ροµολόγηση σε ίκτυα εδοµένων Εργασία στα ίκτυα Υπολογιστών

Transcript

1 ροµολόγηση σε ίκτυα εδοµένων Εργασία στα ίκτυα Υπολογιστών ηµήτριος Καπετανάκης Αλέξανδρος Μαντζούκας

2 Θέµατα 1. Εισαγωγή Κύρια ζητήµατα στην δροµολόγηση Επισκόπηση της δροµολόγησης σε WAN Οι µέθοδοι Πληµµύρας (flooding) και Εκποµπής (broadcasting) ύο Παραδείγµατα: ARPANET και TYMNET Επισκόπηση της διασυνδεδεµένης δροµολόγησης δικτύων Η ροµολόγηση στα δίκτυα δεδοµένων 2

3 Θέµατα (συνέχεια) 2. Αλγόριθµοι ικτύων και ροµολόγηση του Ελάχιστου Μονοπατιού Μη κατευθυνόµενοι γράφοι Παραγόµενα έντρα Ελαχίστου Βάρους Αλγόριθµοι Ελάχιστου Μονοπατιού Αλγόριθµοι Bellman-Ford Ford, Dijkstra, Floyd-Warshall Ο κατανεµηµένος και ασύγχρονος αλγόριθµος των Bellman-Ford Ευστάθεια των προσαρµοσµένων αλγορίθµων στην δροµολόγηση Ελάχιστου Μονοπατιού Η ροµολόγηση στα δίκτυα δεδοµένων 3

4 Θέµατα (συνέχεια) 3. Εκποµπή πληροφοριών δροµολόγησης: Αντιµετώπιση µε σφάλµατα συνδέσεων Flooding: Ο αλγόριθµος του ARPANET Flooding χωρίς περιοδικές ανανεώσεις πληροφορίας Εκποµπή χωρίς αριθµούς ακολουθίας Η ροµολόγηση στα δίκτυα δεδοµένων 4

5 1. Εισαγωγή Εισαγωγή 5

6 Εισαγωγή στην ροµολόγηση Αυτοδύναµα πακέτα Η ροµολόγηση στα δίκτυα δεδοµένων 6

7 Ιδεατά κυκλώµατα 1 2 Πορεία του χρήστη 4 4 Πορεία του χρήστη 3 3 Πορεία του χρήστη 2 Πορεία του χρήστη 1 Πορεία του χρήστη 5 5 Εισαγωγή 7

8 Κύρια ζητήµατα στην δροµολόγηση Η επιλογή των διαδροµών και η επίπτωση στην απόδοσή τους ύο κύρια µέτρα απόδοσης: Ρυθµοαπόδοση (ποσότητα της υπηρεσίας) Μέση καθυστέρηση των πακέτων (ποιότητα της υπηρεσίας) Όσο ο αλγόριθµος δροµολόγησης κρατά χαµηλή την καθυστέρηση των πακέτων, ο αλγόριθµος ελέγχου ροής επιτρέπει περισσότερη κυκλοφορία στο δίκτυο Κύρια ζητήµατα στην δροµολόγηση 8

9 Κύρια ζητήµατα στην δροµολόγηση Κακή ροµολόγηση Καλή δροµολόγηση Καθυστέρηση Ρυθµοαπόδοση Κύρια ζητήµατα στην δροµολόγηση 9

10 Παραδείγµατα Όλες οι διασυνδέσεις έχουν χωρητικότητα 10 µονάδων η κάθε µία Προορισµός Κύρια ζητήµατα στην δροµολόγηση 10

11 ροµολόγηση σε WAN Ταξινόµηση Αλγορίθµων σύµφωνα µε τις επιλογές διαδροµών Κεντρικοί Κατανεµηµένοι Ταξινόµηση Αλγορίθµων σύµφωνα µε εάν αλλάζουν διαδροµές σε απόκριση των διαφόρων σεναρίων εισαγωγής κυκλοφορίας (προεπιλεγµένων διαδροµών) Στατικοί Προσαρµοστικοί ροµολόγηση WAN 11

12 «Πληµµύρα» και «Εκποµπή» Μέθοδοι εκποµπής πακέτων «Πληµµύρα» (Flooding) 1 Α Πληµµύρα και Εµποµπή 12

