ΔΙΑΔΙΚΤΥΩΣΗ ( Internetworking )

Δίκτυα Η/Υ ΙΙΔίκτυα Η/Υ ΙΙ

ΔΙΑΔΙΚΤΥΩΣΗ (Internetworking)


Διαδικτύωση

• Διαδικτύωση (internetworking) είναι η διασύνδεση υπολογιστικών συστημάτων μέσω τηλεπικοινωνιακών δικτύων, με σκοπό τον διαμοιρασμό των πόρων και των υπηρεσιών τους.


Γιατί διαδικτύωση;

• Packet containment

• Ευκολία στη διαχείριση (μικρότερα δίκτυα)

• Απομόνωση (δυσλειτουργιών - ασφάλεια)

• Περιορισμός δικτύων εκπομπής (broadcast)– Οικονομία σε πόρους

• Routing discovery (best path)


Στοιχεία διαδικτύωσης

• IWU - Internetworking Unit– Bridge (Link layer)

– Router (Network layer)

– Gateway

• υποδίκτυα (subnetworks ή subnets)


Internet

• NAP: Network Access Point

• MAE: Metropolitan Access Point

• CIX: Commercial Internet Exchange

• FIX: Federal Internet Exchange

• NSF: National Science Foundation

• “core routers” routers-at-the-edge

ISP

ISP

ISP

ISP

ISP

ISPusers usersNAP


Forwarding Routing

• Forwarding: η χρήση πινάκων δρομολόγησης ώστε να ληφθεί η κατάλληλη απόφαση προώθησης

• Routing: η διαφήμιση των διαδρομών ώστε να αποκτηθεί η γνώση για την κατασκευή πινάκων δρομολόγησης που θα χρησιμοποιήσει το πρωτόκολλο προώθησης

Routing Table

------- -------

------ -------

Routing protocol

χειροκίνητα

ARP


Routing Domain

an administrative entitySmall domains = few nets

Large domains = many nets

• Boundaries for the dissemination of routing information

• Account – billing• Security administration


Hierarchical routing domains• Large growth of networks responsible for large routing tables.

• More time spent in finding the right route

• Leading to larger queuing delay.

• Routers are divided into ‘regions’.

• Every router knows how to route in it’s own region • but not others’

• Packet that are not local can be pushed to the right router.


Multiple routing protocols

• Continuous improvement– Newer protocols– Legacy protocols

• Vendors standard groups

• Different types of networks

• Different routing considerations best route

secure route

cheaper route


Στόχοι κατά το σχεδιασμό αλγορίθμων δρομολόγησης

• Ακρίβεια (accuracy) - στη διαδρομή• Απλότητα (simplicity) - κατανάλωση πόρων• Αντοχή (robustness) - συμφόρηση• Σύγκλιση (convergence) - στην αλλαγή των πινάκων• Ευελιξία (flexibility) - (default, alternate routes,

hierarchical domains)


Περιορισμοί στο σχεδιασμό πρωτοκόλλων δρομολόγησης

• Minimize routing table space

• Minimize control messages

• Robustness

• Optimal Paths

• Quantity of Service

• Quality of Service


Περιορισμοί στο σχεδιασμό πρωτοκόλλων δρομολόγησης

• Static vs Dynamic Routing

• Distributed vs Centralised

• Source vs hop by hop

• Stochastic vs Deterministic

• Single vs multiple path

• State dependent vs stateless


QOS VS QOS


Δρομολόγηση στο τηλεφωνικό δίκτυο

Σε τι διαφέρει ένας δρομολογητής από ένα τηλεφωνικό κέντρο??

