Маршрутизация включает в себя два основных компонента: определение оптимальных трактов маршрутизации и транспортировка информационых групп (обычно называемых пакетами) через об"единенную сеть. В настоящей работе последний из этих двух компонентов называется коммутацией. Коммутация относительно проста. С другой стороны, определение маршрута может быть очень сложным процессом

Определение маршрута может базироваться на различных показателях (величинах, результирующих из алгоритмических вычислений по отдельной переменной - например, длина маршрута) или комбинациях показателей. Программные реализации алгоритмов маршрутизации высчитывают показатели маршрута для определения оптимальных маршрутов к пункту назначения.

Для облегчения процесса определения маршрута, алгоритмы маршрутизации инициализируют и поддерживают таблицы маршрутизации, в которых содержится маршрутная информация. Маршрутная информация изменяется в зависимости от используемого алгоритма маршрутизации.

Алгоритмы маршрутизации заполняют маршрутные таблицы неким множеством информации. Ассоциации "Пункт назначения/следующая пересылка" сообщают роутеру, что определенный пункт назначения может быть оптимально достигнут путем отправки пакета в определенный роутер, представляющий "следующую пересылку" на пути к конечному пункту назначения. При приеме поступающего пакета роутер проверяет адрес пункта назначения и пытается ассоциировать этот адрес со следующей пересылкой.

В маршрутных таблицах может содержаться также и другая информация. "Показатели" обеспечивают информацию о желательности какого-либо канала или тракта. Роутеры сравнивают показатели, чтобы определить оптамальные маршруты. Показатели отличаются друг oт друга в зависимости от использованной схемы алгоритма маршрутизации. Далее в этой главе будет представлен и описан ряд общих показателей.

Роутеры сообщаются друг с другом (и поддерживают свои маршрутные таблицы) путем передачи различных сообщений. Одним из видов таких сообщений является сообщение об "обновлении маршрутизации". Обновления маршрутизации обычно включают всю маршрутную таблицу или ее часть. Анализируя информацию об обновлении маршрутизации, поступающую ото всех роутеров, любой из них может построить детальную картину топологии сети. Другим примером сообщений, которыми обмениваются роутеры, является "об"явление о состоянии канала". Об"явление о состоянии канала информирует другие роутеры о состоянии кааналов отправителя. Канальная информация также может быть использована для построения полной картины топологии сети. После того, как топология сети становится понятной, роутеры могут определить оптимальные маршруты к пунктам назначения.

Маршрутизация – это процесс определения пути следования информации в сетях связи. Маршрутизация служит для приема пакета от одного устройства и передаче его другому устройству через другие сети. Маршрутизатором или шлюзом называется узел сети с несколькими интерфейсами, каждый из которых имеет свой MAC-адрес и IP адрес.

Другим важным понятием является таблица маршрутизации. Таблица маршрутизации – это база данных, хранящаяся на маршрутизаторе, которая описывает соответствие между адресами назначения и интерфейсами, через которые следует отправить пакет данных до следующего узла. Таблица маршрутизации содержит: адрес узла назначения, маску сети назначения, адрес шлюза (обозначающий адрес маршрутизатора в сети на который необходимо отправить пакет, следующий до указанного адреса назначения), интерфейс (физический порт через который передается пакет), метрика (числовой показатель, задающий приоритет маршрута).

Размещение записей в таблице маршрутизации может производиться тремя различными способами. Первый способ предполагает применение прямого соединения при котором маршрутизатор сам определяет подключенную подсеть. Прямой маршрут – это маршрут, который является локальным по отношению к маршрутизатору. Если один из интерфейсов маршрутизатора соединен с какой-либо сетью напрямую, то при получении пакета, адресованного такой подсети, маршрутизатор сразу отправляет пакет на интерфейс, к которому она подключена. Прямое соединение является наиболее достоверным способом маршрутизации.

Второй способ предполагает занесение маршрутов вручную. В данном случае имеет место статическая маршрутизация. Статический маршрут определяет Ip-адрес следующего соседнего маршрутизатора или локальный выходной интерфейс, который используется для направления трафика к определенной подсети-получателю. Статические маршруты должны быть заданы на обеих концах канала связи между маршрутизаторами, иначе удаленный маршрутизатор не будет знать маршрута, по которому нужно отправлять ответные пакеты и будет организована лишь односторонняя связь.

