під час вивчення курсу «Комп’ютерні мережі».

Теоретична частина складається з шести основних частин:

  • основні поняття маршрутизації та його типи;
  • способи маршрутизації пакетів в мережі;
  • склад та архітектура маршрутизатора;
  • оцінка якості зв’язку;
  • області застосування маршрутизаторів;
  • висновки

У теоретичній частині було поставлено за мету ознайомитись з: основні поняття про маршрутизатор; способи маршрутизації; архітектура маршрутизатора; оцінка якості зв’язку за допомогою маршрутизатора; основні області застосування маршрутазаторів.

Було виділено три способи маршрутизації пакетів в мережі:

  • проста маршрутизація;
  • таблична маршрутизація;
  • динамічна маршрутизація.

Загалом теоретична частина є досить цікавою та інформативною, як для людини з технічною освітою, так і для школяра. На відміну від теоретичної частини, людині без належної кваліфікації, практична частина навряд чи буде  зрозумілою та інформативною.

Завданням практичної частини було: оптимальний вибір обладнання і кабельної системи для побудови інфраструктури локальної обчислювальної мережі рівня організації; побудова проекту локальної мережі університету, з забезпеченням резервування основних каналів передачі даних; розрахунок вартістості пристроїв і матеріалів, необхідних для побудови локальної мережі; проведення стрес-тесту мережі та фіксування таких величин, з якими побудована мережа не працює стабільно і існують збої  та інші завдання.

У практичній частині описана структурна схема проекту локальної мережі, а також наведений детальний перелік вартістості пристроїв і матеріалів, необхідних для побудови локальної мережі. Крім того, після проведеного імітаційного моделювання були зафіксовані статистичні характеристики по кожному пристрою, що знаходиться в мережі, жодних збоїв у роботі та виходу з ладу пристроїв зафіксовано не було, а це дає підстави сподіватися на такі ж самі результати при реальній роботі даної мережі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розділ 1

1.1.  Поняття маршрутизації та та його типи.

Маршрутиза́ція (англ. Routing) — процес визначення маршруту прямування інформації між мережами. Маршрутизатор (або роутер від англ. router) приймає рішення, що базується на IP-адресі отримувача пакету. Для того, щоб переслати пакет далі, всі пристрої на шляху слідування використовують IP-адресу отримувача. Для прийняття правильного рішення маршрутизатор має знати напрямки і маршрути до віддалених мереж. Є два типи маршрутизації:

  1. Статична маршрутизація — маршрути задаються вручну адміністратором.
  2. Динамічна маршрутизація — маршрути обчислюються автоматично за допомогою протоколів динамічної маршрутизації — RIP, OSPF, EIGRP, IS-IS, BGP, HSRP та ін, які отримують інформацію про топологію і стан каналів зв'язку від інших маршрутизаторів у мережі.

Оскільки статичні маршрути конфігуруються вручну, будь-які зміни мережної топології вимагають участі адміністратора для додавання і видалення статичних маршрутів відповідно до змін. У великих мережах підтримка таблиць маршрутизації вручну може вимагати величезних витрат часу адміністратора. У невеликих мережах це робити легше. Статична маршрутизація не має можливості масштабування, яку має динамічна маршрутизація через додаткові вимоги до налаштування і втручання адміністратора. Але і у великих мережах часто конфігуруються статичні маршрути для спеціальних цілей у комбінації з протоколами динамічної маршрутизації, оскільки статична маршрутизація є стабільнішою і вимагає мінімум апаратних ресурсів маршрутизатора для обслуговування таблиці.

Динамічні маршрути виставляються іншим чином. Після того, як адміністратор активізував і налаштував динамічну маршрутизацію за одним з протоколів, інформація про маршрути оновлюється автоматично в процесі маршрутизації після кожного отримання з мережі нової інформації про маршрути. Маршрутизатори обмінюються повідомленнями про зміни у топології мережі в процесі динамічної маршрутизації.

1.2.  Способи маршрутизації

Під маршрутизацією у мережах передачі даних розуміють процес визначення (вибору) шляху проходження інформації від джерела до адресата. Головною метою маршрутизації є забезпечення оптимального шляху проходження інформації — її мінімально можливої затримки і максимальної пропускної здатності мережі. Крім того, має гарантуватися достатній захист і надійність передачі інформації.

Маршрутизація є однією з основних функцій мережевого рівня і загалом зводиться до вибору вузлом комутації шляху подальшої передачі інформації, яка надійшла на його вхід. Просте, на перший погляд, завдання — вибір оптимального маршруту — досить складна проблема, що не має однозначного вирішення для мереж з різною топологією, обсягом і характером потоку даних. Складність вирішення цього завдання зумовлена низкою причин. По-перше, маршрутизація, звичайно, потребує координації роботи всіх вузлів мережі передачі даних. По-друге, система маршрутизації має нормально функціонувати у разі виходу з ладу окремих вузлів і ліній зв’язку. По-третє, система повинна враховувати перевантаження окремих ділянок мережі передачі даних і змінювати маршрути проходження повідомлень.

Слід зазначити, що основні принципи маршрутизації є спільними для способів комутації всіх видів, при цьому найбільшою різноманітністю способів маршрутизації (рис. 1) характеризуються мережі комутації пакетів, щодо яких і розглядається це питання.

 

Рис. 1. Способи маршрутизації в мережах комутації пакетів

Розрізняють централізовані і децентралізовані (розподілені) способи маршрутизації. Централізована маршрутизація здійснюється одним центром керування (менеджером мережі), який визначає напрямок руху пакетів по мережі передачі даних. Вузли комутації даної мережі приймають мінімальну участь у маршрутизації і є простими за структурою. Зі збільшенням кількості вузлів зростає складність організації централізованого керування мережею передачі даних. Істотним недоліком централізованого керування є пряма залежність якості маршрутизації від надійності її менеджера. При збільшенні складності менеджера якість маршрутизації має тенденцію до зниження. Крім того, менеджер мережі повинен мати оперативну інформацію про стан мережі, тому що вихід з ладу вузла або його перевантаження може спричинити втрату працездатності всієї мережі.

Під час розподіленого керування кожен вузол самостійно, на основі керуючої інформації, що зберігається у ньому, визначає напрямок передачі пакетів. Це підвищує складність вузлів комутації, проте система має більш високу живучість, оскільки вихід з ладу будь-якого вузла комутації не спричиняє втрату працездатності всієї мережі.

