Маршруттау раушылары

Маршруттау негіздері жне IP-маршруттау

Маршруттау 2 негізгі раушыдан трады:

- маршруттауды оптимальді тракттарын анытау;

- коммутация.

Баытты анытау. Баытты анытау трлі крстекіштер (блек айнымалы бойынша алгоримдік есептеулерден нтиже шыаратын лшемдер – мысалы, баыт зындыы) немесе крсеткіштер йлесіміне негізделуі ммкін. Маршруттауды бадарламалы алгоритмдерін жзеге асыру арылы жеткізілу нктесіне дейінгі е тиімді баыттарды анытау шін баыт крсеткіштерін есептеп шыарады.

Баытты анытау дерісін жеілдету шін маршруттау алгоритмдері инициализацияланып, баытты апарат сатаулы тран маршруттау кестелерін олдайды. Баытты апарат пайдаланылатын маршруттау алгоритміне байланысты згеріп отырады.

Маршруттау алгоритмдері баытты кестелерді андай да бір апарат жиынтыымен толтырып отырады. «Жеткізілу нктесі\келесі таралым» байланысы маршрутизатора берілген жеткізілу нктесіні дестені аыры жеткізілу нктесіне жеткізу жолында «келесі таралыма», яни белгілі бір маршрутизатора жеткізілу жолымен аныталады. Келіп тскен дестені абылдау кезінде маршрутизатор жеткізілу нктесін тексеріп, бл адресті келесі таралыммен байланыстыруа тырысады. 1.1-кестеде «жеткізілу нктесі/келесі таралым» баытты кестесіні мысалы келтірілген.

 

1.1 кесте – Таайындалан пункт/Next Hop-ты маршруттау кестесі

Желімен байланыс	Жіберу
	Node A
	Node B
	Node C
	Node A
	Node A
	Node B
	Node A

 

Маршрут кестелерінде, сонымен оса, баса да апарат болуы ммкін. "Крсеткіштер" андай да бір арна не трактты ажеттілігі туралы апарат береді. Маршрутизаторлар тиімді баыттарды анытау шін крсеткіштерді салыстырады. Крсеткіштер бір бірінен маршруттау алгоритміні олданылан сызбасына байланысты ажыратылады.

Маршрутизаторлар трлі хабарламалар тарату арылы бір-бірімен кеесіп, з баытты кестелерін толытырып отырады. Мндай хабарламаларды бір трі «маршруттауды жаартылуы» туралы хабарлама болып табылады. Маршруттау жаартылымдары детте бкіл баытты кесте немесе оны блігін амтиды. Бкіл маршрутизаторлардан тсетін маршруттау жаартылуы туралы апаратты талдап, оларды кез-келгені желі топологиясыны толы суретін ра алады. Маршрутизаторларды алмасатын баса хабарламаларыны мысалы ретінде «арнаны жадайы туралы жарияландырулар» бола алады [1]. Арнаны жадайы туралы жарияландырулар баса маршрутизаторлара жіберуші арналарды жадайлары туралы апарат береді. Арналы апаратты сонымен оса желі топологиясыны толы суретін руа пайдалануа болады. Желі топологиясыны ыныты болан стінен кейін маршрутизаторлар жеткізілу нктелеріне деген тиімді баыттарды анытай алады.

Коммутация. Коммутация алгоритмдері негізінен маршруттау хаттамаларыны кпшілігі шін салыстырмалы трде жеіл болып табылады. Кбіне негізгі есептеуіш машина баса негізгі есептеуіш машинаа десте жіберу ажеттілігін анытайды. Белгілі бір тсілмен маршрутизатор адресін алып, негізгі есептеуіш машина-жіберуші дейі маршрутизаторды физикалы адресіне баытталан дестені жібереді (МАС дегейі), алайда негізгі есептеуіш машинаны жеткізілу нктесіні хаттама адресі (желілік дегей) де оса жреді.

Дестені жеткізілу нктесіні хаттама адресін тексерістен ткізген со, маршрутизатор бл дестені келесі маршрутизатора алай жіберу керек екендігін біле ме, жо па соны анытайды. Екінші жадайда (маршрутизатор бл дестені алай жіберу керек екенін білмейді) десте еленбейді. Бірінші жадайда маршрутизатор дестені келесі маршрутизатора жеткізілу нктесіні физикалы адресін келесі маршрутизаторды физикалы адресіне алмастыру арылы келесі ауысымдар бойынша жіберіп отырады.

