Классификация алгоритмов маршрутизации:

1. По способу выбора (наилучшего) маршрута

   1. Одношаговые – каждый маршрутизатор при выборе маршрута определяет только одно звено.

   2. Многошаговые (алгоритмы маршрутизации от источника) – весь маршрут задается уже в отправленном пакете узлом источника.

Одношаговые – реальнее, а многошаговые – более перспективны.

2. Способ построения таблицы маршрутизации

   1. Простой маршрутизации – таблиц, как правило, нет. А если и есть, то они очень примитивны (никакой маршрутной информации не передает).

      1. Случайная маршрутизация. Пакет посылается маршрутизатором в случайном направлении.

      2. Лавинная маршрутизация. Маршрутизатор высылает пакеты во все выходные направления (порты).

      3. Скорейшая передача. Как только маршрутизатор получает пакет, он старается сразу его отослать.

      4. Кратчайшая очередь. Это алгоритм наименьшей загрузки. Поступившая информация ставится на тот порт, который меньше загружен.

      5. По предыдущему опыту. Присутствует примитивная таблица маршрутизации.

Сегодня реально используются лавинные алгоритмы маршрутизации, так как они самые быстрые по доставки информации.

2. Фиксированной и статической маршрутизации – все записи являются статическими. Эти записи заносятся администратором сети. Так же в статических записях могут быть сформированы новые записи при изменении времени функционирования сети. Данные алгоритмы встречаются в сетях с простой топологией и чаще всего используются в теоретических приложениях. Разделяются на два класса:

   1. Однопутевые (одномаршрутные, безальтернативные)

   2. Многомаршрутные (многопутевые, допускающие альтернативу)

3. Адаптивные (динамической маршрутизации). Они самые реальные (распространенные). Таблица маршрутизации строится строго автоматически. Эти таблицы адаптируются ко всем изменениям сети.

К таким алгоритмам предъявляются следующие основные требования:

• Адитивность – скорость адаптивности (на сколько быстро алгоритм подстроится под те изменения, которые имеют место быть в сети). Для достижения должной скорости алгоритмы должны быть простые.

• Адаптивные алгоритмы маршрутизации должны обеспечивать если не оптимальные, то хотя бы наилучшие маршрутные решения.

• Сходимость алгоритма (когда алгоритм после некоторого времени должен привести к однозначному результату).

3. По месту выбора маршрутного решения (относится к адаптивным алгоритмам). Делятся на три класса:

   1. Изолированные (локальные) – нет никакого обмена маршрутной информацией. Каждый маршрутизатор самостоятельно принимает решение на основании собранной им информации.

   2. Централизованные – вся маршрутная информация из каждого маршрутизатора стекается в единый маршрутный центр, ответственный за выбор оптимальных маршрутов и за сбор информации со всех маршрутизаторов. При этом возможно 2 подхода:

      1. Подход виртуального канала – маршрут определяется на основе оптимальной информации, поступающей из всех промежуточных маршрутизаторов. Недостатком данного подхода является уязвимость маршрутного центра (если он выходит из строя, то все ).

      2. Формирование отдельной таблицы в каждом маршрутизаторе.

   3. Распределенные – самые распространенные. Все маршрутизаторы участвуют в сборе и распространении маршрутной информации.

4. По виду информации, которой обмениваются маршрутизаторы (относится к адаптивным алгоритмам). Делятся на два класса:

   1. Дистанционно-векторные алгоритмы. Реализованы в таких протоколах как RIP (routing information protocol). Для такого протокола устанавливается период Т=30сек. Каждый маршрутизатор периодически всем своим соседям передает вектор сообщений, где указываются адреса известных ему подсетей и расстояние до них от данного маршрутизатора. В качестве метрики расстояния выбирается метрика хобов (количество переприемников, то есть промежуточных звений, метрика надежности).

Недостатки данного алгоритма:

• Плохая адаптация к отказам маршрутизаторов и интерфейсов подсетей

• Возможность возникновения маршрутных петель

• Алгоритм используется для небольших сетей (количество хобов не более 15)

Для устранения этих недостатков каждому маршруту присваивается время жизни TTL=180сек (time to live), если за это время маршрут не обновляется, то он прекращает свое существование. Если маршрутизатор выходит из строя, то в качестве расстояния указывается 16 (то есть бесконечность).

Главная причина всех недостатков – получение информации через соседей, а е напрямую. То есть отсутствие полной нужной информации.

1. Алгоритмы состояния связей. В них недостатки RIP сведены к минимуму. Базируются на таких протоколах как:

• OSPF (open shortest path first). Этот протокол из стека TCP/IP.

• NLSP (NetWare link services protocol). Протокол из стека IPX/SPX.

• IS-IS (intermediate system to intermediate system). Из модели OSI.

В целом, каждый маршрутизатор обеспечивается необходимой и достаточной информацией для построения адекватной (точной) топологии сети.

Для точного построения графа связей сети в этой топологии вершинами выступают маршрутизаторы и подсети. Рис35. M – маршрутизатор, S – подсеть. Каждый маршрутизатор распространяет соседям следующую информацию о всех своих близких соседях:

• Адрес соседней подсети.

• Типа интерфейса (M-M или M-S).

• Метрика интерфейса (пропускная способность, время задержки передачи, надежность).

Соседний маршрутизатор получает информацию без коррекции. Через некоторое время все маршрутизаторы будут иметь полную информацию обо всех подсетях и маршрутизаторах. Вся информация записывается в БД, и теперь каждый маршрутизатор, зная топологию, определяет кратчайшие маршруты для всех подсетей. Для этого используется алгоритм Дейкстра – алгоритм определения кратчайшего маршрута, каждое звено которого (маршрута) записывается в таблицу маршрутизации. А значит, вычисление произошло по всей метрике.

В данном случае (пример) существует три таблицы маршрутизации. Каждый маршрутизатор и каждая подсеть имеют свой вес. Маршрутизатор НЕ имеет сетевого адреса. Для проверки в каждый маршрутизатор пересылается сообщение каждый 10 секунд, если ответа нет, то таблица маршрутизации корректируется без учета вышедшего из строя маршрутизатора.

Вывод: Топология сетей в течение длительной работы сети не меняется и строится исходя из анализа априорного предположения, либо практического расчета информационных потоков. Реально топология не меняется, а потоки меняются, и, поскольку пропускные способности маршрутизатора являются функциями от сетевых функциональных компонентов (СФК), т.е. См=f(СФК), то более оптимальными являются адаптивные алгоритмы.

20.03.13