5.2.2. Классификация методов маршрутизации

Для классификации методов маршрутизации можно предложить несколько критериев. Так, одним из них является локализация вычисления маршрутов в объединенной сети. При централизованной маршрутизации оптимальные пути между сетями вычисляются в центре управления на основании получаемой им информации о топологии объединенной сети. Рассчитанные таблицы маршрутизации периодически рассылаются всем маршрутизаторам. Централизованная маршрутизация приемлема для относительно небольших сетей, поскольку вычислительная мощность ее узла управления и скорость получения им информации о состоянии сети должны быть достаточно высокими. Децентрализованная маршрутизация, когда соответствующий алгоритм выполняется на каждом узле сети, менее требовательна к вычислительным ресурсам, но при этом необходимо определенное взаимодействие между узлами для получения информации, необходимой им для вычисления наилучших путей к отдельным сетям. Такие алгоритмы лучше масштабируемы, чем централизованные, но часто дают лишь локально оптимальные результаты (поскольку нередко удовлетворяются информацией о топологии ближайшего окружения, а не всей сети), а в определенных ситуациях могут вырабатывать неприемлемые маршруты. Так, например, маршрутизатор А вычислил лучший путь к узлу С через узел В (рис. 5.4.), после чего линия BC вышла из стоя; маршрутизатор В первым узнает об этом и вычислит маршрут к С через А. Очевидно, что пока узел А не получит информацию о неработоспособности линии BC, все пакеты к узлу C он будет продолжать отправлять к B; последний же переопределил маршрут к узлу С через узел A, следовательно, возникнет петля. Рассмотренная ситуация отражает переходное состояние сети, но если его длительность будет велика, то возникновение заторов избежать не удастся.

По критерию реактивности, т.е. способности реагировать на изменения состояния сети, выделяют статическую и динамическую (адаптивную) маршрутизацию. При статической маршрутизации пути ко всем парциальным сетям вносятся в таблицу в процессе конфигурирования маршрутизатора, и они не изменяются относительно длительное время. Ясно, что статическая маршрутизация может быть удовлетворительной лишь в сетях с достаточно простой и стабильной топологией. Главным достоинством такого способа маршрутизации является отсутствие затрат вычислительных ресурсов на поддержание актуальности маршрутной таблицы. Очевидным же недостатком является неспособность адаптироваться к изменениям состояния сети, вызванных нарушениями в работе линий передачи или выходом из строя маршрутизаторов. При динамической (адаптивной) маршрутизации каждый коммутирующий узел постоянно «изучает» состояние сети и обменивается этой информацией со своими соседями. Благодаря этому, всякое изменение в состоянии сети в конечном итоге становится известным всем маршрутизаторам, и каждый из них получает возможность вычислить новый путь к целевым сетям. Основными недостатками динамических алгоритмов является их вычислительная сложность и достаточно высокий уровень порождаемого служебного трафика.

Вычисление маршрута между сетями может выполняться либо на основе принципа «кратчайшего» пути, либо на основе «правил» (политик), учитывающих определенные административные ограничения. Маршрутизация «по правилам» трудно алгоритмизируема и чаще всего является статической.

Вычисление маршрута как «наилучшего» (кратчайшего) пути между сетями тесно связано с определением метрики, используемой для измерения «длины» возможных путей. Как уже было отмечено выше, метрика отражает выбор целевой функции маршрутизации – число переходов, величину задержки, доступную пропускную способность, стоимость трафика, комбинацию этих характеристик. Протокол маршрутизации должен поддерживать, как минимум, один способ измерения «длин» («стоимостей») линий связи между узлами сети в выбранных метриках, а все маршрутизаторы в сети – должны поддерживать, по крайней мере, одну общую метрику. Получив информацию о «расстояниях» между узлами коммутации, протокол маршрутизации вычисляет наилучший маршрут до определенной сети (узла). Вычисления эти производятся на основе алгоритмов двух классов, различающихся исходной информацией.

В алгоритмах «длины вектора расстояния» (distance vector routing) соседние маршрутизаторы обмениваются своими таблицами маршрутизации, содержащими сведения о достижимых сетях (узлах) и расстояниях до них. Получив эту информацию, каждый маршрутизатор корректирует свою маршрутную таблицу так, чтобы минимизировать длину пути до всех известных сетей посредством выбора следующего узла маршрута. Эти алгоритмы адаптируется к изменениям топологии сети настолько быстро, насколько часто маршрутизаторы обмениваются своими маршрутными таблицами. Очевидно, что в крупных сетях такой обмен порождает очень большой служебный трафик и, поэтому, он не может выполняться часто.

В алгоритмах «состояния канала» (link state routing) каждый маршрутизатор передает через все свои интерфейсы информацию о состоянии каналов, которыми он соединен с соседями, о сетях, непосредственно подключенных к его интерфейсам и к интерфейсам соседей. В конце концов, все маршрутизаторы получают информацию о существующих узлах, каналах связи и парциальных сетях объединенной сети. На основании этой информации каждый маршрутизатор строит граф сети и в автономном режиме вычисляет наилучший, в определенном смысле, маршрут от себя до всех парциальных сетей. Отметим, что протоколы, базирующиеся на таких алгоритмах, лучше масштабируемы, ибо предполагают обмен информацией только об изменениях состояния каналов, следовательно, генерируют меньший объем служебного трафика; они обладают еще несколькими преимуществами, которые будут рассмотрены при анализе конкретных реализаций протоколов.