И третий способ подразумевает автоматическое размещение записей с помощью протоколов маршрутизации. Данным способ называется динамической маршрутизацией. Протоколы динамической маршрутизации могут автоматически отслеживать изменения в топологии сети. Успешное функционирование динамической маршрутизации зависит от выполнения маршрутизатором двух основных функций:

1. Поддержка своих таблиц маршрутизации в актуальном состоянии
2. Своевременное распространение информации об известных им сетях и маршрутах среди остальных маршрутизаторов

В качестве параметров для расчет метрик могут выступать:

1. Ширина полосы пропускания
2. Задержка (время для перемещения пакета от источника к получателю)
3. Загрузка (загруженность канала в ед. времени)
4. Надежность (относительное количество ошибок в канале)
5. Количество хопов (переходов между маршрутизаторами)

Если маршрутизатору известно более одного маршрута до сети получателя, то он сравнивает метрики этих маршрутов и передает в таблицу маршрутизации маршрут с наименьшей метрикой (стоимостью).

Существует достаточно много протоколов маршрутизации – все они делятся по следующим признакам:

1. По используемому алгоритму (дистанционно-векторные протоколы, протоколы состояния каналов связи)
2. По области применения (для внутридоменной маршрутизации, для междоменной маршрутизации)

Протокол состояния каналов основан на алгоритме Дейкстры, про него я уже . Про дистанционно-векторный алгоритм расскажу вкратце.

Итак, в дистанционно-векторных протоколах маршрутизаторы:

• Определяют направление (вектор) и расстояние до нужного узла сети
• Периодически пересылают таблицы маршрутизации друг другу
• В регулярных обновлениях маршрутизаторы узнают об изменениях топологии сети

Если не вдаваться в подробности, то протокол маршрутизации по состоянию каналу лучше по нескольким причинам:

• Точное понимание топологии сети. Протоколы маршрутизации состояния канала создают дерево кратчайших путей в сети. Таким образом, каждый маршрутизатор точно знает, где находится его “собрат”. В дистанционно-векторных протоколах такой топологии нет.
• Быстрая сходимость. Получая пакет состояния канала LSP, маршрутизаторы сразу же лавиннообразно рассылают этот паке дальше. В дистанционно-векторных протоколах маршрутизатор должен сначала обновить свою таблицу маршрутизации, прежде чем разослать его лавинно на другие интерфейсы.
• Управляемые событиями обновления. LSP отправляются только тогда, когда происходят изменения в топологии и только информацию, касающуюся этого изменения.
• Разделение на зоны. Протоколы состояния канала используют понятие зона – область в пределах который распространяется маршрутная информация. Это разделение помогает снизить нагрузку на ЦП маршрутизатора и структурировать сеть.

Примеры протоколов состояния канала: OSPF , IS-IS .

Примеры дистанционно-векторных протоколов: RIP , IGRP .

Другое глобальное разделение протоколов по области применения: для внутредоменной маршрутизации IGP, для междоменной маршрутизации EGP. Пройдемся по определениям.

IGP (Interior Gateway Protocol) – протокол внутреннего шлюза. К ним относят любые протоколы маршрутизации, используемые внутри автономной системы (RIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS). Каждый IGP-протокол представляет один домен маршрутизации внутри автономной системы.

EGP (Exterior Gateway Protocol) – протокол внутреннего шлюза. Обеспечивает маршрутизацию между различными автономными системами. Протоколы EGP обеспечивают соединение отдельных автономных систем и транзит передаваемых данных между этими автономными системами. Пример протокола: BGP .

Поясним также понятие автономной системы.

Автономная система (authonomous system, AS) – это набор сетей, которые находятся под единым административным управлением и в которых используется единая стратегия и правила маршрутизации.

Автономная система для внешних сетей выступает как единый объект.

Домен маршрутизации – это совокупность сетей и маршрутизаторов, использующих один и тот же протокол маршрутизации.

Напоследок картинка, поясняющая структуру протоколов динамической маршрутизации.

Поддержите проект

Друзья, сайт Netcloud каждый день развивается благодаря вашей поддержке. Мы планируем запустить новые рубрики статей, а также некоторые полезные сервисы.

У вас есть возможность поддержать проект и внести любую сумму, которую посчитаете нужной.

Лекция 19 Краткая характеристика протоколов

Вопросы:

1. Маршрутизация. Виды и алгоритмы маршрутизации.

2. Протокол динамической маршрутизации RIP.

3. Протокол управляющих сообщений ICMP.

4. Протокол UDP.

5. Протокол TCP.

6. Протокол DNS.

7. Протокол управления сетью SNMP.

8. Протоколы дистанционного управления. Протокол telnet.

9. Протоколы файлового обмена.

10. Протокол SMTP, POP3, IMAP.

11. Протокол HTTP.

