Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Домашний агент инкапсулирует этот пакет в свой пакет, который он отправляет по адресу агентавизитеров той области, откуда последний раз был сеанс связи с пользователем. Одновременно с этимдомашний агент посылает сообщение отправителю пакета, чтобы он все последующие пакеты мобильномуузлу инкапсулировал в сообщениях, направляемых по адресу агента визитеров. Такой механизминкапсулирования одних пакетов в другие называется туннелированием, и мы его подробно рассмотримпозднее.Рисунок 5-18. Маршрутизация пакетов для мобильных пользователейЗдесь мы обрисовали лишь в общих чертах основную схему работы.
Конкретных схем существуетмножество, которые различаются разными аспектами. Прежде всего тем, как распределяется работа междумаршрутизаторами и хостами, какой уровень в стеке протоколов хоста отвечает за реализациюсоответствующих протоколов. Во-вторых, есть схемы, где маршрутизаторы запоминают информацию оместонахождения мобильных узлов и могут вмешиваться в диалог между агентом визитеров и домашнимагентом, по-разному маршрутизируя трафик. В некоторых схемах мобильный узел получает некоторыйуникальный адрес, в других это адрес агента, который отвечает за маршрутизацию всего трафикамобильных узлов.
Кроме этого, схемы различаются разным уровнеминформации.безопасности передаваемой5.2.9. Маршрутизация при вещанииВ некоторых приложениях возникает потребность переслать одно и то же сообщение всем машинам.Например, прогноз погоды, биржевые сводки, новости и т.д. Такой режим передачи называется вещанием.Есть несколько способов реализации такого режима.Первый способ: источник знает, кому надо послать, и генерирует столько сообщений, сколькополучателей. Это одно из самых плохих решений. Оно не требует никаких специальных средств, однаковесьма накладно. Тратится не только пропускная способность каналов, но и память – ведь где-то кому-тонадо хранить весь лист рассылки.Метод лавины – другое решение.
Однако, как мы уже видели, он затратен для каналов «точкаточка». Он слишком сильно расходует пропускную способность.Третий подход – маршрутизация множественной доставки. Здесь каждый пакет должен иметь либолист рассылки, либо карту рассылки. Каждый маршрутизатор, получив такой пакет, отправляет идублирует его в соответствии с картой рассылки.Четвертый подход основан на использовании дерева захода, либо любого другого подходящегодерева связей. Дерево захода позволяет избежать циклов и ненужного дублирования пакетов.
Каждыймаршрутизатор дублирует пакет вдоль линий, соответствующих дереву захода, кроме той, по которойпакет пришел. В этом подходе очень рационально используется пропускная способность каналов,генерируется абсолютный минимум пакетов при рассылке. Однако каждый маршрутизатор где-то должениметь дерево захода, соответствующее случаю.Пятый подход основан на неявном использовании дерева связей. Когда пакет поступает,маршрутизатор проверяет: если он поступил по линии, которая используется для отправления пакетовисточнику вещательного пакета, то вещательный пакет дублируется и рассылается по всем линиям, крометой, по которой пакет пришел. Если нет, то он сбрасывается.Этот метод называется пересылкой вдоль обратного пути.
На рисунке 5-19 показан пример работыэтого алгоритма. На рисунке 5-19 (a) показана топология транспортной среды. На рисунке 5-19 (b)показано дерево захода для вершины I, часть (c) показывает, как работает этот алгоритм. Сначала ввершине I было сгенерировано и разослано 4 пакета. Во всех четырех вершинах (F, H, J, N), кудапоступили эти пакеты, они поступили с предпочтительного для I направления. Из восьми пакетов,сгенерированных на следующем этапе, дереву захода только пять поступили по предпочтительному для Iнаправлению.
