lekc16 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Lekc16 PowerPoint Presentation
Download Presentation
Lekc16

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 69

Lekc16 - PowerPoint PPT Presentation


  • 228 Views
  • Uploaded on

Lekc16. Tīklu apvienošanas iekārtas un to lietošanas pamati. Saturs. Tīklu apvienošanas iekārtu salīdzināšana Atkārtotāji un centrmezgli Tilti un komutatori Maršrutētāji. Tīklu apvienošanas iekārtu salīdzināšana.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Lekc16' - gili


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
lekc16

Lekc16

Tīklu apvienošanas iekārtas un to lietošanas

pamati

saturs
Saturs
  • Tīklu apvienošanas iekārtu salīdzināšana
  • Atkārtotāji un centrmezgli
  • Tilti un komutatori
  • Maršrutētāji
t klu apvieno anas iek rtu sal dzin ana
Tīklu apvienošanas iekārtu salīdzināšana

Tīklu apvienošanas iekārtas nodrošina komunikāciju starp LT segmentiem un tīklu autonomajām sistēmām (AS)

Eksistē 4 galvenie tīklu apvienošanas iekārtu tipi:

  • Atkārtotāji(repeater) un centrmezgli (hub)
  • Tilti(bridge) un komutatori (switch)
  • Maršrutētāji(router)
  • starptīklu interfeisi (gateway)

Šīs iekārtas atšķiras ar to “Atvērto Sistēmu Sadarbības (OSI)” etalonmodeļa slāni, kurā tie veido savienojumu starp tīkliem:

  • Atkārtotāji un centrmezgli savieno LT 1. OSI slānī;
  • tilti savieno LT 2. slānī;
  • maršrutētāji savieno tīklus 3. slānī;
  • starptīklu interfeisi savieno tīklus 4.-7. slāņos.

Katra iekārta nodrošina savam slānim atbilstošas funkcionālās iespējas izmantojot zemāko slāņu funkcionālās iespējas.

atk rtot ji un tilti
Atkārtotāji un tilti

Atkārtotājs ir lētākais līdzeklis paplašināt tīklu, bet nav ieteicams, ja tīkla trafiks ir intensīvs.

Atkārtotājs pārsūta no segmenta uz segmentu katru datu bitu, pat ja dati ir klūdaini vai nav paredzēti šim segmentam. Atkārtotājs (repeater) atjauno signālu līmeni (amplitūdu), kas samazinās, signālam izplatoties caur kabeļa vidi (faktiski atkārtotājs ir signālu pastiprinātājs). Tas savieno kabeļa segmentus, ļaujot palielināt pārraides tālumu vai tīklam pieslēgto datoru skaitu.

Piezīme. Atkārtotājs var savienot tikai viendabīgus tīklus ar vienādiem 2. slāņa protokoliem. Tas nepilda datu pārveidošanu vai filtrāciju.

Tilts (bridge) atšķirībā no atkārtotāja ļauj sadalīt tīklu segmentos, tādā veidā izolējot trafika daļu vai radušās problēmas. Tilti strādā augstākā OSI slānī kā atkārtotāji. Tie ir “gudrāki” par atkārtotājiem, jo var izmantot plašāku (adrešu) informāciju.

Piemēram, tilts pārbauda avota un sanēmēja fizikālās adreses katrā datu blokā un veido maršrutēšanas tabulu.

Bet vienlaicīgi tilts var uzturēt tikai vienu maršrutu un nespēj to optimizēt.

atk rtot ji
Atkārtotāji
  • Atkārtotājs (repeater) ir iekārta, kas atklājot signālu vienā kabelī pārraida tā pastiprinātu kopiju uz otru kabeli.
  • Atkārtotāji darbojas fizikālajā slānī un pastiprina visus pārraidāmos signālus tos nefiltrējot.
  • Ar atkārtotājiem savienotie segmenti veido kopēju sadursmes apgabalu (collision domain).
  • Atkārtotājs savieno 2 segmentus, kuru max garums <500m, piem., savienojot 3 segmentus ar 2 atkārtotājiem, var izveidot LT, kas aptver 1500m.
  • Datori nevar noteikt, vai starp tiem atrodas atkārtotājs.
  • Katrs atkārtotājs palielina aizkavi, tādēļ to skaits ierobežots
  • Starp jebkurām tīkla stacijām nedrīkst būt vairāk kā 4 atkārtotāji.

Atsevišķu atkārtotāju lieto reti; tā funkcijas liek citās iekārtās.

slide8

Atkārtotājs savieno 2 segmentus nelietojot raiduztvērējus.Ethernet tīklā paketei, ko sūta viens dators, jāsasniedz saņēmējs pirms būs nosūtīts paketes pēdējais baits. Tādēļ aizkaves limita dēļ nevar lietot daudz atkārtotāju; 10Mbs Ethernet var būt 5 segm. un 4 atk., bet Fast Ethernet līdz 2 atk.

