МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
Кафедра «Прикладная математика, информатика и информационные системы»
Практикум к практическим работам
по дисциплине «Инфокоммуникационные системы сети»
для направления подготовки: 09.03.02 «Информационные системы и технологии»
Составитель: Д.Н. Франтасов
Начальник методического отдела |
Председатель Совета образовательной программы ________________________ |
|
наименование
|
__________________________________ (подпись) расшифровка подписи |
_____________________________________ (подпись) расшифровка подписи |
«___ » ____________ 201 г. |
«___ » ____________ 201 г. |
Подписи и контактные телефоны авторов |
Зав. кафедрой _______________________ (наименование)
|
_________________________________ (подпись) расшифровка подписи |
_____________________________________ (подпись) расшифровка подписи |
«___ » ____________ 201 г. |
«___ » ____________ 201 г. |
Тел. _______________________ |
Протокол № ________ от______________ |
Самара 2017
УДК 004.7:681.324
Практикум к практическим работам по дисциплине «Инфокоммуникационные системы сети» для направления подготовки: 09.03.02 «Информационные системы и технологии» [текст] / Составитель: Д.Н. Франтасов. – Самара: СамГУПС, 2016. – 25 с.
Утверждено на заседании кафедры прикладная математика, информатика и информационные системы, протокол № 2 от 30 сентября 2016 г.
Печатается по решению редакционно-издательского совета университета.
Практикум предназначены для формирование систематизированных знаний об основных принципах, моделях и структурах построения инфокоммуникационных сетей, о методах организации информационных ресурсов вычислительных сетей, о технологии организации информационного обмена в сетях, технологиях построения и сопровождения сетей, о современных стандартах в области технологий построения сетей и обмена информацией в вычислительных сетях.
Составитель: Франтасов Дмитрий Николаевич
Рецензенты: к.т.н., доцент кафедры «АТС» СамГУПС Волик В.Г.
к.т.н., ст. преподаватель кафедры «ИТ» СамГТУ Буканова Ю.В.
Редактор:
Компьютерная верстка:
Подписано в печать Формат 60х90 1/16
Усл. печ.л. Тираж экз. Заказ № .
© Самарский государственный университет путей сообщения, 2017
Введение
Методические указания направлены на формирование следующих компетенций:
ПК-11: способностью к проектированию базовых и прикладных информационных технологий
ПК-12: способностью разрабатывать средства реализации информационных технологий (методические, информационные, математические, алгоритмические, технические и программные)
ОПК-1: владением широкой общей подготовкой (базовыми знаниями) для решения практических задач в области информационных систем и технологий
В результате освоения лабораторных работ студент должен:
Знать:
- модели и структуры информационных сетей; информационные ресурсы сетей; теоретические основы современных информационных сетей.
Уметь:
- инсталлировать, тестировать, испытывать и использовать программные компоненты информационных систем, осуществлять их сертификацию по стандартам качества, разрабатывать, согласовывать и выпускать все виды проектной документации;
- проводить пред проектное обследование объекта проектирования, системный анализ предметной области, их взаимосвязей, проводить выбор исходных данных для проектирования информационных систем, проводить сборку информационной системы из готовых компонентов, адаптировать приложения к изменяющимся условиям функционирования;
Владеть:
- технологиями построения и сопровождения инфокоммуникационных систем, и сетей;
- методами и средствами проектирования, модернизации и модификации информационных систем.
Требования к оформлению отчёта
Титульный лист.
Содержание.
Цель работы.
Задание к практической работе.
Краткое содержание работы. Включает теоретическое описание тематики практической работы, описание моделей, методов и алгоритмов, необходимых для обработки полученных данных, описание лабораторного, оборудования, используемого в работе.
Обработка результатов. Включает описание хода выполнения работы, перечень полученных результатов, сопровождающихся необходимыми комментариями, расчетами и промежуточными выводами.