Маршрутизация означает передвижение информации от источника к пункту назначения через объединенную сеть. Маршрутизация часто противопоставляется объединению сетей с помощью моста, которое, в популярном понимании этого способа, выполняет точно такие же функции. Основное различие между ними заключается в том, что объединение с помощью моста имеет место на Уровне 2 эталонной модели ISO, в то время как маршрутизация встречается на Уровне 3. Этой разницей объясняется то, что маршрутизаторы используют логические адреса (например, IP-адреса), а мосты - аппаратные адреса.

С коммерческой точки зрения маршрутизация приобрела популярность только в 1970 гг.

Таблица маршрутизации представляет собой форму правил, по которым IP-датаграммы с данного компьютера отправляются по адресу назначения датаграммы. Таблицы маршрутизации создаются не только в специальных устройствах – маршрутизаторах, но и на каждом компьютере. Таблица маршрутизации может быть статической и динамической.

Распределение статических таблиц маршрутизации устанавливется администратором сети до начала маршрутизации. Оно не меняется, если только администратор сети не изменит его. Алгоритмы, использующие статические маршруты, просты для разработки и хорошо работают в окружениях, где трафик сети относительно предсказуем, а схема сети относительно проста

Динамические алгоритмы маршрутизации подстраиваются к изменяющимся обстоятельствам сети в масштабе реального времени. Они выполняют это путем анализа поступающих сообщений об обновлении маршрутизации. Если в сообщении указывается, что имело место изменение сети, программы маршрутизации пересчитывают маршруты и рассылают новые сообщения о корректировке маршрутизации. Такие сообщения пронизывают сеть, стимулируя маршрутизаторы заново прогонять свои алгоритмы и соответствующим образом изменять таблицы маршрутизации.

Алгоритм поиска маршрута в таблице маршрутизации

Таблица содержит записи, которые состоят из поля адреса сети, поля маски сети, поля адреса шлюза, поля адреса сетевого интерфейса и поля метрик.

Когда компьютер отправляет датаграмму, во первых, определяется, не расположен ли адрес получателя на той же ветке, что и адрес отправителя, если да, то датаграмма отправляется получателю напрямую.(прямая маршрутизация) Если нет, то в таблице маршрутизации ищется запись, соответствующая адресу назначения (косвенная маршрутизация).

Алгоритм поиска следующий. Если для какой-либо записи побитное произведение IP-адреса назначения и поля маски сети совпадает со значением поля адреса сети, то данная датаграмма будет отправлена на соответствующий этой записи шлюз, указанный в поле адрес шлюза, через сетевой интерфейс – хост отправителя датаграммы на данный шлюз, указанный в поле адреса сетевого интерфейса.

В стеке TCP/IP не только маршрутизаторы, но и конечные узлы принимают решения о том, кому передавать пакет для его успешной доставки узлу назначения, на основании так называемых таблиц маршрутизации (routing tables).

Рассмотрим следующий пример организации небольшой сети класса С, соединенной с провайдером Internet через маршрутизатор, который в то же время, обеспечивает связь между этими двумя сегментами. Пусть сетевой номер, выделенный этой организации – 210.20.30, а адрес Internet-шлюза – 210.20.30.254.

Величина (ж при расчетах может быть принята:

■ для горочных автоматизированных и механизированных сортировочных
станций 1,5- 2,2 ч;

■ для немеханизированных станций 2,1- 2,8 ч; „|____________ ;:_,___ , т ________ „„..

■ для безгорочных станций 4,0-5,0 ч.

Кроме того, при пропуске струй без переработки надо учитывать, что пе­реработка вагонов на станциях и пропуск их без переработки по затратам да­леко не одинаковы. Для переработки нужны сортировочные пути, горки, вы­тяжки, локомотивы, большой штат станционных работников.

Поэтому, чтобы учесть экономические затраты по вариантам, введено по­нятие об эквиваленте переработки вагонов. Экономию от переработки ваго­нов выражают эквивалентом ч в = 1,5- 2,5, экономию локомотиво-часов и бригадо-часов выражают ч =0,4- 1,5.

Таким образом, окончательная формула расчета приведенных вагоно-ча-сов экономии на один вагон имеет вид:

Все расчеты по определению Т ж ведутся в МПС России с использовани­ем электронно-вычислительной техники.

3.2. Организация вагонопотоков с мест погрузки

Виды маршрутов, основные показатели маршрутизации

На сети железных дорог выделяются несколько сотен основных, решаю­щих станций, на которых выполняется 70 % погрузки, и примерно столько же станций - 70 % выгрузки. На станциях погрузки образуются мощные гру­зопотоки, входящие в десятку важнейших грузов: нефтяные, лесные, уголь­ные, рудные, строительные, химические и минеральные удобрения, хлебные и т.д. Самым эффективным способом организации вагонопотоков является маршрутизация перевозок. Она позволяет ускорить доставку грузов, сократить потребность в рабочем парке вагонов, освободить попутные станции от доро­гостоящей работы по переработке вагонов, а значит, - сократить эксплуата­ционные расходы в перевозочном процессе.