piem rs kad ethernet segmenti atrodas kas 3 st vos vertik lais segments savieno st vus
Piemērs, kad Ethernet segmenti atrodas ēkas 3 stāvos; vertikālais segments savieno stāvus
centrmezgli hub
Centrmezgli (hub)
  • Centrmezgli (hub) ir iekārtas, kas pilda savienojošā posma funkcijas lokālajā tīklā ar zvaigznes topoloģiju un darbojas fizikālajā slānī.
  • Centrmezglus iedala:
    • Pasīvajos (passive hub) – tie nemodificē signālus
    • Aktīvajos (active hub) – tie arī pastiprina signālus
  • Atkarībā no tīkla vides centrmezglu iekārtās lieto:
    • Elektriskās shēmas
    • Optiskos komponentus (piem., spoguļus gaismas impulsu sadalei
    • Bezvadu vides
retransl jo ie centrmezgli
Retranslējošie centrmezgli
  • Retranslējošos centrmezglus, kas pastiprina signālus, sauc arī par daudz portu atkārtotajiem (multiport repeaters)
  • Tie pieder aktīvajiem centrmezgliem un pieslēdzami barošanas avotam
  • Iespējams savienot tīklā vairākus centrmezglus, lai veidotu topoloģiju “zvaigzne-kopne”, kam ir kopējs sadursmes apgabals
  • Tāpat kā atkārtotāju gadījumā, Ethernet tīklā nevar būt vairāk par 4 centrmezgliem.
mar iergredzena daudzpieejas modu i
Marķiergredzena daudzpieejas moduļi
  • Marķiergredzena daudzpieejas moduļi (MAU – multistation access unit) pilda ārējās funkcijas līdzīgi centrmezgliem, bet to iekšējās funkcijas būtiski atšķiras
  • MAU secīgi raida datu plūsmu (trafiku) caur katru portu un pēc paketes nosūtījuma gaida marķieri. Tādā veidā iznāk topoloģija “marķiergredzens”
  • MAU rīcībā ir pārslēgi, kas ļauj izslēgt no gredzena tos portus, kas var izsaukt gredzena darbības traucējumus.
autonomie centrmezgli
Autonomie centrmezgli
  • Autonomais centrmezgls (standalone hub) parasti ir neliela iekārta ar 4 – 16 portiem un barošanas bloku.
  • To iespējams savienot ar citiem tīkla paplašināšanai
  • Tajos izdala augšupsaites (uplink) portus, ko izmanto savienošanai ar citiem centrmezgliem.
  • Augšupsaites bieži lieto centrmezglu savienošanai un tīkla maģistrāles (backbone) izveidošanai.
  • Centrmezglu savienojumu ar kopnēm sauc arī par jaukto segmentu (mixing segment); pie tā var pieslēgt > 2 iekārtas
  • No 5 segmentiem, kas ļauti tīklā 10BaseT, tikai 2 var būt jaukti; šis ierobežojums ir pazīstams kā
    • likums Ethernet 5-4-3
modul rie centrmezgli
Modulārie centrmezgli
  • Modulārie centrmezgli (modular hubs) ir tādi, kurus veidotiem pievienojot dažādus moduļus, kuri katrs atbalsta konkrētu topoloģiju, piem., Ethernet vai Token Ring.
  • Gandrīz vienmēr tiem ir vadības iespējas un tie spēj elastīgi apvienot dažādas tehnoloģijas.
  • Lietojot dažādus moduļus iespējams savietot vienā mezglā dažādas pārraides vides, piem., 100BaseTX un 100BaseFX

vai arī ielikt plates, kas veic tilta, centrmezgla vai maršrutētāja funkcijas.

  • Modulārie centrmezgli ir dārgi un paredzēti lieliem un nemaināmiem tīkliem.
tilti bridge
Tilti (bridge)
  • Tilti arī savieno 2 segmentus, bet, atšķirībā no atkārtotāja,pārraida tikai pilnus kadrus un nepārraida traucējumus un kadru sadursmes signālus
  • Tilts darbojas datu posma slānī.
  • Segmentiem jeb tīkliem, ko savieno tilts, ir vienādi loģiskā posma vadības protokoli, bet var būt dažādi vides piekļuves protokoli.
  • Saņemot kadru, tilts pārbauda kadra veselumu un raida tikai kadrus bez kļūdām.
  • Tiltiem ir plašāks pielietojums nekā atkārtotājiem.
t klu apvieno ana ar tiltiem
Tīklu apvienošana ar tiltiem

Slānis, kurā lieto apvienošanu ar tiltu palīdzību (t.i. kanāla slānis):

  • kontrolē informācijas plūsmu,
  • apstrādā pārraides kļūdas,
  • nodrošina fizisko (atšķirībā no lōģiskās) adresāciju un
  • pārvalda pieeju fiziskai videi.

Tilti nodrošina šo funkciju izpildi, atbalstot dažādus kanāla slāņa protokolus, kas noteic:

  • informacijas plūsmu,
  • kļūdu apstrādi,
  • adresāciju un
  • pieejas pie nesēja algoritmus.

populāri2. slāņa protokoli -Ethernet, Token Ring un FDDI.

tiltu funkcijas
Tiltu funkcijas

Tilti nav sarežģītas iekārtas.

Tie:

  • analizē pienākošos kadrus,
  • pieņem lēmumus par to virzīšanu, balstoties uz informāciju, ko satur kadrs, un
  • pārsūta tos ierādītajā vietā.