Про централізовану і розподілену маршрутизацію розказується потім, не систематична вставка інформації (перенести їх в розділ динамічної маршрутизації)

Існує два типи маршрутизації: проста і таблична. Проста маршрутизація реалізується без урахування топології і завантаження мережі передачі даних і здебільшого має низьку ефективність. У разі табличної маршрутизації у кожному вузлі комутації формується спеціальна таблиця маршрутів, що вказує, яким шляхом має передаватися пакет із заданою адресою, щоб у найкоротший термін досягти одержувача.

Під маршрутизацією у мережах передачі даних розуміють процес визначення (вибору) шляху проходження інформації від джерела до адресата. Головною метою маршрутизації є забезпечення оптимального шляху проходження інформації — її мінімально можливої затримки і максимальної пропускної здатності мережі. Крім того, має гарантуватися достатній захист і надійність передачі інформації.

 

 

1.2.1.  Проста маршрутизація

Проста маршрутизація, у свою чергу, поділяється на випадкову й лавинну. При випадковій маршрутизації пакет передається з вузла у випадково обраному напрямку, крім напрямку, яким він надійшов до вузла. Теоретично доведено, що пакет через певний проміжок часу досягне адресата. Метод характеризується значним часом доставки пакетів і неефективним використанням мережі. Незважаючи на це, різноманітні модифікації випадкової маршрутизації застосовуються у мережах з низькою інтенсивністю потоків для забезпечення сталої роботи мережі під час виходу з ладу окремих її компонентів. Можна запропонувати низку заходів щодо збільшення ефективності такого методу маршрутизації, наприклад, при повторному проходженні пакета через вузол змінювати напрямок його подальшої передачі.

В основі лавинної маршрутизації лежить ефект розмноження пакетів, за якого вузол, отримавши пакет, генерує ідентичні пакети і передає їх у всіх напрямках, крім того, яким надійшов пакет (рис. 2).

 

Рис. 2. Лавинна маршрутизація, де:

ti – напрямок передачі пакета в момент ti ;

х – знищення пакета на вході вузла комутації.

 

Копії пакета лавиноподібно поширюються мережею. Перевагою методу є забезпечення мінімальної затримки передачі пакетів, оскільки використовуються всі шляхи через мережу, в тому числі й найкоротший, яким і прийде перший пакет. Для розглянутого випадку це шлях через вершини А1 Þ А3 Þ А5 Þ А9. Водночас, якщо кількість зв’язків між вузлами є великою, сильно проявляється ефект розмноження пакетів. Так на момент часу t3 в аналізованому фрагменті мережі наявні дев’ять копій пакета, що позначається на пропускній здатності мережі. Вплив ефекту розмноження пакетів можна зменшити додаванням певних засобів обліку проходження пакетів через вузли комутації. Наприклад, кожен вузол може розпізнавати повторне отримання копії раніше пакета і вилучати її. Таким чином, копії пакетів поступово видаляються з мережі. На момент часу t4 залишаються тільки дві копії пакетів, які, у свою чергу, знищуються на вході дев’ятого вузла. Цей процес називається «виродженням» пакетів і дає можливість істотно підвищити пропускну здатність мережі передачі даних.

Подальшим розвитком простої маршрутизації слід вважати маршрутизацію з попереднього досвіду, при якій забезпечується коригування попередньо вибраних випадкових маршрутів. З цією метою у пакети додаються лічильники пройдених вузлів, відповідно до вмісту яких формується адреса наступного вузла на шляху проходження пакета до одержувача. Отже, на початковому етапі маршрутизації шлях проходження пакетів може визначатися випадково або способом лавинного заповнення пакетів, а потім, під час проходження наступних пакетів, шлях їх коригується. Після проходження першого пакета певним маршрутом у кожному вузлі комутації зберігається інформація про адресу відправника, одержувача, попереднього вузла і кількість пройдених вузлів. У разі надходження пакета з такими самими значеннями адрес відправника і одержувача, але з меншим значенням лічильника пройдених вузлів, здійснюється коригування маршруту у вузлах комутації. Припустимо, що для ділянки мережі (рис. 8.3) спочатку був сформований шлях А0ÞА1ÞА2ÞА3ÞА4ÞАк, якому відповідають такі значення маршрутів у вузлах: А2={Ак, А0, А1, А3, 2}; А3={Ак, А0, А2, А4, 3} і А4={Ак, А0, А3, Ак, 4}, де на першому місці стоїть адреса одержувача, на другому — адреса відправника, на третьому — адреса попереднього вузла, на четвертому — адреса наступного вузла і на п'ятому — кількість попередніх вузлів.

 

Рис. 3. Маршрутизація з попереднього досвіду, де:

– першочерговий маршрут;

– маршрут після корекції.

За появи у вузлі А4 пакета, що прийшов з вузла А2, значення лічильника пройдених вузлів якого дорівнює трьом, здійснюється коригування маршруту у вузлах А2 і А4 на значення: А2={Ак, А0, А1, А4, 2} і А4={Ак ,А0, А2, А5, 3}. Унаслідок цього формується новий, коротший шлях: А0ÞА1ÞА2ÞА4ÞАк, відповідно до якого пакети, що рухаються у напрямку Ак, відразу направлятимуться з вузла А2 у вузол А4.Отже, можна говорити про елементи адаптації, проте цей процес проходить повільно і не завжди є ефективним.

1.2.2.  Табличні методи маршрутизації

Табличні методи маршрутизації, залежно від моменту формування таблиць маршрутів, поділяють на статичні й динамічні. При статичній маршрутизації таблиці маршрутів формуються під час генерації мережі і після цього, як правило, не змінюються. І тільки якщо змінюється конфігурація мережі, наприклад, у разі виходу якогось вузла з ладу, здійснюється коригування маршрутів.

До статичної належать маршрутизація фіксована і маршрутизація способом найкоротшої черги. У разі фіксованої маршрутизації для будь-якої пари абонентських систем установлюється одиничний або груповий канал передачі даних. У першому випадку йдеться про одношляхову маршрутизацію, тому що існує тільки один маршрут проходження пакетів від відправника до одержувача. Це найпростіший спосіб маршрутизації, проте він не враховує можливі аварійні ситуації і реальне завантаження окремих каналів, що може призвести до перевантаження окремих ділянок мережі за недовантаження її в цілому. Для вирівнювання навантаження на основних (магістральних) каналах передачі даних використовують багатошляхову маршрутизацію, при якій між суміжними вузлами комутації утворюється група віртуальних каналів, кожен з яких може призначатися тому чи іншому шляху проходження пакетів. Такий підхід використовується, зокрема у мережі SNA фірми IBM.

