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Prof. Dr. W. Kowalk Rechnernetze II: Routing 1
Routing
Prof. Dr. W. Kowalk Rechnernetze II: Routing 2
Routing
Aufgabe der VermittlungsschichtBenutzernachrichten zwischen Endsystemen transparent austauschen
zu übertragende Nachrichtvom Quellrechnerüber Transitsystemenzu Zielrechner
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Routing
Aufgabe der Vermittlungsschichti.d.R. mehr als einen Weg möglich
Auswahl verschiedene Kriterienbesondere Algorithmen● Leitwegbestimmungs-, ● Routing-, ● Wegeermittlungs-,● Wegebestimmungs-● Wegelenkungsalgorithmen
Algorithmen umfangreicher Teil der Vermittlungsschicht
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Routing
Wegewahlalgorithmenhängen von der Art der Verbindungen ab
Öffentliches Telefonnetz / leitungsvermittelte Netze(fast) ausschließlich verbindungsorientierte DiensteWeg der Nachricht durch Netz beim Verbindungsaufbau festgelegtspeichervermitteltes DATEX-P-Netz i.d.R verbindungsorientiert GSM: verbindungsorientiertUMTS: verbindungslos
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Routing
Wegewahlalgorithmenhängen von der Art der Verbindungen ab
Internetverbindungsloser Datagrammdienst● Internetprotokoll (IP)
für jede Dateneinheit an jedem Vermittlungsknoten eigene Routingentscheidung● Anders als bei klassischen verbindungsorienten Diensten
Unabhängig vom Vermittlungsverfahrenmindestens einmal eine Wegeauswahl treffenfür beide Verfahren Routingalgorithmen implementieren Unterschieden bezüglich Aufwands je Routingentscheidung
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Routing
Modell
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Routing
BewertungskriterienDauerhaftigkeitBei gleichen Verhältnissen soll das Routing immer nach dem gleichen Verfahren ablaufen.RobustheitBei Änderungen des Netzes (Ausfall von Knoten oder Leitungen; Hinzufügen neuer Knoten; Änderung der Belastung) soll das Netz weiterhin im Rahmen der noch verfügbaren Kapazität Pakete übertragen.EinfachheitDie Routing-Algorithmen sollen einfach zu verstehen, zu implementieren und gegebenenfalls zu verifizieren sein.
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Routing
BewertungskriterienZuverlässigkeitDie Pakete sollen immer beim Empfänger eintreffen.OptimalitätBezüglich der gewünschten Bewertungskriterien (Kosten, Verzögerung, Sicherheit, Ausnutzung, Auslastung usw.) soll das Netz die bestmögliche Dienstqualität liefern.
FairnessAlle Teilnehmer sollen möglichst gleich gut bedient werden.
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Routing
Klassifikation der WegeermittlungsverfahrenUnterscheidung in
nicht adaptive (statische) Verfahrenadaptive (dynamische) Verfahren
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Routing
Klassifikation der WegeermittlungsverfahrenNicht adaptive oder statische Verfahren
Berechnen Weg zwischen Quelle und Senke aufgrund der Topologie und der zu erwartenden Belastung der Leitungenvor der eigentlichen Inbetriebnahme des NetzesDaten werden in einzelnen Routern gespeichert
Änderung der Routingtabellen während des Betriebs laufende Betrieb wird unterbrochen Neuberechnung der optimalen Wege durchgeführt
statisches Wegeermittlungsverfahren Unix-Programm pathalias
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Routing
Klassifikation der WegeermittlungsverfahrenAdaptive Verfahren
passen den zu wählenden Weg ständig anaugenblickliche Auslastung der verschiedenen Leitungen aktuelle Topologie
im wesentlichen drei verschiedene Kategorienlokale adaptive Verfahren● isolated dynamic routing
zentralisierte Verfahren● centralized dynamic routing
verteilte Verfahren● distributed dynamic routing
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Routing
Klassifikation der WegeermittlungsverfahrenAdaptive Verfahren
lokale adaptive Verfahren (isolated dynamic routing)ersten dynamischen Verfahrenlaufen lokal und unabhängig auf den einzelnen Knotenrechnern nutzen nur in Knoten vorhandene Information zur Wegeermittlung● Länge der Warteschlange in den Leitungspuffern
oder wählen zufällige Ausgangsleitungkeine Information (für Wegewahl) mit anderen Knoten ausgetauschtheute kaum noch genutzt
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Routing