13 Εκποµπή (Broadcasting) και πληµµύρα µε χρήση παράγοντος δέντρου Α 0 1 Πληµµύρα και Εκποµπή 13

14 Επιλεκτική Λήψη Α Β Γ Πληµµύρα και Εκποµπή 14

15 Επιλεκτική Εκποµπή Β Ε Ε Ε Α ΓΖ Γ Ζ Η Ζ Πληµµύρα και Εκποµπή 15

16 ροµολόγηση Ελάχιστου Μονοπατιού Βασίζεται επάνω στην θεωρία γραφηµάτων Χρησιµοποιεί την έννοια του µήκους Λειτουργεί µε τον αλγόριθµο Bellman-Ford Μειονεκτήµατα: Περιορίζει την ρυθµοαπόδοση του δικτύου Έχει ευαισθησία στις ταλαντώσεις Τα µειονεκτήµατα εξαλείφονται µε την µέθοδο της Βέλτιστης ροµολόγησης ροµολόγηση Ελάχιστου Μονοπατιού 16

17 Σχήµατα ροµολόγησης Hot Potato (Ανάκλασης) Σκοπός είναι η ελαχιστοποίηση της υπερχείλισης των buffer του κάθε κόµβου Μειονεκτήµατα: ιαδοχικά πακέτα που έχουν το ίδια αρχή και τέλος φτάνουν µπερδεµένα στον προορισµό τους Υπάρχει ο φόβος της ατελείωτης ταλάντωσης σε κάποιον κύκλο Σχήµα ροµολόγησης Hot Potato 17

18 ροµολόγηση Cut-Through Τέλος του πακέτου Βits σε µετάδοση Αρχή του πακέτου Α Β Γ Βits που διέρχονται από το Β Άλλο πακέτο που µεταδίδεται από το Γ στο ροµολόγηση Cut-Through 18

19 Ένα παράδειγµα ARPANET παράδειγµα δροµολόγησης αυτοδύναµων πακέτων Έχει διαδραµατίσει ένα σηµαντικό ιστορικό ρόλο στην ανάπτυξη των τεχνικών δροµολόγησης Χρησιµοποιεί την δροµολόγηση ελάχιστου µονοπατιού Είναι κατανεµηµένος προσαρµοστικός αλγόριθµος και άρα: Τα πακέτα µπορεί να φτάσουν στον προορισµό τους µε λάθος σειρά Είναι επιρρεπείς στις ταλαντώσεις ARPANET 19

20 Η πρώτη έκδοση εµφανίστηκε το 69 και µία βελτίωση αυτής το 79 Η πρώτη έκδοση ήταν βασισµένη στην µέθοδο Bellman-Ford Η δεύτερη έκδοση χρησιµοποιούσε ένα αλγόριθµο που λέγεται Shortest Path First (SPF) Στην τρέχουσα µέθοδο, που εµφανίζεται το 87, έχουµε µία σηµαντική βελτίωση της δυναµικής συµπεριφοράς του αλγορίθµου ARPANET 20

21 2 Μήκος 5 Μήκος Μήκος 3 Μήκος 2 4 ARPANET 21

22 Ένα παράδειγµα ΤYΜΝΕΤ παράδειγµα δροµολόγησης ιδεατών κυκλωµάτων ηµιουργήθηκε το 71 και βασίζεται στην µέθοδο ελάχιστου µονοπατιού Ο αλγόριθµος δροµολόγησης είναι προσαρµοστικός σαν του ARPANET Είναι κεντρικός και λειτουργεί σε ένα ειδικό κόµβο που καλείται ελεγκτής κόµβος εν έχει τον φόβο ταλαντώσεων όπως του ARPANET TYMNET 22

23 Υπάρχουν 2 εκδόσεις: TYMNET I TYMNET II Μία πιθανή ανησυχία είναι η ευπάθεια που έχει ο αλγόριθµος σε περίπτωση αποτυχίας του ελεγκτή κόµβου TYMNET 23

24 ροµολόγηση στο SNA Η δροµολόγηση είναι κάπως ασυνήθιστη γιατί αφήνει µερικώς την επιλογή των διαδροµών στον χρήστη Χρησιµοποιεί µία διαφορετική ορολογία από το πρότυπο του OSI που χρησιµοποιούµε µέχρι τώρα. ροµολόγηση υψηλής απόδοσης, APPN υνατότητα δυναµικής δροµολόγησης Περιέχει µεθόδους πρόβλεψης για την βελτίωση της γενικής συµπεριφοράς Η ροµολόγηση στo SNA 24