На третьем этапе из шести сгенерированных пакетов только три поступили попредпочтительному направлению (G, D, N поступили дубликаты). После того, как пять этапов пройдены исгенерированы 23 пакета, рассылка прекращается. Достоинством этого метода является простота илегкость в реализации.Рисунок 5-19. Пересылка вдоль обратного пути (а) Подсеть; (b) Связующеедерево; (с) Дерево, построенное методом пересылки вдоль обратного пути5.2.10.
Маршрутизация при групповой передачеЭтот вид передачи используют, когда надо обеспечить взаимодействие группы взаимосвязанныхпроцессов, разбросанных по сети. Такие ситуации часто встречаются в распределенных базах данных.Если группа велика по сравнению с размерами сети, то можно воспользоваться методами вещания. Однакоесли ее размер мал относительно размера всей сети, то такой подход будет неэкономичен. Кроме того,если рассылаемая в группе информация конфиденциальная, то алгоритмы вещания не подходят. Этот видмаршрутизации называют групповой маршрутизацией.В случае обмена информации в группе, кроме алгоритма групповой маршрутизации, нужныалгоритмы управления группой, которые должны обеспечивать средства для реконфигурации группы:включение новых членов, удаление старых и т.п.
Однако эти проблемы не затрагивают алгоритмгрупповой маршрутизации, поэтому мы их здесь рассматривать не будем.Алгоритм групповой маршрутизации, как правило, основан на дереве связей. Каждый маршрутизаторв транспортной среде вычисляет дерево связей, охватывающее все другие маршрутизаторы. На рисунке5-20 (а) приведен пример транспортной среды, состоящей из двух групп (их номера указаны у вершин).Некоторые вершины принадлежат как группе 1, так и группе 2.
На рисунке 5-20 (b) показано деревосвязей для самой левой вершины. Когда процесс посылает групповой пакет, первый же маршрутизаторобрезает свое дерево связей, убирая из него все связи, которые не ведут в вершины, не являющиесячленами группы. На рисунке 5-20 (с) показано сокращенное дерево связей для группы 1. На рисунке 520 (d) дано сокращенное дерево связей для группы 2.Рисунок 5-20. Групповая маршрутизацияДля обрезания дерева связей используются разные алгоритмы.
Наиболее простой основан наприменении алгоритма маршрутизации на основе состоянии канала. В этом случае каждый маршрутизаторимеет полную конфигурацию транспортной среды. Сокращение дерева связей начинается от вершин –членов группы и разворачивается в сторону корня, удаляя все маршрутизаторы, которые не ведут кчленам группы. Существуют и другие подходы.5.3. Алгоритмы управления перегрузкамиКогда в транспортной среде находится в одно и тоже время слишком много пакетов, еепроизводительность начинает падать. На рисунке 5-21 показано явление перегрузки. Когда числопакетов, отправляемых абонентскими машинами в сеть, пропорционально возможностям сети, то числопосланных пакетов пропорционально числу доставленных пакетов.
Однако если число пакетов,поступающих в сеть, становится слишком большим, они начинают пропадать. При перегрузке сети можетслучиться, что доставка пакетов практически прекратится.Рисунок 5-21. ПерегрузкаПерегрузка может возникнуть в силу нескольких причин. Например, если сразу несколько потоков,поступающих по нескольким входным линиям, устремятся на одну и ту же выходную линию. Очередь наэтой линии может расти бесконечно, и пакеты начнут посылаться повторно, так как они слишком долгобудут находиться в очереди.
Если буфер маршрутизатора переполнится, то пакеты начнут теряться.Увеличение памяти в этом случае вряд ли исправит положение. Пакеты долго будут находиться в памяти, иотправители начнут их дублировать.Перегрузки могут случаться и из-за недостаточной скорости процессора. Если процессор будет не всостоянии справиться своевременно с рутинными задачами (размещения пакета в буфере, корректировкатаблиц и т.п.), то даже при наличии линий с достаточной пропускной способностью очередь будет расти.Аналогичная картина может случиться при быстром процессоре, но медленном канале и наоборот.
