Алгоритмы маршрутизации

Если каждый маршрутизатор ответственен за выбор только одного шага маршрута, а окончательный маршрут складывается в результате работы всех маршрутизаторов, через который проходит данный пакет, то это одношаговый алгоритм маршрутизации. Одношаговые алгоритмы в зависимости от способа формирования таблиц маршрутизации делятся на три класса:

- алгоритмы фиксированной (или статической) маршрутизации;

- алгоритмы простой маршрутизации;

- алгоритмы адаптивной маршрутизации (или динамической).

Многошаговый подход – маршрутизация от источника. В соответствии с ним узел источник задает в отправляемом в сеть пакете полный маршрут следования через все промежуточные маршрутизаторы.

В алгоритмах статической (фиксированной) маршрутизации все записи в таблице маршрутизации являются постоянными. Администратор сети сам решает, на какие маршрутизаторы надо передавать пакеты с теми или иными адресами, и вручную заносит соответствующие записи в таблицу маршрутизации Таблица, как правило, создается в процессе загрузки, в дальнейшем используется без изменений до тех пор, пока ее содержимое не будет отредактировано в ручную. Этот алгоритм с его ручным способом формирования таблицы маршрутизации приемлем только в небольших сетях с простой топологией. Однако этот алгоритм может быть эффективно использован и для работы на магистралях крупных сетей, т.к. сама магистраль имеет простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали.

Алгоритмы простой маршрутизации:

- случайная маршрутизация – при этом информация передается в любой случайный порт, кроме исходного;

- лавинная маршрутизация – во все направления, кроме исходного;

- по предыдущему опыту – таблица маршрутизации составляется на основе данных, содержащихся в проходящих через маршрутизатор.

Самыми распространенными являются алгоритмы динамической (или адаптивной) маршрутизации. Эти алгоритмы обеспечивают автоматическое обновление таблицы маршрутизации после изменения конфигурации сети. Протоколы, построенные на основе адаптивных алгоритмов, позволяют всем маршрутизаторам собирать информацию о топологии связей в сети, оперативно обрабатывая все изменения конфигурации связей.

Сходимость – это процесс соглашения между всеми маршрутизаторами по выбору оптимального маршрута.

Основные требования к идеальному алгоритму маршрутизации:

- оптимальность, т.е. обеспечение оптимальной совокупности маршрутов между источниками и адресатами, а также оптимизация коэффициента использования сетевых ресурсов.

- корректность – алгоритм должен быть работоспособным и не содержать логических противоречий

- вычислительная простота – реализация алгоритма должна требовать минимум процессорных, канальных и буферных ресурсов, чтобы существенным образом не влиять на обслуживание информационного трафика.

- адаптивность к изменениям трафика и топологии – алгоритм должен определять новое множество маршрутов доведения при изменении условий.

- устойчивость – алгоритм должен сходиться к определенному решению без резких отклонений при незначительном изменении условий

- справедливость – алгоритм должен создавать равные условия всем пользователям одинакового приоритета.

Требования к алгоритмам маршрутизации по гибкости и сходимости взаимосвязаны друг с другом. Когда в сети происходят какие-либо изменения, влияющие на выбор оптимальных маршрутов, например, перегрузка какого- либо участка сети или появления нового канала связи, узнавшие первыми об этих изменениях маршрутизаторы должны переопределить свои оптимальные маршруты, адаптируясь к возникшим изменениям. Кроме того, они должны разослать сообщения об изменениях другим маршрутизаторам. Данные сообщения пронизывают сети, стимулируя пересчет оптимальных маршрутов. В конечном итоге, все маршрутизаторы должны прийти к общему соглашению по оптимальным маршрутам.

Алгоритмы маршрутизации, не обладающие высокой гибкостью и быстрой сходимостью, приводят к образованию петель маршрутизации и даже выхода сети из строя.

В протоколах маршрутизации показатель оптимальности маршрута часто называют метрикой. Оптимальным считается кратчайший путь. При этом метрика, т.е. мера длины пути, задается определенной формулой, в качестве переменных, которой могут выступать любые характеристики маршрута, например, общее число транзитных маршрутизаторов и суммарное время пересылки.