Разработка структурной схемы маршрутизатора (стр. 5 из 13)
В этом случае, перед тем как начать передачу данных, абоненту- получателю направляется служебный пакет, прокладывающий виртуальное соединение [5]. При этом маршрут определяется по таблице маршрутизации, а фиксация маршрута осуществляется с помощью таблиц коммутации. В таблицу коммутации записывается информация вида: пакеты k-го виртуального соединения, пришедшие из i-го канала, следует направлять в j-й канал. Таким образом, в памяти управляющего компьютера существует виртуальное (условное) соединение. Дойдя до абонента-получателя, служебный пакет запрашивает у него разрешение на передачу, сообщив, какой объём памяти понадобится для приёма. Если компьютер располагает такой памятью и свободен, то посылается согласие абоненту-отправителю (также в виде специального служебного пакета) на передачу сообщения. Получив подтверждение, абонент-отправитель приступает к передаче сообщения обычными пакетами.
При быстрой коммутации пакетов ячейка, поступившая на вход коммутационной системы, характеризуется номером входного виртуального тракта и номером виртуального канала (поля ИВТ и ИВК в заголовке). БКП состоит в выполнении следующих действий:
· принятие входящей ячейки;
· чтение заголовка ячейки (определение ИВТ и ИВК);
· изменение ИВТ и ИВК в заголовке за счёт обращения к таблице коммутации, информация в которую записана на этапе определения маршрута;
1. добавление к ячейке информации о маршрутировании в коммутационной системе, которая называется заголовок быстрого пакета; таким образом, получают пакет быстрой коммутации, который поступает на один из входов коммутационной системы;
2. заголовок быстрого пакета самомаршрутизирует пакет быстрой коммутации через коммутационную систему и, следовательно, быстрый пакет поступает на требуемый исходящий виртуальный тракт и исходящий виртуальный канал (согласно таблице коммутации);
3. в выходном контроллере заголовок быстрого пакета изымается и, таким образом, быстрый пакет обратно преобразуется в ячейку.
Коммутаторы пакетной сети имеют буферное запоминающее устройство для временного хранения пакетов, это связано с необходимостью разнесения во времени быстрых пакетов, одновременно поступивших на различные входы и требующих передачу на один и тот же выход.
Таким образом, при использовании БКП время, затраченное на установление виртуального канала, компенсируется быстрой последующей передачей всего потока пакетов. Пакеты беспрепятственно проходят друг за другом по виртуальному каналу (в каждом узле их ждёт инструкция, которая обрабатывается управляющим компьютером) и в том же порядке попадают абоненту-получателю.
2. Адресация в Ш-ЦСИО с использованием АТМ
Схема адресации в широкополосных сетях с использованием технологии АТМ имеет ряд особенностей:
· Схема адресации в АТМ не зависит от любых протоколов верхних уровней и принятых в них схем адресации. То есть не существует связи между адресом IP и адресом АТМ. Тем не менее, существует необходимость разрешения адресов IP в адреса АТМ и согласования работы протоколов верхних уровней в сети АТМ.
· Формат адресов в частных сетях и сетях общего пользования различаются. Это позволяет телекоммуникационным компаниям гибко реализовывать внутреннюю адресацию и маршрутизацию.
· Адресация АТМ иерархична.
· Размер адреса выбран с большим запасом (20 байт).
В настоящее время используется четыре различных формата адресов. Три типа адресов для частных сетей: DCC AESA, ICD AESA и E.164 AESA. Для АТМ сетей общего пользования предоставляется выбор между форматом адреса Е.164(Е.164 и Е.164 AESA) и тремя типа адресов AESA представленными выше.
Адреса AESA представляются в шестнадцатеричной форме, длиной 20 байт. Адрес имеет иерархическую структуру и делится на два сегмента: IDP (Initial Domain Part) и DSP(Domain Specific Part),каждый из которых состоит из нескольких полей.
Сегмент IDP определяет тип адреса и тип уполномоченного, который отвечает за управление этим адресом. В этом сегменте есть два поля:
- AFI (Authority and Format Indicator)(1байт);
- IDI (Initial Domain Identifier)(2 байта);
Первое поле всегда имеет значение 39,а поле IDI содержит код идентифицирующий страну.
Сегмент DSP разделен на три поля:
-10-байтовое поле HO-DSP (High Order Domain Specific Part-идентификация адресного пространства, выделенного определенной подсети);
-6-байтное поле ESI (End System Identfier - идентификатор конечной системы);
-однобайтное поле SEL (Selector-селектор).
Формат адреса ICA AESA представлен на рисунке 2.2.
