Типы алгоритмов

Алгоритмы маршрутизации могут быть классифицированы потипам. Например, алгоритмы могут быть:

1. Статическими или динамическими

2. Одномаршрутными или многомаршрутными

3. Одноуровневыми или иерархическими

4. С интеллектом в главной вычислительной машине или в роутере

5. Внутридоменными и междоменными

6. Алгоритмами состояния канала или вектора расстояний

Статические или динамические алгоритмы

Статические алгоритмы маршрутизации вообще вряд лиявляются алгоритмами. Распределение статических таблицмаршрутизации устанавливется администратором сети до началамаршрутизации. Оно не меняется, если только администраторсети не изменит его. Алгоритмы, использующие статическиемаршруты, просты для разработки и хорошо работают вокружениях, где трафик сети относительно предсказуем, а схемасети относительно проста.

Т.к. статические системы маршрутизации не могутреагировать на изменения в сети, они, как правило, считаютсянепригодными для современных крупных, постоянно изменяющихсясетей. Большинство доминирующих алгоритмов маршрутизации1990гг. - динамические.

Динамические алгоритмы маршрутизации подстраиваются кизменяющимся обстоятельствам сети в масштабе реальноговремени. Они выполняют это путем анализа поступающих сообщенийоб обновлении маршрутизации. Если в сообщении указывается,что имело место изменение сети, программы маршрутизациипересчитывают маршруты и рассылают новые сообщенияо корректировке маршрутизации. Такие сообщения пронизываютсеть, стимулируя роутеры заново прогонять своиалгоритмы и соответствующим образом изменять таблицымаршрутизации. Динамические алгоритмы маршрутизации могут дополнятьстатические маршруты там, где это уместно. Например, можноразработать "роутер последнего обращения" (т.е.роутер, в который отсылаются все неотправленные поопределенному маршруту пакеты). Такой роутер выполняетроль хранилища неотправленных пакетов, гарантируя, что всесообщения будут хотя бы определенным образом обработаны.

Одномаршрутные или многомаршрутные алгоритмы

Некоторые сложные протоколы маршрутизации обеспечиваютмножество маршрутов к одному и тому же пункту назначения.Такие многомаршрутные алгоритмы делают возможноймультиплексную передачу трафика по многочисленным линиям;одномаршрутные алгоритмы не могут делать этого. Преимуществамногомаршрутных алгоритмов очевидны - они могут обеспечитьзаначительно большую пропускную способность и надежность.

Одноуровневые или иерархические алгоритмы

Некоторые алгоритмы маршрутизации оперируют в плоскомпространстве, в то время как другие используют иерархииимаршрутизации. В одноуровневой системе маршрутизации всероутеры равны по отношению друг к другу. Виерархической системе маршрутизации некоторые роутерыформируют то, что составляет основу (backbone - базу) маршрутизации.Пакеты из небазовых роутеров перемещаются кбазовыи роутерам и пропускаются через них до тех пор,пока не достигнут общей области пункта назначения. Начиная сэтого момента, они перемещаются от последнего базовогороутера через один или несколько небазовыхроутеров до конечного пункта назначения.

Системы маршрутизации часто устанавливают логическиегруппы узлов, называемых доменами, или автономными системами(AS), или областями. В иерархических системах однироутеры какого-либо домена могут сообщаться сроутерами других доменов, в то время как другие роутерыэтого домена могут поддерживать связь с роутеры тольков пределах своего домена. В очень крупных сетях могут существоватьдополнительные иерархические уровни. Роутерынаивысшего иерархического уровня образуют базумаршрутизации.

Основным преимуществом иерархической маршрутизацииявляется то, что она имитирует организацию большинствакомпаний и следовательно, очень хорошо поддерживает их схемытрафика. Большая часть сетевой связи имеет место в пределахгрупп небольших компаний (доменов). Внутридоменнымроутерам необходимо знать только о другихроутерах в пределах своего домена, поэтому ихалгоритмы маршрутизации могут быть упрощенными.Соответственно может быть уменьшен и трафик обновлениямаршрутизации, зависящий от используемого алгоритмамаршрутизации.

Алгоритмы с игнтеллектом в главной вычислительной машине или в роутере

Некоторые алгоритмы маршрутизации предполагают, чтоконечный узел источника определяет весь маршрут. Обычно этоназывают маршрутизацией от источника. В системахмаршрутизации от источника роутеры действуют простокак устойства хранения и пересылки пакета, без всякийраздумий отсылая его к следующей остановке.

Другие алгоритмы предполагают, что главныевычислительные машины ничего не знают о маршрутах. Прииспользовании этих алгоритмов роутеры определяютмаршрут через об'единенную сеть, базируясь на своихсобственных расчетах. В первой системе, рассмотренной выше,интеллект маршрутизации находится в главной вычислительноймашине. В системе, рассмотренной во втором случае,интеллектом маршрутизации наделены роутеры.

Компромисс между маршрутизацией с интеллектом в главнойвычислительной машине и маршрутизацией с интеллектом вроутере достигается путем сопоставления оптимальностимаршрута с непроизводительными затратами трафика. Системы синтеллектом в главной вычислительной машине чаще выбираютнаилучшие маршруты, т.к. они, как правило, находят всевозможные маршруты к пункту назначения, прежде чем пакетбудет действительно отослан. Затем они выбирают наилучшиймааршрут, основываясь на определении оптимальности даннойконкретной системы. Однако акт определения всех маршрутовчасто требует значительного трафика поиска и большого об'емавремени.

