Алгоритмы маршрутизации

Это – Совокупность действий, выполняемых активными компонентами сети для обеспечения корректной доставки пакетов абонентам данной сети. Алгоритмы маршрутизации делятся по следующим характеристикам: 1) цели и задачи, решаемые этим алгоритмом 2) типы алгоритмов маршрутизации, каждый из которых по-разному влияет на сеть и ресурсы маршрутизации 3) показатели, влияющие на расчет оптимальных маршрутов.

Цели разработки алгоритмов маршрутизации

1. Оптимальность – характеризует способность алгоритма маршрутизации выбирать наилучший маршрут, зависящий от показателей и от веса этих показателей, используемых при проведении расчета.

2. Простота и низкие непроизводительные затраты – алгоритм маршрутизации должен эффективно выполнять свои функции с минимальными затратами программного обеспечения

3. Живучесть и стабильность. Алгоритмы маршрутизации должны четко функционировать в случае отказа аппаратуры в условиях высокой нагрузки или некорректной реализации.

4. Быстрая сходимость – сходимость – это процесс согласования между всеми маршрутизаторами по оптимальным маршрутам. Алгоритм маршрутизации, который сходится медленно, может привести к образованию так называемых петель маршрутизации.

5. Гибкость – алгоритм маршрутизации должен быстро и точно адаптироваться к разнообразным обстоятельствам в сети. Например – изменение полосы пропускания, длины очереди, величины задержки в сети и так далее.

Типы алгоритмов маршрутизации

1. Статические и динамические алгоритмы – статические алгоритмы как таковые алгоритмами не являются, статические таблицы маршрутизации устанавливаются и изменяются администратором сети вручную. Эти алгоритмы просты для разработки и хорошо функционируют там, где трафик сети предсказуем, а схема сети относительно простая. Такие алгоритмы не могут реагировать на изменения в сети, в связи с чем они не пригодны для современных, постоянно изменяющихся сетей.

Динамические алгоритмы маршрутизации подстраиваются к изменяющимся обстоятельствам в сети в реальном времени. Они выполняют это путем анализа поступающих сообщений об обновлении маршрутизации. Динамические алгоритмы могут дополнять статические там, где это возможно.

2. Одномаршрутные или многомаршрутные. Одномаршрутные поддерживают только 1 маршрут к пункту назначения, а многомаршрутные – несколько

3. Одноуровневые и иерархические алгоритмы. В одноуровневой системе маршрутизации все маршрутизаторы равны по отношению друг к другу. В иерархической системе некоторые маршрутизаторы формируют так называемую базу маршрутизации. Пакеты из не базовых маршрутизаторов перемещаются к базовым и пропускаются через них до тех пор, пока не достигнут общей области пункта назначения. Начиная с этого момента они перемещаются от последнего базового маршрутизатора через 1 или несколько не базовых до конечного пункта назначения. Система маршрутизации в этом случае образует так называемую автономную систему или домены. В очень крупных сетях могут существовать дополнительные уровни иерархии. Основное преимущество - имитация организации большинства компаний и следовательно – поддержка их схемы трафика.

4. Алгоритмы с интеллектом главной вычислительной машины и маршрутизаторы. Интеллект, находящийся в главной вычислительной машине подразумевает так называемую маршрутизацию от источника. То есть конечный узел знает все о маршруте пункта назначения. В этих случаях сами маршрутизаторы функционируют как устройства хранения и пересылки пакетов. Интеллект, находящийся в маршрутизаторе предполагает, что узел отправитель ничего не знает о маршруте к пункту назначения. В этом случае каждый отдельный маршрутизатор определяет маршрут, основываясь только на своих данных. Система с интеллектом в главной вычислительной машине чаще выбирают наилучшие маршруты, так как могут просчитать все возможные варианты в целом. Однако это требует больших вычислительных затрат в узле отправителя, приводит к росту служебного трафика в сети, связанного с анализом возможных вариантов маршрута и в целом снижает вероятность доставки пакета, так как в случае отказа какого-то промежуточного узла пакет не будет доставлен, так как маршрутизаторы не определяют альтернативного варианта доставки

5. Внутридоменные и междоменные алгоритмы.

6. Алгоритм состояния канала и алгоритмы вектора расстояния. Алгоритмы состояния канала направляют потоки маршрутной информации во все узлы объединенной сети. Однако каждый маршрутизатор посылает только ту часть таблицы, которая описывает состояние его собственных каналов. Алгоритмы вектора расстояния (алгоритмы Белдана-Форда ) требуют от каждого маршрутизатора посылки всей или части своей маршрутной таблицы, но только своим соседям. Алгоритмы состояния канала фактически направляют небольшие корректировки по всем направлениям, в то время, как алгоритмы вектора расстояния отсылают более крупные корректировки только в соседние маршрутизаторы. Алгоритмы состояния канала отличаются более быстрой сходимостью и меньше склонны к образованию петель маршрутизации, но характеризуются более сложными расчетами, требуя большей процессорной памяти и вычислительной мощности. То есть их реализация и поддержка в целом обходится дороже.

Показатели алгоритмов маршрутизации или так называемые метрики

Маршрутные таблицы содержат информацию, которую используют программы коммутации для выбора наилучшего маршрута. Сложные алгоритмы маршрутизации могут базироваться на множестве показателей, комбинируя их таким образом, что в результате получается 1 гибридный показатель. Основные показатели следующие:

1. Длина маршрута – наиболее общий показатель, так как многие протоколы маршрутизации позволяют назначать произвольные единицы для измерения длины каждого отдельного участка сети

2. Надежность

3. Задержка

4. Ширина полосы пропускания

5. Нагрузка

6. Стоимость связи