Принципы построения маршрутов

1. Неадаптивные (статистические) алгоритмы

В основном все основываются на т.н. принципе оптимальности. Он заключается в следующем: если маршрутизатор B располагается на оптимальном маршруте между A и C, то от B к C тоже является оптимальным маршрутом.

2. Алгоритм маршрутизации на основе входного дерева

В этом случае происходит рассмотрение множества оптимальных маршрутов от всех источников к приемнику в виде дерева.

Расстояния между узлами измеряется количеством транзитных участков. Входное дерево может быть неуникально, то есть их может быть несколько.

Цель всех алгоритмов построение входного дерева для маршрутизаторов. Недостаток: линии связи маршрутизаторов могут выходить из строя и могут быть у каждого маршрутизатора разные представления о сети.

Алгоритм маршрутизации по выбору кратчайшего пути

В этом случае сеть представляется в виде графа. Способ измерения длины дуг может выбираться исходя из физической длины линии между маршрутизаторами, временем задержки при передаче пакетов, длиной очереди и т.д. Имеется несколько алгоритмов вычисления кратчайшего пути. Наиболее известный алгоритм Дейкстры. Работу алгоритма рассмотрим на примере.

Пример:

Кратчайший путь от А к D.

Алгоритм маршрутизации «Заливка»

Идея: каждый приходящий пакет посылается на все исходящие линии кроме той, откуда он пришел. Недостаток: порождается большое количество дублированных пакетов которые гуляют по сети. С целью их упорядочивания в заголовок пакета помещается счетчик преодоления транзитных участков уменьшаемый на 1 после прохождения каждого маршрутизатора. В идеальном случае первоначальное значение счетчика устанавливается в максимальную длину в пути без петлей. Когда, двигаясь по пути пакета, значение счетчика становится равным нулю, он удаляется, либо другим способом является учет прохождения маршрутизаторов. В этом случае все маршрутизаторы ведут список маршрутизаторов – источников. В списке сохраняются порядковые номера пакетов. Если пакет от данного маршрутизатора с таким номером уже приходил он удаляется. Если нет – распространяется дальше.

При «выборочной заливке» пакеты направляются не по всем линиям, а только по тем, которые «приблизительно» идут по выбранному адресатом направлению.

Алгоритм заливки и выборочной заливки используется в сетях, где выход маршрутизатора из строя или его выключение имеет высокую вероятность. Достоинством заливки является то, что находятся все пути до адресата и пакет обязательно дойдет.

Адаптивные (динамические) алгоритмы маршрутизации по вектору расстояния

Имеется несколько типов алгоритмов. Они функционируют на основе таблиц хранящихся у маршрутизатора. Таблицы определенным образом хранят кратчайшие пути (направления) к каждому адресату. Таблицы маршрутизаторов регулярно обновляются путем обмена информацией между соседями.

Примером алгоритма такого типа является алгоритм RIP. В этом случае таблица маршрутизатора содержит записи о каждом маршрутизаторе сети. При этом каждая запись состоит из двух частей: линия для данного адресата и продолжительность времени прохождения пакета или расстояние. Предполагается что маршрутизаторам известно расстояние до каждого из соседей (имеется ввиду весовой коэффициент). Если в качестве расстояния используется время задержки, то оно может быть измерено с помощью пакета ECHO (источник передает пакет, получатель отправляет пакет обратно с установкой времени получения; таким образом можно узнать время прохождения соседа с соседом).

В ходе выполнения алгоритма маршрутизаторы через определенные интервалы времени посылают соседям список с приблизительной задержкой для каждого получателя. Если одна из таблиц пришла к маршрутизатору Y от соседа X и в таблице указано, что время распространения от X до i — X_i , а от X до Y — m, то от Y до X_i — X_i +m. Выполнив такие расчеты для всех маршрутизаторов соседних с Y, можно выбрать наилучший путь до адресата. Обработка этих данных в результате дает новую таблицу кратчайших путей.

Пример:

Рассматриваем маршрутизатор J.

1. Маршрутизатор измерил задержки до своих соседей, выдав им пакет ECHO, и получил следующие данные: JA=8, JI=10,JH=12,JK=6

2. Маршрутизатор получил от своих соседей таблицы со следующими значениями:

	A	I	H	K	Строится таблица J
A	0	24	20	21	0+8 = 8 A
B	12	36	31	28	12+8 = 20 A
C	25	18	19	36	10+18= 28 T
D	40	27	8	24	12 + 8 = 20 H
E	14	7	30	22	7 + 10 = 17 I
F	23	20	19	40	20+12 = 32 I
G	18	31	6	31	6+12 = 18 H
H	17	20	0	19	0+12 = 12 H
I	21	0	14	2	0 + 10 = 10 I
J	9	11	7	10	-
K	24	22	22	0	0 + 6 = 6 K
L	29	33	9	9	9 + 16 = 15 K

Вывод если приходит пакет на маршрутизатор D то J включает линию H. Если на маршрутизатор F, то включает линию I. Каждый маршрутизатор в узле строит такую таблицу, куда посылать пакеты в соответствии с адресатом. Недостаток: расчет требует много ресурсов (времени).