Dažreiz (piem, avota maršruta savienojums) katrs kadrs satur informāciju par visu ceļu uz gala punktu.

Citos gadījumos (piemēram, caurspīdīgs savienojums) kadrus virza uz norādīto vietu ar atsevišķiem pārsūtījumiem, pa vienam katrā reizē.

a pvieno anas ar tiltu pal dz bu priek roc ba s
Apvienošanas ar tiltu palīdzību priekšrocības

Galvenā apvienošanas ar tiltu palīdzību priekšrocība ir augstāko slāņu protokolu caurspīdīgums.

Tādēļ, ka tilti kanāla slānī, no tiem neprasa augstāko slāņu informācijas pārbaudi.

Tas nozīmē, ka tie var ātri virzīt trafiku, kas pārstāv jebkuru tīkla slāņa protokolu.

Tilts ir parasta lieta Apple Talk, DECnet, TCP/IP, XNS un citu trafiku virzīšanā starp diviem vai vairākiem tīkliem.

Tilti var filtrēt kadrus, lietojot jebkurus 2. slāņa informācijas laukus.

Piemēram, tiltu var ieprogrammēt tā, lai tas aizliedz visus kadrus, ko sūta no noteikta tīkla.

Tā kā kanāla slāņa informācijā bieži iekļauj norādi uz augstākā slāņa protokolu, tilti parasti filtrē pēc šī parametra.

Tāda filtrēšana ir lietderīga, lai aizliegtu neobligāto apraides pakešu informāciju un tātad samazinātu trafiku.

a pvieno anas ar tiltu pal dz bu priek roc ba s1
Apvienošanas ar tiltu palīdzību priekšrocības

Dalot lielos tīklus autonomos blokos, tilti nodrošina virkni priekšrocību:

  • tā kā tiek pārsūtīts tikai noteikts trafika procents, tīkli mazina trafiku, kas iet cauri visu savienoto segmentu iekārtām.
  • tilti darbojas kā nepārvarams šķērslis dažiem bojājumiem, kas ir potenciāli bīstami tīkliem.
  • tilti ļauj uzturēt sakarus vairāku iekārtu starpā, nekā to varētu nodrošināt jebkurā tiltam pievienotā LAN, ja tā būtu patstāvīga.
  • tilti palielina LAN efektīvo garumu, ļaujot pieslēgt vēl nepieslēgtās attālās stacijas.
slide24

Tiltu tipiTiltus grupē kategorijās, izejot no dažādiem izstrādājumu raksturojumiem. Saskaņā ar vienu no populārām klasifikācijas shēmām tilti mēdz būt lokālie un distances. Lokālie tilti nodrošina to LAN segmentu kopas tiešu savienojumu vienā teritorijā.

distances tilti
Distances tilti

Tie savieno LAN segmentu kopu dažādās teritorijās caur telekomunikācijas līnijām. Distances tilta savienošana rada dažas problēmas.

Viena no tām ir atšķirība starp LAN un WAN ātrumiem.

Lai gan pēdējā laikā ģeogrāfiski izkliedētiem apvienotiem tīkliem radītas dažādas ātrdarbīgo WAN tehnoloģijas, LAN ātrumi bieži ir par kārtu augstāki nekā WAN ātrumi.

Liela atšķirība starp LAN un WAN ātrumiem neļauj lietotājiem izmantot caur WAN jutīgus pret aizkavēm LAN pielietojumus.

Distances tilti nevar palielināt WAN ātrumu, bet var kompensēt nesaskaņas ātrumos, izmantojot pietiekamas bufera jaudas. Ja kāda LAN iekārta, kas spēj pārraidīt ar ātrumu 3 Mb/sek, grib sazināties ar citu no attāla LAN iekārtām, tad lokālajam tiltam jāregulē informācijas plūsma, ko pārraida ar ātrumu 3Mb/sek, lai nepārpildītu virknes kanālu, kura caurlaide 64Kb/sek.

To sasniedz uzkrājot ienākošu informāciju izvietotos uz plates buferos un aizsūtot to caur secīgu kanālu ar ātrumu, kuru tas var nodrošināt. To var realizēt tikai ar īsām informācijas paketēm, kas nepārpilda tilta buferus.

osi datu posma sl a apak sl i
OSI datu posma slāņa apakšslāņi

IEEE sadalīja OSI kanāla slāni divos atsevišķos apakšslāņos:

  • MAC (Medium Access Control – vides pieejas vadības) apakšslānis un
  • LLC (Logical Link Control - loģiskā posma vadības) apakšslānis.

MAC atļauj un vada pieeju pie nesēja atkarībā no lietojamās vides pieejas metodes (piemēram, sāncensības, marķiera nodošanas u.tml.), bet LLC apakšslānis darbojas ar kadrēšanu (veido kadrus), informācijas plūsmas vadību, bojājumu vadību un MAC slāņa adresāciju.

Daži tilti ir MAC apakšlīmeņa tilti.

Šīs iekārtas veido saikni starp homogēniem tīkliem (piemēram, starp IEEE 802.3 un IEEE 802.3 tīkliem).

