МІНІСТЕРСТВО
ОСВІТИ ТА НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ
АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ КОМП’ЮТЕРНИХ НАУК
Домашнє
завдання
з дисципліни «Корпоративні інформаційні
системи»
на тему: «Метрики
протоколів маршрутизації. Розрахунок
метрик»
Виконав:
студент групи
ФКН-502
Стасюк І.С.
Перевірив: доцент
Холявкіна Т.В.
Київ 2012
Содержание
Вступление ……………………………………………………………………………………..2
Маршрутизатор………………………………………………………………………………...
3
Компоненты
маршрутизации …………………………………………………………………5
Определение маршрута ……………………………………………………………………….5
Коммутация…………………………………………………………………………………….7
Алгоритмы маршрутизации…………………………………………………………………...7
Цели разработки
алгоритмов маршрутизации……………………………………………….7
Простота
и низкие непроизводительные затраты……………………………………………8
Живучесть и
стабильнось……………………………………………………………………...8
Быстрая сходимость……………………………………………………………………………9
Гибкость………………………………………………………………………………………...9
Типы маршрутизации………………………………………………………………………….9
Одномаршрутные
или многомаршрутные алгоритмы……………………………………..10
Одноуровневые
или иерархические алгоритмы…………………………………………….11
Алгоритмы
с интеллектом в главной вычислительной
машине или в роутере…………..11
Внутридоменные
или междоменные алгоритмы……………………………………………12
Алгоритмы
состояния канала или вектора
расстояния……………………………………..12
Показатели
алгоритмов (метрики)…………………………………………………………....13
Длина маршрута……………………………………………………………………………….13
Надежность…………………………………………………………………………………….14
Задержка………………………………………………………………………………………..14
Полоса пропускания…………………………………………………………………………...14
Нагрузка………………………………………………………………………………………..15
Стоимость связи……………………………………………………………………………….15
Выводы…………………………………………………………………………………………16
Список литературы……………………………………………………………………………17
Вступление
Довольно часто в компьютерной литературе
дается следующее обобщенное определение
маршрутизатора: “маршрутизатор – это
устройство сетевого уровня эталонной
модели OSI, использующее одну или более
метрик для определения оптимального
пути передачи сетевого трафика на основании
информации сетевого уровня”. Из этого
определения вытекает, что маршрутизатор,
прежде всего, необходим для определения
дальнейшего пути данных, посланных в
большую и сложную сеть. Пользователь
такой сети отправляет свои данные в сеть
и указывает адрес своего абонента. И все.
Данные проходят по сети и в точках с разветвлением
маршрутов поступают на маршрутизаторы,
которые как раз и устанавливаются в таких
точках. Маршрутизатор выбирает дальнейший
наилучший путь. То, какой путь лучше, определяется
количественными показателями, которые
называются метриками. Лучший путь – это
путь с наименьшей метрикой. В метрике
может учитываться несколько показателей,
например, длина пути, время прохождения
и т.д. Давайте же остановимся и более-менее
подробно определим основные понятия
в данном тексте по разделам. Далее я приведу
более подробные сведения о том, что же
такое маршрутизатор, коммутация, алгоритмы
маршрутизации и самое важное – что же
такое метрика маршрутизации и какими
эти метрики бывают. Все это я делаю по
усмотрению и желанию меня подробно и
постепенно ознакомить читателя моего
домашнего задания с его темой.
Маршрутизатор
Маршрутизатор
(от англ. router /ˈɹu:tə(ɹ)/ или /ˈɹaʊtəɹ/[1], /ˈɹaʊtɚ/)
или роутер (прочтение слова англ.
router как транслитерированного)) — специализированный сетевой
компьютер, имеющий минимум два сетевых
интерфейса и пересылающий пакеты данных
между различными сегментами сети, принимающий
решения о пересылке на основании информации
о топологии сети и определённых правил,
заданных администратором.
Маршрутизаторы
делятся на программные и аппаратные.
Маршрутизатор работает на более
высоком «сетевом» уровне 3 сетевой
модели OSI, нежели коммутатор и сетевой
мост.
Что же относительно
принципа его работы — обычно маршрутизатор использует
адрес получателя, указанный в пакетных
данных, и определяет по таблице маршрутизации
путь, по которому следует передать данные.
Если в таблице маршрутизации для адреса
нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.
