21. Алгоритмы маршрутизации и управления перегрузками в сетях

Маршрутизация – передвижение информации от источника к пункту назначения через объединенную сеть. При этом, как правило, на пути встречается по крайней мере один узел

Способы маршрутизации:

- централизованный: маршрутизация осуществляется одним центром управления (менеджером сети), который определяет направление движения пакетов через сеть передачи данных. Узлы коммутации сети принимают минимальное участие в маршрутизации и обладают простой структурой. При увеличении числа узлов возрастает сложность организации централизованного управления сетью передачи данных. «–»: прямая зависимость надежности сети от надежности менеджера сети. Менеджер сети должен получать оперативную информацию о состоянии сети, так как выход из строя узла или его перегрузка может привести к потере работоспособности всей сети

- децентрализованный, или распределенный

Основные компоненты маршрутизации: определение оптимальных трактов маршрутизации и коммутация – транспортировка пакетов через объединенную сеть

Определение маршрута может базироваться на различных показателях (величинах, результирующих из алгоритмических вычислений по отдельной переменной – например, длина маршрута) или комбинациях показателей. Программные реализации алгоритмов маршрутизации высчитывают показатели маршрута для определения оптимальных маршрутов к пункту назначения

Для облегчения процесса определения маршрута алгоритмы маршрутизации инициализируют и поддерживают таблицы маршрутизации, в которых содержится маршрутная информация. Маршрутная информация изменяется в зависимости от используемого алгоритма маршрутизации

Алгоритмы коммутации в основном одинаковы для большинства протоколов маршрутизации. В большинстве случаев главная вычислительная машина определяет необходимость отправки пакета в другую главную вычислительную машину. Получив определенным способом адрес роутера, главная вычислительная машина-источник отправляет пакет, адресованный специально в физический адрес роутера (уровень МАС), однако с адресом протокола (сетевой уровень) главной вычислительной машины пункта назначения

После проверки адреса протокола пункта назначения пакета роутер определяет, знает он или нет, как передать этот пакет к следующему роутеру. Во втором случае пакет обычно игнорируется. В первом случае роутер отсылает пакет к следующему роутеру путем замены физического адреса пункта назначения на физический адрес следующего роутера и последующей передачи пакета. Следующая пересылка может быть или не быть главной вычислительной машиной окончательного пункта назначения. Если нет, то следующей пересылкой является другой роутер, который выполняет такой же процесс принятия решения о коммутации. По мере того, как пакет продвигается через объединенную сеть, его физический адрес меняется, но адрес протокола остается неизменным

При управлении потоком объемы пересылаемых пакетов регулируются лишь для одной передачи. Тем не менее для экономичной работы оборудования буфер на приемной стороне используется для всех передач, а размещение оборудования в сети планируется с учетом некоторых потерь, т. е. с учетом вероятности того, что в момент приема пакетов буфер не готов к работе. Таким образом, несмотря на то что задание нормального режима каждой передачи предполагает регулирование величин потоков, в некоторых случаях емкость какого-то приемного устройства может оказаться недо статочной. Если передающей стороне сообщить о превышении возможности приема, то из-за аннулированной нагрузки может ухудшиться производительность сети. Обработка, включающая в себя поиск таких состояний, передачу соответствующих извещений передающим устройствам и блокировку выдачи пакетов с последних, называется управлением перегрузками.

Управление потоком преследует цель повысить эффективность используемых ресурсов сети путем регулирования объемов потоков одного виртуального канала в зависимости от числа сообщений, приходящихся на один терминал. Управление перегрузками, напротив, преследует цель предупредить снижение эффективности при превышении нагрузки терминалов с точки зрения всех ресурсов устройств коммутации или сети.