Внутридоменные или междоменные алгоритмы

Некоторые алгоритмы маршрутизации действуют только впределах доменов; другие - как в пределах доменов, так имежду ними. Природа этих двух типов алгоритмов различная.Поэтому понятно, что оптимальный алгоритм внутридоменноймаршрутизации не обязательно будет оптимальным алгоритмоммеждоменной маршрутизации.

Алгоритмы состояния канала или вектора расстояния

Алгоритмы состояния канала (известные также какалгоритмы "первоочередности наикратчайшегомаршрута") направляют потоки маршрутной информации во всеузлы об'единенной сети. Однако каждый роутер посылаеттолько ту часть маршрутной таблицы, которая описываетсостояние его собственных каналов. Алгоритмы векторарасстояния ( известные также как алгоритмы Бэлмана-Форда)требуют от каждогo роутера посылки всей или частисвоей маршрутной таблицы, но только своим соседям. Алгоритмысостояния каналов фактически направляют небольшиекорректировки по всем направлениям, в то время как алгоритмывектора расстояний отсылают более крупные корректировкитолько в соседние роутеры.

Отличаясь более быстрой сходимостью, алгоритмысостояния каналов несколько меньше склонны к образованиюпетель маршрутизации, чем алгоритмы вектора расстояния. Сдругой стороны, алгоритмы состояния канала характеризуютсяболее сложными расчетами в сравнении с алгоритмами векторарасстояний, требуя большей процессорной мощности и памяти,чем алгоритмы вектора расстояний. Вследствие этого,реализация и поддержка алгоритмов состояния канала может быть более дорогостоящей. Несмотря на их различия, обатипа алгоритмов хорошо функционируют при самых различныхобстоятельствах.

Показатели алгоритмов (метрики)

Маршрутные таблицы содержат информацию, которуюиспользуют программы коммутации для выбора наилучшегомаршрута. Чем характеризуется построение маршрутных таблиц?Какова особенность природы информации, которую они содержат?В данном разделе, посвященном показателям алгоритмов,сделана попытка ответить на вопрос о том, каким образомалгоритм определяет предпочтительность одного маршрута посравнению с другими.

В алгоритмах маршрутизации используется много различныхпоказателей. Сложные алгоритмы маршрутизации при выборемаршрута могут базироваться на множестве показателей,комбинируя их таким образом, что в результате получаетсяодин отдельный (гибридный) показатель. Ниже перечисленыпоказатели, которые используются в алгоритмах маршрутизации:

1. Длина маршрута

2. Надежность

3. Задержка

4. Ширина полосы пропускания

5. Нагрузка

6. Стоимость связи

Длина маршрута

Длина маршрута является наиболее общим показателеммаршрутизации. Некоторые протоколы маршрутизации позволяютадминистраторам сети назначать произвольные цены на каждыйканал сети. В этом случае длиной тракта является суммарасходов, связанных с каждым каналом, который былтраверсирован. Другие протоколы маршрутизации определяют"количество пересылок", т.е. показатель, характеризующийчисло проходов, которые пакет должен совершить на пути отисточника до пункта назначения через изделия об'единениясетей (такие как роутеры).

Надежность

Надежность, в контексте алгоритмов маршрутизации,относится к надежности каждого канала сети (обычноописываемой в терминах соотношения бит/ошибка). Некоторыеканалы сети могут отказывать чаще, чем другие. Отказы однихканалов сети могут быть устранены легче или быстрее, чемотказы других каналов. При назначении оценок надежностимогут быть приняты в расчет любые факторы надежности. Оценкинадежности обычно назначаются каналам сети администраторамисети. Как правило, это произвольные цифровые величины.

Задержка

Под задержкой маршрутизации обычно понимаютотрезок времени, необходимый для передвижения пакета отисточника до пункта назначения через об'единенную сеть.Задержка зависит от многих факторов, включая полосупропускания промежуточных каналов сети, очереди в порткаждого роутера на пути передвижения пакета,перегруженность сети на всех промежуточных каналах сети и физическое расстояние, на которое необходимо переместитьпакет. Т.к. здесь имеет место конгломерация нескольких важных переменных, задержка является наиболее общим и полезным показателем.

Полоса пропускания

Полоса пропускания относится к имеющейсямощности трафика какого-либо канала. При прочих равныхпоказателях, канал Ethernet 10 Mbps предпочтителен любойарендованной линии с полосой пропускания 64 Кбайт/сек. Хотяполоса пропускания является оценкой максимально достижимойпропускной способности канала, маршруты, проходящие черезканалы с большей полосой пропускания, не обязательнобудут лучше маршрутов, проходящих через менеебыстродействующие каналы. Например, если болеебыстродействующий канал почти все время занят, тофактическое время, необходимое для отправки пакета в пунктназначения, для этого быстродействующего канала можетоказаться больше.

Нагрузка

Нагрузка относится к степени занятости какого-либоисточника сети (такого, как роутер). Нагрузка можетбыть вычислена разнообразными способами, в том числе покоэффициенту использования главного процессора и числупакетов, обработанных в секунду. Постоянный контроль этихпараметров может привести к интенсивному расходованиюресурсов.

Стоимость связи

Другим важным показателем является стоимость связи.Некоторые компании интересует не столько эффективность,сколько операционные расходы. Даже если задержка в ихлинии может быть большой, они отправят пакеты через своисобственные линии, а не через линии общего пользования, т.к.им ридется платить за использованное время.