Динамічна маршрутизація

Найбільш ефективними, але і, мабуть, найскладнішими, є способи динамічної (адаптивної) маршрутизації. При динамічній маршрутизації вміст таблиць маршрутів змінюється залежно від стану і завантаження каналів передачі даних і вузлів комутації. Для адаптації до зміни навантаження кожному вузлу комутації надається певна інформація про стан мережі передачі даних і, насамперед, про її топологію, інтенсивність потоків даних і затримки (черги) у вузлах комутації. Ця інформація відстежується (збирається) спеціальними керуючими пакетами, якими обмінюються вузли комутації. Якість маршрутизації значною мірою залежить від оперативності відновлення керуючої інформації. Загалом, найбільш оптимальна маршрутизація досягається за наявності інформації про миттєвий стан мережі та її завантаження. Проте це найчастіше призводить до значного збільшення потоку керуючих пакетів у мережі передачі даних і до зниження її ефективності. Динамічна маршрутизація є досить складним процесом, під час якого виконуються такі дії:

· формування маршрутів, яке здійснюється за допомогою алгоритмів маршрутизації шляхом упорядкування у кожному вузлі комутації таблиць маршрутів пакетів;

· реалізація маршрутів, тобто керування пакетами під час проходження їх підмережею зв’язку до місця призначення за допомогою спеціальних протоколів мережевого рівня;

· контроль стану мережі, у тому числі аналіз топології мережі, структури потоків і затримок у вузлах комутації;

· передача інформації про стан мережі, яку використовують для коригування таблиць маршрутів;

· коригування маршрутів.

Залежно від обраної стратегії коригування маршрутів розрізняють централізовану, розподілену, локальну і гібридну маршрутизації.

У разі централізованої адаптивної маршрутизації кожен вузол мережі готує і у певний момент передає менеджерові мережі інформацію про своє завантаження. Відповідно до цієї інформації менеджер складає глобальну картину стану мережі, за якою визначаються оптимальні маршрути проходження пакетів. Основним критерієм оптимальності маршруту є час затримки передачі пакетів. Обчисливши оптимальні маршрути, менеджер для кожного вузла комутації формує таблиці маршрутів, які потім розсилаються у відповідні вузли мережі передачі даних.

За способом збирання інформації про стан мережі і розсилання керуючих директив процес маршрутизації може бути синхронним або асинхронним. У першому випадку збирається інформація і надсилаються керуючі директиви через регулярні проміжки часу, а у другому — ця процедура здійснюється тільки при істотних змінах мережі передачі даних. Здебільшого за синхронного режиму обмін службовою інформацією є інтенсивнішим, а за асинхронного — необхідний постійний контроль за станом мережі. У будь-якому разі на менеджері мережі лежить основне навантаження щодо формування маршрутів, яке різко зростає зі збільшенням кількості вузлів мережі передачі даних. Як уже зазначалося, загальним недоліком централізованих методів маршрутизації є цілковита залежність функціонування мережі від її менеджера, що стає небезпечним зі збільшенням навантаження на нього. Крім цього, затримки, зумовлені обміном і обробкою великого обсягу керуючої інформації, знижують ефективність керування мережею, особливо у разі швидкої зміни потоків даних.

Цих недоліків позбавлені методи розподіленого керування маршрутизацією, які застосовуються у сучасних глобальних комп’ютерних мережах.

При розподіленій адаптивній маршрутизації кожен вузол комутації сам формує свою таблицю маршрутів, використовуючи для цього інформацію, яку він отримує від вузлів, що розміщуються на можливих шляхах до одержувача. Вузли обмінюються інформацією про свій стан, часові затримки і черги пакетів. Під час вибору маршрутів враховується час, потрібний для одержання позитивних підтверджень на попередні пакети. Отже, будь-яке істотне відхилення від стабільного стану відразу ж передається суміжним вузлам для коригування їхніх таблиць маршрутів.

Одним із найпростіших варіантів розподіленої динамічної маршрутизації є локальна адаптивна маршрутизація, при якій вузол комутації практично сам вибирає маршрути передачі пакетів, не одержуючи інформації від інших вузлів. Таблиці маршрутів завантажуються централізованим способом заздалегідь. Надалі маршрут вибирається згідно з відомостями про довжину вихідних черг топологією мережі передачі даних. Пакет направляється найкоротшим шляхом з урахуванням мінімальної довжини вихідної черги.

Локальна адаптивна маршрутизація забезпечує високу гнучкість роботи мережі передачі даних, швидкий і ефективний спосіб вирішення проблеми обходу несправних або перевантажених вузлів. Водночас вона характеризується складністю програми формування та обробки таблиць маршрутів, можливістю «автоколивання» і втрати пакетів під час зміни таблиць маршрутів.

Ефективнішим методом маршрутизації можна вважати гібридну маршрутизацію, яка поєднує позитивні властивості локальної і централізованої маршрутизацій. Прикладом є «дельта-маршрутизація», за якої менеджер з деяким запізненням стежить за глобальною ситуацією у мережі, тоді як вузлам надана певна свобода дій з тим, щоб вони могли швидко реагувати на локальні коливання навантаження мережі та зміни стану її окремих компонентів.

Різноманітність у способах маршрутизації пояснюється відсутністю універсального способу, оптимального для різних прикладних програм і характеристик мережі (рівня потоку даних, надійності передачі, часу встановлення наскрізного (через мережу) з’єднання, швидкості передачі блоків даних тощо).