Существуют и другие способы
определения маршрута пересылки пакетов,
когда, например, используется адрес отправителя,
используемые протоколы верхних уровней
и другая информация, содержащаяся в заголовках
пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы
могут осуществлять трансляцию адресов
отправителя и получателя, фильтрацию
транзитного потока данных на основе определённых
правил с целью ограничения доступа, шифрование/дешифрование
передаваемых данных и т. д.
Для своей работы
маршрутизатор использует так называемые
таблицы маршрутизации. Таблица маршрутизации содержит
информацию, на основе которой маршрутизатор
принимает решение о дальнейшей пересылке
пакетов. Таблица состоит из некоторого
числа записей — маршрутов, в каждой из
которых содержится адрес сети получателя,
адрес следующего узла, которому следует
передавать пакеты и некоторый вес записи
— метрика. Метрики записей в таблице
играют роль в вычислении кратчайших маршрутов
к различным получателям. В зависимости
от модели маршрутизатора и используемых
протоколов маршрутизации, в таблице может
содержаться некоторая дополнительная
служебная информация.
Таблица маршрутизации
может составляться двумя способами:
статическая маршрутизация
— когда записи в таблице вводятся
и изменяются вручную. Такой способ
требует вмешательства администратора
каждый раз, когда происходят изменения
в топологии сети. С другой стороны, он
является наиболее стабильным и требующим
минимума аппаратных ресурсов маршрутизатора
для обслуживания таблицы.
динамическая
маршрутизация — когда записи
в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких
протоколов маршрутизации — RIP, OSPF, IGRP,
EIGRP, IS-IS, BGP, и др. Кроме того, маршрутизатор
строит таблицу оптимальных путей к сетям
назначения на основе различных критериев
— количества промежуточных узлов, пропускной
способности каналов, задержки передачи
данных и т. п. Критерии вычисления оптимальных
маршрутов чаще всего зависят от протокола
маршрутизации, а также задаются конфигурацией
маршрутизатора. Такой способ построения
таблицы позволяет автоматически держать
таблицу маршрутизации в актуальном состоянии
и вычислять оптимальные маршруты на основе
текущей топологии сети. Однако динамическая
маршрутизация оказывает дополнительную
нагрузку на устройства, а высокая нестабильность
сети может приводить к ситуациям, когда
маршрутизаторы не успевают синхронизировать
свои таблицы, что приводит к противоречивым
сведениям о топологии сети в различных
её частях и потере передаваемых данных.
Зачастую для построения таблиц маршрутизации
используют теорию графов.
Компоненты маршрутизации
Маршрутизация включает
в себя два основных компонента: определение
оптимальных трактов маршрутизации и
транспортировка информационых групп
(обычно называемых пакетами) через об'единенную
сеть. В настоящей работе последний из
этих двух компонентов называется коммутацией.
Коммутация относительно проста. С другой
стороны, определение маршрута может быть
очень сложным процессом.
Определение маршрута
Определение маршрута
может базироваться на различных показателях
(величинах, результирующих из алгоритмических
вычислений по отдельной переменной -
например, длина маршрута) или комбинациях
показателей. Программные реализации
алгоритмов маршрутизации высчитывают
показатели маршрута для определения
оптимальных маршрутов к пункту назначения.
Для облегчения
процесса определения маршрута, алгоритмы
маршрутизации инициализируют и поддерживают
таблицы маршрутизации, в которых содержится
маршрутная информация. Маршрутная информация
изменяется в зависимости от используемого
алгоритма маршрутизации.
Алгоритмы маршрутизации
заполняют маршрутные таблицы неким множеством
информации. Ассоциации "Пункт назначения/следующая
пересылка" сообщают роутеру, что определенный
пункт назначения может быть оптимально
достигнут путем отправки пакета в определенный
роутер, представляющий "следующую
пересылку" на пути к конечному пункту
назначения. При приеме поступающего пакета
роутер проверяет адрес пункта назначения
и пытается ассоциировать этот адрес со
следующей пересылкой. На рис. 2-1 приведен
пример маршрутной таблицы "место назначения/следующая
пересылка".
В маршрутных таблицах
может содержаться также и другая информация.
"Показатели" обеспечивают информацию
о желательности какого-либо канала или
тракта. Роутеры сравнивают показатели,
чтобы определить оптамальные маршруты.
