Въведение в работата в мрежа

Статични и динамични маршрути

Статичната информация се администрира ръчно. Мрежовият администратор го въвежда в конфигурацията на рутера. Ако промяна в топологията на мрежата изисква статична информация да бъде актуализирана, тогава мрежовият администратор трябва ръчно да актуализира съответния запис на статичен маршрут. Динамичната информация работи по различен начин. След като мрежовият администратор въведе команди, които задействат функцията за динамично маршрутизиране, информацията за маршрутизиране се актуализира автоматично от процеса на маршрутизиране веднага щом се получи нова информация от мрежата. Промените в динамично научената информация се разпространяват между рутерите като част от процеса на актуализиране на данните.

Пример за маршрут по подразбиране

Адаптиране към промени в топологията

Ориз. 4.6.1 Динамичното маршрутизиране позволява на маршрутизаторите автоматично да използват резервни маршрути

Мрежата се адаптира по различен начин към промените в топологията в зависимост от това дали се използва статична или динамична информация. Статичното маршрутизиране позволява на маршрутизаторите правилно да маршрутизират пакет от мрежа към мрежа. Рутерът търси своята таблица за маршрутизиране и, следвайки статичните данни, които съдържа, препредава пакета към рутер D (Фигура 4.6.1). Рутер D прави същото и препредава пакета към рутер C. Рутер C доставя пакета до хост машината местоназначение. Но какво се случва, ако пътят между рутери A и D стане непроходим? Ясно е, че рутер A няма да може да препредаде пакета към рутер D по статичен маршрут. Комуникацията с целевата мрежа няма да бъде възможна, докато рутер А не бъде преконфигуриран да препредава пакети към рутераВ. Динамичното маршрутизиране осигурява по-гъвкаво и автоматично поведение. Според таблицата за маршрутизиране, генерирана от рутер A, пакетът може да достигне своята дестинация по предпочитания маршрут през рутер D. Въпреки това е възможен друг път до дестинацията през рутер B. Когато рутер A научи, че връзката към рутер D е прекъсната, той възстановява своята таблица за маршрутизиране, като прави предпочитания път до дестинацията през рутер B и рутерите продължават да изпращат пакети през тази връзка. Когато пътят между рутери A и D бъде възстановен, рутер A може отново да промени таблицата си за маршрутизиране и да посочи предпочитания път към целевата мрежа обратно на часовниковата стрелка през маршрутизатори D и C. Протоколите за динамично маршрутизиране могат също да пренасочат трафика между различни пътища в мрежата.

Операции за динамично маршрутизиране

Успехът на динамичното маршрутизиране зависи от две основни функции на рутера.

Поддръжка на маршрутизиращата таблица.
Навременно разпространение на информация - под формата на пакети за актуализиране - към други рутери (фиг. 11.11).

Динамичното маршрутизиране разчита на протокол за маршрутизиране за споделяне на информация за маршрута. Протоколът за маршрутизиране дефинира набор от правила, които рутерът използва, когато комуникира със съседни рутери. Например, протоколът за маршрутизиране описва следното:

как се изпращат актуализациите;
каква информация се съдържа в такива пакети за актуализиране;
кога да се изпрати тази информация;
как да определите получателите на тези пакети за актуализация.

Представяне на разстояние отизползвайки показатели

Ориз. 4.6.2 Метрики за маршрутизиране

Когато алгоритъм за маршрутизиране актуализира таблица за маршрутизиране, основната му цел е да определи най-добрата информация, която да се включи в таблицата. Всеки алгоритъм за маршрутизиране интерпретира концепцията за най-доброто по свой начин. За всеки път в мрежата алгоритъмът генерира число, наречено метрика. Като цяло, колкото по-ниско е това число, толкова по-добър е пътят. Метриките могат да бъдат изчислени въз основа на една характеристика на пътя. Чрез комбиниране на няколко характеристики могат да се изчислят по-сложни показатели. Както е показано на фиг. Както е показано на Фигура 4.6.2, няколко характеристики на пътя се използват за изчисляване на метрична стойност. Най-често срещаните показатели, използвани от рутери, са както следва.

