Маршрутизация пакетов данных

Пакеты поступают в сеть передачи данных, имея в своем заголовке адрес порта назначения. Узел связи должен по этому адресу определить маршрут передачи – выходную линию связи, в которую надо передать пакет. При передаче данных по виртуальному каналу маршрутизация выполняется единственный раз, когда устанавливается виртуальное соединение. При передаче данных в форме дейтаграмм маршрутизация выполняется для любого отдельного пакета.

Выбор маршрутов в узлах связи производится по алгоритму маршрутизации– правилу назначения выходной линии связи на основе данных, содержащихся в заголовке пакета, и данных, представляющих состояние узла связи и сети в целом. Эффективность алгоритма маршрутизации характеризуется следующими показателями:

• временем доставки пакетов

• нагрузкой, создаваемой на сеть пакетами данных

• затратами ресурсов в узлах связи

Алгоритмы маршрутизации имеют целью обеспечить непрерывное продвижение пакетов от источника к адресату с минимальным временем доставки и наиболее полным использованием пропускной способности сети.

Задача маршрутизации решается в условиях, когда топология сети изменяется в результате отказов линий и узлов связи. Пропускная способность зависит от уровня помех и параметров аппаратуры сети. Нагрузка на линии также меняется очень быстро.

Следовательно, чтобы решение было оптимальным, необходимо любому узлу предоставлять информацию о состоянии сети в целом (о топологии и пропускной способности можно сообщить, а о нагрузке информация приходит с опопзданием). Поэтому во всех случаях алгоритмы маршрутизации работают в условиях неопределенности.

Классификация алгоритмов маршрутизации.

простая фиксированная адаптивная

-случайная -однопутевая -локальная

-лавинная -многопутевая -распределенная

-централизованная

-гибридная

Простая- способ маршрутизации, не изменяющийся при изменении топологии и состояния сети.

• Случайная – передача пакета из узла в любом, случайным образом выбранном направлении, кроме направления, по которому пакет поступил в узел. Пакет с конечной вероятностью когда-либо достигнет адресата (не эффективно ни по времени, ни по пропускной способности).

• Лавинная – передача пакета во всех направлениях, кроме того, по которому поступил пакет. Хотя бы одно направление обеспечит доставку за минимальное время (резко падает пропускная способность сети).

Простая маршрутизация, не обеспечивая направленной передачи пакета от источника приемнику, имеет низкую эффективность. Основное ее достоинство – обеспечение устойчивой работы при выходе из строя различных частей сети.

Фиксированная– способ выбора направления передачи по таблице маршрутизации, устанавливающей направление передачи для любого узла назначения. Эти таблицы вводятся в узлы связи от управляющего центра сети. При отказе линий связи необходимо менять таблицы. Для этого по узлам сети рассылается управляющий пакет, содержащий сведения об отказе, реагируя на которые, узлы меняют таблицы.

• однопутевая – в таблицах один путь между двумя абонентами.

• многопутевая – возможно несколько путей.

Адаптивная– способ выбора направления передачи, учитывающий изменение состояния сети. Узлы принимают решение о выборе маршрута, реагируя на разного рода данные об изменении топологии и нагрузки. Адаптивная маршрутизация обеспечивает выбор маршрута, близкого к оптимальному, т.е. уменьшает время доставки и увеличивает пропускную способность. Это наиболее распространенный способ.

• локальная – основана на использовании информации, имеющейся в отдельном узле. Эта информация включает в себя:

-таблицу маршрутов, определяющую все напрвления передачи пакетов;

-данные о текущем состоянии выходных каналов;

-длину очередей пакетов, ожидающих передачи по выходным каналам

информация о состоянии других узлов не используется

• Распределенная – основана на использовании информации, полученной от соседних узлов сети.

• Централизованная – основана на использовании информации, получаемой от центра маршрутизации. При этом любой узел сети формирует сообщения о своем состоянии – длине очередей, работоспособности линий связи. Центр маршрутизации на основе этих сведений формирует таблицы и рассылает их по узлам. Временные задержки при передаче данных в центр, формировании таблиц и их рассылке снижают эффективность, кроме того, недостатком является потеряуправления сетью при отказе центра.

• Гибридная – основана на использовании таблиц, периодически рассылаемых центром, в сочетании с анализом длины очередей в узлах. Если таблица, сформированная для узла центром, определяет единственное направление передачи пакета, то пакет передается именно в этом направлении. Если несколько направлений, то узел сам выбирает в зависимости от очередей по алгоритму локальной маршрутизации. Этот способ компенсирует недостатки централизованного и локального способов.