Маршрутизация в глобальной сети

 

 

Содержание

 

 

Введение.

Что же такое маршрутизация в глобальных сетях?

Маршрутизация - это процедура определения пути следования пакета из одной сети в другую.

Глобальные сети Wide Area Networks, WAN), которые также называют территориальными компьютерными сетями, служат для того, чтобы предоставлять свои сервисы большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории - в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара.

Ввиду большой протяженности каналов связи построение глобальной сети требует очень больших затрат, в которые входит стоимость кабелей и работ по их прокладке, затраты на коммутационное оборудование и промежуточную усилительную аппаратуру, обеспечивающую необходимую полосу пропускания канала, а также эксплуатационные затраты на постоянное поддержание в работоспособном состоянии разбросанной по большой территории аппаратуры сети. Типичными абонентами глобальной компьютерной сети являются локальные сети предприятий, расположенные в разных городах и странах, которым нужно обмениваться данными между собой. Услугами глобальных сетей пользуются также и отдельные компьютеры. Крупные компьютеры класса мэйнфреймов обычно обеспечивают доступ к корпоративным данным, в то время как персональные компьютеры используются для доступа к корпоративным данным и публичным данным Internet.

Маршрутизаторы не просто осуществляют связь разных типов сетей и обеспечивают доступ к глобальной сети, но и могут управлять трафиком на основе протокола сетевого уровня (третьего в модели OSI), то есть на более высоком уровне по сравнению с коммутаторами. Необходимость в таком управлении возникает при усложнении топологии сети и росте числа ее узлов, если в сети появляются избыточные пути, когда нужно решать задачу максимально эффективной и быстрой доставки отправленного пакета по назначению.

Маршрутизация в сетях, как правило, осуществляться с применением пяти популярных сетевых протоколов - ТСР/IР, Nоvеll IРХ, АррlеТаlk II, DECnеt Phase IV и Хегох ХNS. Если маршрутизатору попадается пакет неизвестного формата, он начинает с ним работать как обучающийся мост. Кроме того, маршрутизатор обеспечивает более высокий уровень локализации трафика, чем мост, предоставляя возможность фильтрации широковещательных пакетов, а также пакетов с неизвестными адресами назначения, поскольку умеет обрабатывать адрес сети.

 

Цели и задачи курсовой работы.

Цели:

1. Узнать, что такое маршрутизация в глобальных сетях и выявить ее основные принципы

Задачи:

1. Дать понятия маршрутизации и глобальной сети.
2. Понять основные принципы работы глобальной сети.
3. Понять как происходит маршрутизация в глобальных сетях.

 

 

1. Глобальная компьютерная сеть.

Глобальная компьютерная сеть, ГКС (англ. Wide Area Network, WAN) — компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров.

ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

Некоторые ГКС построены исключительно для частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных ЛВС с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего ГКС опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршрутизатор подключается к ЛВС, а на другом коммутатор связывается с остальными частями ГКС. Основными используемыми протоколами являются TCP/IP, SONET/SDH, MPLS, ATM и Frame relay. Ранее был широко распространён протокол X.25, который может по праву считаться прародителем Frame relay.

Глобальная компьютерная сеть связывает компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используются уже существующие не очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для стойкой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.

 

 

1.1 Отличие глобальной сети от локальной сети.

Глобальные сети отличаются от локальных тем, что рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи, а механизм управления обменом, у них в принципе не может быть гарантировано скорым.

В глобальных сетях намного более важно не качество связи, а сам факт ее существования. Правда, в настоящий момент уже нельзя провести четкий и однозначный предел между локальными и глобальными сетями. Большинство локальных сетей имеют выход в глобальную сеть, но характер переданной информации, принципы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. И хотя все компьютеры локальной сети в данном случае включены также и в глобальную сеть, специфику локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остается всего лишь одним из ресурсов, поделенным пользователями локальной сети.

 

1.2 Типы глобальных сетей.

 

Глобальная вычислительная сеть работает в наиболее подходящем для компьютерного трафика режиме - режиме коммутации пакетов. Оптимальность этого режима для связи локальных сетей доказывают не только данные о суммарном трафике, передаваемом сетью в единицу времени, но и стоимость услуг такой территориальной сети.

Обычно при равенстве предоставляемой скорости доступа сеть с коммутацией пакетов оказывается в 2-3 раза дешевле, чем сеть с коммутацией каналов, то есть публичная телефонная сеть.

Однако часто такая вычислительная глобальная сеть по разным причинам оказывается недоступной в том или ином географическом пункте. В то же время гораздо более распространены и доступны услуги, предоставляемые телефонными сетями или первичными сетями, поддерживающими услуги выделенных каналов. Поэтому при построении корпоративной сети можно дополнить недостающие компоненты услугами и оборудованием, арендуемыми у владельцев первичной или телефонной сети.

В зависимости от того, какие компоненты приходится брать в аренду, принято различать корпоративные сети, построенные с использованием:

• выделенных каналов;
• коммутации каналов;
• коммутации пакетов.

Последний случай соответствует наиболее благоприятному случаю, когда сеть с коммутацией пакетов доступна во всех географических точках, которые нужно объединить в общую корпоративную сеть. Первые два случая требуют проведения дополнительных работ, чтобы на основании взятых в аренду средств построить сеть с коммутацией пакетов.

 

1.3 Линии глобальной сети.

