slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ PowerPoint Presentation
Download Presentation
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 54

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ - PowerPoint PPT Presentation


  • 143 Views
  • Uploaded on

Александр Масальских rusalmas@gmail.com. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ. Лекция № 10 Сетевой уровень. Введение. Маршрутизация. Санкт-Петербург, 2012. Сетевой уровень. Сетевой уровень решает задачу доставки пакетов от отправителя до получателя

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 'КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ' - jesse-hendrix


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
slide1

Александр Масальскихrusalmas@gmail.com

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Лекция №10

Сетевой уровень. Введение. Маршрутизация

Санкт-Петербург, 2012

slide2
Сетевой уровень
  • Сетевой уровень решает задачу доставки пакетов от отправителя до получателя
  • Сетевой уровень прокладывает маршрут на всём протяжении следования информации
  • Сетевой уровень должен обеспечить независимость предоставления своих сервисов от низлежащих технологий
  • Сетевой уровень обеспечивает распределение нагрузки на маршрутизаторы и линии связи
slide4
Сетевой уровень
  • Задачи, ставившиеся при разработке сервисов сетевого уровня:
    • Сервисы сетевого уровня не должны зависеть от технологии маршрутизатора
    • Транспортный уровень должен быть независим от количества, типа и топологии присутствующих сетей с маршрутизаторами
    • Сетевые адреса, доступные транспортному уровню, должны использовать единую систему нумерации в локальных и глобальных сетях
slide5
Сетевой уровень
  • Первый подход: маршрутизатор только перемещает пакет с места на место, подсеть изначально обладает ненадёжностью и хосты должны сами учитывать ошибки и управлять потоком.
  • Второй подход: надёжный, ориентированный на соединение сервис, с обеспечением качества обслуживания. ATM
slide6
Сетевой уровень
  • Дейтаграммные сети, пакеты – дейтаграммы. Internet.
  • Подсети виртуальных каналов, с установкой виртуальных каналов.

ATM.

slide7
Реализация сервиса без установления соединения
slide9
Сравнение дейтаграммного подхода и подхода с соединением
slide10
Алгоритмы маршрутизации
  • Алгоритмы, определяющие путь прохождения пакетов называются алгоритмами маршрутизации.
  • В дейтаграммной подсети выбор маршрута решается для каждого пакета.
  • В подсети виртуальных каналов маршрут выбирается только при установке канала (сеансовая маршрутизация).
  • Процесс пересылки определяет по таблицам маршрутизации исходящую линию.
  • За заполнение и обновление таблиц отвечает алгоритм маршрутизации.
slide11
Алгоритмы маршрутизации
  • Требования к алгоритму:
    • Корректность
    • Простота
    • Надёжность
    • Устойчивость
    • Справедливость
    • Оптимальность
slide13
Алгоритмы маршрутизации
  • Неадаптивные алгоритмы не учитывают при выборе маршрута топологию и текущее состояние сети и не измеряют трафик на линиях. Таблицы маршрутизации формируются на этапе загрузки сети. Статическая маршрутизация.
  • Адаптивные алгоритмы учитывают эти свойства сети
slide14
Принцип оптимальности маршрута
  • Принцип оптимальности маршрута.
  • Если маршрутизаторB располагается на оптимальном маршруте от A к С, то оптимальный маршрут от B к С совпадёт с частью оптимального маршрута от А к С.
  • Как следствие, можно рассмотреть множество оптимальных маршрутов в виде дерева, называемого входным деревом.
  • Входное дерево не обязательно уникально.
  • Цель всем алгоритмов выбора маршрутов – построение и использование входных деревьев для всех маршрутизаторов.
sink tree
Sink tree

(a) A subnet. (b) A sink tree for router B.