Маршрутизація способом найкоротшої черги передбачає наявність для кожного вузла комутації таблиці маршрутів із зазначенням кількох варіантів напрямку прямування пакетів, при цьому вибір маршруту здійснюється випадково. Оскільки цей спосіб характеризується відносно низькою ефективністю, то у такому варіанті він використовується доволі рідко. Для підвищення ефективності цього способу маршрутизації встановлюють пріоритети напрямків передачі даних. Потім, вибираючи канал передачі, вузол комутації переглядає у порядку зменшення пріоритету перелік допустимих маршрутів передачі і вибирає перший вільний канал, який забезпечує найоптимальніший шлях проходження пакету з мінімальною затримкою його у проміжних вузлах. Завдяки відносній простоті та достатній ефективності спосіб часто використовується у мережах комутації пакетів, зокрема у мережах з низькою надійністю комутаційних систем.

1.2.3.  Динамічна маршрутизація

Найбільш ефективними, але і, мабуть, найскладнішими, є способи динамічної (адаптивної) маршрутизації. При динамічній маршрутизації вміст таблиць маршрутів змінюється залежно від стану і завантаження каналів передачі даних і вузлів комутації. Для адаптації до зміни навантаження кожному вузлу комутації надається певна інформація про стан мережі передачі даних і, насамперед, про її топологію, інтенсивність потоків даних і затримки (черги) у вузлах комутації. Ця інформація відстежується (збирається) спеціальними керуючими пакетами, якими обмінюються вузли комутації. Якість маршрутизації значною мірою залежить від оперативності відновлення керуючої інформації. Загалом, найбільш оптимальна маршрутизація досягається за наявності інформації про миттєвий стан мережі та її завантаження. Проте це найчастіше призводить до значного збільшення потоку керуючих пакетів у мережі передачі даних і до зниження її ефективності. Динамічна маршрутизація є досить складним процесом, під час якого виконуються такі дії:

  • формування маршрутів, яке здійснюється за допомогою алгоритмів маршрутизації шляхом упорядкування у кожному вузлі комутації таблиць маршрутів пакетів;
  • реалізація маршрутів, тобто керування пакетами під час проходження їх підмережею зв’язку до місця призначення за допомогою спеціальних протоколів мережевого рівня;
  • контроль стану мережі, у тому числі аналіз топології мережі, структури потоків і затримок у вузлах комутації;       
  • передача інформації про стан мережі, яку використовують для коригування таблиць маршрутів;
  • коригування маршрутів.

Залежно від обраної стратегії коригування маршрутів розрізняють централізовану, розподілену, локальну і гібридну маршрутизації.

У разі централізованої адаптивної маршрутизації кожен вузол мережі готує і у певний момент передає менеджерові мережі інформацію про своє завантаження. Відповідно до цієї інформації менеджер складає глобальну картину стану мережі, за якою визначаються оптимальні маршрути проходження пакетів. Основним критерієм оптимальності маршруту є час затримки передачі пакетів. Обчисливши оптимальні маршрути, менеджер для кожного вузла комутації формує таблиці маршрутів, які потім розсилаються у відповідні вузли мережі передачі даних.

За способом збирання інформації про стан мережі і розсилання керуючих директив процес маршрутизації може бути синхронним або асинхронним. У першому випадку збирається інформація і надсилаються керуючі директиви через регулярні проміжки часу, а у другому — ця процедура здійснюється тільки при істотних змінах мережі передачі даних. Здебільшого за синхронного режиму обмін службовою інформацією є інтенсивнішим, а за асинхронного — необхідний постійний контроль за станом мережі. У будь-якому разі на менеджері мережі лежить основне навантаження щодо формування маршрутів, яке різко зростає зі збільшенням кількості вузлів мережі передачі даних. Як уже зазначалося, загальним недоліком централізованих методів маршрутизації є цілковита залежність функціонування мережі від її менеджера, що стає небезпечним зі збільшенням навантаження на нього. Крім цього, затримки, зумовлені обміном і обробкою великого обсягу керуючої інформації, знижують ефективність керування мережею, особливо у разі швидкої зміни потоків даних.

Цих недоліків позбавлені методи розподіленого керування маршрутизацією, які застосовуються у сучасних глобальних комп’ютерних мережах.

При розподіленій адаптивній маршрутизації кожен вузол комутації сам формує свою таблицю маршрутів, використовуючи для цього інформацію, яку він отримує від вузлів, що розміщуються на можливих шляхах до одержувача. Вузли обмінюються інформацією про свій стан, часові затримки і черги пакетів. Під час вибору маршрутів враховується час, потрібний для одержання позитивних підтверджень на попередні пакети. Отже, будь-яке істотне відхилення від стабільного стану відразу ж передається суміжним вузлам для коригування їхніх таблиць маршрутів.

Одним із найпростіших варіантів розподіленої динамічної маршрутизації є локальна адаптивна маршрутизація, при якій вузол комутації практично сам вибирає маршрути передачі пакетів, не одержуючи інформації від інших вузлів. Таблиці маршрутів завантажуються централізованим способом заздалегідь. Надалі маршрут вибирається згідно з відомостями про довжину вихідних черг топологією мережі передачі даних. Пакет направляється найкоротшим шляхом з урахуванням мінімальної довжини вихідної черги.

Локальна адаптивна маршрутизація забезпечує високу гнучкість роботи мережі передачі даних, швидкий і ефективний спосіб вирішення проблеми обходу несправних або перевантажених вузлів. Водночас вона характеризується складністю програми формування та обробки таблиць маршрутів, можливістю «автоколивання» і втрати пакетів під час зміни таблиць маршрутів.

Ефективнішим методом маршрутизації можна вважати гібридну маршрутизацію, яка поєднує позитивні властивості локальної і централізованої маршрутизацій. Прикладом є «дельта-маршрутизація», за якої менеджер з деяким запізненням стежить за глобальною ситуацією у мережі, тоді як вузлам надана певна свобода дій з тим, щоб вони могли швидко реагувати на локальні коливання навантаження мережі та зміни стану її окремих компонентів.

Різноманітність у способах маршрутизації пояснюється відсутністю універсального способу, оптимального для різних прикладних програм і характеристик мережі (рівня потоку даних, надійності передачі, часу встановлення наскрізного (через мережу) з’єднання, швидкості передачі блоків даних тощо).

1.2.4. Таблиця маршрутизації

Таблиця маршрутизації (англ. routing table)  — електронна таблиця (файл) або база даних, що зберігається на маршрутизаторі або мережевому комп'ютері, що описує відповідність між адресами призначення і інтерфейсами, через які слід відправити пакет даних до наступного маршрутизатора. Є найпростішою формою правил маршрутизації.

