Организация обмена сообщениями с сетях ЭВМ

     Другой  алгоритм маршрутизации назван алгоритм «избыточной пропускной способности». Этот алгоритм предназначен для эффективного использования группы путей между парами источник - адресат даже при большой нагрузке. Идея метода заключается в направлении пакетов по кратчайшим путям с избыточной пропускной способностью. Таким образом, между заданной парой источник - адресат может одновременно использовать несколько путей. Этот метод основывается на обмене информацией между соседними узлами и потому должен быть классифицирован как распределённый.

     Централизованная   адаптивная   маршрутизация.

     Одним из способов формирования представления о состоянии всей сети является организация в сети центра маршрутизации. При такой маршрутизации каждый узел сети подготавливает сообщение о своем состоянии. Эти сообщения передаются центру маршрутизации сети. Из совокупности таких сообщений центральный узел составляет глобальную картину состояния сети. С её помощью определяются, наилучшие маршруты для трафика в сети. Эти маршруты оформляются в виде таблиц маршрутизации, которые рассылаются всем узлам сети. Этому типу маршрутизации присущи неизбежные временные задержки. Прежде всего, существует задержка между отправкой сообщений о состоянии узлов сети и их прибытием в центральный узел. Для удаленных узлов эта задержка может быть весьма значительной. После того как центр закончит расчет маршрутов, что само по себе может потребовать значительного времени, обратная пересылка обновленных таблиц маршрутизации всем узлам сети может также оказаться весьма продолжительной. Таким образом, центр маршрутизации действует на основе частично устаревшей информации и выдает узлам управляющие директивы, которые к моменту их получения в узлах сети окажутся еще более устаревшими. Для сети, в которой потоки трафика меняются достаточно быстро, трудно сказать, в каких случаях алгоритм маршрутизации этого типа был бы достаточно эффективным.

     Наличие центрального управляющего узла может  приводить к потере управления маршрутизацией в сети, например, при отказе центрального узла или при изоляции от него участка сети. В этом случае узлы должны продолжать пользоваться последними таблицами маршрутизации, полученными от центра. Одна из возможных мер защиты от отказа управляющего центра состоит во введении дополнительных резервных центров маршрутизации в различных частях сети.

     Гибридная адаптивная маршрутизация.

     Были предприняты попытки создать такую систему маршрутизации, которая соединяла бы в себе положительные черты всех рассмотренных ранее алгоритмов и в то же время была свободна от их недостатков.

     Первой  из гибридных маршрутизаций является «дельта-маршрутизация». В дельта-маршрутизации предполагается, что в сети существует центральный управляющий узел, который получает информацию от остальных узлов сети в синхронном или асинхронном режиме. Управляющий центр на основании имеющейся у него глобальной картины состояния сети вырабатывает управляющие директивы и рассылает их узлам сети. Основной идеей дельта-маршрутизации является сочетание централизованной и распределенной маршрутизации. Управляющий центр с определенным запаздыванием следит за глобальной ситуацией. Всем остальным узлам предоставлена свобода действий для того, чтобы они могли быстро и независимо реагировать на локальные колебания трафика и изменения состояния компонентов сети. Глобальная информация оказывается несколько устаревшей, но содержит наиболее широкий обзор сети.

     Дельта-маршрутизация позволяет существенно улучшить использование пропускной способности сети и уменьшить время доставки пакетов. Еще одним достоинством этой схемы является то, что в случае выхода из строя центра управления или изоляции его от части сети информационный поток в сети будет вести себя так, как будто там действует локальная адаптивная маршрутизация. Кроме того, возобновление управления сетью центральным узлом после восстановления его работоспособности осуществляется значительно проще, чем в централизованных сетях.

    Еще один метод гибридной маршрутизации основан на иерархическом принципе маршрутизации и управления потоками. В этом методе сеть разбивается на некоторое множество связанных между собой подсетей, объединяющих близко расположенные узлы. В каждой из подсетей существует местный центр управления, получающий информацию о состоянии узлов своей подсети и вырабатывающий для них директивы. Все местные центры управления соединены между собой широкополосными каналами и обмениваются маршрутной информацией, используя управляющие пакеты с высоким приоритетом. Это дает возможность управляющим центрам учитывать не только региональную картину состояния сети, но и глобальную. Цель этого метода заключается в уменьшении временной задержки между оправкой узлами сети информации о своем состоянии и получением ими маршрутных директив. Наблюдение за сетью осуществляется при помощи нескольких взаимосвязанных центров управления.

    Маршрутизация в больших сетях.

     Увеличение  числа узлов в сети составляет лишь один из путей роста размерности  сети. Естественным развитием является также поиск возможностей объединения  сетей. Одним из первых шагов на этом пути является создание международных  стандартов для сетей, которые помогут упростить проблемы, возникающие при таком объединении.