Citi tilti var veikt translēšanu starp dažādiem kanāla slāņa protokoliem (piemēram, starp IEEE 802.3 un IEEE 802.5).

kadru filtr ana un tiltu darb ba
Kadru filtrēšana un tiltu darbība

Vairums tiltu veic arī sarežģītākus uzdevumus kā kadru pārraide.Parasti tilts ir dators ar 2 tīkla kartēm, kas pilda tikai komunikācijas un kadru filtrēšanas uzdevumus.

Filtrēšanai lieto filtrēšanas tabulu (FT)

Kadru filtrēšana – kadru pārsūta uz otru segmentu tikai, ja nepieciešams pārbaudot MAC adresi.

Tiltam ir zināma katra datora atrašanās vieta LT

Tilti parasti ir adaptīvi (pašapmācoši), jo tie automātiski uzkrāj informāciju par datoru atrašanās vietām

Saņemot kadru tilts:

  • Pieliek no galvenes izņemto avota fizisko adresi savam sarakstam
  • Izmanto saņēmēja fizisko adresi noteicot, vai kadru pārsūtīt
tiltu darb ba tos uzst dot un stabilaj re m
Tiltu darbība tos uzstādot un stabilajā režīmā
  • Sākumā pēc uzstādīšanas tiltam nav adrešu saraksta
  • Stabilais režīms ir tad, kad visi datori ir ko sūtījuši
  • Datora OS sūta ne mazāk par 1 kadru ieslēdzoties
  • Saite starp datoriem divpusēja – saņemot kadru dators atbild uz to
  • Stabilajā režīmā adrešu saraksti ir izveidojušies
  • Stabilajā režīmā tilti pārsūta katru kadru pēc minimāli nepieciešamo segmentu skaita
slide36

Komutatora lietošana centrmezglu vietā;procesors lieto koordinātu meklētāju, lai atrastu izejas adresi. Atšķirībā no CM komutatora lietošana ļauj vienlaikus paralēli sadarboties vairākiem portiem

mar rut t j i un s tarpt klu interfeisi
Maršrutētāji un starptīklu interfeisi

Maršrutētājus (router) izmanto autonomo sistēmu un dažādu tipu tīklu savienošanai.

Komplicētos tīklos nepieciešams, lai savienošanas iekārta ne tikai zinātu katra segmenta adresi, bet arī varētu noteikt labāko maršrutu datu pārraidei un filtrētu apraides (broadcast) ziņojumus, samazinot trafiku. Maršrutētāji atbilst šīm prasībām.

Starptīklu interfeisi (saskarnes) (gateways) nodrošina sakarus starp tīkliem ar dažādām arhitertūrām, protokolu kopām, datu formātiem un struktūrām.

Daži starptīklu interfeisi izmanto visus septiņus slāņus, bet parasti tie pārveido protokolus lietojumu slānī.

mar rut ana s un tiltu funkcijas
Maršrutēšanas un tiltu funkcijas

Vārda maršrutēšana nozīmē informācijas (datu) pārvietošanu no avota uz tās gala saņēmēju caur apvienotu tīklu.

Parasti datu ceļā ir vismaz viens mezgls.

Maršrutēšanu bieži pretstata tīklu apvienošanai ar tilta (bridge) palīdzību, kura it kā pilda tieši tādas pašas funkcijas.

Atšķirība ir tā, ka:

  • apvienošana ar tiltu notiek ISO etalonmodeļa 2. slānī,
  • maršrutēšana - 3. slanī.

Ar šo atšķirību ir skaidrojams, ka maršrutēšana un apvienošana pēc tilta shēmas izmanto atšķirīgu informāciju tās pārvietošanas procesā no avota līdz tās gala saņēmējam.

Rezultātā maršrutēšana un apvienošana ar tilta palīdzību pilda katra savu uzdevumu ar dažādiem paņēmieniem.

Pastāv vairāki dažādi maršrutēšanas un ar tiltu palīdzību veiktas apvienošanas veidi.

mar rut anas procesa komponenti
Maršrutēšanas procesa komponenti

Maršrutēšana ietver sevī divus pamata komponentus:

  • optimālo maršrutēšanas traktu (maršrutu) noteikšanu un
  • informācijas bloku (ko parasti sauc par paketēm) transportēšanu.

Pēdējo no šiem diviem komponentiem dēvē par komutāciju.

Komutācija ir relatīvi vienkārša, bet maršruta noteikšana var būt sarežģīts process.

Optimālaismaršruts(maršrutēšanas trakts) ir vislabākā pēc kāda kritērija vai metrikas (piem., pēc pārraides ātruma) kanālu posmu secība no nosūtītāja līdz gala saņēmējam.

mar ruta noteik ana
Maršruta noteikšana

Maršruta noteikšana balstās uz dažādu rādītāju vai rādītāju kombināciju aprēķiniem (t.i. algoritmisku aprēķinu rezultātā iegūtiem lielumiem atsevišķiem mainīgiem, piemēram, maršruta garumam).

Maršrutēšanas algoritmu programmu realizācijas rēķina maršruta rādītājus optimālo maršrutu noteikšanai.

Maršrutēšanas algoritmi inicializē un uztur maršrutēšanas tabulas (MT) , kas satur maršruta informāciju.

Šīs tabulas atrodas tīkla mezglos, kurus sauc par maršrutētājiem (router).