25 ροµολόγηση σε ίκτυα Μεταγωγής Κυκλωµάτων εν είναι εννοιολογικά πολύ διαφορετική από την δροµολόγηση στα δίκτυα ιδεατών κυκλωµάτων Η πιο συνήθης µέθοδος δροµολόγησης σε δίκτυα µεταγωγής κυκλωµάτων είναι η ιεραρχική δροµολόγηση Εντούτοις οι διαφορές στην φιλοσοφία της δροµολόγησης µεταξύ των δικτύων µεταγωγής κυκλωµάτων και των ιδεατών κυκλωµάτων έχουν στενέψει πρόσφατα ροµολόγηση σε ίκτυα Μεταγωγής Κυκλωµάτων 25

26 ροµολόγηση ιασυνδεδεµένων ικτύων Υπάρχουν δύο προσεγγίσεις: Μη ιεραρχική Ιεραρχική Η µη ιεραρχική δροµολόγηση είναι παρόµοια µε την δροµολόγηση σε ένα WAN Το Internet και τα τηλεφωνικά δίκτυα είναι παραδείγµατα ιεραρχικής δροµολόγησης ροµολόγηση ιασυνδεδεµένων ικτύων 26

27 Μη ιεραρχική προσέγγιση T.R. Γέφυρα T.R. Ethernet Γέφυρα Γέφυρα Γέφυρα Γέφυρα Ethernet Ethernet ροµολόγηση ιασυνδεδεµένων ικτύων 27

28 Ιεραρχική προσέγγιση T.R. T.R. Ethernet Router Gateway Router WAN WAN Gateway Gateway WAN Gateway ροµολόγηση ιασυνδεδεµένων ικτύων 28

29 Γεφυρωµένα LAN Η απόδοση ενός LAN υποβιβάζεται όταν ο αριθµός των χρηστών του αυξάνεται Μέσω των γεφυρών συνδέονται τα LAN και δίνουν ένα µη ιεραρχικό δίκτυο. Αυτό αναφέρεται συχνά ως εκτεταµένο LAN Για να περιοριστούν τα µειονεκτήµατα της µη ιεραρχικής δροµολόγησης, οι γέφυρες χρησιµοποιούν µερικές ειδικές τεχνικές που είναι γνωστές ως: ροµολόγηση Παραγόµενων έντρων ροµολόγηση Πηγών Γεφυρωµένα LAN 29

30 ροµολόγηση Παραγόµενων έντρων Στα Γεφυρωµένα LAN Η δροµολόγηση γίνεται µε βάση ένα παραγόµενο δέντρο Οι πύλες που βρίσκονται και στο παραγόµενο δέντρο λέγονται ενεργές (active) πύλες Πρέπει να διατηρείται για κάθε ενεργή πύλη ένας κατάλογος των σταθµών µε τους οποίους επικοινωνεί, που ονοµάζεται βάση δεδοµένων αποστολής (forwarding database, ή FDB) ροµολόγηση Παραγόµενων έντρων 30

31 LAN F LAN A T.R. Γέφυρα LAN B T.R. Ethernet Ενεργές Πύλες Γέφυρα Γέφυρα Γέφυρα Ενεργές Πύλες Γέφυρα T.R. LAN C Ethernet LAN D LAN E Ethernet ροµολόγηση Παραγόµενων έντρων 31

32 ροµολόγηση Πηγής Στα Γεφυρωµένα LAN Η ιδέα είναι να ανακαλυφθεί µία διαδροµή µεταξύ δύο σταθµών Α και Β που θέλουν να επικοινωνήσουν Περιλαµβάνει την διαδροµή στην επιγραφή κάθε πακέτου που ανταλλάσσεται µεταξύ των Α και Β Αυτό γίνεται σε δύο φάσεις Εντοπισµός Επιλογή ροµολόγηση Πηγής 32