Жоарыда жіберуші мен аыры жеткізілу нктесі арасындаы коммутация арастырылан. Стандартизациялау бойынша Халыаралы йым (ISO) иерархиялы терминология жасап шыарды, ол осы дерісті суреттеуге з кмегін тигізе алады. Егер осы терминологияны олданса, желілер арасында дестелерді тасымалдай алмайтын желі рылылары аыры жйелер деп аталады (IS). Аралы жйелер ары арай «маршруттау домендері» (ішкідомендік IS) клемінде хабарланатын жйелерге жне маршруттау доменімен оса баса да маршруттау домендеріні ("доменаралы IS") клемінде хабарлана алатын жйелерге жіктеледі. детте «маршруттау домені» - бл орта кімшілік басару астындаы жне кімшілік басаруды белгілі бір аидалары бойынша реттелетін біріккен желіні бір блігі. Маршруттау домендері сонымен атар "автономды жйелер" (AS) деп аталады. Белгілі бір хаттамалар шін маршруттау домендері осымша "маршруттау блімшелеріне" жіктеле алады, алайда блімше ішіндегі жне оларды арасындаы коммутация шін сонымен оса маршруттауды доменішілік хаттамалары олданылады.

 

Маршруттау алгоритмдері

Маршруттау алгоритмдерін бірнеше басты мінездемелерге сйене отырып, ажыратуа болады. Біріншіден, нтиже беруші маршруттау хаттамасыны жмысына алгоритмді жасатаушы есептейтін наты есептер сер етеді. Екіншіден, маршруттау алгоритмдері ртрлі жне оларды райсысы маршруттау желісі мен ресурстарына ртрлі сер етеді. Жне, е соысы, маршруттау алгоритмдері тиімді баыттарды есептеп шыаруа сер ететін трлі крсеткіштерді пайдаланады.

Тиімділік. Тиімділік жмыс дайындыыны е орта масаты болып табылады. Ол маршруттау алгоритміні «е здік» баытын тадай алу абілеттілігін сипаттайды. Е здік баыт есепті жргізу кезінде олданылатын осы крсеткіштерді сипаттамалары мен «салмаына» байланысты болады. Мысалы, маршруттау алгоритмі бірнеше ауысымды біршама кешіктіріп жібере алар еді, біра есептегенде кешіктіру «салмаы» те маызды деп саналуы ммкін. рине, маршруттау хаттамалары з крсеткіштеріні есеп алгоритмдерін ата трде анытаулары ажет.

Жеілдік пен аз ндірістік емес шыындар. Маршруттау алгоритмдері жеіл болып жасаталады. Басаша айтанда, маршруттау алгоритмі зіні функционалды ммкіндіктерін бадарламалы амтамасыздандыруды жне олдану коэффициентіні минималды шыындарымен тиімді трде крсетуі ажет. Бл тиімділік, сіресе, маршруттау алгоритмін жзеге асырушы бадарламаны физикалы ресурстары шектелген компьютерде жмыс істеу кезінде аса ажет болып табылады.

Тіршілікке бейімділік пен тратылы. Маршруттау алгоритмдері тіршілікке бейім болуы ажет. Басаша айтанда, олар бірегей немесе алдын ала болжауа болмайтын жадайлар кезінде, мысалы ралдарды істен шыуы, жоары ысым тсіру жадайлары жне ате іске асырулар жадайында олар з ызметтерін наты рі дрыс орындауы ажет. Маршрутизаторлар желіні торапты нктелерінде орналасатындыынан оларды істен шыуы едуір иындытар шаыртуы ммкін.

Маршруттау алгоритмдеріні е здіктері сынаа тзімді, желіні трлі жмыс жадайларына тзімді болып, з сенімділігін длелдеген алгоритмдер болып табылады.

Шапша жинаылы. Маршруттау алгоритмдері тез жинаталуы керек. Жинаталу – бкіл маршрутизаторлар арасындаы тиімді деген баыт бойынша келісім. Желідегі кез-келген жадай баыттарды айтарылан немесе жетімді болуына сер етсе, маршрутизаторлар маршруттауды жаартылуы туралы хабарламалар таратады. Маршруттау жаартылуы туралы хабарламалар тиімді баыттарды айта санаын жргізе отырып, аыры бкіл маршрутизаторларды осы баыттар бойынша келісімге келтіруге мжбрлеп, желіні аралайды. Баяу жинаталатын маршруттау алгоритмдері маршруттау тйіндеріні пайда болуына немесе желіні істен шыуына ыпал етеді.