– Ποιο αξιόπιστη μεταγωγή και γραμμές

– Single organisational control

– Predictable load vs time statistics

– Trivial admission and control policy


Πρωτόκολλα Δρομολόγησης• GGP: Gateway-to-Gateway Protocol (ARPAnet)

– Overhead

– Περιορισμοί στη λειτουργία

• EGP: External Gateway Protocol

• RIP: Routing Information Protocol (Xerox)– Χρησιμοποιείται ευρέως

– Κυρίως σε τοπικά δίκτυα εκπομπής

• OSPF: Open Shortest Path First– Ξεπερνά τα προβλήματα το RIP

– Χρησιμοποιείται ευρέως


Routing Protocols• IS-IS: Intermediate System to Intermediate System (Digital –

OSI)• BGP: Border Gateway Protocol

– Ξεπερνά τους περιορισμούς του EGP– Χρησιμοποιείται στη διασύνδεση μεταξύ ISPs

• IDRP: InterDomain Routing Protocol (OSI-based)• PNNI: Private Network to Network Interface

– Κυρίως σε δίκτυα ΑΤΜ– Advertising – topology analysis – connection management

• IGRP: Intergateway Routing Protocol/ EIGRP (Cisco)– Παρόμοιο με το RIP


Ένα δίκτυο με τα κόστη των συνδέσεων

5

8 73

63

99

101

2 2

4

1

11

1

Δίκτυο 4Δίκτυο 3 Δίκτυο 2

Δίκτυο 1

E

Β

D

C

Δίκτυο 5

Α

G

FH

Σταθμός Χ

Σταθμός Υ

1


Οι πίνακες δρομολόγησης των συσκευών του

προηγούμενου σχήματος


Αρχές Δρομολόγησης

• κριτήριο ελάχιστου κόστους (least-cost criterion)

– ο αριθμός των αλμάτων (hops),– η χωρητικότητα των ζεύξεων, – ο τηλεπικοινωνιακός φόρτος των ζεύξεων – το οικονομικό κόστος χρήσης κάθε ζεύξης


Τεχνικές δρομολόγησης

• Fixed routing– Στατικός προγραμματισμός από τον διαχειριστή

• Adaptive routing – Προσαρμογή στις αλλαγές της δομής του δικτύου

που προέρχονται από:– αστοχία (failure) μιας δικτυακής συσκευής – συμφόρηση (congestion) μιας ζεύξης


Παθολογία προσαρμοζόμενης δρομολόγησης

• Σύνθετη απόφαση δρομολόγησης.– Επιβαρύνεται η επεξεργαστική ισχύς και ικανότητα του δρομολογητή.

• Οι πληροφορίες για την κατάσταση ενός δικτύου αλλού συλλέγονται κι αλλού χρησιμοποιούνται. – Όσο περισσότερη πληροφορία κι όσο πιο συχνά ανταλλάσσεται τόσο

καλύτερες είναι οι αποφάσεις δρομολόγησης.– η διακίνηση της πληροφορίας που γίνεται μέσα στο δίκτυο και μπορεί να

προκαλεί μεγάλη επιβάρυνση.• Μια τακτική προσαρμογών μπορεί να είναι πολύ γρήγορη, δημιουργώντας

καταστάσεις ταλαντώσεων στο δίκτυο, ή πολύ αργή ώστε όταν λαμβάνεται να είναι άσχετη με την τρέχουσα κατάσταση του δικτύου και πιθανόν πλέον ακατάλληλη.

• Μια τέτοια τακτική μπορεί να προκαλέσει παθολογικές καταστάσεις στο δίκτυο όπως το fluttering και το looping.


Fluttering• Η έννοια του fluttering αναφέρεται σε ραγδαίες διακυμάνσεις

στη δρομολόγηση. – Το φαινόμενο αυτό μπορεί να προκληθεί ακόμη και από δρομολογητές

που επιχειρούν να εφαρμόσουν διαμοιρασμό (splitting) ή εξισορρόπηση (balancing) φορτίου.

• Όταν μετά την διαδικασία επιλογής του επόμενου άλματος (Next-Hop), παραμένουν περισσότερες από μια διαδρομές ως πιθανή επιλογή για τον δρομολογητή, αυτός μπορεί να επιλέξει να μοιράσει το φορτίο μεταξύ δύο ή περισσοτέρων (RFC 1812). Η ενέργεια αυτή μπορεί να οδηγήσει σε περίεργες συμπεριφορές, όπως κάποια πακέτα να διανύουν πολύ μεγαλύτερες διαδρομές εντός του δικτύου.