Maršruta informācija var mainīties atkarībā no izmantojamā maršrutēšanas algoritma veida.

mar rut anas algoritmi
Maršrutēšanas algoritmi

Tie aizpilda maršrutēšanas tabulas ar specifisku informācijas kopu, kas ietver sevī asociācijas (saites) "Saņēmējs/Nākošā pārsūtīšana".

Katrā asociācijā "Saņēmējs" norāda informācijas gala punktu, bet "Nākošā pārsūtīšana" nosaka to maršrutētāju, kam tālāk jāpārsūta informācija ceļā uz gala punktu, lai norādīto saņēmēju varētu sasniegt pēc optimālā maršruta.

Saņemot katru paketi, maršrutētājs pārbauda saņēmēja adresi un asociē (saista) to ar nākošo maršrutētāju, kam jāpārsūta dati.

mar rut t ji t kl savstarp ji sazin s
Maršrutētāji tīklā savstarpēji sazinās

MT var saturēt arī citu informāciju, piemēram, par kāda kanāla vai trakta vēlamību.

Maršrutētāji salīdzina rādītājus, lai noteiktu optimālo maršrutu. Rādītāji atšķiras viens no otra atkarībā no lietotā maršrutēšanas algoritma.

Maršrutētāji tīklā savstarpēji sazinās (uztur savas MT) pārraidot dažādus ziņojumus. Viens no ziņojumu veidiem ir ziņojums par "maršrutu atjaunošanu".

Maršrutu atjaunošana parasti aptver visu MT vai tās daļu.

Analizējot no maršrutētājiem pienākošo informāciju par maršrutu atjaunošanu, katrs no tiem veido tīkla topoloģijas detalizētu ainu.

Cits ziņojumu veids, ar ko apmainās maršrutētāji, ir "ziņojums par kanāla stāvokli", kas informē citus maršrutētājus par nosūtītāja kanālu virknes stāvokli.

Šo informāciju izmanto arī tīkla topoloģijas pilnas ainas izveidošanai.

Kad tīkla topoloģija kļūst skaidra, maršrutētāji noteic optimālos maršrutus līdz adresātiem.

komut cija
Komutācija

Komutācijas algoritmi ir samērā vienkārši un vienādi maršrutēšanas protokolu vairākumam.

  • Hostdators (host computer) (galvenais dators) izlemj paketes sūtīšanu uz citu hostdatoru.
  • Saņēmis tuvākā maršrutētāja adresi, hostdators-avots sūta paketi uz maršrutētāja fizikālo adresi (kas atrodas kanāla slāņa MAC apakšslānī, MAC - medium access control), norādot paketē arī hostdatora-saņēmēja protokola adresi (tīkla slāņa adresi).
  • Pēc saņēmēja adreses pārbaudīšanas maršrutētājs pārbauda, vai tas 1)zin, vai 2)nezin, kā nosūtīt paketi nākošajam maršrutētājam.

1. gadījumā maršrutētājs sūta paketi nākošajam maršrutētājam, aizstājot paketē fizikālo adresi ar nākošā maršrutētāja fizikālo adresi un tad pārraidot paketi.

2. gadījumā (kad maršrutētājs nezina, kā pārsūtīt paketi) pakete parasti tiek ignorēta.

gala sist mas starpsist mas autonom s sist mas domeni
Gala sistēmas, starpsistēmas, autonomās sistēmas (domeni)

ISO izstrādājusi terminoloģiju maršrutēš. procesa aprakstīšanai.

Tīkla iekārtas, kas nespēj pārsūtīt paketes starp a/tīkliem, sauc par gala sistēmām (End System - ES), bet tīkla iekārtas, kas to spēj - par starpsistēmām (Intermediate System - IS).

Starpsistēmas dala:

  • sistemās, kas var sazināties "maršrutēšanas domenu" robežās ("iekšdomenu" IS),
  • un sistēmās, kas var sazināties kā maršrutēšanas domena robežās, tā arī ar citiem maršrutēšanas domeniem ("starpdomenu" IS).

"maršrutēšanas domens" ir apvienotā tīkla daļa ar kopējo administratīvo vadību, ko regulē ar noteiktu administratīvo vadošo principu kopu.

Maršrutēšanas domenus dēvē par "autonomām sistēmām" (AS). Noteiktiem protokoliem maršrutēšanas domeni var būt papildus iedalīti "maršrutēšanas iecirkņos", taču komutācijai kā iecirkņu iekšpusē, tā arī starp tiem izmanto iekšdomenu maršrutēšanas protokolus.

mar rut anas veidi
Maršrutēšanas veidi

Maršrutēšanas uzdevums – izvēlēties vislabāko (optimālo) maršrutu (ceļu grafā) atkarībā no izvēlētā maršrutēšanas veida, kas var būt:

  • Datagrammu maršrutēšanā - pakešu avota-saņēmēja pāriem
  • Virtuālo savienojumu (ķēžu) maršrutēšanā – sakaru seansiem
  • Statiskajā maršrutēšanā – maršrutu iepriekš noteic operators
mar rut anas algoritmi1
Maršrutēšanas algoritmi

Maršrutēšanas algoritmus klasificē izejot no dažiem noteicošiem raksturojumiem.