Формат адреса ICA AESA схож с форматом DCC, за исключением следующих моментов:
-поле AFI равно 47, а не 39;
-поле IDI содержит ICD (International Code Designation)- двухбайтовый идентификатор организации.
Формат адреса Е.164 существенно отличается от рассмотренных выше форматов.
Сегмент IDP в этом формате адреса разделяется на два поля: однобайтовое AEI и восьмибайтовое IDI. Первое содержит фиксированное значение 45, а второе-адрес формата Е.164. Значение поля AFI различно для разных форматов адресов (DCC AESA –39,ICD AESA-47, E.164 AESA-45).
Существование нескольких форматов адресов приводит к определенным трудностям при создании глобальных сетей. Существует две основных возможности: присвоение адресов и регистрация адресов. Адрес разделяется на префикс и пользовательскую часть. Можно присвоить один и тот же префикс нескольким портам коммутатора или назначить уникальный адрес каждому порту. При регистрации адресов необходимо учитывать три обстоятельства: подключаемое к сети АТМ оборудование должно поддерживать интерфейс ILMI для регистрации адресов; все подключаемое оборудование должно иметь уникальные пользовательскую часть адреса; такой метод хорошо работает при присвоении адресов оборудованию индивидуализации в Ш-ЦСИО.
3. Маршрутизация в Ш-ЦСИО
3.1 Маршрутизация Основные понятия
Для современного общества характерен быстрый рост объёма передаваемой информации. В связи с этим возникает проблема нахождения оптимального маршрута для передачи данных, то есть проблема маршрутизации. Управление процессами маршрутизации является важнейшей функцией сетевого уровня эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМ ВОС).
В общем случае, маршрут – это список узлов коммутации от узла-источника до узла-получателя. Маршрутизация – это набор процедур, позволяющих определить оптимальный маршрут по заданным параметрам на сети связи между парой узлов коммутации. Тогда можно сказать, что маршрутизатор – это устройство третьего уровня эталонной модели ЭМВОС, использующее одну и более метрик для определения оптимального маршрута передачи трафика на основе информации сетевого уровня [1].
В общем случае маршрутизация состоит из трёх этапов:
· Формирование и коррекция плана распределения информации (ПРИ), то есть таблиц маршрутизации для каждого узла коммутации;
· Формирование таблиц коммутации, обеспечивающих оптимальные для каждой службы маршруты доставки сообщений пользователей.
· Передача информации пользователя.
Совокупность таблиц маршрутизации на сети называется планом распределения информации. Таблица маршрутизации представляет собой матрицу Мi, в которой число строк равно N-1, где N – число узлов коммутации сети (строка в матрице Мi для узла i не отводится), а число столбцов равно числу соседних с рассматриваемым узлом коммутации i узлов. Таблицы маршрутизации могут быть составлены по различным критериям: минимальное количество транзитных узлов, минимальная задержка при передаче пакетов, максимальная надёжность и так далее.
Все функции реализуются маршрутизатором с помощью специального программного обеспечения, обеспечивая пропускную способность около одного миллиона пакетов в секунду. Столь низкая пропускная способность возникает из-за задержек при обработке трафика.
Современные сети очень критичны ко всяким видам задержек и требуют применение новых маршрутизатиров с очень высокой производительностью. Одним из способов повышение производительности маршрутизаторов является использование высокоскоростных аппаратных маршрутизаторов. Одним из ограничений использования аппаратных маршрутизаторов является неполная поддержка протоколов сетевого уровня [3].
Функции маршрутизатора могут быть разбиты на три группы в соответствии с уровнями эталонной модели OSI: уровень интерфейсов, уровень сетевого протокола и уровень протокола маршрутизации [7]. Функциональная модель маршрутизатора приведена на рисунке 3.1. На нижнем уровне маршрутизатор, как и любое устройство, подключённое к сети, обеспечивает физический интерфейс со средой передачи, включая согласование уровней электрических сигналов, кодирование, оснащение определённым типом разъёма. В разных моделях маршрутизаторов часто предусматриваются различные наборы физических интерфейсов, представляющих собой комбинацию портов для подсоединения локальных и глобальных сетей.
Интерфейсы маршрутизатора выполняют полный набор функций физического и канального уровней по передаче кадра, включая получение доступа к среде (если это необходимо), формирование битовых сигналов, приём кадра, подсчёт его контрольной суммы и передачу поля данных кадра верхнему уровню, в случае, если контрольная сумма имеет корректное значение. Кадры, которые поступают на порты маршрутизатора, после обработки протоколами физического и канального уровней, освобождаются от заголовков канального уровня. Извлечённые из поля данных кадра пакеты пересылаются модулю сетевого протокола.