RFC 1812, Requirements for IP Version 4 Routers, June 1995.


Looping

• το looping είναι πιο σοβαρό φαινόμενο: – Όπως υποδεικνύει και το όνομά του πρόκειται για

εκείνη την κατάσταση κατά την οποία κάποια ή όλα τα πακέτα επιστρέφουν στον δρομολογητή που τα εξέπεμψε.

– Το φαινόμενο αυτό οφείλεται κυρίως σε αλλαγές στη διασυνδεσιμότητα του δικτύου που δεν φτάνουν εγκαίρως σε όλους τους κόμβους του.


Πλεονεκτήματα προσαρμοζόμενης δρομολόγησης

• Βελτιώνει την απόδοση του δικτύου, όπως την αντιλαμβάνεται ο τελικός χρήστης.

• Βοηθά στον έλεγχο της συμφόρησης (congestion control).


Στρατηγικές προσαρμοζόμενης δρομολόγησης

• με βάση την πηγή από την οποία προέρχονται οι πληροφορίες για την κατάσταση του δικτύου. – Χρήση της ουράς αναμονής Q, σε κάθε interface– για κάθε datagram που εισέρχεται στον

δρομολογητή μας και κατευθύνεται προς το δίκτυο i, ο δρομολογητής θα επιλέγει τη ζεύξη για την οποία ελαχιστοποιείται το άθροισμα min[Q+Bi].

• Q: το μέγεθος της ουράς αναμονής• Βi: πόλωση προς κάθε δίκτυο προορισμού i.


Στρατηγικές προσαρμοζόμενης δρομολόγησης

• Tεχνικές που λαμβάνουν υπόψη τους και τις πληροφορίες του έξω κόσμου

• Οι τεχνικές που χρησιμοποιούν πληροφορίες μόνο από γειτονικούς κόμβους λέγονται αλγόριθμοι distance-vector.

• Aυτές που χρησιμοποιούν πληροφορίες από όλους τους δρομολογητές λέγονται link-state αλγόριθμοι.


Hierarchical Routing

• Η μεγάλη ανάπτυξη δικτύων υπεύθυνη για μεγάλους πίνακες δρομολόγησης

• Πολύς χρόνος για την εύρεση της συντομότερης διαδρομής

• Οδηγά σε μεγάλες καθυστερήσεις στις ουρές αναμονής.

• Οι δρομολογητές χωρίζονται σε «περιοχές»• Κάθε δρομολογητής ξέρει πώς να δρομολογήσει

μέσα στην περιοχή του αλλά όχι σε άλλες. • Τα πακέτα που δεν έχουν τοπικό χαρακτήρα

προωθούνται προς τον κατάλληλο δρομολογητή.


Αυτόνομα Συστήματα (Autonomous Systems)

• Ομάδα δρομολογητών που ανταλλάσσουν πληροφορίες μέσω ενός κοινού πρωτοκόλλου δρομολόγησης

• Σύνολο δρομολογητών και δικτύων που τα διαχειρίζεται ένας μόνο οργανισμός.

• Εκτός από τις περιπτώσεις αστοχίας (failure), ένα ΑΣ είναι συνδεδεμένο (με την θεωρητική έννοια του συνδεδεμένου γράφου)


Αυτόνομα Συστήματα

Αυτόνομο Σύστημα 1Αυτόνομο Σύστημα 2


Αυτόνομα Συστήματα

• εσωτερικό πρωτόκολλο δρομολόγησης (interior routing protocol - IRP)– Δρομολόγηση εντός του ΑΣ– π.χ. R.I.P., O.S.P.F.

• εξωτερικό πρωτόκολλο δρομολόγησης (exterior routing protocol – ERP)– Δρομολόγηση μεταξύ διαφορετικών ΑΣ– π.χ. B.G.P.

Documents

ΔΙΑΔΙΚΤΥΩΣΗ ( Internetworking )