Κεφάλαιο 7

7.9 Δρομολόγηση7.9.1 Δρομολόγηση σε δίκτυα TCP/IP.

7.9.2 Άμεση Δρομολόγηση.7.9.3 Έμμεση Δρομολόγηση.7.9.4 Πίνακας Δρομολόγησης

7.10 Πρωτόκολλα Δρομολόγησης (7.10.1 RIP, 7.10.2 EGP).

Σελ. 264-278Γεώργιος Γιαννόπουλος ΠΕ19, ggiannop (at) sch.gr

http://diktya-epal-g.ggia.info/Creative Commons License 3.0 Share-Alike

Δρομολόγηση

Ο αλγόριθμος δρομολόγησηςανήκει στο επίπεδο δικτύου.

Η δρομολόγηση δεν είναι πάντα εύκολη αφού ένα

σύνθετο δίκτυο (π.χ Διαδίκτυο)μπορεί να διαθέτει πολλές

εναλλακτικές διαδρομές για να πάει το πακέτο στο προορισμό.

Η διαδικασία εύρεσης της διαδρομήςπου πρέπει να ακολουθήσει ένα πακέτο

για να φτάσει στο προορισμό του.

Δρομολογητής

ΔρομολογητήςΟ δρομολογητής μπορεί να είναι εξειδικευμένη συσκευή ή κανονικός Η/Υ ο οποίος εκτελεί αυτή την διαδικασία με το

κατάλληλο λογισμικό. Οι δρομολογητές δουλεύουν χωρίς να γίνεται αντιληπτό από τους χρήστες. Διαβάζουν την διεύθυνση προορισμού (IP δίνεται στο επίπεδο δικτύου) κάθε πακέτου και

την δρομολογούν στον επόμενο δρομολογητή / δίκτυο.

70' ξεκινά η ιδέα των δρομολογητών: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Leonard-Kleinrock-and-IMP1.png

Παράδειγμα παιδιού – τραπέζια εστιατορίου.

Σε ένα εστιατόριο ένα παιδί δυσκολεύεται να βρει το τραπέζι των γονιών του (λόγω ύψους δεν έχει

εποπτεία του χώρου όπως ένα ενήλικας). Κάτι αντίστοιχο συμβαίνει και με τον αλγόριθμο

δρομολόγησης ο οποίος θα πρέπει να βρει την κατάλληλη διαδρομή.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:OrientalPearlTower_Restaurant.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Atcoha_kid.jpg

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Oriental_Pearl_Tower_%283%29.jpg

Σανγκάη – Κίνα.http://en.wikipedia.org/wiki/Oriental_Pearl_Tower

Δρομολόγηση – Νοητά Κυκλώματα – Αυτοδύναμα Πακέτα.

Αποφάσεις δρομολόγησης:

Νοητά κυκλώματα: Στην εγκαθίδρυση της σύνδεσης

γίνεται η επιλογή δρομολόγησης.

Αυτοδύναμα πακέτα: Η απόφαση για την

δρομολόγηση λαμβάνεται για κάθε πακέτο ξεχωριστά.

http://powerlineblog.com/media/archives/GalvestonBuses-thumb.jpg

Αλγόριθμος Δρομολόγησης.● Απλότητα: Ο αλγόριθμος πρέπει να είναι απλός – να περιέχει σαφείς και κατανοητούς κανόνες που διέπουν την λειτουργία του.

● Ορθότητα: Ο αλγόριθμος πρέπει να επιλύει σωστά το πρόβλημα της δρομολόγησης.

● Ανθεκτικότητα: Θα πρέπει ο αλγόριθμος να είναι σε θέση να αντιμετωπίζει αλλαγές στην τοπολογία του δικτύου (π.χ. όταν κάποιος κόμβος-γραμμή σταματήσει να λειτουργεί).

● Δικαιοσύνη: Πρέπει πακέτα από διαφορετικές συνδέσεις να αντιμετωπίζονται με δίκαιο τρόπο (πακέτα μιας σύνδεσης να καθυστερούν σε σχέση με τα πακέτα κάποιας άλλης σύνδεσης).

● Βελτιστοποίηση: Καλύτερη δυνατή αξιοποίηση των πόρων του δικτύου => μεγιστοποίηση της συνολικής κίνησης στο δίκτυο.

Αλγόριθμος Δρομολόγησης

Βασικές λειτουργίες αλγόριθμου δρομολόγησης:

● Επιλογή διαδρομής μεταφοράςδεδομένων από πηγή -> προορισμό.

● Παράδοση πακέτων στον προορισμό από την διαδρομή

που επιλέχθηκε.

Το έργο της δρομολόγησης είναι ιδιαίτερα πολύπλοκο αφού χρειάζεται

συντονισμός και συνεργασία όλων των ενδιάμεσων κόμβων του δικτύου

(όχι μόνο των γειτονικών).

Δρομολογητής

Απαιτείται συνεργασία

με το επίπεδοδικτύου (IP)

και το επίπεδοπρόσβασης

δικτύου.

Δρομολόγηση: επιλογή διαδρομής

● Ρυθμοαπόδοση (ρυθμός μετάδοσης που επιτυγχάνεται).