Такимобразом, источник проблемы - несбалансированность производительности компонентов системы.Перегрузки имеют тенденцию к самостоятельному росту и ухудшению ситуации. Если умаршрутизатора не хватает памяти буфера, то он начинает сбрасывать пакеты. Отправитель, не получаяпакеты, начинает их повторять снова и снова, усугубляя положения получателя.Надо различать управление перегрузками сети и управление потоком. Перегрузка - это глобальнаяпроблема в сети. Управление перегрузками - это такая организация потоков в транспортной среде, прикоторой потоки соответствуют пропускной способности подсети и не превышают ее.
Это глобальнаяпроблема в сети, затрагивающая поведение всех хостов и всех маршрутизаторов.Управление потоком возникает между парой взаимодействующих машин. Это локальная проблема,касающаяся двух взаимодействующих машин. Ее решение гарантирует, что быстрый отправительсообщений не «завалит» нерасторопного получателя.
Здесь яркими примерами могут быть: один быстрыйкомпьютер передает файл в 1 Гб более медленному компьютеру через сеть с пропускной способностью 1Тбит/сек. со скоростью 1 Гбит/сек. Ясно, что здесь не будет перегрузки, хотя быстрый компьютер можетсоздать такой поток пакетов, что он захлестнет медленный. В тоже время, если в сети с линиями на 1Мбит/сек.
и 1000 компьютеров хотя бы половина машин начнет передавать файлы со скоростью 100Кбит/сек. другой половине, то ясно, что перегрузки не избежать.Часто управление перегрузкой и управление потоком путают из-за того, что и там и там применяютодинаковые приемы, например, направляют источникам специальные пакеты, тормозящие нарастаниепотоков.5.3.1. Основные принципы управления перегрузкамиВ терминологии теории управления все методы управления перегрузками в сетях можно разбить надве большие группы: с открытым контуром управления и закрытым контуром управления. Методы соткрытым контуром предполагают, что все продумано и предусмотрено заранее в конструкции системы, иесли нагрузка находится в заданных пределах, то перегрузки не происходит.
Если же нагрузка начинаетпревышать определенные пределы, то заранее известно, когда и где начнется сброс пакетов, в какихточках сети начнется перепланировка ресурсов, и т.п. Главное, что все эти меры будут приниматься внезависимости от текущего состояния сети.Решения, основанные на закрытом контуре, используют обратную связь. Эти решения включают триэтапа:§Наблюдение за системой для определения, где и когда началась перегрузка§Передача данных туда, где будут предприняты надлежащие меры§Перестройка функционирования системы для устранения проблемыПри наблюдении за системой используются разные метрики для определения перегрузки. Основнымисреди них являются:§процент пакетов, сброшенных из-за нехватки памяти в буферах§средняя длина очередей в системе§число пакетов, для которых наступил time_out и для которых были сделаны повторные передачи§средняя задержка пакета при доставке и среднее отклонение задержки при доставке пакетаСледующий шаг при использовании обратной связи - передать информацию о перегрузке туда, гдечто-то может быть сделано, чтобы исправить положение.
Например, маршрутизатор, обнаружившийперегрузку, может направить сообщение о перегрузке всем источникам сообщений. Ясно, что это увеличитнагрузку в сети, причем именно в тот момент, когда это менее всего желательно. Однако есть и другиевозможности. Например, в каждом пакете зарезервировать специальный бит перегрузки, и если какой-томаршрутизатор обнаружил перегрузку, то он устанавливает этот бит, тем самым сообщая другим о ней(вспомним структуру кадра во Frame Relay).Другое решение напоминает прием, используемый некоторыми радиостанциями: направлятьнесколько автомашин по дорогам, чтобы обнаруживать пробки, а затем сообщать о них по радиоканалам,предупреждая другие машины, призывая их пользоваться объездными путями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