Броят хопове е броят на маршрутизаторите, през които един пакет трябва да премине, за да достигне до получателя. Колкото по-малко скокове, толкова по-добър е пътят. Терминът дължина на пътя се използва за обозначаване на сбора от скокове до дестинацията.
Ширина на честотната лента - честотната лента на канала за предаване на данни. Например, за 64Kbps наета линия обикновено се предпочита канал тип T1 с честотна лента от 1,544Mbps.
Закъснението е времето, необходимо на пакета да пътува от подателя до получателя.
Натоварването е количеството дейност, извършена от мрежов ресурс, като рутер или връзка.
Надеждността е скоростта, с която възникват грешки във всяка мрежова връзка. Tick е забавянето в канала за предаване на данни, определено в машинни цикли на компютър, подобен на IBM (приблизително 55 милисекунди).
Цената е произволна стойност, обикновено въз основа на количеството честотна лента, парична стойност или резултат от други измервания,зададени от мрежовия администратор.

Протоколи за маршрутизиране

Повечето алгоритми за маршрутизиране могат да бъдат сведени до три основни алгоритма.

Подход за векторно маршрутизиране на разстояние, който определя посоката (вектора) и разстоянието до всяка връзка в мрежата.
Подход за състояние на връзката (наричан още избор на най-краткия път), който пресъздава точната топология на цялата мрежа (или поне частта, където се намира рутерът).
Хибриден подход, който съчетава аспекти на алгоритми за вектор на разстоянието и оценка на състоянието на канала.

Следващите раздели обсъждат процедурите за тези алгоритми за маршрутизиране и проблемите, свързани с всеки от тях, и описват техники за минимизиране на тези проблеми. Алгоритъмът за маршрутизиране е в основата на динамичното маршрутизиране. Тъй като топологията на мрежата се променя поради растеж, преконфигуриране или повреда, базата от знания на мрежата също трябва да се промени; това прекъсва маршрутизирането. Необходимо е знанията да отразяват точно и последователно разбиране на новата топология. Когато всички рутери използват последователно представяне на топологията на мрежата, възниква конвергенция. Казва се, че един мрежов комплекс е конвергирал, когато всички рутери в него работят с една и съща информация. Процесът и времето, необходими на рутерите да се сближат отново, варират в зависимост от протокола за маршрутизиране. Желателно е мрежата да има свойството за бърза конвергенция, защото намалява времето, през което рутерите използват остарели знания, за да вземат решения за маршрутизиране, които решения могат да бъдат грешни, отнемащи време или и двете.други едновременно.

Алгоритми за векторно маршрутизиране на разстояние

Ориз. 4.6.3 Маршрутизиране на вектор на разстояние

Алгоритмите за векторно маршрутизиране на разстояние (известни също като алгоритми на Белман-Форд) включват периодично изпращане на копия на таблицата за маршрутизиране от един рутер към друг. Пакетите за актуализиране, изпращани редовно между рутери, отчитат всички промени в топологията. Всеки рутер получава таблица за маршрутизиране от своя съсед. Например на фиг. 4.6.3 Маршрутизатор B получава информация от рутер A. Маршрутизатор B добавя стойност, отразяваща вектора на разстоянието (да речем, броя на скоковете), което увеличава вектора на разстоянието и след това предава таблицата за маршрутизиране на своя съсед, рутер C. Същият процес се извършва постепенно между съседни рутери във всички посоки. По подобен начин алгоритъмът натрупва мрежови разстояния и следователно е в състояние да поддържа база данни с информация за мрежовата топология. Алгоритмите за вектор на разстояние обаче не позволяват на рутера да знае точната топология на целия мрежов комплекс.

Алгоритми за маршрутизиране, отчитащи състоянието на комуникационния канал

Ориз. 4.6.4 Маршрутизиране на връзката със състояние