● Μέση καθυστέρηση (ο χρόνος (μέσος όρος) που χρειάζεται για να γίνει η δρομολόγηση των πακέτων στο προορισμό).

Η μέση καθυστέρηση εξαρτάται από την διαδρομή που θα ακολουθήσουν τα πακέτα. Η διαδρομή

αποφασίζεται από τον αλγόριθμο δρομολόγησης.Η καθυστέρηση αυξάνεται ιδιαίτερα όταν η εισερχόμενηκίνηση δεν μπορεί να εξυπηρετηθεί. Στο μποτιλιάρισμα

η κίνηση των αυτοκινήτων σχεδόν ακινητοποιείται.

http://powerlineblog.com/media/archives/GalvestonBuses-thumb.jpg

Έλεγχος Ροής: Εμποδίζεται η είσοδος νέωνπακέτων στο δίκτυο όταν υπάρχει μεγάλη

κίνηση, ώστε το δίκτυο να έχει χαμηλήκαθυστέρηση, άρα μεγαλύτερη ρυθμοαπόδοση.

Ρυθμίζει ώστε η ροήνα μην “φρακάρει” όπωςκάνει ένας τροχονόμος

Στα φανάρια ώστε να μηνγίνει μποτιλιάρισμα.

Κατηγοριοποίηση Αλγόριθμων Δρομολόγησης.

● Συγκεντρωτικοί αλγόριθμοι: Οι αποφάσεις δρομολόγησης λαμβάνονται σε ένα κεντρικό κόμβο ο οποίος γνωρίζει την κατάσταση του δικτύου και οι πίνακες δρομολόγησης που θα διατηρεί έχουν μεγάλο μέγεθος. Ο κόμβος πρέπει να έχει δυνατότητα αποθήκευσης δεδομένων, ισχυρό επεξεργαστή για αναζήτηση στους πίνακες.● Κατανεμημένοι αλγόριθμοι: Οι αποφάσεις δρομολόγησης λαμβάνεται μεταξύ των κόμβων του δικτύου οι οποίοι επικοινωνούν μεταξύ τους και ανταλλάσσουν πληροφορίες (π.χ. φορτίο γραμμής).● Στατικοί αλγόριθμοι: Χρησιμοποιούν σταθερές διαδρομές για τη μεταφορά των δεδομένων. Οι διαδρομές είναι ανεξάρτητες από την κίνηση του δικτύου και αλλάζουν μόνο όταν ένας κόμβος ή γραμμή τεθούν εκτός λειτουργίας.● Αλγόριθμοι προσαρμοζόμενης δρομολόγησης: τροποποιούν τις διαδρομές ανάλογα με το φόρτο των γραμμών του δικτύου. Για να αποφασίσουν τις διαδρομές, οι αλγόριθμοι αυτοί εκτιμούν-μετρούν έμμεσα την κίνηση του δικτύου (και επικοινωνούν με τους αλγόριθμους απομακρυσμένων κόμβων).

Κριτήρια Αποφάσεων Αλγόριθμων Δρομολόγησης.

● Συντομότερη διαδρομή α) Με βάση των χωριστών τμημάτων που την αποτελούν.β) Μέση καθυστέρηση (ουράς και μετάδοσης).γ) Χρησιμοποίηση τους εύρους ζώνης της γραμμής του δικτύου.

● Αριθμό Πακέτων που περιμένουν προς μετάδοση στην ουρά εξόδου.● Κόστος Γραμμής: μέση καθυστέρηση – μέσο μήκος ουράς – χρήση εύρους ζώνης.

Άμεση Δρομολόγηση

Ethernet δίκτυο υπολογιστών: οι Η/Υέχουν ίδια διεύθυνση δικτύου, 223.1.2.Χ

και την αντίστοιχη φυσική διεύθυνση (MAC).Τα πακέτα δρομολογούνται απευθείας.

Σε αυτήν την περίπτωση το πρωτόκολλο IP δεν παρέχει κάποια υπηρεσία επιπλέον από

το φυσικό δίκτυο Ethernet => το IP εδώ επιβραδύνει το δίκτυο γιατί απαιτείται

παραπάνω επεξεργασία για την μετάδοση και ανάλυση της IP επικεφαλίδας.

Άμεση Δρομολόγηση: Τοπικό TCP/IP δίκτυο

Κρίσιμος Κόμβος Δικτύου:αν ο δρομολογητής

παρουσιάσει σφάλμα επηρεάζει όλους του Η/Υ.

Single Point of Failure (SPOF).

● http://commons.wikimedia.org/wiki/File:SPOF.png

Ασύρματη σύνδεση φορητού Η/Υ.

Έμμεση Δρομολόγηση

Κρίσιμος Κόμβος δικτύου – για σφάλμα

Αποστολή από Απρος τον Ε με

έμμεση δρομολόγησημέσω του Δ.

Άμεση δρομολόγηση

σε κάθε τοπικόδίκτυο.