Иілгіштік. Маршруттау алгоритмдері сонымен атар иілгіш болуы ажет. Басаша айтанда, маршруттау алгоритмдері тез рі наты желідегі трлі жадайлара бейімделе алуы керек. Мысалы, желі сегменті абылданбады делік. Кптеген маршруттау алгоритмдері осы иынды туралы білген со тез арада бкіл баыттар шін осы сегмент детте пайдаланатын е жасы жол тадайды. Маршруттау алгоритмдері оларды желіні ткізу жолаыны згерістеріне, маршрутизатора дейін жету кезегіні лшемдеріне, желіні кешігу лшемі мен баса да айнымалылара бадарламалар бойынша арнайы бейімделуі ммкін.

1.2.1 Алгоритм трлері. Маршруттау алгоритмдерін келесідей топтауа болады:

- статикалы немесе динамикалы алгоритмдер;

- бір баытты немесе кп баытты алгоритмдер;

- бір дегейлі немесе иерархиялы алгоритмдер;

- бас есептеу машинасында немесе маршрутизаторда интеллектпен болатын алгоритмдер;

- домен iшiндегi немесе домен аралы алгоритмдер;

- арналар кйi немесе ашытыты векторыны алгоритмдері.

Статикалы маршруттау алгоритмдері тіпті алгоритм болу-болмауыны зі екіталай. Маршруттауа дейін маршруттауды статикалы кестелерін таайындау желі кімшісі міндетінде. Егер желі кімшісі оны згертпесе, ол згеріссіз алады. Статикалы баыттарды олданатын алгоритмдерді жасатау жеіл, ол желі трафигі бірыай жне желі сызбасы салыстырмалы трде жеіл болып табылатын ортада жмыс жасайды.

Маршруттауды статикалы жйелері желідегі згерістерге сер білдірмеу ммкіндігіні себебінен, олар азіргі ірі, немі згеріп отыратын желілер шін ажет емес деп табылады. 1990 жылы басымдылы танытатын алгоритмдерді кпшілігі – динамикалы болып табылады.

Динамикалы маршруттау алгоритмдері наты уаыт ауымындаы згермелі жадайлара бейімделеді. Олар бны маршруттау жаартылуы туралы тсетін хабарламалар кмегімен жасайды. Егер де хабарламада желіде згерісті орын аланы жайлы айтылса, маршруттау бадарламалары баыттарды санап, маршруттауды тзеті туралы жаа хабарламалар таратады. Мндай хабарламалар желіні шолып, маршрутизаторларды з алгоритмдерін жіберуге айта ынталандырып, жне осылайша маршруттау кестелерін згертуге себеп болады. Динамикалы маршруттау алгоритмдері реті келген жерде статикалы баыттарды толытыра алады. Мысалы, "соы жарияландыру маршрутизаторын" жасауа болады (яни берілген баыт бойынша жіберілмеген дестелерді барлыы таратылатын маршрутизатор). Мндай маршрутизатор барлы хабарламаларды берілген жадай бойынша делетінін кепілдендіре отырып, жіберілмеген дестелер оймасыны рлін ойнайды.

Кейбір крделі маршруттау хаттамалары кптеген баыттарды бір жеткізілу нктесіне даярлайды. Мндай кп баытты алгоритмдер трафикті кп санды тзулері бойынша мультиплексті таралымны орын алуына жадай жасайды; бір баытты алгоритмдер бны жасай алмайды. Кп баытты алгоритмдерді артышылыы аны – олар едуір кп ткізілу ммкіндігі мен сенімділік амтамасыз етеді.

Кейбір маршруттау алгоритмдері басалары маршруттау иерархиясын пайдаланып жатанда, жазы кеістікті пайдаланады. Маршруттауды бір дегейлі жйесінде бкіл маршрутизаторлар бірімен бірін салыстыранда те. Иерархиялы маршруттау жйесінде кейбір маршрутизаторлар маршруттау (backbone – базасы) негізін алайды. Базалы емес маршрутизаторларды дестелері базалы маршрутизаторлара кшіп, жеткізілу нктесіні жалпы аймаына жеткенше солар арылы теді. Осы сттен бастап, олар соы базалы маршрутизатордан аыры жеткізілу нктесіне дейін бір немесе бірнеше базалы емес маршрутизаторлар арылы теді [1].