  • Pirmkārt, rezultējošā maršrutēšanas protokola darbu ietekmē konkrētie uzdevumi, kurus risina algoritma izstrādātājs.
  • Otrkārt, ir dažādi maršrutēšanas algoritmu tipi, un katrs no tiem dažādi ietekmē tīklu un maršrutēšanas resursus.
  • Un beidzot, maršrutēšanas algoritmi izmanto dažādus rādītājus (metrikas), kas ietekmē optimālo maršrutu aprēķinu.

Metrikas optimālā maršruta aprēķinam var būt, piemēram:

  • Visātrākais ceļš (vismazākā aizkave)
  • Vismazākais posmu skaits
  • Vislētākais ceļš

Tālāk tiek analizēti šie maršrutēšanas algoritmu atribūti.

algoritmu tipi
Algoritmu tipi

Maršrutēšanas algoritmus klasificē pēc dažādiem tipiem. Algoritmi var būt:

  • Statiskie vai dinamiskie
  • Vienmaršruta vai daudzmaršrutu
  • Vienlīmeņa vai hierarhiskie
  • Ar intelektu hostdatorā vai maršrutētājā
  • Iekšdomenu vai starpdomenu
  • Kanāla stāvokļa vai attālumu vektora
statiskie vai dinamiskie algoritmi
Statiskie vai dinamiskie algoritmi

Statistiskie maršrutēšanas algoritmi diez vai vispār ir algoritmi.

Maršrutēšanas statisko tabulu sadalījumu uzstāda tīkla administrātors pirms maršrutēšanas sākuma.

Tas nemainās pats no sevis, ja vien tīkla administrātors to neizmainīs.

Algoritmi, kas izmanto statiskos maršrutus vienkārši izstrādei un labi darbojas vidē, kur tīkla trafiks ir relatīvi paredzams un arī tīkla shēma ir relatīvi vienkārša.

Tā kā maršrutēšanas statiskās sistēmas nevar reaģēt uz izmaiņām tīklā, tos parasti uzskata par nederīgiem lielos un nemitīgi mainīgos tīklos.

Sākot ar 90.gg. dominējošo maršrutēšanas algoritmu lielākā daļa ir dinamiskie algoritmi.

dinamiskie mar rut anas algoritmi
Dinamiskie maršrutēšanas algoritmi

Tie pielāgojas tīkla mainīgiem apstākļiem reālā laika mērogā.

Tas notiek analīzējot pienākošos ziņojumus par maršrutēšanas atjaunošanu.

Ja ziņojumā norādīts, ka tīkls izmainīts, maršrutēšanas programmas pārrēķina maršrutus un izsūta jaunus ziņojumus par maršrutēšanas tabulu koriģēšanu.

Šādi ziņojumi caurstrāvo tīklu, stimulējot maršrutētājus no jauna izpildīt savus algoritmus un attiecīgi mainīt maršrutēšanas tabulas (MT).

Dinamiskos maršrutēšanas algoritmus var papildināt ar statiskiem maršrutiem tur, kur nepieciešams.

Piemēram, var nozīmēt “pēdējā glābiņa maršrutētāju” (t.i. maršrutētāju, uz kuru jāsūta visas paketes, kas netika nosūtītas pēc noteiktā maršruta).

Šāds maršrutētājs pilda nenosūtīto pakešu glabātavas lomu, garantējot, ka visi ziņojumi tiks attiecīgi apstrādāti.

daudzmar rutu algoritmi
Daudzmaršrutu algoritmi

Daži sarežģīti maršrutēšanas protokoli nodrošina vairākus alternatīvus maršrutus, t.i. maršrutu kopu, uz vienu un to pašu gala punktu.

Tādi daudzmaršrutu algoritmi padara iespējamu multiplekso trafika pārraidipa daudzām līnijām, bet vienmaršruta algoritmi nespēj to darīt.

Par multiplekso pārraidi sauc vairāku ziņojumu apvienošanu un vienlaicīgu pārraidi pa vienu kanālu, izmantojot kanāla laikdales vai frekvenčdales multipleksēšanas principus.

Daudzmaršrutu algoritmu priekšrocības ir acīmredzamas, jo tie nodrošina daudz lielāku caurlaides spēju un drošumu.

vienl me a vai hierarhiskie algoritmi
Vienlīmeņa vai hierarhiskie algoritmi

Daži maršrutēšanas algoritmi operē plakanā (vienlīmeņa) telpā, bet citi izmanto maršrutēšanas hierarhijas.

Vienlīmeņa maršrutēšanas sistēmā visi maršrutētāji ir vienlīdzīgi attiecībā viens pret otru.

Hierarhiskā maršrutēšanas sistēmā daži maršrutētāji veido maršrutēšanas pamatu (backbone - bāzi).

Paketes no nepiederošiem bāzei maršrutētājiem pārvietojas uz bāzes maršrutētājiem un tiek laistas tiem cauri, kamēr sasniegs gala punkta kopējo apgabalu. Sākot no šī momenta, tās pārvietojas no pēdēja bāzes maršrutētāja caur vienu vai vairākiem nepiederošiem bāzei maršrutētājiem līdz gala punktam.

autonom s sist m as as jeb dom ni
autonomās sistēmas (AS) jeb domēni

Maršrutēšanas sistēmas bieži apvieno mezglu loģiskās grupas, ko sauc par domeniem vai autonomām sistēmām (AS).