slide16
Концепция кратчайшего пути
  • Строим граф подсети: узлы – вершины, линии связи – дуги.
  • Вводим веса на дуги (можно брать одинаковые, можно учитывать длину линий и т.д.).
  • Можно учесть среднюю длину очереди, время задержки пересылки, и т.д.
  • При выборе маршрута между двумя маршрутизаторами находим кротчайший путь между ними в графе.
  • Существуют разные алгоритмы поиска кратчайшего пути.
slide18
Метод заливки
  • Статический алгоритм
  • Пришедший пакет посылается на все исходящие линии, кроме той, по которой он пришёл
  • Порождает огромное количество дублированных пакетов. Вводят TTL для борьбы с бесконечной лавиной
  • Можно учитывать все маршрутизаторы, через который проходил пакет
  • Выборочная заливка (определение по косвенным признакам куда пересылать пакет)
slide19
Маршрутизация по вектору расстояний
  • Динамический алгоритм
  • Работает, опираясь на таблицу, содержащую наилучшие известные пути к каждому из возможных адресатов.
  • Происходит постоянный обмен этими таблицами с соседями.
  • Алгоритм маршрутизации по вектору расстояний – распределённый алгоритм Беллмана – Форда (Bellman-Ford)
  • Применялся в ARPANET – RIP (Routing Information Protocol)
slide22
Маршрутизация с учётом состояния линий
  • Маршрутизация на основе векторов расстояний в ARPANET использовалась до 1979 года
  • Линии начали иметь различную пропускную способность
  • Алгоритм долго приходил к устойчивому состоянию (счёт до бесконечности)
slide23
Маршрутизация с учётом состояния линий
  • Маршрутизатор должен:
  • Обнаруживать своих соседей и узнавать их сетевые адреса.
  • Измерять задержку или стоимость связи с каждым соседом.
  • Создавать пакет, со всей собранной информацией.
  • Посылать этот пакет всем маршрутизаторам.
  • Вычислять кратчайший пусть ко всем маршрутизаторам.
slide24
Маршрутизация с учётом состояния линий. Знакомство с соседями
  • Посылаем HELO по всем линиям. Маршрутизатор на том конце, должен послать ответ с информацией о себе (имена должны быть уникальны).
  • Nine routers and a LAN.
  • A graph model of (a).
slide25
Маршрутизация с учётом состояния линий. Измерение стоимости линии
  • Наиболее прямой способ – отправка ECHO всем.
  • Можно учесть загруженность линии (запускать таймер сразу при отправке на канальный уровень)
  • Можно не учитывать (запускать таймер при достижении очереди ECHO на отправка)
slide26
Маршрутизация с учётом состояния линий. Измерение стоимости линии
slide27
Маршрутизация с учётом состояния линий. Формирование пакетов состояния линий
  • Идентификатор отправителя
  • Порядковый номер
  • Возраст
  • Список соседей с задержками
slide28
Маршрутизация с учётом состояния линий. Распространение пакетов состояния линий
  • Основная идея – алгоритм заливки
  • Приходит пакет – смотрим адрес отправителя, если уже есть запись – сверяем порядковые номера
  • Возраст требуется для удаления записей об отключенных маршрутизаторах (например, уменьшается каждый 10 секунд) и предотвратить бесконечное блуждание пакетов (уменьшается при каждой итерации заливки)
  • Для защиты от ошибок – требуем подтверждения получения пакетов состояния линий
slide29
Маршрутизация с учётом состояния линий. Распространение пакетов состояния линий

The packet buffer for router B

slide30
Маршрутизация с учётом состояния линий. Вычисление новых маршрутов
  • Собрав все пакеты состояния линий, маршрутиазтор может построить полный граф подсети. Каждая линия представлена дважды.
  • Далее можно локально применять алгоритм Дейкстры для поиска минимального пути
  • Такой подход используют протокол внутреннего шлюза OSPF (Open Shortest Path First), IS-IS (Intermediate System to Intermediate System)
slide31
Иерархическая маршрутизация
  • Размер таблиц маршрутов увеличивается пропорционально увеличению размеров сети
  • Вводят иерархическую маршрутизацию
  • Выделаются области – регионы. Каждый маршрутизатор знает всё только в пределах своего региона.
  • Можно ввести несколько уровней иерархии: кластеры, зоны, группы и т.д.
slide33
Широковещательная маршрутизация
  • Рассылка пакетов по всем пунктам назначения
    • Рассылка всем
    • Заливка
    • Многоадресная маршрутизация (в пакете – все получатели, маршрутизатор генерирует новые пакеты с меньшими списками на линиях, где есть адресаты)
    • Связующее дерево
    • Продвижение по встречному пути
slide34
Широковещательная маршрутизация. Продвижение по встречному пути
  • Когда приходит широковещательный пакет, маршрутизатор проверяет, используется ли линия, по которой пришёл пакет для нормальной передачи пакетов источнику широковещания.
  • Если да, то пакет прибыл по наилучшему маршруту и является первой копией. Тогда рассылаем заливкой.
  • Иначе отвергаем.
slide35
Широковещательная маршрутизация. Продвижение по встречному пути

Reverse path forwarding. (a) A subnet. (b) a Sink tree. (c) The tree built by reverse path forwarding.

slide36
Многоадресная рассылка
  • Рассылка сообщений группам адресатов
  • Необходимо управление группами
  • Маршрутизаторы должны знать кто какой группе принадлежит (или хосты оповещают маршрутизаторы, или маршрутизаторы сами опрашивают хосты)
  • Для рассылки маршрутизатор рассчитывает связующее дерево и отсекает ненужные линии к хостам, которых нет в группе, генерируя усечённое связующее дерево
  • При маршрутизации по векторам расстояний, применим алгоритм продвижения по встречному пути (когда нет хостов из группы – отсечка )
slide37
Многоадресная рассылка

