tanenbaum_seti_all.pages (525408), страница 108
Текст из файла (страница 108)
Возможны два варианта в зависимости от типа сервиса. Если предоставляется сервис без установления соединения, пакеты внедряются в подсеть по отдельности и их маршруты рассчитываются независимо. При этом никакой предварительной настройки не требуется. В этом случае пакеты часто называют дейтаграммами, по аналогии с телеграммами, а подсети, соответственно, — дейтаграммными. При использовании сервиса, ориентированного на соединение, путь от маршрутизатора отправителя до маршрутизатора получателя должен быть установлен до начала каких-либо передач пакетов. Такое соединение называется виртуальным каналом, по аналогии с физическими каналами, устанавливаемыми в телефонной системе.
Подсеть при этом называется подсетью виртуального канала. В этом разделе мы обсудим дейтаграммные подсети; в следующем разделе — подсети виртуального канала, Рассмотрим принцип работы дейтаграммных подсетей. Пусть процесс Р1 (рис. 5.2) хочет послать длинное сообщение для Р2. Он передает свое послание транспортному уровню, сообщает ему о том, что доставить данные необходимо процессу Р2, выполняющемуся на хосте Н2. Код транспортного уровня исполняется на хосте Н1; более того, обычно он является частью операционной системы. Заголовок транспортного уровня вставляется в начало сообщения, и в таком виде оно передается на сетевой уровень. Обычно это просто еще одна процедура операционной системы.
Предположим, что сообщение в четыре раза длиннее максимального размера пакета, поэтому сетевой уровень должен разбить его на четыре пакета (1, 2, 3 и 4) и послать их все поочередно на маршрутизатор А с использованием какого-нибудь протокола двухточечного соединения, например РРР. Здесь вступает в игру оператор связи. Каждый маршрутизатор имеет свою внутреннюю таблицу, по которой он определяет дальнейший путь пакета при каждом из возможных адресов назначения. Каждая запись таблицы состоит из двух полей: пункт назначения (адресат) и выходящая линия для данного адресата.
Во втором поле могут использоваться только линии, непосредственно соединенные с данным маршрутизатором. Так, например, на рис. 5.2 у маршрутизатора А имеются только две исходящие линии — ведущие к В и к С, поэтому все входящие пакеты должны Вопросы проектирования сетевого уровня 403 пересылаться на какой-то из этих двух маршрутизаторов, даже если они не являются адресатами. Изначальная таблица маршрутизации А показана на рисунке под соответствующей надписью.
Оборудование Пекет Маршрутизатор операторе связи Процесс Р2 Таблице маршрутизаторе д Таблица Таблица В конце маршрутизаторе С маршрутизатора Е В нвчзлв Назначение Линия Рис. 6.2. Маршрутизация внутри дейтаграммной подсети Пакеты 1, 2 и 3, прибывая на маршрутизатор А, кратковременно сохраняются для того, чтобы можно было проверить их корректную доставку по контрольной сумме, Затем в соответствии с таблицей А все они пересылаются на маршрутизатор С. После этого пакет 1 уходит на Е, откуда доставляется на маршрутизатор локальной сети, Е Когда он прибывает на г, он инкапсулируется в кадр уровня передачи данных и передается на хост Н2 по локальной вычислительной сети. Пакеты 2 и 3 следуют по тому же маршруту.
Однако с пакетом 4 связана несколько иная история. После прибытия на А он пересылается на маршрутизатор В несмотря на то, что здресом назначения является Р, как н у первых трех пакетов. По каким-то своим причинам маршрутизатор А решил послать пакет 4 по новому маршруту. Может быть, это стало следствием затора где-то на линии АСЕ, возникшего при пересылке трех пакетов, в результате чего маршрутизатор решил обновить свою таблицу (на рисунке показана под надписью «В концез).
Алгоритм, управляющий таблицами маршрутизации и принимающий решения, называется алгоритмом маршрутизации Именно изучению алгоритмов маршрутизации будет уделено основное внимание в втой главе. 404 Глава б. Свтввод уровень Реализация сервиса с установлением соединения Сервису с установлением соединения нужна подсеть виртуального канала.
Рассмотрим ее работу. Идея виртуальных каналов состоит в предотвращении выбора своего маршрута для каждого пакета, как было показано на рис. 5.2. Вместо зтого устанавливается соединение, маршрут от отправляющей до получающей машины прописывается в настройках системы и хранится в специальных таблицах, встроенных в маршрутизаторы. Один и тот же маршрут используется для всего графика, проходящего через данное соединение. Именно так работает телефонная система.
Когда соединение разрывается, виртуальный канал также прекращает свое существование. При использовании сервиса, ориентированного на установление соединения, каждый пакет включает в себя идентификатор виртуальною канала. В качестве примера рассмотрим ситуацию, изображенную на рис. 5.3. Хост Н1 установил соединение с хостом Н2. Это соединение запоминается и становится первой записью во всех таблицах маршрутизации. Так, первая строчка таблицы маршрутизатора А говорит о том, что если пакет с идентификатором соединения 1 пришел с хоста Нт', то его нужно направить на С с идентификатором соединения 1.
Точно так же первая запись С направляет пакет на Е все с тем же идентификатором соединения 1. Оборудование Маршрутизатор оператора связи НЗ Процесо Р2 Таблица маршрутизаторе Я Таблице маршрутизаторе С Таблица маршрутизатора Е НЗ'1 С~2 Я',2 Е',2 С~2 Р 2 Вход Выход Рис.
