2. Алгоритмы маршрутизации
Для алгоритмов маршрутизации характерны два подхода: многошаговый и одношаговый.
Многошаговый подход – это маршрутизация от источника, в соответствии с ним узел-источник задает полный маршрут следования пакета через все промежуточные маршрутизаторы.
Это ускоряет прохождение пакета по сети, разгружает маршрутизаторы, но при этом большая нагрузка ложится на конечные узлы. Данный метод можно использовать в сравнительно небольших составных сетях.
При одношаговом подходе маршрутизация выполняется по распределенной схеме – каждый маршрутизатор ответственен за выбор только одного шага маршрута, а окончательный маршрут складывается в результате работы всех маршрутизаторов, через которые проходит данный пакет. Такой метод хорошо работает в крупных составных сетях.
Одношаговые алгоритмы делятся на три класса:
Алгоритмы фиксированной (или статической) маршрутизации, записи в таких сетях статические, составляются администратором;
Алгоритмы простой маршрутизации. Выделяют три типа простой маршрутизации: ● случайная, когда прибывший пакет посылается в первом случайном направлении, кроме исходного; ● лавинная (когда пакет посылается широковещательно по всем портам, кроме исходного) и ●маршрутизация по предыдущему опыту. При первых двух таблица маршрутизации не используется вообще, а третий тип маршрутизации подразумевает ее использование, но она строится без участия протоколов маршрутизации на основании пассивного наблюдения за трафиком;
Алгоритмы адаптивной (или динамической) маршрутизации. Данный вид маршрутизации является самым распространенным. Маршрутизация осуществляется по таблице, которая составляется протоколами маршрутизации. Алгоритмы динамической маршрутизации обеспечивают автоматическое обновление таблиц после изменения конфигурации сети. В таблице маршрутизации имеется информация об интервале времени, в течение которого маршрут будет считаться действительным, это время называют временем жизни маршрута.
3. Функции маршрутизатора
Функции маршрутизаторов могут выполнять как специализированные устройства, так и универсальные компьютеры с соответствующим программным обеспечением.
Основная функция маршрутизатора – это чтение заголовков пакетов сетевых протоколов и принятие решения о дальнейшем маршруте следования пакета по его сетевому адресу.
В задачи маршрутизаторов входит:
■ построение таблицы маршрутизации,
■ определение на ее основе маршрута,
■ буферизация, фрагментация и фильтрация поступающих пакетов,
■ поддержка сетевых интерфейсов.
Функции маршрутизатора можно разделить на три уровня.
1. Уровень интерфейсов, который обеспечивает физический интерфейс со средой передачи данных, включая согласование электрических сигналов, логическое кодирование, оснащение определенным типом разъема. Здесь работает определенный протокол канального уровня, например Ethernet.
Уровень сетевых протоколов. Здесь анализируется содержимое заголовка сетевого уровня. Проверяется контрольная сумма, время жизни пакета. Происходит фильтрация трафика, а также применяются различные варианты приоритетного обслуживания очередей. На сетевом уровне происходит определение маршрута пакета, для этого сетевой протокол анализирует записи в таблице маршрутизации. Чтобы отправить пакет на следующий маршрутизатор, необходимо прописать в пакете локальный адрес. Для этого сетевой протокол обращается к протоколу разрешения адресов ARP (Address Resolution Protocol).
Уровень протоколов маршрутизации. На основании этих протоколов маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии сети и, анализируя полученные сведения, строят таблицы маршрутизации.
Таблицы маршрутизации
Таблицы маршрутизации содержат информацию о возможных маршрутах, передаваемых по сети данных. Сетевые протоколы, такие как IP, используют эти таблицы для определения оптимального маршрута следования пакета. Таблицы маршрутизации составляются либо вручную администратором, либо автоматически, с помощью протоколов маршрутизации.
Протоколы маршрутизации собирают и передают по сети служебную информацию о возможных маршрутах. На основании этой информации они строят таблицы маршрутизации и поддерживают их содержимое в актуальном состоянии. Кроме информации о возможных маршрутах, в таблицах может содержаться информация о состоянии маршрута, о времени жизни маршрута, о масках и др. Критерии выбора маршрута могут быть различными (задержка передачи данных на линии связи, средняя пропускная способность, количество промежуточных маршрутизаторов на пути к сети назначения).
Простейшую таблицу маршрутизации можно рассмотреть на примере работы протокола RIP.
В первом столбце таблицы перечисляются номера сетей, входящих в интерсеть.
В каждой строке следом за номером сети указывается сетевой адрес порта следующего маршрутизатора, на который нужно отправить пакет, чтобы тот передвигался по направлению к сети с данным номером по рациональному маршруту.
В третьем столбце указывается адрес выходного порта маршрутизатора.
В четвертом столбце указывается расстояние до сети назначения.
В качестве расстояния до сети назначения стандарты протокола RIP допускают различные виды метрик: хопы, метрики, учитывающие пропускную способность, вносимые задержки и надежность сетей.
Простейшая метрика – это количество хопов, т. е. количество промежуточных маршрутизаторов, которые нужно преодолеть пакету до сети назначения.