Р.Л. Смелянский - Компьютерные сети. Том 2. Сети в ЭВМ, страница 7

Транспортная среда запоминает выбранный маршрут. После окончания передачи, когда соединение разрывается, виртуальный канал уничтожается. При выборе сервиса без соединения каждый пакет маршрутизируется независимо. Разные пакеты могут следовать разными маршрутами. Вследствие такой организации транспортная среда более надежна, способна гибко реагировать на ошибки и перегрузки. Однако для продвижения по разным маршрутам может потребоваться различное время, что может приводить к возникновению определенных проблем.

(Позже мы вернемся к обсуждению всех рго и соната этих двух вариантов организации сетевого уровня.) Каждый маршрутизатор в транспортной среде, ориентированной на виртуальные каналы, должен помнить, какие именно виртуальные каналы проходят через него. При этом каждый маршрутизатор должен иметь таблицу виртуальных каналов, а каждый пакет должен иметь 28 дополнительное поле для хранения номера виртуально~о канала. Когда пакет приходит к маршрутизатору, то, зная линию, по которой ои пришел, и номер виртуального канала, указанный в пакете, маршрутизатор по таблице устанавливает, по какой линии следует отправить пакет далее.

При установлении соединения номер виртуального канала выбирается из числа неиспользуемых в данный момент на данной машине. Причем, так как каждая машина выбирает номер канала Независимо, этот помер имеет лишь локальное значение. Заметим, что каждый процесс должен указать ожидаемое время освобожления виртуального канала, в противном случае могут возникнуть проблемы с принятием решения при его освобождении, например если одна из ", машин на маршруте «зависла». Итак, при использовании виртуальных каналов их поддержка "", полностью обеспечивается транспортной средой. В случае использо.

': вания дейтаграмм никакой таблицы виртуальных каналов в каждом - '. маршрутизаторе иметь не требуется, поскольку в этом случае у них "::: есть таблица, в которой указано, какую линию надо использовать, '':: чтобы доставить пакет по заданному адресу.

Такая таблица необхо:::.;. дима и при использовании виртуальных каналов, когда устанавливается ,, соединение. Каждая дейтаграмма должна иметь полный адрес доставки. ",:: В больших сетях этот адрес может быть достаточно длинным (десятки -;, байтов). При поступлении пакета маршрутизатор по таблице и адресу ,. определяет, по какой линии надо отправить эту дейтаграмму, и посылает ее туда 2.1.4.

Сравнение транспортных сред с виртуальными каналами и с дейтаграммами Выбор внутренней организации транспортной среды требует определенного компромисса. Так, например, использование виртуального канала избавляет от необходимости прописывать в каждом пакете длинный адрес доставки.

Однако это предполагает затраты памяти маршрутизатора на хранение таблиц виртуальных каналов, т. е, явно необходим компромисс между пропускной способностью и памятью маршрутизатора. Также необходим компромисс между временем установки соединения и временем разбора адреса доставки. В транспортных средах с виртуальными каналами требуется время на установление соединения. Однако при использовании однажды установленного виртуального канала дополнительных усилий для направления по нему пакета не требуется. При использовании сервиса без соединения для каждого пакета необходимо выполнять достаточно сложную процедуру маршрутизации, чтобы определить, куда его посылать. 29 Виртуальные каналы имеют известные преимущества в борьбе с перегрузками, т.

е. когда ресурсов СПД и маршрутизаторов не хватает, чтобы «переваритьь потоки данных. При использовании виртуального канала можно заранее зарезервировать необходимые ресурсы, а значит, начав передачу пакетов, можно быть уверенным, что имеются необходимые пропускная способность и ресурсы маршрутизатора. Борьба с перегрузками при использовании дейтаграмм намного сложнее. Для систем обработки транзакций (кредитных карт, всякого рода покупок в системах электронной торговли) установление каждый раз виртуального канала было бы расточительством, т.е.

в этих случаях постоянные виртуальные соединения, устанавливаемые вручную на недели или месяцы, вполне оправданны. Виртуальные каналы слабоустойчивы к сбоям. Если в процессе работы транспортной среды на какое-то время выходят из строя маршрутизаторы, то все виртуальные каналы, проходящие через них, разрушаются. При использовании дейтаграмм самое худшее, что может произойти при временном отказе маршрутизатора, — это пропадут пакеты, находящиеся в это время в памяти маршрутизаторов. Следует подчеркнуть, что тип сервиса (с соединением или без соединения) и внутренняя организация транспортной среды (использование виртуальных каналов или дейтаграмм) — вопросы независимые.