Таблиця маршрутизації зазвичай містить:

  • Адресу мережі або вузла призначення, або вказівку, що маршрут є маршрутом за замовченням (default route)
  • Маску мережі призначення (для IPv4-мереж маска / 32 (255.255.255.255) дозволяє вказати одиничний вузол мережі)
  • Шлюз, що позначає адресу маршрутизатора в мережі, на яку необхідно надіслати пакет, що прямує до вказаної адреси призначення
  • Інтерфейс (залежно від системи це може бути порядковий номер, GUID або символьне ім'я пристрою)
  • Метрику — числовий показник, що задає перевагу маршруту. Чим менше число, тим кращий маршрут (інтуїтивно представляється як відстань).

Таблиця маршрутизації може складатися двома способами:

  • статична маршрутизація — коли записи в таблиці вводяться і змінюються вручну. Такий спосіб вимагає втручання адміністратора кожного разу, коли відбуваються зміни в топології мережі. З іншого боку, він є найстабільнішим і таким, що вимагає мінімуму апаратних ресурсів маршрутизатора для обслуговування таблиці.
  • динамічна маршрутизація — коли записи в таблиці оновлюються автоматично за допомогою одного або кількох протоколів маршрутизації — RIP, OSPF, EIGRP, IS-IS, BGP, і ін. Крім того, маршрутизатор будує таблицю оптимальних шляхів до мереж призначення на основі різних критеріїв — кількості проміжних вузлів, пропускної спроможності каналів, затримки передачі даних тощо. Критерії обчислення оптимальних маршрутів найчастіше залежать від протоколу маршрутизації, а також задаються конфігурацією маршрутизатора. Такий спосіб побудови таблиці дозволяє автоматично тримати таблицю маршрутизації в актуальному стані і обчислювати оптимальні маршрути на основі поточної топології мережі. Проте динамічна маршрутизація надає додаткове навантаження на пристрої, а висока нестабільність мережі може приводити до ситуацій, коли маршрутизатори не встигають синхронізувати свої таблиці, що приводить до суперечливих відомостей про топологію мережі в різних її частинах і втраті передаваних даних.

 

Рис. 4. Таблиця маршрутизації (loopback, дві мережні карти та VPN-з'єднання)

1.2.5. Протоколи маршрутизації.

Протокол маршрутизації — це мережевий протокол, використовуваний маршрутизаторами для визначення можливих маршрутів дотримання даних в складеній комп'ютерній мережі. Вживання протоколу маршрутизації дозволяє уникнути ручного введення всіх допустимих маршрутів, що, у свою чергу, знижує кількість помилок забезпечує узгодженість дій всіх маршрутизаторів в мережі і полегшує працю адміністраторів.

Протоколи маршрутизації, в залежності від типів алгоритмів, діляться на:

  • дистанційно-векторні протоколи, яки засновані на Distance Vector Algorithm (DVA);
  • протоколи стану каналів зв’язку, яки засновані на Link State Algorithm (LSA).

Дистанційно-векторні протоколи:

  • RIP - Routing Information Protocol;
  • IGRP - Interior Gateway Routing Protocol (ліцензований протокол Cisco Systems);
  • BGP - Border GateWay Protocol;
  • EIGRP - Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (ліцензійний протокол Cisco Systems).

Протоколи стану каналів зв’язку:

  • IS-IS - Intermediate System to Intermediate System (стек OSI);
  • OSPF - Open Shortest Path First;
  • NLSP - NetWare Link-Services Protocol (стек Novell);
  • HSRP и CARP - протоколи резервування шлюза в Ethernet-мережах.

В залежності від сфери використання протоколи діляться на два види:

  • для міждоменної маршрутизації;
  • внутрішньодоменної маршрутизації.

Протоколи міждоменної маршрутизації:

  • EGP;
  • BGP;
  • IDRP;
  • IS-IS level 3.

Протоколи внутрішньодоменної маршрутизації:

  • RIP;
  • IS-IS level 1-2;
  • OSPF;
  • IGRP;
  • EIGR.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Склад та архітектура маршрутизатора

До цих пір в цьому розділі ми розглядали моделі обслуговування мережевого рівня, алгоритми маршрутизації і реалізують їх протоколи. Проте ці питання являють собою лише частина (хоч і важливу) того, що відбувається на мережевому рівні. Ми ще не вивчали комутуючу функцію маршрутизатора - процес передачі дейтаграм з вхідних ліній маршрутизатора на його вихідні лінії.

Обмежившись при знайомстві з мережевим рівнем тільки питаннями управління та обслуговування, ми уподібнюємося недбайливим акціонерам, які при вивченні компанії вважають достатнім зустрітися з її управлінським персоналом (він, хоча і керує компанією, як правило, виконує дуже мало фактичної роботи!) І відвідати її рекламний відділ («тільки наш продукт надасть вам цю чудову послугу!"). Щоб повніше уявляти собі, чим насправді займається компанія, необхідно говорити з безпосередніми виконавцями. На мережевому рівні фактична робота (тобто те, заради чого існує мережевий рівень) полягає у просуванні дейтаграм, а її виконавцями є маршрутизатори. Ключовою складовою просування дейтаграм є їх передача з вхідної лінії маршрутизатора на його вихідну лінію. Обговоренню цього процесу і присвячений даний розділ. Наше обговорення буде вимушено коротким, тому що для докладного вивчення пристрою маршрутизатора потрібен був би окремий курс. Відповідно, ми постараємося надати необхідні посилання на матеріал, в якому це питання обговорюється більш докладно.

Умовна схема маршрутизатора показана на рис. 5. Маршрутизатор складається з чотирьох компонентів:

  • Вхідні порти;
  • Комутаційний блок;
  • Вихідні порти;
  • Маршрутний процесор.

 

Рис. 5. Схема маршрутизатора

1.3.1. Вхідні порти

Вхідний порт виконує декілька функцій. Він виконує функції фізичного рівня (самий лівий прямокутник вхідного порту і самий правий прямокутник вихідного порту на рис. 5), завершуючи вхідну фізичну лінію маршрутизатора. Він також здійснює функції канального рівня (середні прямокутники вхідного і вихідного портів), необхідні для взаємодії з функціями канального рівня на іншій стороні лінії зв'язку. Ще він виконує функції пошуку і просування даних (самий правий прямокутник вхідного порту і самий лівий прямокутник вихідного порту), так що пакет, переправлений в комутаційний блок маршрутизатора, на виході з нього з'являється з того порту, з якого випливає. Управляючі пакети (наприклад, пакети, що містять інформацію протоколу RIP, OSPF або BGP) просуваються з вхідного порту в маршрутний процесор. На практиці кілька портів часто об'єднують на одного канальної мапі маршрутизатора.