33 Σύγκριση ροµολόγησης Παραγόµενων έντρων και Πηγής Κοινά στοιχεία Όλα τα πακέτα ενός ζευγαριού χρηστών ακολουθούν την ίδια πορεία Έχουν το µειονέκτηµα ότι συχνά πρέπει να µεταδίδουν πακέτα για την ενηµέρωση του FDB ή για την εγκατάσταση νέων συνδέσεων µεταξύ των ζευγαριών χρηστών Σύγκριση ροµολόγησης Παραγόµενων έντρων και Πηγής 33

34 Σύγκριση ροµολόγησης Παραγόµενων έντρων και Πηγής Το κύριο πλεονέκτηµα της µεθόδου παραγόµενου δέντρου είναι ότι δεν απαιτεί συνεργασία µεταξύ του χρήστη και των σταθµών σε αντίθεση µε την δροµολόγηση πηγής Το κύριο πλεονέκτηµα της δροµολόγησης πηγής είναι ότι απλοποιεί την επεξεργασία πακέτων και αυξάνει την ρυθµοαπόδοση του δικτύου Σύγκριση ροµολόγησης Παραγόµενων έντρων και Πηγής 34

35 2. Αλγόριθµοι ικτύων και η ροµολόγηση του Ελάχιστου Μονοπατιού 35

36 Εισαγωγή στην Θεωρία Γραφηµάτων Μη κατευθυνόµενοι γράφοι Ορισµός: Γράφηµα G=( =(N, A) είναι ένα ζευγάρι πεπερασµένων µή κενών συνόλων Ν κόµβων και Α ακµών Ορισµοί: Περίπατος, Μονοπάτι, Κύκλος, Συνεκτικός Γράφος Πρόταση: Έστω ένα συνεκτικό γράφηµα G µε ν κορυφές και α ακµές. Τότε: Το G περιέχει ένα παραγόµενο δέντρο α ν-1 Το G είναι δέντρο εάν και µόνο εάν α=ν-1 Μη κατευθυνόµενοι γράφοι 36

37 Παραγόµενα έντρα Ελαχίστου Βάρους Ορισµός: Ελάχιστο Παραγόµενο έντρο (ΕΠ ) Πρόταση: Σε ένα γράφηµα µε διακριτά βάρη ακµών υπάρχει µοναδικό ΕΠ Παραγόµενα έντρα Ελαχίστου Βάρους 37

38 Αλγόριθµοι Ελάχιστου Μονοπατιού Κατευθυνόµενοι γράφοι ή ιγράφοι Ορισµός: ιγράφος G=( =(N, A) είναι ένα ζευγάρι πεπερασµένων µή κενών συνόλων Ν κόµβων και Α διατεταγµένων ακµών Ορισµοί: Σχετικό Γράφηµα, Κατευθυνόµενος Περίπατος, Κατευθυνόµενο Μονοπάτι, Κατευθυνόµενος Κύκλος, Ισχυρά Συνεκτικός ίγραφος, Συνεκτικός ίγραφος Θα δούµε τους αλγόριθµους των Bellman-Ford, Dijkstra και Floyd-Warshall Κατευθυνόµενοι γράφοι 38

39 Ο Αλγόριθµος των Bellman-Ford Ο αλγόριθµος βρίσκει τα ελάχιστα µονοπάτια από όλους τους κόµβους προς ένα κόµβο προορισµού Επιτρέπονται τα αρνητικά βάρη στις ακµές, όµως δεν πρέπει να υπάρχουν αρνητικοί κύκλοι. µήκος 1 µήκος µήκος 1 Bellman-Ford 39

40 h D 0 = 0 Η αλγοριθµική διαδικασία είναι η εξής: 1. Θέτουµε για κάθε h, h D1 = 0 D i =, i 1 h + 2. Υπολογίζουµε το D i = min [ d ij + j h h 1 3. Εάν D i = Di τότε ο αλγόριθµος πηγαίνει στο βήµα 2 1 i D j ] για κάθε i 1 σταµατά, αλλιώς αλγόριθµος σταµατά Εξοµοίωση Η τάξη χρόνου του αλγορίθµου είναι 0 O(NA) Bellman-Ford 40

41 Ο Αλγόριθµος του Dijkstra Απαιτεί όλα τα µήκη ακµών να είναι µη αρνητικά Οι υπολογιστικές απαιτήσεις του, στην χειρότερη περίπτωση, είναι αρκετά λιγότερες από του Bellman-Ford Η γενική ιδέα είναι να βρεθούν τα µικρότερα µονοπάτια κατά σειρά αυξανόµενου µήκους µονοπατιών Dijkstra 41