(a) A network. (b) A spanning tree for the leftmost router. (c) A multicast tree for group 1. (d) A multicast tree for group 2.

slide38
Алгоритмы маршрутизации для мобильных хостов
  • Есть стационарные и есть мигрирующие (мобильные) хосты
  • У всех хостов есть постоянное местоположение, которое не меняется
  • Внешний агент – следит за мобильными хостами, временно находящимися в его области
  • Внутренний агент – следит за мобильными хостами, покинувшими область местоположения
slide40
Алгоритмы маршрутизации для мобильных хостов
  • Внешний агенту узнаёт о наличии гостя – мобильного хоста
  • Мобильный хост регистрируется в данной области, сообщая внешнему агенту свой домашний адрес, текущий адрес уровня передачи данных, подпись подлинности
  • Внешний агент связывается с внутренним агентом домашней области хоста
  • Внутренний проверяет идентификатор безопасности и разрешает связь
  • Внешний заносит в свою таблицу этот хост
slide42
Маршрутизация в специализированных сетях
  • Мобильны как хосты, так и маршрутизаторы
  • Каждый узел состоит из маршрутизатора и хоста одновременно – специализированная сеть или мобильная специализированная сеть (MANET, Mobile Ad hoc network)
  • Протокол AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector)
slide43
Маршрутизация в специализированных сетях
  • (a) Range of A's broadcast.
  • (b) After B and D have received A's broadcast.
  • (c) After C, F, and G have received A's broadcast.
  • (d) After E, H, and I have received A's broadcast.

Shaded nodes are new recipients.

Arrows show possible reverse routes.

slide44
Маршрутизация в специализированных сетях
  • Смотрим Адрес источника и идентификатор запроса в локальной истории
  • Приемник ищет адрес назначения в таблице маршрутов. Если маршрут свежий (5 поле в табл. Больше или равно 5 полю в пакете), отправляем reply
  • Если меньше, то inc 6 поле, и посылаем запрос широковещательно.

Format of a ROUTE REQUEST packet.

slide46
Поиск в равноранговых сетях. Метод хорды
  • SHA-1 хэш от адреса – 160-ти битное число – идентификатор узла
  • Функция последователя: successor(k) – возвращает идентификатор первого реального узла, следующего после k
  • Названия ресурсов хэшируем, получая ключи (key = hash (name))
  • Строится кортеж из полей name, адрес. Храниться будет на successor(hash(name)).
  • Два направления поиска
  • Таблицы указателей
slide48
Алгоритмы борьбы с перегрузкой
  • Методы без обратной связи – предотвратить возникновение перегрузок
  • Методы с обратной связью – с учетом состояния системы:
  • Наблюдение за системой с целью определения где и когда произойдёт перегрузка
  • Передача информации о перегрузке в необходимые места, где можно повлиять на ситуацию
  • Принятие мер по стабилизации системы
slide49
Алгоритмы борьбы с перегрузкой
  • Влияющие на перегрузку политики:
  • Транспортный:
    • Политика повторной передачи
    • Политика кэширования пакетов с неверным порядком
    • Политика подтверждений
    • Политика управления потоком
    • Определение тайм-аутов
slide50
Алгоритмы борьбы с перегрузкой
  • Сетевой:
    • Виртуальные каналы или дейтаграммы
    • Политика очередей пакетов и обслуживания
    • Политика игнорирования пакетов
    • Алгоритм маршрутизации
    • Управление временим жизни пакетов
slide51
Алгоритмы борьбы с перегрузкой
  • Передачи данных:
    • Политика повторной передачи
    • Политика кэширования пакетов с неверным порядком
    • Политика подтверждений
    • Политика управления потоком
slide52
Борьба с перегрузкой в подсетях с виртуальными каналами
  • Управление допуском - новые каналы не создаются, пока не исчезнет перегрузка.
  • Прокладка новых каналов мимо проблемных зон
  • Избежание перегрузки путём договорённостей при организации канала – резервирование ресурсов
slide53
Борьба с перегрузкой в подсетях с виртуальными каналами
slide54
Борьба с перегрузкой в подсетях с дейтаграммным подходом
  • Биты предупреждения во все пакеты
  • Сдерживающие пакеты
  • Сдерживающие пакеты для ретрансляционных участков
  • Сброс нагрузки (игнорирование пакетов)
  • Случайное раннее обнаружение (TCP)
  • Борьба с флуктуациями (среднеквадратичное отклонение времени доставки пакетов)