Більш детальна, ніж на рис. 7, функціональна схема вхідного порту наведена на рис. 6. Як вже згадувалося, блок завершення фізичної лінії вхідного порту маршрутизатора і блок обробки канального рівня реалізують фізичний і канальний рівні вхідної лінії маршрутизатора. Блок пошуку / просування даних вхідного порту є центральним для системи комутації маршрутизатора. У багатьох маршрутизаторах саме тут маршрутизатор визначає вихідний порт, якому буде передано прийнятий пакет через комутаційний блок. Вибір вихідного порту здійснюється за допомогою інформації, що міститься в таблиці просування даних. Хоча таблиця просування даних обчислюється маршрутним процесором, локальні копія таблиці просування даних, як правило, зберігається на кожному вхідному порту і, при необхідності оновлюється маршрутним процесором. Наявність локальних копій таблиці просування даних дозволяє приймати рішення про комутації локально на кожному вхідному порту, не займаючи централізований маршрутний процесор. Подібна централізована комутація дозволяє уникнути заторів на вході в маршрутизатор.

 

Рис. 6. Обробка на вхідному порту

На маршрутизаторах з обмеженими потужностями процесорів вхідного порту вхідний порт може просто переправляти пакет централізованого маршрутному процесору, щоб той сам здійснював пошук в таблиці просування даних і переправляв пакет у відповідний вихідний порт. Такий підхід робиться, коли робоча станція або сервер виконує функції маршрутизатора.

У даному випадку роль маршрутного процесора виконує центральний процесор робочої станції, а вхідний порт являє собою просто мережеву інтерфейсну карту (наприклад, Ethernet-карту).

За наявності таблиці просування даних пошук являє собою відносно просту задачу - ми просто переглядаємо таблицю просування даних, шукаючи запис, яка найкраще відповідає мережному адресою одержувача пакета. Якщо такий запис у таблиці знайти не вдається, для передачі пакета вибирається маршрут за замовчуванням. (У підрозділі «Адресація в протоколі IPv4» розділу «Інтернет-протокол» зазначалося, що кращим відповідністю адресою одержувача пакета вважається таблична запис з найдовшим мережевим префіксом, що збігається з адресою одержувача пакета.) На практиці, однак, все не так просто. Можливо, найбільш важливий ускладнює фактор полягає в тому, що магістральні маршрутизатори повинні працювати на високих швидкостях, виконуючи мільйони операцій пошуку в секунду. Справді, бажано, щоб вхідний порт міг працювати на швидкості лінії, тобто операція пошуку повинна виконуватися швидше операції прийому пакета у вхідний порт. У цьому випадку обробка отриманого пакета може бути виконана перш, ніж завершиться операція отримання наступного пакета. Щоб отримати уявлення про необхідну продуктивності операції пошуку, розглянемо так звану лінію ОС48, передавальну дані на швидкості 2,5 Гбіт / с. При довжині пакетів в 256 байт вхідний порт повинен встигати виконувати приблизно мільйон операцій пошуку в секунду.

Оскільки швидкості передачі даних в сучасних лініях зв'язку дуже високі, лінійний пошук в таблиці просування даних просто неможливий. Більш розумний підхід полягає в зберіганні таблиці просування даних у вигляді дерева, кожен рівень якого відповідає одному двійковому розряду адреси одержувача. Пошук адреси починається з вершини дерева. Якщо перший біт адреси дорівнює нулю, тоді подальший пошук ведеться по лівому Піддерево; в іншому випадку адресу одержувача повинен знаходитися в правому поддереве. На кожному кроці проглядається один розряд адреси одержувача і вибирається одна гілка дерева з двох. Таким чином, всю таблицю просування даних можна переглянути за N кроків, де N - кількість двійкових розрядів в адресі. (Такий пошук називається двійковим пошуком в адресному просторі розміру 2 (N).) Однак навіть цей метод можна вдосконалити.

Але навіть при N = 32 (наприклад, для 32-розрядного IP-адреси) швидкість перегляду таблиці методом двійкового пошуку недостатньо висока для маршрутизації в сучасних магістралях. Наприклад, якщо на кожному кроці роботи алгоритму потрібно одне звернення до пам'яті, то при пам'яті з часом доступу 40 НЕ рівня одного мільйона операцій в секунду досягти не вдасться. Для збільшення швидкості пошуку застосовуються кілька прийомів. Один з таких прийомів полягає у використанні асоціативної пам'яті (Content Addressable Memory, САМ). У маршрутизаторах Cisco 8500 кожен порт оснащений САМ-пам'яттю об'ємом 64 Кбайт. Інший метод збільшення швидкості пошуку полягає в тому, що нещодавно отримані записи таблиці просування даних зберігаються в кеші. У цьому методі важливий розмір кеша.В останні роки були запропоновані ще більш швидкі структури даних, що дозволяють знаходити записи в таблиці за log (JV) кроків, а також нові методи стиснення таблиць просування даних. Апаратний метод оптимізації пошуку в таблиці, що використовує той факт, що в адресі, як правило, шукаються 24 або менше значущих розрядів.

Як тільки алгоритм пошуку визначає вихідний порт для пакета, цей пакет може бути переданий у комутаційний блок. Однак, какТбудет показано далі, пакет може бути тимчасово заблокований на вході в комутаційний блок (так як комутаційний блок може бути зайнятий іншим пакетом). Таким чином, блокований пакет необхідно поставити в чергу на вхідному порте, щоб він міг пройти через комутаційний блок пізніше. Більш детально ми розглянемо питання блокування, обробки черг і планування пакетов1 в маршрутизаторі (як на вхідних, так і на вихідних портах) в підрозділі «Черги» даного розділу.

1.3.2. Комутаційний блок

Комутаційний блок з'єднує вхідні порти маршрутизатора з його вихідними портами. Комутаційний блок цілком розташовується всередині маршрутизатора - мережа всередині мережевого маршрутизатора.

Комутаційний блок розташовується в самому серці маршрутизатора. Саме через комутаційний блок пакети переміщуються від вхідного порту до порту. Комутаційний блок може бути реалізований кількома способами, як показано на рис. 7.

 

Рис. 7. Три метода комутації

1.3.2.1. Комутація з використанням пам'яті.