Маршруттау жйелері кп жадайда домен немесе автономды жйелер (AS) не облыстар деп аталатын логикалы тораптар тобын райды. Иерархиялы жйелерде андай да бір доменні маршрутизаторлары баса доменні маршрутизаторларымен аылдаса алады, ал осы доменні баса маршрутизаторлары тек ана з доменіні шегінде ана осы байланысты стап тра алады. те ірі желілерде осымша иерархиялы дегейлер болуы ммкін. Е жоары иерархиялы дегей маршрутизаторлары маршруттау базасын райды.

Иерархиялы маршруттауды негізгі артышылыы оны кптеген компаниялар йымын руа еліктеу алуында, ал бл оларды трафик сызбаларын те жасы олдайды. Желілік байланысты лкен блігі шаын компаниялар (домендер) тобыны шегінде рылады. Ішкі домендік маршрутизаторлар з клемінде баса маршрутизаторлар туралы ана білу ажет, йткені оларды маршруттау алгоритмдері жеілдендірілген болуы ммкін. Сйкесінше, олданылатын маршруттау алгоритміне туелді маршруттауды жаартылу трафигі де ысартылуы ммкін.

Иерархиялы маршруттауды негiзгi артышылыы ол кптеген серiктестiктердi йымдастырылуын имитациялайды, демек, оларды трафиктерінi слбасын те жасы олдайтын болып табылады. Желілік байланысты кпшілігі шаын серiктестiктер топтарыны (домендер) шектерiнде орын алады. Домен iшiндегi маршрутизаторлара тек ана з доменi шектерiндегi баса маршрутизаторлар туралы бiлуге керек, сондытан оларды маршруттау алгоритмдері арапайымдылау болу ммкін. Сйкесiнше олданылатын маршруттау алгоритміне туелдi болатын маршруттауды жаарту трафигі де кiшiрею ммкін.

Маршруттауды кейбiр алгоритмдері дереккздi тпкi тйiнi барлы маршрутты анытайды деп ойлайды. детте бны дереккзден болатын маршруттау деп атайды. Дереккзден болатын маршруттау жйелерiнде маршрутизаторлар жай ана дестелерді тарату жне сатау рылылары ретінде ешбір ойлаусыз, келесі аялдамасына жнелтіп жмыс iстейдi.

Баса алгоритмдер бас есептеу машиналары маршруттар туралы ештее бiлмейді деп ойлайды. Мндай алгоритмдерді олдананда, маршрутизаторлар, з есептеулеріне негiзделіп, бiрiккен желi арылы маршрутты анытайды. Жоарыда арастырылан бiрiншi жйеде маршруттауды интеллекті бас есептеу машинасында орналасан. Ал арастырылан екiншi жадайда маршрутизаторлар маршруттау интеллектімен блінген.

Бас есептеу машинасында интеллекті бар маршруттау мен маршрутизатордаы интеллекті бар маршруттау арасында ымыраласу маршрутты оптималдыы мен трафиктi нiмсiз шыындарын салыстыру жолымен жетедi. Кбінесе, бас есептеу машинасындаы интеллекті бар жйелер е жасы маршруттарды тадайды, себебі десте жiберілгенге дейін абылдаушы бекетiне дейінгі барлы ммкiн болатын маршруттарды табады. Содан кейін олар берілген наты жйенi тымдылыыны анытауына негізделіп, е жасы маршруттарды тадайды. Дегенмен, барлы маршруттарды анытау актісі iздестiрудi айтарлытай трафигін жне уаытты лкен клемiн жиi талап етедi.

Маршруттауды кейбiр алгоритмдері тек ана домендердi шектерiнде жне кейбіреулері домендердi шектерiнде де, оларды арасындаы да жмыс iстейдi. Алгоритмдерді бл екi трлерiнi табиаты р трлi. Сондытан домен iшiндегi маршруттауыны тымды алгоритмі домен аралы маршруттауды тымды алгоритм болуы мiндеттi емес.