Теоретически возможны все четыре комбинации. Возможен также сервис с соединением в дейтаграммных транспортных средах, если требуется обеспечить очень надежный сервис (например, ТСР над 1Р) и сервис без соединения над виртуальными каналами (1Р над АТМ). 2.2. Алгоритмы маршрутизации 2.2. з. Общие сведения Основной задачей сетевого уровня является маршрутизация пакетов. Пакеты маршрутизируются всегда, т.е. независимо от того, какую внутреннюю организацию имеет транспортная среда: с виртуальными каналами или дейтаграммную. Разница состоит лишь в том, что в первом случае этот маршрут устанавливается один раз для всех пакетов, а во втором — для каждого пакета отдельно. Первый случай называют иногда маршрутизацией сессии, поскольку маршрут устанавливается на все время передачи данных пользователя, т.е.

на время сессии. Алгоритм маршрутизации реализует программное обеспечение маршрутизатора на сетевом уровне, т. е, он отвечает за определение, по какой из линий, доступных маршрутизатору, отправлять пакет дальше. При этом независимо от выбора маршрута (для сессии или 30 для каждого пакета в отдельности) алгоритм маршрутизапии лолжен обладать следуюшими свойствами; корректностью, простотой, устойчивостью, стабильностью, справедливостью и огпимальностью. Корректность — свойство алгоритма маршрутизации, опрелеляюшее, что при любых обстоятельствах этот алгоритм либо найдет маршрут для доставки пакета адресату, либо выдаст сообщение о невозможности его доставки. Третьего варианта быть не может. При этом крайне желательно, чтобы алгоритм также сообшил о причинах невозможности доставки пакета. Простота — свойство, определяюшее вычислительную сложность алгоритма маршрутизации: чем она меньше, тем алгоритм проше, и тем меньше ресурсов маршрутизатора тратится на решение задачи .маршрутизации.

Устойчивость — свойство алгоритма маршрутизации сохранять работоспособность независимо от каких-либо сбоев, отказов в системе передачи данных или транспортной среде, а также изменений ,' топологии (отключения хостов или машин транспортной среды, раз..Рушения каналов и т.п.). Алгоритм маршрутизации должен адапти:: — роваться ко всем таким изменениям, не требуя при этом перезагруз".' ки транспортной среды или остановки абонентских машин. Стабильность — весьма важное свойство алгоритма маршрути,-:.'зации. Существуют алгоритмы, которые никогда не приводят к "" какому-либо определенному маршруту, как бы долго они ни работа::, ли. Это означает, что адаптация алгоритма к изменениям в топологии -: ' или конфигурации транспортной среды может оказаться весьма про"должительной, и более того, она может оказаться сколь угодно долгой.

Справедливость — свойство, означающее, что все пакеты неза'' висимо от того, из какого канала они поступили, будут обслуживаться маршрутизатором равномерно, т.е. никакому направлению не будет отдаваться предпочтение, для всех абонентов будет всегда выбираться оптимальный маршрут. Следует отметить, что справелливость и оптимальность часто могут вступать в противоречие друг с другом при неудачном выборе '' ' критерия оптимизации.

На рис. 2Л приведен пример такого противо:.'' Речия. Например если в качестве критерия оптимизации выбрать расстояние, а трафики между А и А', В и В', С и С' уже заполнили канал между Х и Х', то вместо наикратчайшего маршрута между Х и Х' потребуется выбирать какой-то другой маршрут, который не будет ' оптимальным по критерию наикратчайшего расстояния. При этом :ситуация коренным образом изменится, если выбрать в качестве критерия оптимизации время задержки при доставке.

Прежде чем искать компромисс между оптимальностью и спра' ведливостью, необходимо решить, что является критерием оптимизации маршрута. Один из возможных критериев — средняя задержка пакета (обратите внимание, что именно средняя задержка), Другой 31 в Рис. 2.1. Пример противоречия между справедливостью и оптимальностью критерий — пропускная способность транспортной среды. Однако эти критерии конфликтуют. Согласно теории массового обслуживания, если система с очередями функционирует близко к своему насыщению, то задержка в очереди увеличивается.