Найпростіші ранні маршрутизатори часто представляли собою традиційні комп'ютери, в яких комутація між вхідними та вихідними портами здійснювалася під безпосереднім управлінням центрального процесора (ігавшего роль маршрутного процесора). Вхідні і вихідні порти функціонували як традиційні пристрої введення-виведення в операційній системі. Отримавши пакет, вхідний порт спочатку сигналізує маршрутному процесору перериванням. Потім пакет копіюється з вхідного порту в пам'ять процесора. Після цього маршрутний процесор витягує з заголовка пакета адресу одержувача, шукає відповідний вихідний порт в таблиці просування даних і копіює пакет у буфер вихідного порту. Зверніть увагу, якщо пропускна здатність пам'яті дозволяє записати або прочитати У пакетів в секунду, тоді сумарна пропускна здатність комутатора (повна швидкість, з якою пакети переносяться від вхідних портів до вихідних портів) не може перевищувати В / 2.

Багато сучасні маршрутизатори також використовують пам'ять для комутації пакетів. Проте їх головна відмінність від ранніх маршрутизаторів полягає в тому, що пошук адреси одержувача і зберігання (комутація) пакетів у відповідній області пам'яті виконується процесорами на мапі вхідної лінії.

Маршрутизатор, комутуючі пакети через пам'ять, багато в чому нагадують мультипроцесори з колективним доступом до пам'яті. До таких маршрутизаторів відносяться комутатори серії Catalyst 8500 компанії Cisco і маршрутизатори Bay Network Accelar 1200.

1.3.2.2. Комутація з використанням шини.

При такому підході вхідні порти переносять пакети безпосередньо в вихідні порти по загальній шині без втручання маршрутного процесора (зверніть увагу, що у разі комутації через пам'ять пакет також повинен перетнути системну шину, соединяющуюся з пам'яттю). Хоча маршрутний процесор не бере участі в перенесенні пакета по шині, оскільки шина використовується колективно, в кожен момент часу по шині може рухатися тільки один пакет. Пакет, що надійшов на вхідний порт в той момент, коли шина зайнята перенесенням іншого пакета, блокується і встановлюється в чергу вхідного порту. Оскільки кожен пакет повинен перетнути єдину шину, пропускна здатність подібного маршрутизатора обмежується швидкістю шини.

Враховуючи, що пропускна здатність сучасної шини може перевищувати ги-габіт в секунду, метод комутації через шину часто виявляється достатнім для маршрутизаторів, що працюють в корпоративних мережах. Заснований на використанні шини метод комутації прийнятий в ряді сучасних маршрутизаторів, включаючи Cisco 1900, комутуючих пакети по шині Packet Exchange Bus з пропускною здатністю 1 Гбіт / с. Система CoreBuilder компанії 3Com з'єднує порти, розташовані в різних комутуючих модулях за допомогою шини PacketChannel з пропускною здатністю 2 Гбіт / с.

1.3.2.3. Комутація з використанням сполучної мережі.

Один із способів подолати обмеження пропускної здатності однієї загальної шини полягає у використанні більш складною сполучної мережі, подібної мережі, що зв'язує процесори в мультипроцесорних системах. Матричний комутатор представляє собою сполучну мережу, що складається з 2Л/Гшін, що з'єднують N вхідних портів з JV вихідними портами, як показано на рис. 7. Прибуває на вхідний порт пакет переміщується по горизонтальній шині до перетину з вертикальною шиною, провідною до потрібного вихідного порту. Якщо ведуча до вихідного порту вертикальна шина вільна, пакет переноситься у вихідний порт. Якщо в даний момент вертикальна шина вже використовується для передачі пакету в той же самий вихідний порт з іншого вхідного порту, тоді пакет блокується і ставиться в чергу вхідного порту.

В якості сполучних мереж між вхідними та вихідними портами також пропонувалося використовувати комутаційні блоки Delta і Omega. У комутаторах сімейства Cisco 12000 застосовується сполучна мережа, що забезпечує пропускну здатність до 60 Гбіт / с. одна з сучасних тенденцій у пристрої сполучної мережі полягає в тому, що IP-дейтаграма змінної довжини фрагментіруется на клітинки фіксованої довжини, які потім маркуються і коммутируются через сполучну мережу. На вихідному порту з цих осередків відновлюється вихідна дейтаграма. Осередки фіксованої довжини і внутрішня маркування істотно спрощують і прискорюють комутацію пакета через сполучну мережу.

1.3.3. Вихідні порти

Вихідний порт зберігає пакети, переправлені йому через комутаційний блок, а потім передає пакети по вихідний лінії. Таким чином, вихідний порт здійснює функції фізичного і канального рівнів, зворотні функціям вхідного порту. У разі двобічної лінії зв'язку (тобто коли лінія передає дані в обидва напрямки) вихідний порт лінії зв'язку, як правило, складає пару з вхідним портом цієї лінії, розташовуючись на тій же самій карті каналу.

Схема обробки даних в вихідному порту, представлена ​​на рис. 8, показує, що зберігаються в пам'яті вихідного порту дейтаграми передаються по вихідний лінії. Серед функцій вихідного порту можна виділити функції протоколів канального і фізичного рівнів, що взаємодіють зі своїми аналогами у вхідному порту на іншому кінці лінії зв'язку, як вже розповідалося в підрозділі «Вхідні порти» даного розділу. Також у вихідному порту необхідні функції обробки черг і управління буферами в тих випадках, коли комутаційний блок доставляє пакети вихідного порту зі швидкістю, яка перевершує швидкість передачі даних у вихідний лінії.

 

Рис. 8. Обробка даних у вихідного порта

1.3.4. Маршрутний процесор

Маршрутний процесор виконує функції протоколів маршрутизації (наприклад, тих, які ми вивчали в розділі «Маршрутизація в Інтернеті»), обробляє інформацію про маршрути, а також виконує функції управління мережею (див. розділ 8) у маршрутизаторі. Оскільки ця тема буде розглядатися в розділі 8, ми не станемо обговорювати її тут. У наступних підрозділах ми більш детально розглянемо вхідні і вихідні порти, а також блок комутації.

1.3.5. Черги

Дивлячись на конфігурацію, зображену на рис. 7, і враховуючи функціональність вхідного і вихідного портів, очевидно, що черги пакетів можуть утворюватися як на вхідних, так і на вихідних портах. Необхідно розглянути ці черги трохи докладніше, оскільки при збільшенні їх розмірів буферний простір маршрутизатора, зрештою, вичерпується, і в результаті маршрутизатор починає втрачати пакети. Раніше вже побіжно згадувалось, що пакети «губляться в мережі» або «відкидаються маршрутизатором». Це відбувається саме в цих чергах. Точне місце, в якому втрачається пакет (черга вхідного порту або чергу вихідного порту), залежить від інтенсивності трафіку, відносної пропускної спроможності комутаційного блоку і швидкості передачі даних в лінії зв'язку, що буде показано далі. Припустимо, що швидкості передачі даних у вхідний і вихідний лініях однакові і у маршрутизатора п вхідних і п вихідних портів. Якщо пропускна здатність комутаційного блоку, щонайменше, в п разів перевершує швидкість передачі даних в лінії, тоді у вхідних портах черги виникнути не можуть.