Hierarhiskajās sistēmās vieni domena maršrutētāji var sazināties ar citu domenu maršrutētājiem, bet otri šī domena maršrutētāji var uzturēt sakarus ar maršrutētājiem tikai sava domena robežās.

Lielos tīklos var eksistēt hierarhiskie papildlīmeņi.

Visaugstākā hierarhiskā līmeņa maršrutētāji veido maršrutēšanas bāzi.

Hierarhiskās maršrutēšanas priekšrocība - tā imitē kompāniju vairākuma organizāciju un, tātad, ļoti labi uztur to trafika shēmas.

Tīkla sakaru lielākā daļa tiek uzturēta nelielu domenu robežās.

Iekšdomenu maršrutētājiem jāzin par citiem maršrutētājiem tikai sava domena robežās, tāpēc to maršrutēšanas algoritmi var būt vienkāršoti.

Attiecīgi var būt samazināts arī maršrutēšanas atjaunošanas trafiks, kurš ir atkarīgs no izmantojama maršrutēšanas algoritma.

algoritmi ar intelektu hostdator vai mar rut t j
Algoritmi ar intelektu hostdatorā vai maršrutētājā

Dažos algoritmos pieņemts, ka avota gala mezgls noteic visu maršrutu, ko sauc par maršrutēšanu no avota.

Maršrutēšanas no avota sistēmās maršrutētāji rīkojas kā paketes glabāšanas un pārsūtīšanas iekārtassūtot to uz nākamo (.)

Citi algoritmi pieņem, ka hosti neko nezina par maršrutiem. Izmantojot šos algoritmus, maršrutētāji nosaka maršrutu caur apvienoto tīklu, pamatojoties uz saviem aprēķiniem.

Pirmajā sistēmā maršrutēšanas intelekts atrodas hostā.

Otrajā sistēmā marsrutēšanas intelekts piešķirts maršrutētājiem.

Kompromiss starp maršrutēšanu ar intelektu hostdatorā un maršrutēšanu ar intelektu maršrutētājā sasniedz ar maršruta optimāluma un trafika neproduktīvo izlietojumu salīdzināšanu.

Sistēmas ar intelektu hostā biežāk izvēlas labākos maršrutus, jo tās parasti atrod visus iespējamus maršrutus uz gala punktu, pirms pakete aizsūtīta. Tad tās izvēlas labāko maršrutu, balstoties uz konkrētas sistēmas optimāluma noteikšanas.

Taču visu maršrutu noteikšanas akts bieži prasa ievērojamu trafiku un lielu laika patēriņu.

iek domenu vai starpdomenu algoritmi
Iekšdomenu vai starpdomenu algoritmi

Daži maršrutēšanas algoritmi darbojas tikai domenu robežās; citi - kā domenu robežās, tā arī starp tiem.

Šo divu tipu algoritmu būtība ir dažāda.

Tāpēc ir saprotams, ka optimālais iekšdomenu maršrutēšanas algoritms neobligāti būs optimālais starpdomenu maršrutēšanas algoritms.

kan la st vok a vai att lumu vektora algoritmi
Kanāla stāvokļa vai attālumu vektora algoritmi

Iekšdomēnu maršrutēšanā tiek lietoti:

  • Kanāla stāvokļa algoritmi un
  • Attālumu vektora algoritmi

Kanāla stāvokļa algoritmi (kurus sauc arī kā “visīsākā maršruta priekšroka”) virza maršruta informācijas plūsmas uz visiem apvienotā tīkla mezgliem. Taču katrs maršrutētājs aizsūta tikai to MT daļu, kura apraksta tā paša maršrutētāja kanālu stāvokli.

Attālumu vektora algoritmi (zināmie arī kā Belmana-Forda algoritmi) prasa no katra maršrutētāja aizsūtīt visu vai daļu no savas MT, bet tikai saviem kaimiņiem.

Kanāla stāvokļa algoritmi nosūta nelielus koriģējumus pa visiem virzieniem, bet attālumu vektora algoritmi aizsūta lielākus koriģējumus tikai blakus maršrutētājiem.

kan la st vok a un att lumu vektora algoritm u at ir bas
Kanāla stāvokļa un attālumu vektora algoritmu atšķirības

Atšķiroties ar ātrāko konverģenci, kanāla stāvokļa algoritmi mazāk tiecas uz maršrutēšanas cilpu veidošanu nekā attālumu vektora algoritmi.

No otras puses, kanāla stāvokļa algoritmiem piemīt sarežģītāki aprēķini, salīdzinot ar attālumu vektora algoritmiem, tāpēc tie prasa lielāku procesora jaudu un atmiņu nekā attālumu vektora algoritmi.

Rezultātā kanāla stāvokļa algoritmu realizācija un uzturēšana var būt dārgāka.

Neskatoties uz to atšķirību, abi algoritmu tipi labi funkcionē visdažādākos apstākļos.

algoritmu r d t ji metrikas
Algoritmu rādītāji (metrikas)

MT satur informāciju, ko izmanto komutācijas programmas vislabākā maršruta izvēlei.