42 Η αλγοριθµική διαδικασία είναι η εξής: 1. Αρχικά θέτει 2. Βρίσκει ένα i P τέτοιο ώστε D i = min D j j P 3. Θέτει P : = P { i}. Εάν το P περιέχει όλους τους κόµβους τότε ο αλγόριθµος σταµατάει 4. Θέτει P = { 1}, D1 = 0, D j = d j1, j 1 D j : = min[ D j, d ji + Di ] και πηγαίνει στο βήµα 2. Εξοµοίωση Η τάξη χρόνου του αλγορίθµου είναι O( N 2 ) Dijkstra 42

43 0 D ij = d ij Ο Αλγόριθµος των Floyd-Warshall Επιτρέπει αρνητικά βάρη στις ακµές, όχι όµως αρνητικούς κύκλους Υπολογίζει όλα τα ελάχιστα µονοπάτια σε όλα τα ζευγάρια κόµβων Floyd-Warshall 43

44 Αλγοριθµική διαδικασία: 0 1. Αρχικά θέτει: D ij = d ij για όλα τα i, j µε i j 2. Για n=0,1,,n,n-1 και για κάθε ζευγάρι κόµβων (i, j) j n+ 1 n n n υπολογίζει το D ij = min[ Dij, Di( n+ 1) + D( n+ 1) j ] για κάθε i, j µε i j Εξοµοίωση Η τάξη χρόνου του αλγορίθµου είναι O( N 3 ) Floyd-Warshall 44

45 Κατανεµηµένος Ασύγχρονος Αλγόριθµος των Bellman-Ford Λύνει το πρόβληµα που δηµιουργείται είτε από τις αποτυχίες ή τις επισκευές των συνδέσεων είτε λόγω των µεταβαλλόµενων συνθηκών κυκλοφορίας στο δίκτυο εν χρειάζεται να ξέρει την ακριβή τοπολογία των δικτύων, αρκεί να γνωρίζει το µήκος των εξερχόµενων συνδέσεων και την ταυτότητα κάθε προορισµού Κατανεµηµένος Ασύγχρονος Αλγόριθµος των Bellman-Ford 45

46 Αδυναµίες του Αλγορίθµου 1. Στην χειρότερη περίπτωση απαιτείται ένας απεριόριστος αριθµός επαναλήψεων για να τερµατίσει 2. Επίσης, στην χειρότερη περίπτωση απαιτεί ένα απεριόριστο αριθµό µεταφοράς µηνυµάτων Κατανεµηµένος Ασύγχρονος Αλγόριθµος των Bellman-Ford 46

47 Σταθερότητα των Προσαρµοστικών Αλγορίθµων ροµολόγησης Ελάχιστου Μονοπατιού Η βασική ιδέα είναι ότι πρέπει να οριστεί ένα µεγάλο µήκος σε µία κορεσµένη σύνδεση έτσι ώστε αυτή να αποκλειστεί από µία πορεία δροµολόγησης Αν και ελκυστική εισάγει τον κίνδυνο των ταλαντώσεων, ιδιαίτερα στην περίπτωση των αυτοδύναµων πακέτων Η Σταθερότητα των Προσαρµοστικών Αλγορίθµων ροµολόγησης Ελάχιστου Μονοπατιού 47

48 Ζητήµατα Σταθερότητας στα ίκτυα Αυτοδύναµων Πακέτων Κύριο χαρακτηριστικό σε αυτά τα δίκτυα είναι ότι κάθε πακέτο ενός ζευγαριού χρηστών δεν απαιτείται να ταξιδέψει στην ίδια πορεία µε το προηγούµενο πακέτο Κύριο πρόβληµα είναι η εµφάνιση ταλαντώσεων Πιθανές λύσεις: Χρήση παράγοντα a ελαχιστοποίησης ταλαντώσεων Εισαγωγή ενός µηχανισµού υπολογισµού µέσων µηκών Ζητήµατα Σταθερότητας στα ίκτυα Αυτοδύναµων Πακέτων 48