     Объединение сетей можно проводить различными методами. Один из таких методов  состоит в объединении через общие узлы. Эти узлы можно разбить как бы на две части, каждая из которых является полноправным узлом своей сети. Между частями существует внутренний интерфейс, по которому происходит обмен пакетами между разными сетями. Другой вариант состоит в том, что узлы из соединяемых сетей связаны единственным трактом. В этом случае необходим специальный протокол, который управлял бы трафиком в соединительном тракте.

     Узлы, соединяющие различные сети, принято  называть шлюзами. В принципе множество сетей, объединенных посредством шлюзов, можно рассматривать как единую сеть трактов передачи данных, соединяющих узлы-шлюзы. Рассматривая задачу маршрутизации в гиперсети как задачу организации трафика от одного шлюза к другому, удается значительно упростить проблему маршрутизации и осуществить ее решение весьма экономичным путем.

     Первой  характерной особенностью гиперсетей является необходимость установления глобальной адресации узлов. В качестве первого шага на пути решения этой проблемы можно предложить двухуровневую адресацию. В этом методе каждый узел гиперсети имеет единственный адрес внутри частной сети, которой он принадлежит, и каждая частная сеть также имеет свой идентификатор.

     Принцип шлюзов позволяет избежать необходимости  хранения в каждом узле гиперсети полного набора маршрутных таблиц, обеспечивающих доставку пакетов из этого узла в любой узел гиперсети. Необходимо указать маршрут от узла сети до шлюза, соединяющего данную частную сеть с той, в которой находится узел-адресат. Если частные сети узла-источника и адресата не имеют общих шлюзов, пакеты должны пересечь несколько частных сетей, проходя от одного шлюза к другому.

    Поиск маршрутов  в неоднородной транспортной среде  является лишь одной проблемой. Различие в стандартах частных сетей ставит еще целый ряд задач. Наиболее трудной из них является вероятность различия максимальных длин пакетов используемых в частных сетях, составляющих единую гиперсеть. Одним из возможных решений в этом случае является разбиение длинного пакета на короткие, размеры которых удовлетворяют стандартам данной частной сети, после чего эти пакеты направляют к адресату. Однако здесь опять возникают свои проблемы. Если в сети действует адаптивный алгоритм маршрутизации, различные компоненты длинного пакета могут прийти к шлюзу с нарушением порядка следования и большим разбросом по времени.

     Даже в однородной сети выбор оптимальных маршрутов представляется весьма сложной задачей. Значительно возрастает проблема старения информации, на основании которой можно было бы строить маршрутную тактику. Проблема отыскания оптимальных маршрутов в гиперсети, объединяющей несколько разнородных сетей, оказывается неизмеримо сложней, поскольку кроме правильного выбора маршрута внутри каждой сети необходимо еще оптимально выбрать путь между сетями.  
 
 
 
 
 
 
 

5. Заключение

          В процессе изучения темы узнал много новой информации в области устройства вычислительных сетей, о методах коммутации пакетов  и маршрутизации.  В частности, расширил свои представления о коммутации пакетов каналов и сообщений, у которых есть свои преимущества и недостатки, зависящие от вида трафика и от требований пользователя. В каких случаях, какая коммутация применяется и как она при этом осуществляется. Более детально изучил устройство каналов связи. Узнал множество методов и алгоритмов маршрутизации и как выбор того или иного алгоритма может повлиять на работу сети.

    На лекциях  мы рассматривали топологию сетей. При подготовке курсовой работы я  узнал, что от топологии сети зависит не только её цена и надёжность, а так же алгоритмы маршрутизации. Мною были рассмотрены простейшие алгоритмы маршрутизации, применяемые в частных случаях топологии сети, а так же плюсы и минусы топологий сетей с точки зрения маршрутизации. В лекциях упоминалось, что в системах тратится значительное время на обработку технологических сообщений. В книге было подробно рассмотрено, какие технологические сообщения передаются и для чего каждое из них нужно.

    При изучении материала вызвал трудности вопрос о том, как с момента написания  книги изменилась организация сетей  и какие методы коммутации и маршрутизации  применяются в современных сетях. В результате изучения дополнительного  материала стало понятно, что  в современной глобальной сети в  разной мере применяются всё те же методы коммутаций. При этом в зависимости от того какая информация передается, может применяться коммутация пакетов, каналов или сообщений. Для формулирования алгоритмов маршрутизации сеть рассматривается как граф. Применяются в основном те же методы маршрутизации, адаптированные для глобальных сетей. В разных частях глобальной сети применяются различные алгоритмы, а, в общем, глобальная сеть имеет иерархическую структуру.

    При изложении  материала отчёта выбран сухой научно-технический стиль. 
 
 
 
 

6. Литература

   1. Конспект  лекций по дисциплине "Архитектура  АСОИУ". М., МГТУ им. Н.Э. Баумана  2009. - (Рукопись)

   2. Дэвис  Д., Барбер Д., Прайс У., Соломонидес С. Вычислительные сети и сетевые протоколы. М., Мир. 1982. - 560 с.