Kas raksturīgs to veidošanai? Kāda ir to tabulu informācijas dabas īpatnība?

Mēģināsim atbildēt uz jautājumu, kādā veidā algoritms nosaka viena maršruta priekšroku, salīdzinot ar otru.

Maršrutēšanas algoritmos tiek izmantots vairums dažādu rādītāju. Sarežģīti maršrutēšanas algoritmi, izvēloties maršrutu, var bāzēties uz rādītāju kopu, kombinējot tos tādā veidā, ka rezultātā tiek iegūts viens atsevišķs (hibrīda) rādītājs.

Lūk rādītāji, kurus izmanto maršrutēšanas algoritmos:

  • Maršruta garums
  • Drošums
  • Aizkave
  • Caurlaides joslas platums
  • Slodze
  • Komunikācijas vērtība
metriku pielieto ana optim l mar ruta izv lei
Metriku pielietošana optimālā maršruta izvēlei

Optimālais maršruts ir paketes (pakešu) ceļš no viena gala punkta (avota) līdz otram (saņēmējam)

Izejot no izvēlētās metrikas katram ceļa posmam kā šķautnei grafā tiek piešķirts savs svars.

Optimālā maršruta noteikšanas mērķis - noteikt tādu ceļu grafā, kam svaru summa ir minimālā salīdzinot ar citiem iespējamiem ceļiem.

To var izdarīt, ja katrs AS maršrutētājs (M) zina citu m-ju MT

mar ruta garums
Maršruta garums

Maršruta garums ir vispārīgākais maršrutēšanas rādītājs.

Daži maršrutēšanas protokoli atļauj tīkla administratoriem noteikt patvaļīgas cenas uz katru tīkla kanālu.

Šajā gadījumā maršruta garums ir ar katru šķērsotu kanālu saistītu izdevumu summa.

Citi maršrutēšanas protokoli nosaka “pārsūtījumu skaitu”, t. i. rādītāju, kas raksturo pāreju skaitu, kuras paketei jāveic ceļā no avota līdz gala punktam caur tīklu apvienošanas iekārtām (tādām kā maršrutētāji).

dro ums
Drošums

Drošums, maršrutēšanas algoritmu kontekstā, attiecas uz tīkla katra kanāla drošumu (kas parasti tiek aprakstīts bits/kļūda attiecības terminos).

Daži tīkla kanāli var atteikt biežāk nekā citi

Tīkla vienu kanālu atteices var būt novērstas vieglāk un ātrāk nekā otru kanālu atteices.

Nozīmējot drošuma vērtējumus, var ņemt vērā jebkurus drošuma faktorus.

Tīkla kanālu drošuma vērtējumus parasti nozīmē tīkla administratori, un parasti tie ir patvaļīgi ciparlielumi.

aizkave
Aizkave

Kā maršrutēšanas aizkavi saprot

laika posmu, kas ir nepieciešams paketes pārvietošanai no avota uz gala punktu caur apvienoto tīklu.

Aizkave ir atkarīga no daudziem faktoriem, ieskaitot tīkla starpkanālu caurlaides joslu, pakešu rindas uz katra maršrutētāja portu, tīkla pārblīvi visos starpkanālos un fizisko attālumu, uz kuru jāpārvieto pakete.

Tā kā šeit ir vairāku svarīgu lielumu konglomerācija, aizkave ir viens no vispārīgākiem un vislietderīgākiem rādītājiem.

caurlaides joslas platums
Caurlaides joslas platums

Caurlaides joslas platums attiecas uz kanāla trafika jaudu, vai kanāla ietilpību (vislielāko informācijas daudzumu, ko var pārraidīt pa sakaru kanālu laikā vienībā).

Kad pārējie rādītāji ir vienādi, 10 Mb/sek Ethernet kanāls ir atzīstams par labāku nekā jebkura nomātā līnija ar 64 Kb/sek caurlaides joslu.

Kaut gan caurlaides josla platums ir kanāla maksimāli sasniedzamas caurlaidspējas vērtējums, maršruti caur kanāliem ar lielāku caurlaides joslu nebūs obligāti labāk nekā maršruti caur mazāk ātrdarbīgiem kanāliem.

Ja, piemēram, ātrdarbīgāks kanāls ir vairāk noslogots, tad reālais laiks, kas ir vajadzīgs paketes aizsūtīšanai saņēmējam, var būt ilgāks caur ātrāko kanālu.

slodze
Slodze

Slodze attiecas uz to, kādā mērā tīkla resurs (tāds, kā maršrutētājs) ir aizņemts.

Slodze var tikt aprēķināta dažādos veidos, ieskaitot centrālā procesora (CPU) izmantošanu un pakešu skaitu, kuras tiek apstrādātas sekundē.

Komunikācijas cena

Komunikācijas cena arī ir svarīgs rādītājs.

Dažas kompānijas tā nerūpējas par tīkla veiktspēju, kā par darbības izmaksām.

Kaut gan līniju aizkave var būt lielāka, tie drīzāk sūtīs paketes caur pašu līnijām nekā caur publiskām līnijām, par ko jāmaksa nauda.