49 Ζητήµατα Σταθερότητας στα ίκτυα Ιδεατών Κυκλωµάτων Η κατάσταση είναι αρκετά διαφορετική σε ένα ιδεατό δίκτυο κυκλωµάτων, όπου σε κάθε σύνολο κόµβων ορίζεται µια σταθερή πορεία επικοινωνίας στο χρόνο που καθιερώνεται αρχικά Η αντίδραση ενός δικτύου σε µια αναβάθµιση ελάχιστου µονοπατιού είναι πιό σταδιακή Ζητήµατα Σταθερότητας στα ίκτυα Ιδεατών Κυκλωµάτων 49

50 3. Εκποµπή πληροφοριών δροµολόγησης και Αντιµετώπιση ροµολόγησης µε Σφάλµατα Συνδέσεων 50

51 Εισαγωγή Ένα πρόβληµα που προκύπτει συχνά στη δροµολόγηση είναι η µεταφορά των πληροφοριών ελέγχου από τα σηµεία στο δίκτυο όπου συλλέγονται σε άλλα σηµεία όπου απαιτούνται Σε αυτό το τµήµα εξηγούµε τη φύση των δυσκολιών και εξετάζουµε τους τρόπους µε τους οποίους µπορούµε να τις αντιµετωπίσουµε Εισαγωγή 51

52 υσκολίες 1. Οι αναβαθµίσεις τοπολογικών πληροφοριών πρέπει να µπορούν να µεταβιβαστούν πέρα από τις συνδέσεις που είναι επιρρεπείς στην αποτυχία 2. Υπάρχει ένα πρόβληµα διάκρισης µεταξύ των παλαιών και νέων αναβαθµισµένων πληροφοριών 3. Είναι δυνατόν, οι νέες αναβαθµίσεις τοπολογικών πληροφοριών να φτάσουν καθώς ο αλγόριθµος που υπολογίζει τις νέες πορείες δροµολόγησης τρέχει 4. Κάθε µέρος µπορεί να έχει τις παλιές τοπολογικές πληροφορίες για το άλλο µέρος υσκολίες 52

53 Παραδοχές 1. Οι συνδέσεις δικτύων συντηρούν τη σειρά και την ακρίβεια των µεταδόσεων 2. Μια αποτυχία συνδέσεων ανιχνεύεται και από τα δύο άκρα της σύνδεσης, αν και όχι απαραιτήτως ταυτόχρονα 3. Υπάρχει ένα πρωτόκολλο συνδέσεων δεδοµένων για την αναγνώριση, ακρών µιας αποτυχηµένης σύνδεσης, όταν η σύνδεση είναι πάλι ενεργή 4. Παίρνουµε µέτρα όταν κάποιος κόµβος crashάρει Παραδοχές 53

54 Πληµµύρα Ο Αλγόριθµος του ARPANET Ένας κόµβος εκπέµπει ένα µήνυµα τοπολογικών αναβαθµίσεων σε όλους τους κόµβους Μια σοβαρή δυσκολία µε ορισµένες µορφές πληµµύρας είναι ότι µπορούν να απαιτήσουν έναν µεγάλο αριθµό µεταδόσεων µηνυµάτων Μήνυµα Αποτυχίας Ατελείωτη Ταλάντωση Πληµµύρα 54

55 Στο ARPANET, τα µηνύµατα αναβάθµισης κάθε κόµβου χαρακτηρίζονται από έναν αριθµό ακολουθίας Η χρήση των αριθµών ακολουθίας εγγυάται ότι η αναβάθµιση τοπολογικού µήνυµατος θα διαβιβαστεί το πολύ µιά φορά από κάθε κόµβο στους γείτονές του Παρόλαυτά, υπάρχουν εξαιρέσεις µε δυσκολίες µε τους αριθµούς ακολουθίας Πληµµύρα 55

56 Το ARPANET επιλύει τα προβλήµατα που συνδέονται µε τους αριθµούς ακολουθίας µε τη χρηση δύο τεχνασµάτων: 1. Κάθε µήνυµα αναβάθµισης περιλαµβάνει ένα πεδίο χρόνου παραµονής (age field), ο οποίος δείχνει το χρονικό διάστηµα που το µήνυµα έχει κυκλοφορήσει µέσα στο δίκτυο 2. Κάθε κόµβος πρέπει διαβιβάσει το µήνυµατα αναβάθµισης περιοδικά Ο κανόνας που χρησιµοποιείται σχετικά µε το πεδίο χρόνου παραµονής είναι ότι ένα παλαιό µήνυµα εκτοπίζεται από ένα µήνυµα που είναι νεότερο, ανεξάρτητα από τους αριθµούς ακολουθίας Πληµµύρα 56