Τρία TCP/IP δίκτυα που συνδέονταισε ένα δρομολογητή Δ. Το κάθεδίκτυο χρησιμοποιεί ως φυσικόδίκτυο ένα Ethernet δίκτυο. ΟIP δρομολογητής έχει 3 IP και

3 Ethernet διευθύνσεις.

Η/Υ Η/Υ Η/Υ

Δρομολογητής128.6.4.59

Η/Υ

ΔίκτυοΠανεπιστημίου

Πειραιώς

Δρομολογητής με σύνδεση με το πανεπιστήμιο Πειραιώς:

Απευθείας έξοδος προςΠανεπιστήμιο Πειραιώς.

Το δίκτυο τουΠανεπιστημίου

Αθηνών128.6.4.Χ

Παράδειγμα Δρομολόγησης

Δρομολογητής128.6.4.1

Διαδίκτυο

Πανεπιστήμιο Αθηνών

κεντρικόςδρομολογητής

Χρησιμοποιώντας IPκαι Μάσκα υποδικτύου.

Πίνακας Δρομολόγησης

Ο πίνακας δρομολόγησης έχει μια εγγραφή (καταχώρηση) για κάθε διαδρομή με βασικές στήλες:

● Αριθμός Δικτύου IP: Η διεύθυνση δικτύου προορισμού όπως προκύπτει από την IP. Π.χ. IP 223.1.2.3 και μάσκα 255.255.255.0 => δίκτυο προορισμού 223.1.2223.1.2. ● Αναγνωριστικό Άμεσης / Έμμεση Δρομολόγησης.● IP Διεύθυνση Δρομολογητή - η IP διεύθυνση του δρομολογητή (όταν έχουμε άμεση δρομολόγηση το πεδίο είναι κενό).● Αριθμός Διεπαφής Δικτύου – Αν ο Η/Υ έχει περισσότερες από μια κάρτες δικτύου (συνδεδεμένος σε περισσότερα από 1 δίκτυα), από εδώ διευκρινίζεται από ποια κάρτα δικτύου θα δρομολογηθεί. Αν έχουμε μια μόνο κάρτα δικτύου – διεπαφή τότε θα έχει πάντα την ίδια τιμή π.χ. 1.

Άμεση Δρομολόγηση

Πίνακας Δρομολόγησηςυπολογιστή Α.

Δίκτυο 223.1.2

Πίνακας Δρομολόγησηςυπολογιστή Α.

ΈμμεσηΔρομολόγηση

Πίνακας Δρομολόγησης

Δρομολογητή Δ.

Δίκτυο 223.1.4

Δίκτυο 223.1.3

Δίκτυο 223.1.2

Πρωτόκολλα Δρομολόγησης.

ΔρομολογητήςΤο μονοπάτι που ακολουθούν τα πακέτα

δεν καθορίζεται από κάποια κεντρική αρχή αλλά είναι αποτέλεσμα των οδηγιών

που παίρνει από τους πίνακεςδρομολόγησης που συναντά στο ταξίδι τους.

Σε μικρά δίκτυα η ρύθμιση τωνπινάκων δρομολόγησης μπορεί να γίνει

χειροκίνητα από από τον διαχειριστήδικτύου ενώ σε μεγάλα δίκτυα

γίνεται αυτόματα από τοπρωτόκολλο δρομολόγησης.

Διαίρεση δικτύου σε μικρότερα υποδίκτυα.

Κάθε υποδίκτυο έχει το έχει περισσότερους από έναδρομολογητές οι οποίοι επικοινωνούν μεταξύ του, ένας

από αυτούς ορίζεται ώς συνοριακός δρομολογητής.

IGP: InteriorGateway Protocols

EGP: ExteriorGateway Protocols

Πρωτόκολλο Πληροφορίας Δρομολόγησης (Routing Information Protocol: RIP)

RIP: Δουλεύει καλά σε μικρά δίκτυα, όπου οι ζεύξεις είναι ίσης ταχύτητας. Το καλύτερο μονοπάτι προσδιορίζεται με βάση την απόσταση σε βήματα (hops: πέρασμα από ένα δρομολογητή – με μέγιστη απόσταση τα 16 βήματα – σε ένα τοπικό ethernet ο δρομολογητής συνδέεται απευθείας => δηλαδή 0 βήματα).

Αν οι ζεύξεις έχουν διαφορετική ταχύτητα το RIP τις λαμβάνει ως ίσες, που είναι λάθος.

Δεν λαμβάνει υπόψη του την κίνηση κάθε ζεύξης.

Τοπικό ethernet:απόσταση 0

βήματα - hops.

EGP: Πρωτόκολλο για δρομολογητές διαφορετικών συστημάτων: προσδιορίζει σε ποια δίκτυα μπορούμε να φτάσουμε μέσω ενός δρομολογητή, δεν μας ενημερώνει για το κόστος (την απόστασή τους) και για το πόσο καλή είναι η σύνδεση.

Εξωτερικό Πρωτόκολλο Πύλης

(Exterior Gateway Protocol: EGP).

Βιβλιογραφία

● http://diktia.dyndns.org/ - Ανεπίσημο βοήθημα για την Πληροφορική Γ' Πληροφορικής των ΕΠΑ.Λ του Μανώλη Κιαγιά.