6.3. Маршрутизация в подсети виртуального канале Теперь рассмотрим, что будет, если хост Н3 захочет установить соединение с Н2. Он выбирает идентификатор соединения 1 (у него просто нет выбора, поскольку это на данный момент единственное существующее соединение) и просит подсеть установить виртуальный канал. Таким образом, в таблице появляет- Вопросы проектирования сетевого уровня 405 ся вторая запись.
Обратите внимание на то, что здесь возникает, на самом деле, конфликт, потому что если А ешс может отличить пакеты соединения 1, пришедшие с Ну, от пакетов соединения 1, пришедших с НЗ, то С такой возможности не имеет. По этой причине А присваивает новый идентификатор соединения исходящему графику и тем самым создает второе соединение. Предотвращение конфликтов подобного рода является причиной того, почему маршрутизаторам нужна возможность изменения идентификаторов соединения в исходящих пакетах.
Иногда это называется коммутацией меток. Сравнение подсетей виртуальных каналов и дейтаграммных подсетей Как виртуальные каналы, так и дейтаграммы имеют своих сторонников и против- ников. Попробуем обобщить аргументы обеих сторон. Основные аспекты сведе- ны в табл. 5,1, хотя наверняка можно найти контраргументы для каждого пункта таблицы. Таблица 6.1. Сравнение виртуальных каналов и дейтаграмм Виртуальные каналы Дейтаграммы Проблема Требуется Каждый паквт содержит короткий номер виртуального канала Установка канала ддрвсация Информация о состоянии Маршрутизация Эффвкт от выхода из строя маршрутизатора Никакого, крома потерянных паквтов Борьба о парвгрузкой Трудно рвализовать Оба подхода к созданию подсетей в ряле вопросов находят некие компромиссы.
Во-первых, существует компромисс между внутренней памятью маршрутизатора и пропускной способностью. Виртуальные каналы позволяют экономить на адресах получателя, указывая вместо них короткие номера виртуальных каналов. Если размер кадра мал, полный адрес получателя может составлять довольно существенную часть всего кадра, сильно снижая полезную пропускную способность сети. Однако для хранения в маршрутизаторе больших таблиц с адресами может потребоваться много памяти.
Нв требуется Каждый накат содержит полный адрвс отправителя и получателя Подсеть нв содержит информации о состоянии Маршрут каждого пакета выбиравтся независимо Каждый виртуальный канал требует места в таблица подсети Маршрут выбирается при установка виртуального канала.
Каждый пакет следует по атому маршруту Всв виртуальные каналы, пРоходившие через отказавший маршрутизатор, прекращают сущвствоввнив Легко рвализувтся при наличии достаточного количества буферов для каждого виртуального канала 406 Глава 5, Сетевой уровень Второй компромисс — между временем установки соединения и временем обработки адреса, Виртуальный канал требует определенных затрат времени на его установку, однако последуюшая обработка пакетов для маршрутизатора оказывается проще и быстрее, чем в дейтаграммной подсети. Виртуальные каналы обладают некоторыми преимуществами, помогающими им предоставлять гарантированное качество обслуживания и избегать заторов в подсети, так как ресурсы могут быть зарезервированы заранее, во время установки соединения. Когда начина1от прибывать пакеты, необходимая пропускная способность и мошность маршрутизатора будут предоставлены.
В дейтаграммной подсети предотвращение заторов реализовать значительно сложнее. В системах обработки транзакций (например, при запросе магазина на верификацию кредитной карты) накладные расходы на установку соединения и удаление виртуального канала могут сильно снизить потребительские свойства сети. Если объем информации, передаваемой во время одного соединения, невелик, то использование виртуального канала не имеет смысла.
Однако в данной ситуации могут оказаться полезными постоянные виртуальные каналы, установленные вручную и не разрываемые месяцами и даже годами. Недостатком виртуальных каналов является их уязвимость в случае выхода из строя или временного выключения маршрутизатора.
Даже если он будет быстро починен и снова включен, все виртуальные каналы, проходившие через него, будут прерваны. Если же в дейтаграммной подсети маршрутизатор выйдет из строя, то будут потеряны только те пакеты, которые находились в данный момент на маршрутизаторе (а возможно, лишь некоторые из них, в зависимости от того, были они подтверждены или нет). Обрыв линии связи для виртуальных каналов является фатальным, а в дейтаграммной системе может оказаться почти неаамеченным, Кроме того, дейтаграммная система позволяет соблюдать баланс между загрузкой маршрутизаторов и линий связи.
Алгоритмы маршрутизации Основная функция сетевого уровня заключается в выборе маршрута для пакетов от начальной до конечной точки. В большинстве сетей пакетам приходится проходить через несколько маршрутизаторов. Единственным исключением являются широковещательные сети, но даже в них маршрутизация является важным вопросом, если отправитель и получатель находятся в разных сетях.
Алгоритмы выбора маршрутов и используемые ими структуры данных являются главной целью при проектировании сетевого уровня. Алгоритм маршрутизации реализуется той частью программного обеспечения сетевого уровня, которая отвечает за выбор выходной линии для отправки пришедшего пакета Если подсеп, использует дейтаграммную службу, выбор маршРута для каждого пакета должен производиться заново, так как оптимальный маршрут мог измениться. Если подсеть использует виртуальные каналы, маршрут выбирается только при создании нового виртуального канала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