Навіть у найгіршому випадку, коли за всіма п вхідних лініях будуть надходити пакети, комутатор зможе переправляти все п пакетів з вхідних портів у вихідні порти за час, необхідний для того, щоб кожен з п вхідних портів одночасно прийняв по одному пакету. Але що відбувається на вихідних портах? Будемо продовжувати припускати, що пропускна здатність комутаційного блоку, щонайменше, в п разів перевершує швидкість передачі даних в лінії. У гіршому випадку всі пакети, прийняті на п вхідних портах, направляються в один і той же вихідний порт. У цьому випадку за час прийому / передачі одного пакета на цей вихідний порт надійдуть відразу п пакетів. Оскільки за цей інтервал часу вихідний порт може передати тільки один пакет, з решти п - 1 пакетів утворюється черга. За наступний інтервал часу на вихідний порт можуть надійти ще п пакетів, які додадуться до вже наявної черги, і т. д. Нарешті, число пакетів в черзі може вирости настільки, що у маршрутизатора закінчиться вільна пам'ять для їх розміщення, після чого йому доведеться відкидати деякі пакети.

Освіта черзі на вихідному порту ілюструє рис. 9. У момент часу t на кожен вхідний порт прибуває по одному пакету. Всі пакети направлені в один і той же (самий верхній) вихідний порт. Припускаючи, що швидкості передачі даних у всіх лініях однакові, пропускна здатність комутатора в три рази перевершує швидкість передачі даних в лінії. Через час, потрібний для передачі або прийому одного пакета, всі три прийнятих пакета опиняються в вихідному порту, де ставляться в чергу на передачу. Ще через такий же час один з цих трьох пакетів передається по що виходить лінії. У нашому прикладі в цей момент часу на маршрутизатор надходять два нових пакети. Один з цих пакетів направляється в самий верхній вихідний порт. 

 

Рис. 9. Черга у вихідного порту

В результаті планувальник пакетів вихідного порту повинен вибрати з стоять у черзі пакетів один для передачі в лінію. Цей вибір може здійснюватися на основі простої дисципліни черг, наприклад, алгоритму FCFS (First Соте, First Served - першим прийшов, першим обслужений), або на основі більш складної дисципліни планування, наприклад, алгоритму WFQ (Weighted Fair Queuing - зважена справедлива організація черг) . Планування пакетів грає ключову роль в наданні гарантій якості обслуговування.

Аналогічно, якщо не вистачає пам'яті для буферизації вхідного пакету, необхідно прийняти рішення про те, відкинути чи новий пакет (така політика іноді називається «обрубуванням хвостів») або видалити з буфера один або кілька вже стоять у черзі пакетів, щоб звільнити місце для нового пакету . У деяких випадках може бути вигідно відкинути пакет (або позначити заголовок пакета), перш ніж буфер заповниться, щоб тим самим послати сигнал відправнику. Було запропоновано і проаналізовано безліч алгоритмів відкидання та позначки пакетів, які спільно отримали назву алгоритмів активного управління чергами (Active Queuing Management, AQM). Одним з найбільш глибоко вивчених і поширених алгоритмів AQM є алгоритм RED (Random Early Detection - випадкове раннє виявлення). В алгоритмі RED для довжини вихідний черги обчислюється зважене середнє значення. Якщо при надходженні пакета середня довжина черги виявляється менше мінімальної межі min (th), пакет ставиться в чергу. Якщо, навпаки, у момент прибуття пакета чергу сповнена або середня довжина черги виявляється більше максимальної межі мах (th), пакет маркується або відкидається. Нарешті, якщо при вступі пакета середня довжина черги знаходиться в інтервалі [min (th), мах (th)], пакет маркується або відкидається з ймовірністю, що представляє собою функцію середньої довжини і параметрів min (th) і мах (th). Було запропоновано кілька імовірнісних функцій і реалізовано декілька версій алгоритму RED.

Якщо пропускна здатність комутаційного блоку недостатньо висока (порівняно зі швидкістю передачі даних у вхідних лініях), щоб переправити всі прибулі пакети без затримки, тоді черги можуть виникати і на вхідних портах. Щоб проілюструвати важливі наслідки утворення подібних черг, розглянемо комутаційний блок, припустивши, що, по-перше, швидкості передачі даних на всіх лініях однакові, по-друге, що один пакет може бути переправлений з будь-якого вхідного порту в будь-який вихідний порт за час, необхідний для прийому пакету по вхідної лінії, і по-третє, що пакети переміщуються з кожної вхідної черги у вихідну чергу в порядку їх надходження до вхідної черги (відповідно до алгоритму FCFS). До тих пір поки пакети направляються в різні вихідні порти, паралельно можуть переправлятися кілька пакетів. Однак якщо два пакети на початку двох вхідних черг направляються в одну і ту ж вихідну чергу, тоді один з пакетів блокується і змушений чекати у вхідній черзі, так як комутаційний блок може переносити блоки в певний вихідний порт тільки по одному за раз.

На рис. 10 показаний приклад, в якому два пакети (темних), що знаходяться на початку своїх вхідних черг, направляються в один і той же правий верхній вихідний порт. Припустимо, що комутаційний блок вирішує переправити пакет з початку верхній лівій черги. У цьому випадку темному пакету з лівої нижньої черги доведеться почекати. Але почекати доведеться також світлого пакету, який стоїть у черзі позаду пакету в лівій нижній черги, хоча за середній правий вихідний порт (пункт призначення світлого пакета) конкуренції немає. Це явище називається «блокуванням голови черги» - стоїть у вхідній черзі пакет повинен чекати, хоча його вихідний порт вільний, оскільки він блокований іншим пакетом на початку черги.

 

Рис. 10. Блокування голови черги на вхідному порті

1.4.  Оцінка якості зв’язку.

Динамічна маршрутизація передбачає знаходження найкращого маршруту передачі даних серед декількох можливих. Тому постає проблема оцінки якості маршрутів. Пропонується два варіанти вирішення даної проблеми:

  • оцінка якості передачі за умовною шкалою від 0 до 2;
  • оцінка якості передачі в залежності від відстані між вузлами.

