3. Концепція автономної системи

Вказані вище складнощі щодо обміну інформацією зі системою ядра про досяжність мереж виникають тому, що бралися до уваги тільки аспекти архітектури раутінгу і не розглядалося адміністрування мережею. Складні топології, подібні до показаних на рис. , виникають тоді, коли вузол належить окремій організації, яка має локальні мережі під своїм адміністративним управлінням (корпоративна мережа). Адміністративний орган може гарантувати, що внутрішні маршрути є узгодженими і життєздатними. Крім того, адміністративний орган може виділити один раутер, який інформуватиме зовнішнє середовище про досяжність мереж. Наприклад, раутер R3 на рис може оголошувати досяжність мереж 2, 3 і 4, приймаючи, що система ядра завжди знає про мережу 1, яка під’єднана безпосередньо до раутера ядра R1.

З точки зору раутінгу група мереж і раутерів, керованих окремим адміністративним органом, називають автономною системою. Раутери всередині автономної системи можуть використовувати власні механізми для дослідження, створення і перевірки узгодженості маршрутів. Відзначимо, що згідно з цим означенням раутери ядра формують автономну систему. Концептуально ідея автономної системи є природнім узагальненням архітектури, зображеної на рис. 3.51, де локальні мережі слід замінити автономними системами. Рис. ілюструє цю ідею. Кожна автономна система містить багато локальних мереж і раутерів, підпорядкованих одному адміністративному органу.

Р ис. 3.51. Архітектура загальної мережі з автономними системами як вузлами магістралі.

Щоб забезпечити досяжність мереж, невидимих всередині автономних систем, через загальну мережу, кожна автономна система повинна узгодити оголошення інформації про досяжність мереж з іншими автономними системами. Хоч такі оголошення можуть бути вислані до довільної автономної системи, в архітектурі ядра суттєво, що кожна автономна система пересилає інформацію до раутера ядра. Звичайно один раутер в автономній системі може оголошувати маршрути і безпосередньо взаємодіяти з одним з раутерів ядра. Однак можна мати декілька раутерів, кожен з яких оголошує підмножину мереж.

Щоб автоматизні алгоритми могли розрізняти автономні системи, кожній автономній системі надається унікальний номер – ідентифікатор автономної системи. Це здійснює той сам центральний орган, який має повноваження для виділення IP-адрес. Коли два раутери обмінюються інформацією про досяжність мереж, то повідомлення переносять ідентифікатор автономної системи, яку репрезентує раутер.

2. Алгоритми раутінгу

Алгоритми динамічного раутінгу можуть розрізнятися на підставі окремих ключових характеристик. По-перше, конкретні цілі проектанта алгоритму впливають на операції результуючого протоколу раутінгу. По-друге, існують різні типи протоколів раутінгу. Кожен алгоритм має різний вплив на ресурси мережі та раутера. Нарешті, алгориитми раутінгу використовують різноманітні метрики, що впливає на обчислення оптимального маршруту. Нижче аналізуються ці атрибути алгоритмів раутінгу.

Алгоритми раутінгу часто мають одну або більше з таких проектних цілей:

оптимальність;

простота і малі власні витрати;

стійкість до помилок і стабільність;

швидка збіжність;

гнучкість.

Оптимальність. Оптимальність відноситься до здатності алгоритму виділити “найкращий” маршрут. Найкращий маршрут залежить від метрик і ваг метрик, які вживаються при обчисленнях. Наприклад, один алгоритм раутінгу використовує кількість стрибків і затримку, однак однак робить вагу затримки більш вагомою при розрахунках. Звичайно, алгоритм раутінгу повинен чітко визначити свій алгоритм обчислення метрики.

Простота. Алгоритми раутінгу проектуються максимально простими, наскільки це можливо. Іншими словами, алгоритми раутінгу повинні пропонувати сввою функціональну ефективність з мінімальними власними витратами у програмному забезпеченні та використанні. Ефективність звичайно важлива, колт використання програмного забезпечення для алгоритмів раутінгу повинне виконуватися на комп’ютері з обмеженими фізичними ресурсами.

Стійкість до помилок і стабільність. Алгоритми раутінгу повинні бути стійкими до помилок. Іншими словами, вони повинні коректно діяти при наявності непередбачених обставин, таких як відмови обладнання, перевантаження і некоректні впровадження. Оскільки раутери розташовані у вузлових точках мережі, слід передбачити розв’язання проблем, що виникають при їх відмові. Кращі алгоритми раутінгу – це часто ті, які мають здатність протистояти випробуванням часу і залишаються стабільними при різноманітних умовах в мережі.

Швидка збіжність. Алгоритми раутінгу повинні мати швидку збіжність. Збіжність – це процес узгодження оптимального маршруту з усіма раутерами. Коли деяка мережевий об’єкт спричиняє ліквідацію або появу маршруту, раутери поширюють повідомлення про модифікацію маршрутів. Повідомлення про модифікацію маршрутів проходять крізь мережі, викликаючи перерахунок оптимальних маршрутів і остаточно спричиняє узгодження між всіма раутерами щодо цих маршрутів. Алгоритми раутінгу, які збігаються повільно, можуть викликати появу маршрутних петель або вихід мережі з ладу.

Рис. 3.52 показує маршрутну петлю. У цьому випадку пакет поступає до раутера 1 в момент t₁. Нехай таблиця раутінгу раутера R1 у деякий момент змодифікована і вказує, що оптимальний маршрут до призначення прямує через раутер R2 як раутер наступного стрибка. Тоді раутер R1 скеровує пакет до раутера R2. Якщо таблиця раутера R2 ще не змодифікована, тобто наявна повільна збіжність процесу модицікації таблиць раутінгу, то R2 вважає, що оптимальним наступним стрибком є раутер R1 і висилає пакет до нього. Таким чином, пакет буде циркулювати між раутерами R1 і R2, доки таблиця раутінгу раутера R2 не буде змодифікована або доки пакет не буде перекомутований між раутерами R1 і R2 максимально прийнятну кількість разів.

Рис. 3.52. Повільна збіжність і маршрутні петлі.

Гнучкість. Алгоритми раутінгу також повинні бути гнучкими. Іншими словами, алгоритми раутінгу повинні швидко і точно адаптуватися до різних обставин в мережі. Наприклад, приймемо, що у мережевому сегменті виявилася несправність. Більшість алгоритмів раутінгу при появі такої проблеми швидко виявляють наступний найкращий шлях для всіх маршрутів, які звичайно використовують цей сегмент. Алгоритми раутінгу можуть бути запрограмовані для пристосування до змін у ширині смуги мережі, розміру черги раутера, затримки в мережі та до інших змінних.