Выводы по результатам выполнения работы. Делаются на основании обобщения полученных результатов. В выводах также отмечаются все недоработки, по какой-либо причине имеющие место, предложения и рекомендации по дальнейшему исследованию поставленной в работе проблемы и т. п.
Список используемой литературы.
Практическая работа № 1 Построение таблиц маршрутизации
1. Цель работы
Изучение принципов построения таблиц маршрутизации, а так же определения оптимального маршрута с использованием метрик.
2. Краткие теоретические сведения
При построении таблиц маршрутизации могут использоваться два метода: централизованный и децентрализованный.
Централизованная маршрутизация реализуется обычно в сетях с централизованным управлением. Выбор маршрута для каждого пакета осуществляется в центре управления сетью, а узлы сети связи только воспринимают и реализуют результаты решения задачи маршрутизации. Такое управление маршрутизацией уязвимо к отказам центрального узла и не отличается высокой гибкостью.
Распределенная (децентрализованная) маршрутизация выполняется главным образом в сетях с децентрализованным управлением. Функции управления маршрутизацией распределены между узлами сети, которые располагают для этого соответствующими средствами. Распределенная маршрутизация сложнее централизованной, но отличается большей гибкостью. Рассмотрим децентрализованный матричный метод построения таблиц маршрутизации, позволяющий наглядно проследить этапы формирования таблиц маршрутизации для каждого узла сети.
Определение маршрута может базироваться на различных показателях (величинах, результирующих из алгоритмических вычислений по отдельной переменной - например, длина маршрута) или комбинациях показателей. Программные реализации алгоритмов маршрутизации высчитывают показатели маршрута для определения оптимальных маршрутов к пункту назначения.
Для облегчения процесса определения маршрута, алгоритмы маршрутизации инициализируют и поддерживают таблицы маршрутизации, в которых содержится маршрутная информация. Маршрутная информация изменяется в зависимости от используемого алгоритма маршрутизации.
Алгоритмы маршрутизации заполняют маршрутные таблицы неким множеством информации. Ассоциации "Пункт назначения/следующая пересылка" сообщают роутеру, что определенный пункт назначения может быть оптимально достигнут путем отправки пакета в определенный роутер, представляющий "следующую пересылку" на пути к конечному пункту назначения. При приеме поступающего пакета роутер проверяет адрес пункта назначения и пытается ассоциировать этот адрес со следующей пересылкой.
3. Порядок выполнения работы
Структура сети и веса ветвей для построения таблиц маршрутизации представлена на рис.1.
9
4 7 3 8
12 2
Рис.1–Структура сети и веса ветвей
1 этап. Построение исходных таблиц маршрутизации. В столбце, соответствующем номеру данного узла, ставится 0 и элементы этого столбца не меняются во время формирования таблиц. Предварительный этап заканчивается построением минимальной строки для каждого узла.
TA |
A |
B |
C |
D |
F |
B |
0 |
- |
- |
- |
- |
C |
0 |
- |
- |
- |
- |
D |
0 |
- |
- |
- |
- |
minTA |
0 |
- |
- |
- |
- |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
- |
0 |
- |
- |
- |
D |
- |
0 |
- |
- |
- |
F |
- |
0 |
- |
- |
- |
minTB |
- |
0 |
- |
- |
- |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
- |
- |
0 |
- |
- |
D |
- |
- |
0 |
- |
- |
minTC |
- |
- |
0 |
- |
- |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
- |
- |
- |
0 |
- |
B |
- |
- |
- |
0 |
- |
C |
- |
- |
- |
0 |
- |
F |
- |
- |
- |
0 |
- |
minTD |
- |
- |
- |
0 |
- |
|
A |
B |
C |
D |
F |
B |
- |
- |
- |
- |
0 |
D |
- |
- |
- |
- |
0 |
minTF |
- |
- |
- |
- |
0 |
2 этап. На этом этапе в каждую строку таблицы маршрутизации конкретного узла вписывается минимальная строка, полученная от соответствующего соседнего узла, причем каждый элемент минимальной строки, увеличивается на вес ветви, связывающей данный узел с узлом, определяющим номер строки формируемой таблицы маршрутизации. Получаем новые таблицы маршрутизации.