Розглянемо більш детально перший варіант. Радіосистему в процесі роботи можна представити у вигляді повного графу, де кожна вершина відповідає вузлу, а ребро — наявності зв'язку між окремими вузлами з умовною оцінкою якості. На рис. 11 представлений приклад такого графу, оцінки якості зв'язку зведені у табл. 1.

 

Рис. 11. Граф оцінки якості зв'язку

Оцінювання якості зв‘язку проводиться на підставі аналізу кінцевим вузлом цілісності пакету інформації. Так як дана мережа передбачає підтвердження отримання інформації, то якість зв‘язку можна розцінювати як співвідношення безпомилкових отриманих пакетів (m) до загальної кількості відправлених пакетів (n).

 

В залежності від призначення мережі виводиться допустимий діапазон значень . Потім цей діапазон розбивається на три умовні характеристики: «зв‘язок відсутній» - , «задовільно» - , «добре» - . На практиці шкала якості може мати більшу градацію оцінок. Кожній характеристиці присвоюється оцінка.

Таблиця 1

Якість зв’язку

Оцінка

Зв’язок відсутній

“∞”

Задовільно

“1”

Добре

“2”

 

Аналіз такого графу дає змогу виявити всі можливі варіанти передачі даних та оцінити сумарну довжину шляху передачі даних. Наприклад між вузлом №0 та №9 існує декілька можливих маршрутів наведених в табл. 2.

Таблиця 2

Маршрут

Сумарна оцінка

1

0-2-5-7-8-9

5

2

0-3-6-7-8-9

7

3

0-3-6-8-9

6

4

0-3-6-9

4

5

0-1-4-6-9

4

6

 

Кожен з маршрутів характеризується різною довжиною. Принцип ДМ передбачає вибір маршруту з найменшою сумарною оцінкою. Але на практиці можливий варіант, коли найменша сумарна оцінка не буде оптимальною. Розглянемо маршрути 0-3-6-9 та 0-1-4-6-9, які мають однакову довжину. Маршрут 0-3-6-9 має менше проміжних вузлів, але містить ребро з оцінкою “2”, а отже на цьому етапі, за рахунок «задовільного зв’язку» частина даних може бути втрачена. Коли як маршрут 0-1-4-6-9 має більше проміжних вузлів, але виявляється більш надійним. Отже в алгоритм пошуку найкоротшого маршруту між вузлами варто додати ланку виключення з оптимальних таких маршрутів, що містять більшу кількість ребер з задовільною оцінкою. Тобто з перелічених в табл. 2 маршрутів, оптимальним буде маршрут №5. Тобто в загальному випадку оптимальним буде маршрут який відповідатиме умові:

 

Також можна додати умову мінімальної кількості вузлів в маршруті:

 

В другому варіанті оцінка якості передачі даних ґрунтується на відстані між вузлами. Відстань визначається часом відгуку сусіднього вузла на hallo-пакет (пакет, завдяки якому встановлюється приналежність до сусідів). Отже замість умовної оцінки, ребра будуть характеризуватися конкретним часовим інтервалом, що буде вимірюватися таймером мікроконтролера у кожному вузлі. Довжина маршруту буде визначатися, як і в попередньому випадку, сумою оцінок. Оптимальним буде той маршрут, у якого довжина буде меншою. За умови наявності достатніх ресурсів, пропонується використовувати комбінацію з двох вищезазначених варіантів. Сумарні оцінки всіх можливих варіантів передачі даних зведені в табл. 3.

Таблиця 3

Маршрут

Оцінка зв’язку

Сумарна оцінка часу

1

0-2-5-7-8-9

5

50

2

0-3-6-7-8-9

7

63

3

0-3-6-8-9

6

47

4

0-3-6-9

4

39

5

0-1-4-6-9

4

42

6

0-1-3-6-9

4

40

 

Оптимальним по часу буде маршрут, який відповідатиме умові:

 

Пріоритетнішою в даному випадку є оцінка якості зв‘язку, тому вона проводиться першою, якщо декілька маршрутів матимуть однакову сумарну оцінку якості зв‘язку, тоді для них розраховується оптимальна сумарна оцінка часу. Маршрути №4, №5 та №6 мають однакову сумарну оцінку зв'язку. Маршрут №4 відкидається, так як він містить ребро з «задовільним зв'язком», залишаються №5 та №6. Далі відбувається оцінка за часом, тобто перевага надається маршруту №6. З заданою періодичністю таблиця маршрутизації оновлюється, що дає змогу переоцінити якість зв‘язку при зміні умов передачі даних. Періодичність оновлення залежатиме від ширини каналу зв‘язку та особливості завад. Варто зауважити, що часте оновлення може викликати зайве інформаційне навантаження на мережу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5.  Області застосування маршрутизаторів

За областями застосування маршрутизатори поділяються на декілька класів:

  • магістральні маршрутизатори;
  • маршрутизатори регіональних відділень;
  • маршрутизатори віддалених офісів;
  • маршрутизатори локальних мереж.

1.5.1.  Магістральні маршрутизатори

Магістральні маршрутизатори призначені для побудови центральної мережі корпорації. Центральна мережа може складатися з великої кількості локальних мереж, розкиданих по різних будівлях і використовуючих найрізноманітніші мережеві технології типів комп'ютерів і операційних систем. Магістральні маршрутизатори це найбільш потужні пристрої, що здатні обробляти декілька сотень тисяч або навіть декілька мільйонів пакетів в секунду, мають велику кількість інтерфейсів локальних і глобальних мереж. Підтримуються не лише середньошвидкісні інтерфейси глобальних мереж, такі як Т1/Е1, але і високошвидкісні, наприклад, АТМ або SDH з швидкостями 155 Мбіт/с або 622 Мбіт/с і більше. Найчастіше магістральний маршрутизатор конструктивно виконаний за модульною схемою на основі шасі з великою кількістю слотів - до 12 - 14. Велика увага приділяється в магістральних моделях надійності і відмовостійкої маршрутизатора, яка досягається за рахунок системи терморегуляції, надлишкових джерел живлення, замінюваних „на ходу” (hot swap) модулів, а також симетричного мультипроцесорування.

1.5.2. Маршрутизатори регіональних відділень

Маршрутизатори регіональних відділень з’єднують регіональні відділення між собою і з центральною мережею. Мережа регіонального відділення, так само як і центральна мережа, може складатися з декількох локальних мереж. Такий маршрутизатор зазвичай є деякою спрощеною версією магістрального маршрутизатора. Якщо він виконаний на основі шасі, то кількість слотів його шасі менша: 4 - 5. Можливий також конструктив з фіксованою кількістю портів. Підтримувані інтерфейси локальних і гло

Добавить комментарий