Рисунок 1.3 – Модель АТМ сети г.Макеевки.

В этом случае расстояние до сети назначения – это количество пройденных в маршруте промежуточных АТМ-коммутаторов. Но при статической маршрутизации сведения про нагрузку сети не учитываются. В смоделированной сети использованы данные про потоки трафика, которые сеть передает между своими коммутаторами.

Исследование работы сети в пакете NetCraker позволило определить основные маршруты, которые совпали со статическими, и резервные, которые включаются при повреждении основных каналов.

Выводы:

Итак, на первом этапе работы проведены модернизация сети, которая помогла устранить два серьезных недостатка существующей транспортной сети, и моделирование спроектированной сети, благодаря которому была исследована её работа при нормальном функционировании и в случае выхода из строя какой-либо линии связи.[8]

Второй этап.

Объект исследования:

На втором этапе объектом исследования являются алгоритмы адаптивной маршрутизации.

Цель исследования:

Целью исследования является изучение существующих алгоритмов адаптивной маршрутизации (принципов работы, достоинств, недостатков), анализ возможностей их применения в спроектированной транспортной сети г. Макеевки, выбор наиболее подходящего алгоритма и моделирование работы сети с применением выбранного алгоритма.

Общие положения:

Под алгоритмом маршрутизации часто подразумевается протокол сетевого уровня, который управляет пакетами при их движении по подсети связи до требуемого места назначения. Моменты времени, когда принимаются решения о выборе маршрута, зависят от того, использует ли сеть дейтаграммную передачу или виртуальные соединения.
В дейтаграммной сети два последовательных пакета одной и пой же пары пользователей могут проходить по разным маршрутам и выбирать маршрут необходимо для каждого пакета.
В сети с виртуальными соединениями маршрут выбирается при установлении каждого виртуального соединения. Алгоритм маршрутизации используется для выбора пути по сети для данного виртуального соединения. Все пакеты виртуального соединения последовательно используют этот путь вплоть до момента, когда либо данное виртуальное соединение заканчивает свое существование, либо когда для данного соединения по каким-либо причинам выбирается другой маршрут.

Обычно для выбора маршрута используется довольно сложный набор алгоритмов, которые работают более или менее независимо, хотя и обмениваются информацией. Его сложность обусловлена рядом причин:

• во-первых, маршрутизация требует координации работы всех узлов подсети, а не полько одной пары модулей, как, например, в протоколах уровней линии передачи данных и транспортного;

• во-вторых, система маршрутизации должна справляться с выходами из строя линий или узлов путем перенаправления трафика и обновления баз данных, используемых системой;

• в-третьих, для достижения наилучших характеристик алгоритм маршрутизации может изменить маршруты, когда некоторые области сети становятся перегруженными.[5]

Адаптивная маршрутизация обеспечивает автоматическое обновление таблиц маршрутизации после изменения конфигурации сети. Для адаптации как раз и нужны протоколы маршрутизации. Эти протоколы работают на основе алгоритмов, позволяющих всем маршрутизаторам собирать информацию о топологии связей в сети, оперативно отрабатываю все изменения конфигурации связей.

Адаптивные алгоритмы маршрутизации должны отвечать нескольким важным требованиям:

• они должны обеспечивать если не оптимальность, то хотя бы рациональность маршрута;

• алгоритмы должны быть достаточно простыми, чтобы при их реализации не тратилось слишком много сетевых ресурсов, в частности они не должны требовать слишком большого объема вычислений или порождать интенсивный служебный трафик;

• алгоритмы маршрутизации должны обладать свойством сходимости, то есть всегда приводить к однозначному результату за приемлемое время.[4]

Обзор существующих решений:

Адаптивные протоколы обмена маршрутной информацией, применяемые в настоящее время, делятся на две группы, каждая из которых связана с одним из следующих типов алгоритмов:

• дистанционно-векторные алгоритмы (Distance Vector Algorithms, DVA)

• алгоритмы состояния связей(Link State Algorithms, LSA).

Дистанционно-векторные алгоритмы:

В дистанционно-векторных алгоритмах лучший маршрут определяется на основании расстояния до пункта назначения. Каждый маршрутизатор периодически и широковещательно рассылает по сети вектор, компонентами которого являются расстояния от данного маршрутизатора до всех известных ему сетей.

В больших сетях дистанционно-векторные алгоритмы засоряют линии связи интенсивным служебным периодическим трафиком, к тому же изменения конфигурации могут отрабатываться не всегда корректно, так как маршрутизаторы не имеют точного представления о топологии связей в сети, а располагают только обобщенной информацией – вектором дистанций, к тому же полученном через посредников.[4]

Наиболее распространенные протоколы: RIP[1],[13], IGRP[9], BGP[3],[15].

Алгоритмы состояния связей:

Алгоритмы состояния связей обеспечивают каждый маршрутизатор информацией, достаточной для построения точного графа связей сети. Все маршрутизаторы работают на основании одинаковых графов, что делает процесс маршрутизации более устойчивым к изменению конфигурации.

В протоколах состояния каналов рассылка объявлений маршрутной информации производится не регулярно, а при возникновении тех или иных событий – например, при изменении топологии сети. Обновления передаются от маршрутизатора к маршрутизатору лавинными рассылками, так что каждый маршрутизатор всегда владеет свежей информацией о состоянии своих соседей в сети, а значит, способен корректно и адекватно передавать данные.[1]

Чтобы понять, в каком состоянии находятся линии связи, подключенные к его портам, маршрутизатор периодически обменивается короткими пакетами HELLO со своими ближайшими соседями. Объявления о состоянии связей передаются только в том случае, когда с помощью сообщений HELLO было установлено изменение состояния какой-либо связи. В результате служебный трафик, создаваемый протоколами LSA гораздо менее интенсивный, чем у протоколов DVA.