TA |
A |
B |
C |
D |
F |
B |
0 |
9 |
- |
- |
- |
C |
0 |
- |
4 |
- |
- |
D |
0 |
- |
- |
7 |
- |
minTA |
0 |
9 |
4 |
7 |
- |
|
A |
B |
C |
D |
F |
B |
- |
8 |
- |
- |
0 |
D |
- |
- |
- |
2 |
0 |
minTF |
- |
8 |
- |
2 |
0 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
4 |
- |
0 |
- |
- |
D |
- |
- |
0 |
12 |
- |
minTC |
4 |
- |
0 |
12 |
- |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
7 |
- |
- |
0 |
- |
B |
- |
3 |
- |
0 |
- |
|
|
|
|
|
|
C |
- |
- |
12 |
0 |
- |
F |
- |
- |
- |
0 |
2 |
minTD |
7 |
3 |
12 |
0 |
2 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
9 |
0 |
- |
- |
- |
D |
- |
0 |
- |
3 |
- |
F |
- |
0 |
- |
- |
8 |
minTB |
9 |
0 |
- |
3 |
8 |
3 этап. Аналогично этапу 2 выполняются этот и последующие этапы формирования таблиц маршрутизации для двух хопов.
TA |
A |
B |
C |
D |
F |
B |
0 |
9 |
- |
12 |
17 |
C |
0 |
- |
4 |
16 |
- |
D |
0 |
10 |
19 |
7 |
9 |
minTA |
0 |
9 |
4 |
7 |
9 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
9 |
0 |
13 |
16 |
- |
D |
10 |
0 |
15 |
3 |
5 |
F |
- |
0 |
- |
10 |
8 |
minTB |
9 |
0 |
13 |
3 |
5 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
4 |
13 |
0 |
11 |
- |
D |
19 |
15 |
0 |
12 |
14 |
minTC |
4 |
13 |
0 |
11 |
14 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
7 |
16 |
11 |
0 |
- |
B |
12 |
3 |
- |
0 |
11 |
C |
16 |
- |
12 |
0 |
- |
F |
- |
10 |
- |
0 |
2 |
minTD |
7 |
3 |
11 |
0 |
2 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
B |
17 |
8 |
- |
11 |
0 |
D |
9 |
5 |
14 |
2 |
0 |
minTF |
9 |
5 |
14 |
2 |
0 |
4 этап. Формирования таблиц маршрутизации для трёх хопов.
TA |
A |
B |
C |
D |
F |
B |
0 |
9 |
24 |
12 |
17 |
C |
0 |
19 |
4 |
16 |
18 |
D |
0 |
10 |
19 |
7 |
9 |
minTA |
0 |
9 |
4 |
7 |
9 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
9 |
0 |
13 |
16 |
18 |
D |
10 |
0 |
15 |
3 |
5 |
F |
17 |
0 |
22 |
10 |
8 |
minTB |
9 |
0 |
13 |
3 |
5 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
4 |
13 |
0 |
11 |
13 |
D |
19 |
15 |
0 |
12 |
14 |
minTC |
4 |
13 |
0 |
11 |
13 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
7 |
16 |
11 |
0 |
24 |
B |
12 |
3 |
16 |
0 |
11 |
C |
16 |
25 |
12 |
0 |
- |
F |
19 |
10 |
- |
0 |
2 |
minTD |
7 |
3 |
11 |
0 |
2 |
TF |
A |
B |
C |
D |
F |
B |
17 |
8 |
21 |
11 |
0 |
D |
9 |
5 |
14 |
2 |
0 |
minTF |
9 |
5 |
14 |
2 |
0 |
5 этап. Формирования таблиц маршрутизации для четырёх хопов
TA |
A |
B |
C |
D |
F |
B |
0 |
9 |
24 |
12 |
17 |
C |
0 |
19 |
4 |
16 |
18 |
D |
0 |
10 |
19 |
7 |
9 |
minTA |
0 |
9 |
4 |
7 |
9 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
