ΔΙΚΤΥΑ (13) Π. Φουληράς
Τεχνολογίες WAN και Δρομολόγηση LAN Επεκτείνεται μόνον σε ένα κτίριο ή ομάδα κτιρίων WAN (Wide Area Network) Επεκτείνονται σε μεγάλες περιοχές MAN Ενδιάμεσο ως προς το μέγεθος της περιοχής που καλύπτει Βασική διαφορά του WAN από το LAN η επεκτασιμότητα/κλιμάκωση (scalability) Μπορεί να μεγαλώσει όσο χρειάζεται παρέχοντας ικανοποιητικό επίπεδο υπηρεσιών
Μεταγωγείς Πακέτων Βασικό δομικό στοιχείο επεκτασιμότητος δικτύων Μετακινεί πακέτα (packet switch) από την μία σύνδεση σε άλλη Χρησιμοποιείται ειδικό υλικό για επίτευξη υψηλών ταχυτήτων Συνήθως δύο τύποι συνδέσεων: Ένας αργός για σύνδεση με υπολογιστές και Ένας γρήγορος για σύνδεση με άλλους μεταγωγείς πακέτων
Ανάπτυξη ενός WAN Δεν είναι ανάγκη να είναι συμμετρικό Στηρίζεται στο ότι οι μεταγωγείς πακέτων υλοποιούν την μέθοδο store-and-forward (αποθήκευση και προώθηση) Έτσι μπορούν προσωρινά να αποθηκεύονται κάποια πακέτα χρήσιμο εάν πρέπει να στείλει πολλά ταυτόχρονα στην ίδια έξοδο
Φυσική Διευθυνσιοδότηση σε δίκτυο WAN Κάθε τεχνολογία WAN καθορίζει την ακριβή μορφή των πλαισίων, καθώς και μία μοναδική διεύθυνση σε κάθε συνδεδεμένο υπολογιστή Συνήθως η διεύθυνση έχει ιεραρχική μορφή Ηαπλούστερημε2 μέρη: Το πρώτο για τον μεταγωγέα πακέτων και το δεύτερο για έναν υπολογιστή συνδεδεμένο στον μεταγωγέα. Παράδειγμα φαίνεται παρακάτω.
Πώς γίνεται η Προώθηση Κατά άλματα (ένα κάθε φορά σε κάθε ενδιάμεσο μεταγωγέα) Η μέθοδος αυτή στηρίζεται στο ότι κάθε μεταγωγέας γνωρίζει μόνον τους γείτονές του και πώς να προωθήσει το κάθε πακέτο στον καταλληλότερο ώστε αυτό να καταλήξει στον προορισμό του Προώθηση στο Επόμενο Άλμα (Next-Hop Forwarding)
Πώς γίνεται η Προώθηση 2 Με την χρήση Πίνακα δρομολόγησης Βλ. κάτω για παράδειγμα
Ανεξαρτησία από την Αφετηρία Κάθε προώθηση στο επόμενο άλμα δεν εξαρτάται ούτε από την αφετηρία, ούτε και από την έως τότε προηγούμενη διαδρομή μόνον από την διεύθυνση προορισμού Με τον τρόπο αυτόν μπορεί να συμπτυχθεί ο πίνακας δρομολόγησης από το προηγούμενο παράδειγμα όπως φαίνεται παρακάτω (μπορεί να χρησιμοποιείται μόνον το πρώτο μέρος της κάθε διευθύνσεως προορισμού)
Δρομολόγηση σε WAN Η επεκτασιμότητα ενός WAN είναι δυνατή μέσω της προσθήκης μεταγωγέων πακέτων Εσωτερικοί μεταγωγείς (Interior switches) όταν δεν συνδέονται σε αυτούς άμεσα υπολογιστές Διαφορετικά Εξωτερικοί μεταγωγείς (Exterior switches) Οι τιμές του κάθε πίνακα δρομολόγησης πρέπει: Να εξασφαλίζουν γενική δρομολόγηση (προς οπουδήποτε) Να εξασφαλίζουν βέλτιστη διαδρομή προς κάθε δυνατό προορισμό
Δρομολόγηση σε WAN 2 Η θεωρία ήδη υπάρχει από την θεωρία γράφων Απαιτείται η αντιστοίχηση WAN σε γράφο
Δρομολόγηση σε WAN 3 Και οι αντίστοιχοι Πίνακες Δρομολόγησης Το κάθε ζεύγος (u, v) αντιστοιχεί στην ακμή από τον κόμβο u στον κόμβο v
Μείωση Μεγέθους Πίνακα Δρομολόγησης Μπορεί να γίνει λόγω ιεραρχικών διευθύνσεων, αλλά και περαιτέρω με την χρήση προεπιλεγμένων δρομολογίων
Προεπιλεγμένα Δρομολόγια Αποφεύγονται διπλές καταχωρήσεις Επιτρέπεται μόνον ένα προεπιλεγμένο δρομολόγιο (default route) ανά πίνακα δρομολόγησης γιατί;
Τρόποι Υπολογισμού Πίνακα Δρομολόγησης Δύο κατηγορίες: Στατική Δρομολόγηση (Static Routing) Μετά τον υπολογισμό και καταχώριση, τα δρομολόγια δεν αλλάζουν Δυναμική Δρομολόγηση (Dynamic Routing) Τα αποτελέσματα των υπολογισμών μπορούν να αλλάζουν αυτόματα με την μεταβολή των δικτυακών παραμέτρων (συνεπώς επαναλαμβάνονται κάποιοι ή όλοι οι υπολογισμοί αυτομάτως μέσω καταλλήλων προγραμμάτων) Στατική Δρομολόγηση απλούστερη, αλλά πάσχει από δυσκαμψία ιδίως για μεγάλα δίκτυα
Υπολογισμός Συντομότερης Διαδρομής Απαιτείται για τον κάθε πίνακα δρομολόγησης Μπορεί να είναι: Κεντρικοποιημένος απαιτείται άμεση πληροφόρηση για όλον τον γράφο ώστε να γίνει ο υπολογισμός Συνήθως ο αλγόριθμος Dijkstra Κατανεμημένος απαιτείται άμεση πληροφόρηση για ένα μικρό μέρος (π.χ. οι άμεσοι γείτονες) για να γίνει ο υπολογισμός Συνήθως μέσω Διανυσμάτων Απόστασης (Distance Vectors)
Δρομολόγηση με Κατάσταση Συνδέσμων (Link State Routing) Ανήκει στην πρώτη κατηγορία Τυπικά ο SPF (Shortest Path First)
Κατανεμημένος Υπολογισμός Δρομολογίων Ανήκει στην Δεύτερη Κατηγορία
Παραδείγματα Υπολογισμών με τους δύο Αλγορίθμους Χρησιμοποιείται ο παρακάτω γράφος Οι αριθμοί στις ακμές είναι το κόστος για κάθε μία Στόχος η μείωση του κόστους από την αφετηρία προς όλους τους δυνατούς προορισμούς (άθροισμα κόστους όλων των ακμών που μετέχουν σε κάθε διαδρομή) ουσιαστικά ένα δένδρο κάλυψης ελαχίστου κόστους (Minimum Cost Spanning Tree) Εδώ υποθέτουμε ότι η αφετηρία είναι ο κόμβος 1 3 11 1 2 3 4 9 6 5 6 8 2 5 7 3
Παράδειγμα 1: Link State & Dijkstra Αφετηρία ο κόμβος 1 S = { 2, 3, 4, 5, 6, 7 } D = [ 0, 15,,,, 9,, ] R = [ 0, 5, 0, 0, 0, 5, 0, 0 ] u c = D[5] + w(5,2) = 9 + 6 = 15 < D[2] R[2] = u = 5 D[2] = c = 15 3 11 1 2 3 4 9 6 5 6 8 2 5 7 3 u;
Παράδειγμα 1.2: Link State & Dijkstra Αφετηρία ο κόμβος 1 S = { 2, 3, 4, 6, 7 } D = [ 0,15, 18,,, 9, 23,, ] R = [ 0, 5, 0, 2, 0, 5, 2, 0, 0 ] u c = D[2] + w(2,3) w(2,6) = 15 + 38 = 18 23 < D[3] D[6] R[3] = 2 D[3] = c = 18 3 11 1 2 3 4 9 6 5 6 8 2 5 7 3 u;
Παράδειγμα 1.3: Link State & Dijkstra Αφετηρία ο κόμβος 1 S = { 4, 6, 7 } D = [ 0,15,18, 29, 28,, 9, 23, 20, 25 ] R = [ 0, 5, 2, 0, 3, 7, 5, 3, 2, 06 ] u c = D[3] D[6] D[7] + w(3,6) w(6,7) w(7,4) w(3,4) = 18 20 25 + 25 311 = = 20 25 2829 < < D[6] D[7] D[4] R[6] R[7] R[4] = 36 7 D[6] D[7] D[4] = c = 29 20 25 28 3 11 1 2 3 4 9 6 2 3 8 5 6 5 7 u;
Παράδειγμα 2: Distance Vector Εδώ φαίνεται μόνον ο Πίνακας Δρομολόγησης του κόμβου 1 V 5 2 3 (destination) D 9 15 18 (distance) N 5 5 5 (next-hop) 3 11 1 2 3 4 9 6 2 3 8 5 6 5 7
Υπολογισμός με Κατάσταση Συνδέσμων (SPF) Ουσιαστικά χρησιμοποιείται το link-state routing (δρομολόγηση με κατάσταση συνδέσμων) Σταδιακά μεταδίδονται οι τιμές κατάστασης συνδέσμων από γείτονα σε γείτονα και κάθε δρομολογητής δημιουργεί μία εικόνα-γράφο του δικτύου Κάθε φορά χρησιμοποιεί τον Αλγόριθμο 13.1 (Dijkstra) OSPF κυριότερος εκπρόσωπος
Παραδείγματα Τεχνολογιών WAN ARPANET X.25 HELLASPACK του ΟΤΕ Frame Relay (Αναμετάδοση Πλαισίων) CIR = 0 δυνατόν 8Kbyteανά πλαίσιο 4-100 Mbps SMDS Switched Multi-megabit Data Service) Μικρή Κεφαλίδα και πλαίσιο έως 9188 byte ATM