Арна кйiнi алгоритмдері маршрут млiметтерi аындарын бiрiккен желiнi барлы тйiндерiне баыттайды. Біра, рбiр маршрутизатор тек ана з арналарыны кйi сипаттайтын маршрут кестесiнi блiгiн жiбередi. ашытыты векторыны алгоритмдері (Бэлман-Фордты алгоритмдері ретінде белгiлi) тек ана з кршiлерiне рбiр маршрутизатордан з маршрут кестесiнi блiгiн немесе толыымен жiберудi талап етедi. Iс жзiнде арналар кйiнi алгоритмдері шаын тзетулердi барлы баыттара баыттайды. Ал ашыты векторыны алгоритмдері iрiлеу тзетулердi тек ана кршi маршрутизаторларына жібереді.

ашыты векторыны алгоритмдеріне араанда, арналар кйіні алгоритмдері ілмекті пайда болуына азыра бейiмделген. Баса жаынан арастыранда, арналар кйіні алгоритмдері ашыты векторыны алгоритмдеріне араанда крделi есептеулермен сипатталады жне лкен процессорлы уат пен жадыны талап етеді. Сол себепті, арналар кйiнi алгоритмдерін iске асыру жне олдау ымбатыра болады. Оларды айырмашылыына арамастан, алгоритмні екi трі де р трлi жадайларда жасы жмыс iстейдi.

1.2.2. Алгоритм крсеткіштері (метрикалар). Маршрут кестелерінде коммутация бадарламалары е дрыс маршрут тадау шін пайдаланатын апарат болады.

Маршруттау алгоритмдерінде кптеген р трлi крсеткiштер олданылады. Маршруттауды крделi алгоритмдері маршрутты тадаанда кптеген крсеткiштерге негiзделе алады жне нтижесінде бiр жеке крсеткiш (гибридті) пайда болатындай оларды иыстырады. Тменде маршруттау алгоритмдарында олданылатын крсеткiштер атап крсетiлген:

- маршрутты зындыы. Маршрутты зындыы маршруттауды жалпы крсеткiшi болып табылады. Маршруттауды кейбiр хаттамалары желiнi администраторларына желiнi рбiр арнасына кез келген бааларды таайындауа ммкiндiк бередi. Бл жадайда тракттi зындыы рбiр траверстеген арнамен байланысан шыындарды сомасы болып табылады. Маршруттауды баса хаттамалары "жіберілу санын", яни десте дереккзден абылдаушы бекетiне дейінгі жолдаы желiлердi бiрiктiретін барлы рылылардан (мысалы, маршрутизатор) тетін тулердi сипаттайтын крсеткiшті анытайды;

- сенiмдiлiк. Маршруттау алгоритмдеріні контекстіндегі сенiмдiлiк, желiнi рбiр арнасыны сенiмдiлiгiне жатады. Желiнi кейбiр арналары басаларына араанда жиiрек істен шыуы ммкін. Желiнi кейбір арналарыны ааулары баса арналарды аауларына араанда тезірек немесе жеiлірек жояды. Сенiмдiлiк баасын таайындаанда есептеуге сенiмдiлiктi кез келген факторлары абылдану ммкін. детте сенiмдiлiктi баалары желiнi администраторларымен желiнi арналарына белгiленедi жне бл кез келген цифрлы шамалар болады;

- кідіріс. Маршруттау кідірісі дегеніміз дестені дереккзден абылдаушы бекетiне бiрiккен желi арылы орын ауыстыруы шiн ажеттi уаыт мерзiмi. Кідіріс кптеген факторлара туелді: желiнi аралы арналарыны ткiзу жолаын, дестені таралу жолындаы рбір маршрутизатор портындаы кезекті, желіні аралы арналарындаы асын жктелуді жне дестені ауыстыруа ажетті физикалы араашыты. Себебі, мнда бiрнеше маызды айнымалыларды конгломерациясы орын алады. Бл жерде кідіріс уаыты жалпы жне пайдалы крсеткiш болып табылады;

- ткiзу жолаы. ткiзу жолаы андай да бір арна трафигінi уатына жатады. алан крсеткiштері те боланда, Ethernet 10 Mbps арнасы ткiзу жолаы 64 Кбит/с болатын кез келген жала алынан сызыына алаулы. ткiзу жолаы максималды арнаны ол жетерлiк ткiзу абiлеттiнi баасы жоары болса да, ткізу жолаы лкен арна арылы тетiн маршруттар азыра жылдам рекет ететiн арналар арылы тетін маршруттардан мiндеттi трде жасы болмауы ммкін.