Маршруты различают:

По условия организации с мест погрузки;
■ по назначению;

По условиям обращения.

По условиям организации с мест погрузки выделяют маршруты:

По назначению выделяют маршруты:

По условиям обращения маршруты бывают:

Высокий процент охвата отправительской маршрутизацией имеют такие грузы, как руда (более 90 %), уголь и нефть (около 70 %), химические и мине­ральные удобрения (более 50 %). Слабо маршрутизируются хлебные грузы (около 3 %).

Если проанализировать по дальности пробега, то больше 57 % маршрутов следуют на небольшие расстояния (до 400 км). А маршруты, следующие на расстояния более 1500 км, составляют всего лишь 10 %. Указанные проценты не могут полностью характеризовать уровень маршрутизации на сети, потому что одна треть маршрутов следует только до маршрутных баз, т.е. в распыле­ние, что менее эффективно в сравнении с чисто отправительской маршрути­зацией до станции выгрузки.

Качество организации маршрутизации оценивается таким показателем,

как уровень маршрутизации ^, где () м - масса грузов, отправленных в маршрутах; 0, - общая масса отправленных грузов.

Но гораздо целесообразнее в качестве основного показателя уровня маршрутизации брать отношение ^-р, где 1 М - средняя дальность следо-

вания грузов в отправительских маршрутах, км; I - средняя дальность сле­дования грузов, км.

Вопросы:

1. Какие грузы перевозят маршрутами?

2. Что называют маршрутом?

3. Положительные стороны маршрутизации?

4. Кто устанавливает и от чего зависят нормы массы и длины маршрутных поездов?

Литература:

1. Перепон В.П. «Организация перевозок грузов». Маршрут 2003 г. (стр. 114)

Маршрутизация перевозок с мест погрузки является высокоэффек­тивным способом организации грузовых перевозок.

Маршрутизация является предметом договора на организацию перево­зок грузов на железнодорожном транспорте, поэтому лишь участники договора вправе определять его содержание. В нем могут предусматри­ваться отправительские маршруты, формируемые на железнодорожном подъездном пути или на железнодорожной станции, группы вагонов для организации ступенчатых станционных или участковых маршрутов и др.

Каждый погруженный вагон или группу погруженных вагонов не отправляют непосредственно на станцию назначения, а включают в состав поезда данного направления.

Процесс ожидания необходимого количества вагонов на полный состав поезда называется накоплением . После накопления вагонов организуются специальные поезда. Эта организация называется планом формирования поездов .

По условиям формирования массовые грузы: уголь, руду, нефть, строительные материалы и т.д. перевозят маршрутами.

Маршрут – это состав поезда установленной массы или длины, сформированный грузоотправителем или дорогой в соответствии с ПТЭ и планом формирования из вагонов, загруженных одним или несколькими отправителями на одной или нескольких станциях, назначением на одну станцию выгрузки или в распыление с обязательным освобождением не менее одной технической станции от переработки вагонопотока.

Маршрутизация является одним из эффективных способов перевозки грузов и имеет следующие положительные стороны: Отправительские маршруты проходят одну или несколько сортиро­вочных станций без переработки, поэтому ускоряется доставка груза, сокращается работа по переформированию составов, снижается себес­тоимость перевозок, ускоряется оборот вагонов, снижается потребность в вагонах, лучше обеспечивается сохранность перевозимых грузов, по­вышается конкурентоспособность производителей товаров и железно­дорожного транспорта.

Нормы массы и длины маршрутных поездов для дорог устанавливает Министерство транспорта. Это зависит от местных условий (рельефа местности, профиля пути, технической оснащенности участка, длины приемо - отправочных путей). Изменять установленные нормы массы и длины маршрутов дорогам в сторону увеличения запрещается, а в сторону уменьшения можно, но не более чем на один вагон. Установленные нормы веса и длины маршрутов объявляются грузоотправителям.

Железная дорога обязана подавать вагоны прежде всего под погрузку тем грузоотправителям, кто отправляет грузы маршрутами, для этого предусмотрены льготные тарифы на перевозку.

Основой в организации отправительских маршрутов является календарное планирование погрузки на промежуточных станциях в разные назначения по определенным дням. Календарное планирование позволяет организовать маршруты из вагонов погруженных несколькими грузоотправителями, когда размеры погрузки каждого из них незначительны.