Ваш отзывНаличие адресов отправителя и получателя является необходимым условием для корректной доставки пакетов по транспортной сети. Но для этого необходимо определить правила использования адресной информации для оптимального выбора маршрута передачи дейтаграмм по транспортной сети. Решение вопроса маршрутизации трафика является ключевым, поскольку основными функциями транспортного уровня модели SCTA являются обработка трафика, собранного па уровне сетей доступа, и его распределение по сети NGN . При разработке принципов маршрутизации трафика в транспортных сетях NGN во всей полноте проявился принцип демократичности NGN . Большая часть алгоритмов, протоколов и принципов маршрутизации трафика пришла из технологии Интернета, что и определило многообразие решений в этой области. Б системам маршрутизации формируются адресные поля (таблицы), которые указывают направление маршрутизации. Как было показано выше, в современных транспортных сетях используется принцип многоуровневой адресации (на уровне MAC и на уровне IP ). Б то же время адресация па уровне IP оказывается поливариантной, в настоящее время используется формат адреса IPv4, но постепенно будет происходить переход к IPv 6- Таким образом, формирование технических решений в части маршрутизации представляет собой сложный процесс, в котором участвуют поливариантные алгоритмы маршрутизации, разнообразные протоколы маршрутизации и несколько вариантов стандартов адресации. В таком поливариантном пространстве технических решений ярко проявляются основные принципы NGN : демократичность, поливариантность и конвергенция. Ниже будут рассмотрены основные алгоритмы маршрутизации и протоколы маршрутизации, используемые в современных транспортных сетях. В настоящее время существует несколько алгоритмов маршрутизации. Они могут быть статическими и динамическими, ориентированными и не ориентированными на установление соединения, широковещательными и индивидуальными — и все они в той или иной степени присутствуют в современной технологии транспортных сетей NGN . Статический алгоритм маршрутизации представляет собой наиболее простой алгоритм, когда направления маршрутизации зафиксированы по группам адресов. По сути такая схема маршрутизации может в равной степени использоваться в сетях с коммутацией пакетов и сетях с коммутацией каналов, так что в теории и практике связи принципы статической маршрутизации хорошо изучены и используются не одно десятилетие. Как было сказано выше, в транспортной сети па основе дейтаграммной передачи данных имеется возможность выбирать маршрут передачи каждой дейтаграммы индивидуально. При этом можно использовать принцип динамической маршрутизации, изменяя направления маршрутизации трафика во времени. Один из возможных вариантов динамической маршрутизации — это изменение плана маршрутизации в соответствии с новыми данными о состоянии сети, которые получают маршрутизаторы. В таком случае возникают адаптивные алгоритмы маршрутизации. Динамические и особенно адаптивные алгоритмы маршрутизации представляют наибольший интерес в современной теории построения транспортных сетей, поскольку они обеспечивают наибольшую устойчивость работы сети и наилучшие показатели эффективности использования ее ресурсов. В целом уместна аналогия между различными формами пассажиропотока и современными методами построения систем маршрутизации. Принципы маршрутизации с использованием виртуальных каналов можно сравнить с вариантом перевозки людей в современные города из области на электричках. Электричка представляет собой контейнер определенного размера (количество пассажиров), который перевозит полезную нагрузку по фиксированному маршруту. Дейтаграммный принцип маршрутизации подразумевает, что люди из области в город перемещаются в собственных автомобилях. Каждый водитель индивидуально выбирает маршрут в соответствии со своим опытом и текущей информацией о пробках на дорогах. Кстати, такая аналогия показывает, что с точки зрения цели поездки различие между двумя вариантами маршрутизации не существует, поскольку в конце концов пассажиры электричек и автолюбители собираются вместе в одних и те же офисах. Но данная аналогия хорошо демонстрирует, что для дейтаграмм-ных сетей целесообразно использовать именно динамические алгоритмы маршрутизации трафика. Большинство алгоритмов динамической маршрутизации можно свести к следующим основным группам:
- алгоритмы заливки;
- маршрутизаци
я на основе вектора расстояния; - маршрутизация на основе оценки состояния капала (выбор на основе кратчайшего пути), при которой воссоздастся точная топология всей сети;
- иерархическая маршрутизация;
- широковещательная маршрутизация;
- гибридный подход, объединяющий вышеуказанные алгоритмы.
