На начальных этапах создания сети Internet составлялся централизованный полный список всех хостов, подключаемых к сети, однако в связи с развитием сети Internet и частым изменением её топологии поддержание такого списка оказалось крайне затруднительным, что привело к созданию доменной системе имён DNS.
Система адресации DNS разделяет все адреса по иерархическому принципу, объединяя их домены. Каждый домен представляет собой группу хостов, объединённых по географическому или по тематическому принципу.
Для поиска хоста по его доменному имени в доменах существуют специальные серверы имён, которые осуществляют преобразование доменного адреса в доменной системе в его сетевой адрес.
Поскольку каждый хост должен определяться однозначно, то его доменное имя должно быть уникально. Возможны случаи, когда один IP – адрес соответствует двум доменным именам. Это используется для создания виртуального хостинга.
В некоторых случаях с 1 доменным именем могут ассоциироваться несколько IP – адресов.
Наличие доменного имени, подключённого к сети Internet, не является обязательным, в отличии от IP адреса.
В архитектуре TCP/IP сети соединяются друг с другом при помощи коммутаторов IP пакетов, которые называются шлюзами или маршрутизатором. Его основная задача заключается в определении по специальному алгоритму адреса следующего маршрутизатора. Для решения этой задачи маршрутизатор должен располагать специальной БД, обеспечивающей маршрутизацию, которая называется таблицей маршрутов.
В сети Internet используется dategram – ный режим коммутации пакетов. Поэтому пакеты одного сообщения могут доставляться получателю различными маршрутами, причём для каждого пакета должен выбираться маршрут, оптимальный для текущей ситуации в сети.
В связи с этим таблицу маршрутов необходимо регулярно обновлять. Качественный алгоритм маршрутизации должен обладать следующими свойствами:
1. Распознавать отказ и восстановление каналов связи и других маршрутизаторов, а также осуществлять при необходимости переключение на другие маршруты, причём переключение на маршрут должно быть достаточно быстрым, чтобы не превысить TimeOut TCP соединения (порядка 1 минуты).
2. Исключать зацикливание пакетов в назначаемых маршрутах.
3. Нагрузка, создаваемая служебными сообщениями не должна ощутимо сказываться на нормальной работе сети. Например, это означает, что информация об изменениях маршрутов должна передаваться в виде дополнений к существующим БД.
4. Размер БД по маршрутизации не должен превышать некоторой заданной величины, которая не должна зависеть от топологии сети. Реализация алгоритма не должна требовать хранения полной БД. Использование маршрутов по умолчанию применяется с осторожность, так как их использование может вызывать проблемы, связанные с появлением циклов и неправильных конфигураций.
Кроме того, маршрутизатор должен обеспечивать эффективное распределение собственных ресурсов как по пропускной способности каналов связи, так и буферных ЗУ, которые используются для хранения ожидающих передачи пакетов. Нельзя допустить, чтобы высокоскоростной канал захватил весь объём буферных ЗУ (БЗУ), ничего не оставив менее скоростному каналу.
Алгоритм также может учитывать поле типа услуг заголовка и назначать более высокий приоритет пакетам, передающим служебную информацию. Пути передачи сообщений о таких событиях как сбой или восстановление канала связи или маршрутизатора не должны требовать функционирования самого алгоритма маршрутизации.
Зачастую для достижения места назначения пакету требуется пройти маршрутизаторы 2 или более автономных систем. Поэтому автономные системы должны иметь возможность обмениваться информацией о своём состоянии. Протокол для обмена служебной информацией между автономными системами называется внешним протоколом передачи EGP (exterior gatway protocol). Процедура выбора пути заложена в протоколе IP, причём на этом уровне определяется только то, какому маршрутизатору необходимо передать пакет с конкретным адресом и местом назначения. Просмотр таблицы маршрутов производится в 3 этапа. На первом ищется соответствие адреса, записанного в заголовке IP пакета адресу места назначения и в случае успеха пакет отправляется соответствующему маршрутизатору или непосредственно hostу – получателю. Во втором этапе ищется соответствие адреса, записанного в заголовке пакета адресу некоторой региональной сети. Одна запись в таблице соответствует всем хостам сети. В случае успешного поиска пакет отправляется в соответствующий маршрутизатор и на третьем этапе ищется маршрут по умолчанию.
Существуют статические и динамические алгоритмы обновления информации в таблице. Статические алгоритмы – это способ маршрутизации, не изменяющийся при изменении топологии и состояния сети. Простая маршрутизация обеспечивается различными алгоритмами, наиболее типичными из которых являются алгоритмы случайной и лавинной маршрутизации.
Случайная маршрутизация – это передача данных из узла в любом случайным образом выбранном направлении, кроме направления по котором данные поступили в узел.
Лавинная маршрутизация – это передача данных во всех направлениях, кроме того, по которому поступили данные.
При случайной маршрутизации данные с конечной вероятностью когда-либо достигают адресата. При лавинной маршрутизации хотя бы одно направление обеспечит доставку данных за минимальное время, таким образом лавинная маршрутизация гарантирует малое время доставки.
Шлюзы, входящие в состав одной автономной системы, могут работать на основе алгоритмов динамической маршрутизации. Это протоколы на основе алгоритма Беллмана-Форда и протокола на основе алгоритма Дейкстры. Шлюзы, работающие по алгоритму Беллмана-Форда, хранят векторы длин кратчайших маршрутов для всех сетей, входящих в состав объединенной сети. Периодически каждый шлюз передает свой вектор соседним шлюзам в автономной системе, а элементы вектора, принятого от соседнего шлюза складываются с длинами исходящих линий связи. На основе полученной таблицы строится новый вектор длин кратчайших маршрутов. Этот алгоритм также обозначается как DV-алгоритм (Distance Vector).
Протоколы на основе этого алгоритма достаточно просто реализуются, требуют мало памяти и процессорного времени, но обладают рядом недостатков. Так при увеличении количества сетей, входящих в состав автономной системы, сильно возрастает количество передаваемой информации.
Лекция №12 (6 ноября 2008)
Шлюзы, работающие по алгоритму Дейксера, сначала определяют кратчайшие пути ко всем сетям. Для этого в каждом шлюзе строится полное дерево кратчайших путей с корнем в данном шлюзе. Процедура построения дерева кратчайших путей состоит.
Поэтому алгоритм называют также CPF алгоритмом. После того, как в шлюзе построено дерево кратчайших путей изменение характеристик линий связи, определяющие длины соответствующих дуг графа и изменение топологии сети приводят к достаточно малым дополнительным вычислениям, необходимым для корректировки дерева кратчайших путей.
В отличии от алгоритма Беллмана – Хорна шлюзы обмениваются не векторами длин маршрутов, а только сведениями о длинах исходящих линий связи. При этом размер корректирующих пакетов довольно мал и не зависит от количества сетей в автономной системе.
При появлении в сети нового шлюза или включения новой линии связи изменение в топологии не учитываются при маршрутизации в течении времени, необходимого для того, чтобы информация о произведённых изменениях успела достигнуть всех шлюзов системы.
По сравнению алгоритм Дейкстера обеспечивает более реальную оценку ситуации в сети, меньшее время реакции на существенные изменения в сети и снижает вероятность появления таких эффектов как зацикливание. В то же время алгоритм сложнее в реализации и требует существенно больших объёмов памяти.