Наиболее распространенные протоколы: OSPF[1],[14], IS-IS[11], EIGRP[2], PNNI[6],[12].

Протокол PNNI:

Протокол PNNI-маршрутизации относится к очень успешной категории протоколов состояния канала.[6]

Протокол маршрутизации PNNI (Private Network-to-Network Interface) предназначен для определения путей передачи данных и установления виртуальных каналов в сети ATM. Его расширенная версия под названием Integrated-PNNI (I-PNNI) дает возможность традиционным протоколам сетевого уровня (например, IP) работать с PNNI. Протокол I-PNNI позволяет реализовать стратегический замысел развертывания структуры ATM: во-первых, расширяет возможности традиционных сетевых протоколов за счет сильных сторон технологии ATM, таких как масштабируемость и гарантия качества обслуживания; во-вторых, обеспечивает эффективный механизм взаимодействия дейтаграммноориентированных сетей с сетями ATM, позволяющий использовать преимущества ATM в смешанных сетях; в-третьих, упрощает переход к коммутируемым сетям, их обслуживание и управление. [12]

I-PNNI — это протокол установления виртуальных каналов ATM и маршрутизации трафика протоколов сетевого уровня в смешанной сети, содержащей маршрутизирующие коммутаторы (т. е. коммутаторы, работающие с информацией не только второго, канального, уровня, но и третьего, сетевого), маршрутизаторы, коммутаторы ATM и хосты, напрямую подключенные к сети ATM (ATM-хосты). Он собирает данные о топологии смешанной сети и предоставляет маршрутизаторам, маршрутизирующим коммутаторам и коммутаторам ATM полную информацию, необходимую для передачи дейтаграмм сетевого уровня (пакетов) и установления виртуальных каналов ATM.

Более подробно познакомиться с протоколом PNNI можно в статьях В. И. Гуськова I-PNNI — ИНТЕГРИРОВАННЫЙ ПРОТОКОЛ МАРШРУТИЗАЦИИ и Александра Крейнеса ОТ МОСКВЫ ДО САМЫХ ДО ОКРАИН: МАРШРУТАМИ PNNI.

Проблема 1:

В настоящее время нет общедоступных средств иммитационного моделирования АТМ-сетей, которые позволяли бы проводить глубокие исследования в области АТМ-маршрутизации.

Решение проблемы 1:

1. На базе АТМ-сети построить IP-сеть (IP over ATM)[16],
2. привязать IP адреса к АТМ адресам[3],
3. исследовать алгоритмы адаптивной маршрутизации в IP-сети.

Проблема 2:

На сегодняшний день нет совершенных методов динамической оценки метрик для алгоритмов состояния канала.

Решение проблемы 2:

Разработка методики динамической оценки метрик для алгоритмов состояния канала.

Практическая ценность работы:

При воплощении в жизнь данной разработки и совмещении ее с работой существующих протоколов (в частности, с OSPF) будет существенно повышаться качество перелачи инфомации по каналам связи и облегчаться труд администраторов сети.

Литература:

1. Остерлох Хизер. Маршрутизация в IP-сетях. Принципы, протоколы, настройка: Пер. с англ. – СПб.: ООО "ДиаСофтЮП", 2002. – с.92 - 367.
2. Ретана Альваро, Слайс Дон, Уайт Расс. Принципы проектирования корпоративных IP-сетей.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом "Вильямс", 2002. – с.113 - 227, 277 - 327.
3. Камер Дуглас Э. Сети TCP/IP, том 1. Принципы, протоколы и структура, 4-е изд.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом "Вильямс", 2003. – с.305 - 379, 417 - 445.
4. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2003 – с. 522 - 546, 561 - 615.
5. Бертсекас Д., Галлагер Р. Сети передачи данных: Пер с англ. – М.: Мир, 1989. – с.348 - 469.
6. Дикер Пилдуш Галина. Сети АТМ корпорации Cisco.: Пер с англ. – M: Издательский дом "Вильямс", 2004. – 880с.
7. А.Н.Назаров, И.А. Разживин, М.В. Симонов. АТМ: Технические решения создания сетей. М: Горячая линия – Телеком, 2001
8. Слесар О.С., Рафиков Г.Ш.МОДЕРНІЗАЦІЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ МАРШРУТИЗАЦІЇ ТРАНСПОРТНОЇ МЕРЕЖІ М.МАКІІВКИ
   
9. ПРОТОКОЛ IGRP
   { http://www.mark-itt.ru/CISCO/ITO/24.html}
10. ПРОТОКОЛ EGP
    { http://www.mark-itt.ru/CISCO/ITO/26.html}
11. МАРШРУТИЗАЦИЯ OSI
    { http://www.mark-itt.ru/CISCO/ITO/28.html}
12. В. И. Гуськов. I-PNNI — ИНТЕГРИРОВАННЫЙ ПРОТОКОЛ МАРШРУТИЗАЦИИ
    { http://www.ccc.ru/magazine/depot/96_08/print.html?0204.htm}
13. Протокол маршрутизации RIP
    {masters.donntu.ru/2003/kita/kotkov/library/article3.htm}
14. Протокол маршрутизации OSPF
    {masters.donntu.ru/2003/kita/kotkov/library/article4.htm}
15. Протокол маршрутизации BGP
    {masters.donntu.ru/2003/kita/kotkov/library/article5.htm}
16. Технология IP over ATM
    {cisco.com/en/US/tech/tk39/tk371/tsd_technology_support_
    protocol_home.html}