57 Πληµµύρα Χωρίς Περιοδικές Ανανεώσεις Είναι δυνατό να χρησιµοποιηθεί το µoντέλο πληµµύρας µε τους αριθµούς ακολουθίας σωστά χωρίς χρησιµοποίηση ενός πεδίο χρόνου παραµονής ή περιοδικών αναβαθµίσεων Απαιτεί, εντούτοις, ότι το πεδίο αριθµού ακολουθίας είναι τόσο µεγάλο που δεν γίνεται επανεµφανίση ίδιου αριθµού ποτέ Ο κόµβος εκπέµπει ένα µήνυµα αναβαθµίσεων σε όλους τους γείτονές του, που περιέχει τη κατάσταση όλων των εξερχόµενων συνδέσεών του Πληµµύρα Χωρίς Περιοδικές Ανανεώσεις 57

58 Για να δουλέψει σωστά το µοντέλο τροποποιούµε τον κανόνα πληµµύρας σχετικά µε τις περιστάσεις κάτω από τις οποίες ένα µήνυµα αναβαθµίσεων απορρίπτεται Έστω i, j κόµβοι και Α, Β τα αντίστοιχα µηνύµατα τοπολογικών αναβαθµίσεων. Τότε το µήνυµα απορρίπτεται εάν Α Β, αλλιώς: 1. Εάν j ι, ο κόµβος j αποθηκεύει το Α στη µνήµη στην θέση του Β και στέλνει ένα αντίγραφο του Α σε όλες τις συναφείς συνδέσεις του εκτός από αυτή από την οποία το Α παραλήφθηκε Εάν j=i ο κόµβος ι στέλνει σε όλους τους γείτονές του ένα νέο µήνυµα αναβαθµίσεων που φέρει την παρούσα κατάσταση όλων των εξερχόµενων συνδέσεών του µαζί µε έναν αριθµό ακολουθίας που είναι 1 συν τον αριθµό ακολουθίας του Α Πληµµύρα Χωρίς Περιοδικές Ανανεώσεις 58

59 Αδυναµία: Ο αλγόριθµος είναι τρωτός σε λάθη µνήµης και µετάδοσης Παράδειγµα: Πληµµύρα Χωρίς Περιοδικές Ανανεώσεις 59

60 Εκποµπή χωρίς Αριθµούς Ακολουθίας Αλγόριθµος Τοπολογικού Ελάχιστου Μονοπατιού (Shortest Path Topology Algorithm ή SPTA) Υπάρχει ένας ειδικός κόµβος αποκαλούµενος κέντρο (center) ιαµορφώνουµε τις πληροφορίες ως µια µεταβλητή Β που παίρνει τις τιµές σε κάποιο σύνολο Συµβολισµός B i, όπου i κόµβος Συµβολισµός B i j, όπου i, j γειτονικοί κόµβοι Εκποµπή χωρίς Αριθµούς Ακολουθίας 60

61 Ο αλγόριθµος διατηρεί ένα δέντρο των κατευθυνόµενων πορειών από όλους τους κόµβους στο κέντρο i s(i) Κέντρο Εκποµπή χωρίς Αριθµούς Ακολουθίας 61

62 Ο αλγόριθµος SPTA κατασκευάζει ένα ξεχωριστό δέντρο ελάχιστων µονοπατιών για κάθε κόµβο/κέντρο κέντρο οικονοµικότερα από τον ασύγχρονο αλγόριθµο Bellman-Ford οµές εδοµένων που χρησιµοποιεί ο SPTA: 1. Ο κύριος πίνακας τοπολογίας Τ i 2. Οι πίνακες τοπολογίας πυλών Τ i j Εκποµπή χωρίς Αριθµούς Ακολουθίας 62