9 |
0 |
13 |
16 |
18 |
D |
10 |
0 |
15 |
3 |
5 |
F |
17 |
0 |
22 |
10 |
8 |
minTB |
9 |
0 |
13 |
3 |
5 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
4 |
13 |
0 |
11 |
13 |
D |
19 |
15 |
0 |
12 |
14 |
minTC |
4 |
13 |
0 |
11 |
13 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
7 |
16 |
11 |
0 |
24 |
B |
12 |
3 |
16 |
0 |
11 |
C |
16 |
25 |
12 |
0 |
33 |
F |
19 |
10 |
23 |
0 |
2 |
minTD |
7 |
3 |
11 |
0 |
2 |
TF |
A |
B |
C |
D |
F |
B |
17 |
8 |
21 |
11 |
0 |
D |
9 |
5 |
14 |
2 |
0 |
minTF |
9 |
5 |
14 |
2 |
0 |
Все минимальные строки таблиц маршрутизации, сформированных на этапах 4 и 5, совпали, следовательно, все таблицы маршрутизации сформированы.
Таблица маршрутов строится на основе минимумов таблиц маршрутизации. Например, узел B связывается с узлом С, тогда в таблице маршрутизации В необходимо в столбце С найти кому соответствует минимум. Это узел А, следовательно пакет будет передан от узла В к А, но доставлен не будет. Просматриваем таблицу маршрутизации узла А, столбец С. Минимум соответствует узлу С. Пакет доставлен получателю.
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
0 |
A-B |
A-C |
A-D |
A-D-F |
B |
B-A |
0 |
B-A-C |
B-D |
B-D-F |
C |
C-A |
C-A-B |
0 |
C-D |
C-A-D-F |
D |
D-A |
D-B |
D-C |
0 |
D-F |
F |
F-D-A |
F-D-B |
F-D-A-C |
F-D |
0 |
Изменение таблиц маршрутизации в случае обрыва одной из линии связи
Допустим обрыв сети в ветви A-B:
7 3 8
4
2 2
Рис.2 – Структура сети и веса ветвей
Из таблицы маршрутизации исчезнет соответствующая потерянной линии связи строка, что приведёт к пересчёту минимумов.
TA |
A |
B |
C |
D |
F |
C |
0 |
19 |
4 |
16 |
18 |
D |
0 |
10 |
19 |
7 |
9 |
minTA |
0 |
10 |
4 |
7 |
9 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
D |
10 |
0 |
15 |
3 |
5 |
F |
17 |
0 |
22 |
10 |
8 |
minTB |
10 |
0 |
15 |
3 |
5 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
4 |
13 |
0 |
11 |
13 |
D |
19 |
15 |
0 |
12 |
14 |
minTC |
4 |
13 |
0 |
11 |
13 |
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
7 |
16 |
11 |
0 |
24 |
B |
12 |
3 |
16 |
0 |
11 |
C |
16 |
25 |
12 |
0 |
33 |
F |
19 |
10 |
23 |
0 |
2 |
minTD |
7 |
3 |
11 |
0 |
2 |
TF |
A |
B |
C |
D |
F |
B |
17 |
8 |
21 |
11 |
0 |
D |
9 |
5 |
14 |
2 |
0 |
minTF |
9 |
5 |
14 |
2 |
0 |
Таблица маршрутов будет выглядеть следующим образом:
|
A |
B |
C |
D |
F |
A |
0 |
A-D-B |
A-C |
A-D |
A-D-F |
B |
B-D-A |
0 |
B-D-A-C |
B-D |
B-D-F |
C |
C-A |
C-A-D-B |
0 |
C-A-D |
C-A-D-F |
D |
D-A |
D-B |
D-C |
0 |
D-F |
F |
F-D-A |
F-D-B |
F-D-A-C |
F-D |
0 |