Наиболее простой алгоритм динамической маршрутизации - это алгоритм заливки. В соответствии с этим алгоритмом маршрутизатор пересылает принятый пакет по всем направлениям связи. В результате вся сеть наполняется дубликатами передаваемого пакета. В пакете устанавливается определенное значение параметра времени жизни TTL (см. рис. 4.21). которое уменьшается на единицу на каждом пункте транзита. В качестве иллюстрации работы такого алгоритма па рис. 4.25
представлена схема передачи данных от узла А до узла К. Как следует из рисунка, кратчайшим является маршрут А - F — I — К. Все остальные маршруты оказываются длиннее этого и для передаваемого пакета являются тупиковыми. При установке параметра TTL = 3 только по маршруту А — F - I - К будут переданы данные, по всем остальным направлениям пакеты будут уничтожены, как только значение параметра TTL станет равным 0. Алгоритм заливки представляет собой очень простой и в то же время абсолютно надежный алгоритм передачи данных по пакетной сети. Даже в случае существенного повреждения сети связь по такому алгоритму оказывается возможной, если сохраняется хотя бы один действующий маршрут, соединяющий две точки сети. По этой причине этот алгоритм до сих пор используется в специализированных сетях и сетях военного назначения. Очевидным недостатком алгоритма заливки является низкая эффективность использования ресурсов сети, поскольку все каналы сети загружены дубликатами. По этой причине едва ли уместно использование алгоритма заливки в разветвленных сетях. В теории пакетных сетей связи существуют различные методы оптимизации алгоритма заливки, которые образуют семейство алгоритмов выборочной заливки. Как правило, все они использует различные методы, позволяющие дублировать пакеты не по всем, а только по определенным направлениям. Это повышает эффективность использования ресурсов, но не решает проблему КПД алгоритма. В современных транспортных сетях большее распространение получили алгоритмы маршрутизации по вектору расстояний и с учетом состояния канала связи. Алгоритмы маршрутизации па основе вектора расстояния (алгоритмы Беллмана-Форда) основаны на использовании таблиц маршрутизации, где устанавливается приоритетность передани данных по направлениям. Алгоритм предусматривают периодическую передачу копий таблиц маршрутизации от одного маршрутизатора другому. Такие передачи позволяют актуализировать изменения в топологии сети. Каждый маршрутизатор получаст информацию от соседнего маршрутизатора. При изменении информации в таблицу маршрутизации добавляется вектор расстояния (например, число транзитов), и далее информация передается следующему маршрутизатору. В данных алгоритмах каждый маршрутизатор начинает с идентификации или исследования состояния своих соседей. Расстояние до маршрутизатора непосредственно подключенной сети равно 0. Продолжая процесс исследования векторов расстояния в сети, маршрутизаторы обнаруживают наилучший путь до пункта назначения на основе информации от всех соседей. Каждая запись в таблице маршрутизации содержит кумулятивное значение векторов расстояния, показывающее насколько далеко данная сеть находится в этом направлении. При изменении топологии сети, использующей протокол на основе вектора расстояния, таблицы маршрутизации должны быть обновлены, а маршрутизаторам необходимо отослать свою таблицу маршрутизации каждому непосредственному соседу. Алгоритмы маршрутизации па основе вектора расстояний хорошо зарекомендовали себя во времена развертывания однородных сетей типа ARPANET , когда соединения между маршрутизаторами были одинаковыми (например, в сети ARPANET все соединения имели одинаковую пропускную способность — 56 кбит/с). Развитие технологии транспортных сетей потребовало внести в алгоритмы маршрутизации фактор дифференцирования направлений по параметрам качества соединений. Например, если в сети присутствуют соединения разной пропускной способности, то наивысший приоритет должен отдаваться каналу с более широкой полосой передачи и т.д. В результате появились алгоритмы маршрутизации с учетом состояния канала связи. В основе таких алгоритмов лежит понятие обобщенной стоимости канала связи. В зависимости от задач маршрутизации в качестве обобщенной стоимости могут выступать различные параметры: время задержки передачи данных, пропускная способность канала, вероятность потери пакета, данные о топологии, любые другие параметры и их комбинации. Минимальная стоимость направления, характерная для первого кратчайшего пути ( Shortest Path First , SPF ), определяет наивысший приоритет для маршрутизации пакетов.
Рубрика:
