ιαδίκτυα & Ενδοδίκτυα Η/Υ (Kεφ. 10) ΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗ Χαρακτηριστικά Στρατηγικές ροµολόγησης Παραδείγµατα Βιβλίο Μαθήµατος: Επικοινωνίες Υπολογιστών & εδοµένων, William Stallings, 6/e, 2000. ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 1
ΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗ Πολύπλοκη και σηµαντική πλευρά της σχεδίασης ενός δικτύου µεταγωγής πακέτου Απαιτούµενα χαρακτηριστικά Ορθότητα (correctness) Απλότητα (simplicity) Ανθεκτικότητα (robustness) Σταθερότητα (stability) ικαιοσύνη (fairness) Βελτιστοποίηση (optimality) Αποδοτικότητα (efficiency) ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 2
Κριτήρια Απόδοσης Χρησιµοποιούνται για την επιλογή µιας διαδροµής Το πιο απλό κριτήριο είναι η επιλογή της διαδροµής µε τα ελάχιστα άλµατα ροµολόγηση µε το ελάχιστο κόστος (least-cost routing) Κάθε σύνδεση συσχετίζεται µε ένα κόστος Αναζητάται η διαδροµή µέσα στο δίκτυο που επιτυγχάνει το ελάχιστο κόστος Αρκετοί αλγόριθµοι δροµολόγησης ελαχίστου κόστους βρίσκονται σε ευρεία χρήση (παράρτηµα 10Α) ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 3
Παράδειγµα Συνδέσεων µε Κόστη ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 4
Χρόνος και Τόπος Απόφασης Χρόνος Καθορίζεται από το εάν η απόφαση δροµολόγησης γίνεται µε βάση το πακέτο ή το νοητό κύκλωµα Όταν η εσωτερική λειτουργία βασίζεται σε αυτόνοµα πακέτα, για κάθε πακέτο χωριστά παίρνεται µία απόφαση δροµολόγησης Για εσωτερική λειτουργία νοητού κυκλώµατος, η απόφαση δροµολόγησης παίρνεται τη στιγµή που αποκαθίσταται το νοητό κύκλωµα Τόπος Κατανεµηµένη Κάθε κόµβος έχει την ευθύνη επιλογής µιας γραµµής εξόδου για τη δροµολόγηση των πακέτων που φτάνουν Μη κατανεµηµένη (κεντρική) Η απόφαση παίρνεται από κάποιον καθορισµένο κόµβο, όπως ένα κέντρο ελέγχου δικτύου Πηγής Η απόφαση δροµολόγησης στην ουσία γίνεται από τον σταθµό πηγής (αντί από ένα κόµβο του δικτύου) και έπειτα µεταδίδεται στο δίκτυο ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 5
Πηγή Πληροφόρησης του ικτύου και Συχνότητα Ενηµέρωσης Οι περισσότερες στρατηγικές δροµολόγησης απαιτούν οι αποφάσεις να βασίζονται: Στη γνώση της τοπολογίας του δικτύου Στο φορτίο κίνησης Στο κόστος σύνδεσης Κατανεµηµένη δροµολόγηση Οι κόµβοι χρησιµοποιούν τοπική πληροφορία (π.χ. κόστος ) Οι κόµβοι συλλέγουν πληροφορία από γειτονικούς κόµβους Οι κόµβοι παίρνουν πληροφορίες από όλους τους κόµβους µιας συγκεκριµένης διαδροµής Κεντρική δροµολόγηση Ο κεντρικός κόµβος χρησιµοποιεί τις πληροφορίες που παίρνει από όλους τους κόµβους Συχνότητα ενηµέρωσης Ανανέωση της πληροφορίας που βρίσκεται στους κόµβους Σταθερή στρατηγική ποτέ δεν ανανεώνεται Προσαρµοστική στρατηγική - ανανέωση σε τακτά χρονικά διαστήµατα ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 6
Στρατηγικές ροµολόγησης Στατική Πληµµύρα Τυχαία Προσαρµοστική ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 7
Στατική ροµολόγηση Καθορίζεται µία µονή, µόνιµη διαδροµή για κάθε ζεύγος κόµβων του τύπου πηγή-προορισµός του δικτύου Οι διαδροµές προσδιορίζονται µε αλγορίθµους δροµολόγησης ελάχιστου κόστους (Παράρτηµα 10Α) Οι διαδροµές είναι στατικές τουλάχιστον µέχρι να υπάρξει µία µεταβολή στην τοπολογία του δικτύου ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 8
Πίνακες Στατικής ροµολόγησης (χρησιµοποιώντας το προηγούµενο Σχήµα, 10.6) ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 9
Πληµµύρα εν απαιτεί οποιαδήποτε πληροφορία δικτύου Ένα πακέτο στέλνεται από έναν κόµβο πηγής σε όλους τους γειτονικούς κόµβους Ένα εισερχόµενο πακέτο επαναµεταδίδεται σε όλες τις εξερχόµενες συνδέσεις εκτός από τη σύνδεση από την οποία έφτασε Τελικά ένας αριθµός από αντίγραφα του πακέτου θα φτάσει στον προορισµό Κάθε πακέτο έχει έναν µοναδικό αριθµό ώστε να αποφεύγονται οι διπλοτυπίες Για να περιορίσουµε το φορτίο του δικτύου κάθε κόµβος θυµάται την ταυτότητα των πακέτων που έχει ήδη επαναµεταδώσει Κάθε πακέτο περιλαµβάνει ένα πεδίο µέτρησης αλµάτων ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 10
Παράδειγµα Πληµµύρας (µετρητής άλµατος = 3) ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 11
Ιδιότητες Τεχνικής Πληµµύρας οκιµάζονται όλες οι πιθανές διαδροµές από την πηγή στον προορισµό Υψηλή ανθεκτικότητα Τουλάχιστον ένα αντίγραφο του πακέτου που θα φτάσει στον προορισµό έχει χρησιµοποιήσει τη διαδροµή µε τα λιγότερα άλµατα Μπορεί να χρησιµοποιηθεί για να εγκατασταθεί η διαδροµή για ένα νοητό κύκλωµα Όλοι οι κόµβοι που είναι άµεσα ή έµµεσα συνδεδεµένοι µε τον κόµβο πηγή δέχονται επίσκεψη Χρήσιµη για τη διασπορά σηµαντικής πληροφορίας σε όλους τους κόµβους (π.χ. δροµολόγηση) ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 12
Τυχαία ροµολόγηση Ένας κόµβος επιλέγει ένα µόνο µονοπάτι εξόδου για την επαναµετάδοση ενός εισερχόµενου πακέτου Η σύνδεση εξόδου επιλέγεται τυχαία ή εκ περιτροπής (round-robin) Μπορεί να ορισθεί µία πιθανότητα για κάθε σύνδεση εξόδου και να επιλέξουµε τη σύνδεση µε βάση αυτή την πιθανότητα εν απαιτεί τη χρήση πληροφοριών για το δίκτυο Η διαδροµή συνήθως δεν είναι η διαδροµή µε το ελάχιστο κόστος ούτε µε τα ελάχιστα άλµατα ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 13
Προσαρµοστική ροµολόγηση Χρησιµοποιείται σχεδόν σε όλα τα δίκτυα µεταγωγής πακέτου Οι αποφάσεις δροµολόγησης αλλάζουν καθώς αλλάζουν οι συνθήκες στο δίκτυο Βλάβη Συµφόρηση Πρέπει να ανταλλάσσεται πληροφορία ανάµεσα στους κόµβους για την κατάσταση του δικτύου Η απόφαση δροµολόγησης είναι πιο πολύπλοκη Όσο περισσότερη πληροφορία και όσο πιο συχνά ανταλλάσσεται τόσο το φορτίο στο δίκτυο αυξάνει Η γρήγορη αντίδραση προκαλεί ταλαντώσεις που προκαλούν συµφόρηση Η αργή αντίδραση δεν έχει καµία ανταπόκριση ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 14
Πλεονεκτήµατα Προσαρµοστικής ροµολόγησης Μπορεί να βελτιώσει την απόδοση από την οπτική γωνία του χρήστη του δικτύου Μπορεί να βοηθήσει στον έλεγχο συµφόρησης (εξετάζεται στο κεφάλαιο 12) Η προσαρµοστική δροµολόγηση είναι µία πολύπλοκη διεργασία Τα περισσότερα κύρια δίκτυα µεταγωγής πακέτου (π.χ. ARPANET, TYMNET) έχουν υποστεί τουλάχιστον µία κύρια αναθεώρηση της στρατηγικής δροµολόγησής τους ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 15
Οµαδοποίηση Στρατηγικών Προσαρµοστικής ροµολόγησης Βάσει της πηγής πληροφόρησης Τοπική (isolated) Ένας κόµβος δροµολογεί κάθε πακέτο στη σύνδεση εξόδου µε το µικρότερο µήκος ουράς αναµονής Λαµβάνονται υπόψη επιθυµητές (biased) κατευθύνσεις για κάθε προορισµό Σπάνια χρησιµοποιείται - δεν εκµεταλλεύεται την εύκολη διαθέσιµη πληροφορία Γειτονικοί κόµβοι Όλοι οι κόµβοι ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 16
Παράδειγµα Αποµονωµένης Προσαρµοστικής ροµολόγησης ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 17
Στοιχεία Τεχνικών ροµολόγησης για ίκτυα Μεταγωγής Πακέτου Κριτήρια Απόδοσης Αριθµός αλµάτων Κόστος Καθυστέρηση ιαµετακοµιστική ικανότητα Χρόνος Απόφασης Πακέτο (αυτόνοµο πακέτο) Σύνοδος (νοητό κύκλωµα) Τόπος Απόφασης Κάθε κόµβος (κατανεµηµένος) Κεντρικός κόµβος (µη κατανεµηµένος) Αρχικός κόµβος (πηγή) Πηγή Πληροφόρησης του ικτύου Καµία Τοπική Γειτονικός κόµβος Κόµβοι κατά µήκος της διαδροµής Όλοι οι κόµβοι Πληροφορία ικτύου και Συχνότητα Ενηµέρωσης Συνεχής Περιοδικός Σηµαντική αλλαγή φορτίου Αλλαγή τοπολογίας ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 18
ARPANET Στρατηγικές ροµολόγησης (1) Πρώτη Γενιά 1969 Κατανεµηµένος προσαρµοστικός αλγόριθµος Χρησιµοποιούσε την εκτιµούµενη καθυστέρηση ως κριτήριο απόδοσης Bellman-Ford αλγόριθµος (παράρτηµα 10Α ) Κάθε κόµβος ανταλλάσσει το διάνυσµα καθυστερήσεών του µε όλους τους γειτονικούς του κόµβους Οι πίνακες δροµολόγησης ανανεώνονται βάσει της εισερχόµενης πληροφορίας εν λαµβάνει υπόψη την ταχύτητα της σύνδεσης αλλά απλά το µήκος της ουράς αναµονής της συγκεκριµένης σύνδεσης Τα µήκη των ουρών µεταβάλλονται γρήγορα µε το χρόνο Το µήκος της ουράς δεν είναι αξιόπιστη µέτρηση για την καθυστέρηση της γραµµής Αργή ανταπόκριση στη συµφόρηση ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 19
ARPANET Στρατηγικές ροµολόγησης (2) εύτερη Γενιά 1979 Χρησιµοποιεί καθυστερήσεις ως κριτήριο επίδοσης Η καθυστέρηση υπολογίζεται άµεσα Dijkstra s αλγόριθµος (παράρτηµα 10Α ) Αξιόπιστη για µικρά και µεσαία φορτία ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 20
ARPANET Στρατηγικές ροµολόγησης (3) Τρίτη Γενιά 1987 Αλλαγή στη λειτουργία που υπολογίζει τα κόστη των συνδέσεων Ο υπολογισµός ξεκινά µε τη µέτρηση της µέσης καθυστέρησης για τα 10 τελευταία δευτερόλεπτα Αυτή η τιµή έπειτα µετατρέπεται ως εξής: Χρησιµοποιώντας ένα απλό µοντέλο ουρών ενός server µετατρέπεται σε βαθµό χρήσης της σύνδεσης Το αποτέλεσµα οµαλοποιείται παίρνοντας το µέσο όρο µε την προηγούµενη εκτίµηση του βαθµού χρήσης Το κόστος της σύνδεσης έπειτα τίθεται ως συνάρτηση του µέσου βαθµού χρήσης ΕΥ - κεφ.10 (2/3) ρ Παύλος Θεοδώρου 21