 

Протоколы для глобальных сетей весьма важны для многих сетевых сред. Обычные соединения T-1 сегодня вряд ли можно счесть достаточными: маршрутизатор должен поддерживать весь спектр соединений от ISDN BRI (2B+D) на 128 Кбит/с до каналов ATM поверх SONET на 2,4 Гбит/с. В случае высокоскоростных соединений маршрутизация обходится очень дорого. Одна нагрузка по обработке пакетов на такой скорости требует применения высокопроизводительных ЦПУ и специализированных интерфейсов.

 

На высокоскоростном краю спектра находится Gigaswitch/9500 от Digital, способный обслуживать соединения вплоть до OC-48. Следом за ним идет серия 12000 компании Cisco, поддерживающая соединения вплоть до OC-12 и считающаяся "готовой для OC-48". OC-48.

Если все, что нужно, — это OC-3 (этот уровень соответствует 155 Мбит/с), то выбор значительно расширяется: Synchrony от TimePlex, NetBuilder II от 3Com, Network 9000 от Xyplex, серия 2200 от IBM, и Backbone Link Node/Backbone Concentrator Node (BLN/BCN) от Bay Networks — все они способны справляться со скоростями OC-3.Однако за такие высокоскоростные соединения приходится платить в прямом и переносном смысле. Например, на скоростях OC-3 маршрутизатор не способен выполнять те же функции многопротокольной маршрутизации, что и для соединений T-1. Обычно высокоскоростные соединения ограничены исключительно передачей IP-пакетов. Даже если программное обеспечение производителя поддерживает другие протоколы, то вы можете столкнуться с тем, что маршрутизатор окажется не в состоянии обеспечивать столь высокие скорости, если от него потребуется чересчур много.

За исключением "крупнейших из крупных", корпоративным сетям обычно достаточно соединений DS3 (около 45 Мбит/с) и менее. Однако не все DS3 одинаковы. Некоторые операторы дальней связи предлагают чистый канал DS3, все передаваемые по которому из конца в конец биты — ваши. Такой канал чрезвычайно дорог, так как по сути оператор выделяет эквивалент 28 каналов T-1 одному заказчику. Обычно же операторы предоставляют DS3 в виде ATM.

ATM обладает рядом преимуществ: он позволяет связать несколько  узлов, причем каждый из них может иметь свое высокоскоростное соединение. В случае ATM, однако, многие биты используются непроизводительно. Например, для DS3 на 45 Мбит/с ATM обеспечивает пропускную способность приблизительно в 34 Мбит/с. Современным маршрутизаторам приходится обслуживать целый спектр высокоскоростных соединений и интерфейсов.

Классификация цифровых каналов
Стандартное название	Скорость
DSO	64 Кбит/с
DS1/T-1	1,544 Мбит/с
E-1	2,048 Мбит/с
E-3	34,368 Мбит/с
DS3/T-3	44,736 Мбит/с
OC-1	51,84 Мбит/с
OC-3/STM-1	155,52 Мбит/с
OC-12/STM-4	622,08 Мбит/с
OC-48/STM-16	2488,32 Мбит/с

В большинстве своем глобальные сети асимметричны: незначительное число центральных узлов с многочисленными соединениями связывает намного большее число мелких узлов по периферии сети. Эти периферийные узлы имеют обычно только небольшой маршрутизатор, возможно, всего с одним-двумя интерфейсами локальной и глобальной сети. Распространение глобальной сети по территории страны и по всему земному шару может потребовать применения иных технологий для глобальных сетей. 

 

 

2.Классификация алгоритмов  маршрутизации и общие сведения.

Алгоритмы маршрутизации можно дифференцировать, основываясь на нескольких ключевых характеристиках. Во-первых, на работу результирующего протокола маршрутизации влияют конкретные задачи, которые решает разработчик алгоритма. Во-вторых, существуют различные типы алгоритмов маршрутизации, и каждый из них по-разному влияет на сеть и ресурсы маршрутизации. И наконец, алгоритмы маршрутизации используют разнообразные показатели, которые влияют на расчет оптимальных маршрутов.

2.1 Цели разработки алгоритмов маршрутизации

При разработке алгоритмов маршрутизации часто преследуют одну или несколько из перечисленных ниже целей:

1. Оптимальность
2. Простота и низкие непроизводительные затраты
3. Живучесть и стабильность
4. Быстрая сходимость
5. Гибкость

 

2.2 Типы алгоритмов

Алгоритмы маршрутизации могут быть классифицированы по типам. Например, алгоритмы могут быть:

1. Статическими или динамическими
2. Одномаршрутными или многомаршрутными
3. Одноуровневыми или иерархическими
4. С интеллектом в главной вычислительной машине или в маршрутизаторе
5. Внутридоменными и междоменными
6. Алгоритмами состояния канала или вектора расстояний

Статические или динамические алгоритмы

Статические алгоритмы маршрутизации вообще вряд ли являются алгоритмами. Распределение статических таблиц маршрутизации устанавливается 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.

Т.к. статические системы маршрутизации не могут реагировать на изменения в сети, они, как правило, считаются непригодными для современных крупных, постоянно изменяющихся сетей. Большинство доминирующих алгоритмов маршрутизации 1990гг. - динамические.

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. Динамические алгоритмы маршрутизации могут дополнять статические маршруты там, где это уместно. Например, можно разработать "маршрутизатор последнего обращения" (т.е. маршрутизатор, в который отсылаются все неотправленные по определенному маршруту пакеты). Такой маршрутизатор выполняет роль хранилища неотправленных пакетов, гарантируя, что все сообщения будут хотя бы определенным образом обработаны.