63 5 κανόνες που διέπουν τον αλγόριθµο SPTA a. Κανόνες επικοινωνίας 1. Όταν µια είσοδος κατάστασης συνδέσεων του κύριου πίνακα τοπολογίας ενός κόµβου αλλάζει, η νέα είσοδος µαταδίδεται σε κάθε µια από τις λειτουργούσες συναφείς συνδέσεις του κόµβου 2. Όταν µια αποτυχηµένη σύνδεση εµφανίζεται, κάθε ένας από τους προσπίπτων κόµβους του µεταδίδει ολόκληρο, τον κύριο πίνακα τοπολογίας του στον αντίθετο προσπίπτων κόµβο πέρα από εκείνη την σύνδεση Εκποµπή χωρίς Αριθµούς Ακολουθίας 63

64 5 κανόνες που διέπουν τον αλγόριθµο SPTA(συνέχεια συνέχεια) b. Κανόνες αναβάθµισης τοπολογικών πινάκων 3. Όταν µια συναφής σύνδεση ενός κόµβου αποτυγχάνει, η αποτυχηµένη κατάσταση εισάγεται στους κύριους πίνακες τοπολογίας και στους πίνακες τοπολογίας πυλών. 4. Όταν ένας κόµβος λαµβάνει ένα µήνυµα κατάστασης σύνδεσης από έναν γείτονα, εισάγει το µήνυµα στον πίνακα τοπολογίας πυλών που συνδέεται µε εκείνο τον γείτονα. 5. Όταν µια καταχώρηση κύριας τοπολογίας Τ i, αλλάξει λόγω της αλλαγής κατάστασης µίας συναφής σύνδεσης, ή µια καταχώρηση µιας τοπολογίας πυλών Τ i j αλλάζει λόγω µιας επικοινωνίας από τον γειτονικό κόµβο j, ο κόµβος ι ενηµερώνει τον κύριο πίνακα τοπολογίας του µε τη χρήση του ακόλουθου αλγορίθµου Εκποµπή χωρίς Αριθµούς Ακολουθίας 64

65 Αλγόριθµος κύριων τοπολογικών αναβαθµίσεων στον κόµβο i A C G B D F 3 E 5 P 1 ={2,3}, P 2 ={2,3,5}, P 3 ={2,3,5,4}, P 4 ={2,3,5,4,6} L 1 ={D,C,E}, L 2 ={F}, L 3 ={G} Εκποµπή χωρίς Αριθµούς Ακολουθίας 65

66 Αλγόριθµος κύριων τοπολογικών αναβαθµίσεων στον κόµβο i (συνέχεια) Συνδέσεις Τοπολογία Τοπολογία Απόσταση Εµπιστεύεται Τελική κύρια Πυλών Πυλών τον γείτονα: τοπολογία Τ 1 2 Τ 1 3 Α B C D E F G - - D U U U D - - U U U U U του κόµβου U 0 - U 1 2 D 1 2,3 U 1 3 U 2 3 U 3 3 U Εκποµπή χωρίς Αριθµούς Ακολουθίας 66

67 Τα κύρια πλεονεκτήµατα του SPTA έναντι του αλγορίθµου πληµµύρας του ARPANET είναι ότι: 1. εν απαιτείται χρήση των αριθµών ακολουθίας και του πεδίο χρόνου παραµονής 2. Ο SPTA είναι ολοκληρωτικα οδηγούµενος από γεγονότα και δεν απαιτεί το σηµαντικό υψηλό κόστος των συνήθων περιοδικών αναβαθµίσεων του αλγορίθµου του ARPANET Εκποµπή χωρίς Αριθµούς Ακολουθίας 67

68 ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ Μιλήσαµε γενικά για την δροµολόγηση Αναφερθήκαµε στις µεθόδους της πληµµύρας (flooding) και της εκποµπής (broadcasting) Πιο συγκεκριµένα είδαµε µοντέλα δροµολόγησης (ARPANET, TYMNET, SNA) Είδαµε στοιχεία της θεωρίας γραφηµάτων και ειδικότερα αλγόριθµους ελάχιστων µονοπατιών Τέλος αναφερθήκαµε σε δροµολόγηση όπου εµφανίζονται λάθη εξαιτίας της αποτυχίας συνδέσεων ή/και κόµβων ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ 68

69 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Data Networks Second Edition, Bertsekas Dimitri and Gallager Robert, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ07458 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 69

70 ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜE Ηταν µια παρουσίαση από τους: Μαντζούκα Αλέξανδρο Καπετανάκη ηµήτριο Για το µάθηµα των ικτύων Υπολογιστών ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕ 70