Компьютерные сети. 6-е изд.

Сети подвержены перегрузкам, приводящим к увеличению задержки и утере пакетов. Для предотвращения перегрузки разработчики проектируют сети с достаточным запасом пропускной способности, а также используют настройку протоколов на преимущественный выбор незагруженных маршрутов, временное прекращение приема трафика, уведомление источника о необходимости снизить скорость и сброс нагрузки.

Решив проблему перегрузки, можно попытаться достичь гарантированного QoS. Некоторые приложения заботятся в первую очередь о пропускной способности, а не о задержке и флуктуациях. Комплексные методы предоставления разных уровней QoS включают формирование трафика, резервирование ресурсов на маршрутизаторах, контроль доступа. Подходы, обеспечивающие высокий уровень QoS, — комплексное обслуживание IETF (включая RSVP) и дифференцированное обслуживание.

Сети могут весьма значительно различаться, поэтому при их объединении возникают определенные сложности. Если у них разные ограничения на максимальный размер пакета, можно применить фрагментацию. Различные сети могут использовать разные внутренние протоколы маршрутизации, но внешний протокол должен быть общим. Иногда проблемы можно решить с помощью туннелирования пакетов сквозь сильно отличающуюся сеть, но если отправитель и получатель находятся в сетях разных типов, этот подход применить не получится.

В интернете существует большое разнообразие протоколов, относящихся к сетевому уровню. В их числе протокол дейтаграмм (IP) и соответствующие управляющие протоколы (ICMP, ARP и DHCP). В некоторых сетях IP-пакеты передает требующий соединения протокол MPLS. Один из основных протоколов маршрутизации внутри сети — OSPF. Для межсетевой маршрутизации используется BGP. Свободные IP-адреса быстро заканчиваются, поэтому была разработана новая версия IP — IPv6, но внедрение происходит чрезвычайно медленно.

Некоторые вопросы организации и управления трафиком относятся к сетевой политике. Наиболее часто обсуждается проблема пиринговых споров, когда сети не могут договориться о коммерческих условиях подключения, а также о приоритизации трафика. Обычно она служит для устранения негативных последствий перегрузок, но может повлиять на сетевой нейтралитет, если при ее применении нарушается принцип свободной конкуренции.

Вопросы и задачи

1. При каких условиях служба, ориентированная на установление соединения, будет (или по крайней мере должна) доставлять пакеты не по порядку? Обоснуйте свой ответ.

2. Рассмотрим проблему проектирования, которая возникает при реализации сервиса с виртуальными каналами. Если в сети используются виртуальные каналы, то каждый пакет данных должен иметь 3-байтный заголовок, а каждый маршрутизатор должен выделить 8 байт памяти для идентификации канала. Если сеть основана на дейтаграммах, нужны 15-байтные заголовки, но не требуется место в таблице маршрутизатора. Стоимость пропускной способности составляет 1 цент за 106 байт для каждого транзитного участка. Стоимость быстродействующей памяти для маршрутизатора составляет 1 цент за 1 байт; при этом срок ее амортизации равен двум годам при 40-часовой рабочей неделе. Согласно статистике, сеанс в среднем длится 1000 с, и за это время передается 200 пакетов. В среднем пакету требуется четыре транзитных участка. Какая реализация эффективнее и насколько?

3. Докажите, что проблема счета до бесконечности на илл. 5.10 (б) будет решена, если маршрутизаторы добавят в своих векторах расстояний исходящее соединение для каждой пары «получатель — стоимость». Например, узел C на илл. 5.10 (а) не только объявит маршрут до узла A с расстоянием 2, но и сообщит, что этот путь проходит через узел B. Покажите расстояния от каждого маршрутизатора до A после каждого обмена векторами расстояний, пока все маршрутизаторы не убедятся в том, что узел A больше для них не доступен.

4. Рассмотрим сеть на илл. 5.12 (а). Используется алгоритм дистанционно-векторной маршрутизации. На маршрутизатор D только что поступили следующие пакеты состояния линий: от A: (B: 5, E: 4); от B: ( A: 4, C: 1, F: 5); от C: (B: 3, D: 4, E: 3); от E: ( A: 2, C: 2, F: 2); от F: (B: 1, D: 2, E: 3). Накладные расходы от D до C и F равны 3 и 4 соответственно. Какой будет новая таблица маршрутизатора D? Укажите используемые выходные линии и ожидаемые накладные расходы.

5. Рассмотрим сеть на илл. 5.7, не учитывая при этом указанные на линиях веса. Допустим, что в качестве алгоритма маршрутизации используется лавинная адресация. Перечислите все маршруты пакета, отправленного из A в D, если максимальное количество транзитных участков равно 3. Сколько пропускной способности затратит этот пакет в пересчете на количество транзитных участков?

6. Предложите простой эвристический метод нахождения двух путей (если они существуют) от конкретного источника к конкретному адресату, гарантирующий сохранение связи при обрыве любой линии. Маршрутизаторы при этом достаточно надежны, поэтому рассматривать возможность их сбоя не нужно.