Показатели отличаются друг oт друга в
зависимости от использованной схемы
алгоритма маршрутизации. Далее в этой
главе будет представлен и описан ряд
общих показателей.
Роутеры сообщаются
друг с другом (и поддерживают свои маршрутные
таблицы) путем передачи различных сообщений.
Одним из видов таких сообщений является
сообщение об "обновлении маршрутизации".
Обновления маршрутизации обычно включают
всю маршрутную таблицу или ее часть. Анализируя
информацию об обновлении маршрутизации,
поступающую ото всех роутеров, любой
из них может построить детальную картину
топологии сети. Другим примером сообщений,
которыми обмениваются роутеры, является
"об'явление о состоянии канала".
Об'явление о состоянии канала информирует
другие роутеры о состоянии кааналов отправителя.
Канальная информация также может быть
использована для построения полной картины
топологии сети. После того, как топология
сети становится понятной, роутеры могут
определить оптимальные маршруты к пунктам
назначения.
Коммутация
Алгоритмы коммутации
сравнительно просты и в основном одинаковы
для большинства протоколов маршрутизации.
В большинстве случаев главная вычислительная
машина определяет необходимость отправки
пакета в другую главную вычислительную
машину. Получив определенным способом
адрес роутера, главная вычислительная
машина-источник отправляет пакет, адресованный
специально в физический адрес роутера
(уровень МАС), однако с адресом протокола
(сетевой уровень) главной вычислительной
машины пункта назначения.
После проверки адреса протокола
пункта назначения пакета роутер определяет,
знает он или нет, как передать этот пакет
к следующему роутеру. Во втором случае
(когда роутер не знает, как переслать
пакет) пакет, как правило, игнорируется.
В первом случае роутер отсылает пакет
к следующей роутеру путем замены физического
адреса пункта назначения на физический
адрес следующего роутера и последующей
передачи пакета.
Следующая пересылка
может быть или не быть главной вычислительной
машиной окончательного пункта назначения.
Если нет,то следующей пересылкой, как
правило, является другой роутер, который
выполняет такой же процесс принятия решения
о коммутации. По мере того, как пакет продвигается
через об'единенную сеть, его физический
адрес меняется, однако адрес протокола
остается неизменным. Этот процесс иллюстрируется
на Рис. 2-2.
В изложенном выше описании
рассмотрена коммутация между
источником и системой конечного
пункта назначения. Международная
Организация по Стандартизации (ISO)
разработала иерархическую терминологию, которая может быть
полезной при описании этого процесса.
Если пользоваться этой терминологией,
то устройства сети, не обладающие способностью
пересылать пакеты между подсетями, называются
конечными системами (ЕS), в то время как
устройства сети, имеющие такую способность,
называются промежуточными системами
(IS). Промежуточные системы далее подразделяются
на системы, которые могут сообщаться
в пределах "доменов мааршрутизации"
("внутридоменные" IS), и системы, которые
могут сообщаться как в пределах домена
маршрутизации, так и с другими доменами
маршрутизации ("междоменные IS").
Обычно считается, что "домен маршрутизации"
- это часть об'единенной сети, находящейся
под общим административным управлением
и регулируемой пределенным набором административных
руководящих принципов. Домены маршрутизации
называются также "автономными системами"
(AS). Для опрелеленных протоколов домены
маршрутизации могут быть дополнительно
подразделены на "участки маршрутизации",
однако для коммутации как внутри участков,
так и между ними также используются внутридоменные
протоколы маршрутизации.
Алгоритмы маршрутизации
Алгоритмы маршрутизации
можно дифференцировать, основываясь
на нескольких ключевых характеристиках.
Во-первых, на работу результирующего
протокола маршрутизации влияют конкретные
задачи, которые решает разработчик алгоритма.
Во-вторых, существуют различные типы
алгоритмов маршрутизации, и каждый из
них по-разному влияет на сеть и ресурсы
маршрутизации. И наконец, алгоритмы маршрутизации
используют разнообразные показатели,
которые влияют на расчет оптимальных
маршрутов. В следующих разделах анализируются
эти атрибуты алгоритмов маршрутизации.
Цели разработки алгоритмов
маршрутизации
При разработке
алгоритмов маршрутизации часто преследуют
одну или несколько из перечисленных ниже
целей:
Простота и низкие непроизводительные затраты