Klassifikation der WegeermittlungsverfahrenAdaptive Verfahren
zentralisierte Verfahren (centralized dynamic routing) Berechnung eines voraussichtlich optimalen WegesDaten werden aus gesamtem Netz zusammengetragen an einer ausgezeichneten Stelle verarbeitet● Routingkontrollzentrum
Kommerzielles Programm TYMNET● jedes Gateway übermittelt regelmäßig aktuelle Belastung an
Routingkontrollzentrum● hieraus globale Routinginformation
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Routing
Klassifikation der WegeermittlungsverfahrenAdaptive Verfahren
zentralisierte Verfahren (centralized dynamic routing) wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens● jeder Knoten, der Nachricht verschicken will, muss erst zentralen
Knoten kontaktieren● Verfahren nur für verbindungsorientierte Protokolle geeignet
● Wegewahl nur einmal beim Aufbau einer virtuellen Verbindung
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Routing
Klassifikation der WegeermittlungsverfahrenAdaptive Verfahren
verteilte Verfahren (distributed dynamic routing) Mischung aus globaler und lokaler Information Internet● verteiltes dynamisches Routing● IMPs (Internet Message Processors) tauschen in regelmäßigen
Abständen Leitweginformation mit ihren Nachbarn aus● Leitweginformation besteht aus
● einer nach allen anderen IMP's indizierten Leitwegtabelle ● mit jeweils einem Eintrag für jeden anderen IMP im Subnetz
● Leitwegtabelle enthält ● voraussichtlich optimale Ausgangsleitung● Näherung für benötigte Zeit bzw. für Entfernung
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Routing
Nicht adaptive Wegeermittlunghier einige nicht adaptive Routingverfahren
sehr einfache Methodenin realen Netzen keine oder nur sehr untergeordnete Rollegrundlegende Techniken des RoutingsVergleichsmaßstab zur Beurteilung komplizierterer Strategien
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Routing
Nicht adaptive WegeermittlungFluten (flooding)
extremste Form der Wegewahljede in Knoten ankommende Nachricht auf alle Ausgangsleitungen weitergesendet
außer auf derjenigen, auf der sie eingetroffen istunbeschränkt viele Duplikate einer Nachricht im Netz
Vorkehrungen zur Begrenzung der Duplikate● einfachste Technik
● Zähler (Hop-Counter)● Sender einer Nachricht kennt Anzahl der Teilstrecken zur Senke ● sonst maximale Anzahl der Teilstrecken zwischen zwei Knoten ● starke Leitungsbelastung
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Routing
Nicht adaptive WegeermittlungFluten (flooding)
Empfänger muss Duplikate voneinander unterscheiden könnenHauptnachteil
extrem großen Anzahl von Paketenstarken Belastung der Übertragungsleitungen
bemerkenswerte positive Eigenschaftenextreme Robustheit bei Veränderungen der Topologie eines Netzes Fähigkeit, stets Paket auf kürzestem (schnellsten) Weg zu übertragenkeine Tabellen oder Berechnungen in den Knoten erforderlich
Fluten als Bezugsverfahren für Vergleich und Bewertung anderer Wegelenkungsverfahren
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Routing
Nicht adaptive WegeermittlungFeste Wegetabellen
vor der Inbetriebnahme eines Netzes optimale Weg in feste Wegetabelle abgelegtTopologie sowie Gewichtung der Verbindungsleitungen gegebenmittlere zu erwartende Belastung bekannt ● einzelne Leitungen nicht überlasten
Optimalitätskriterien ● Länge des Verbindungsweges ● Kosten der Nutzung der Verbindungsleitung
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Routing
Nicht adaptive WegeermittlungFeste Wegetabellen
grundlegende Idee zur Berechnung des optimalen Weges Graphen des Netzes erstellen● Knoten sind die IMPs● Kanten zwischen Knoten sind die Leitungen ● Gewichte der Kanten sind die Kosten
Berechnung der Wegetabellen nach Bewertungskriterium der optimale Weg zwischen jeder Quelle und jeder Senke
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Routing
Nicht adaptive WegeermittlungFeste Wegetabellen
Beispieltopologie
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Routing
Nicht adaptive WegeermittlungFeste Wegetabellen
Quelle-Senke-Baum; Quelle = 5
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Routing
Nicht adaptive WegeermittlungFeste Wegetabellen
Tabelle der optimalen Wege
s/q 1 2 3 4 5 6 7 81 - 2,1 3,2,1 4,5,2,1 5,2,1 6,8,2,1 7,8,2,1 8,2,12 1,2 - 3,2 4,5,2 5,2 6,8,2 7,8,2 8,23 1,2,3 2,3 - 4,3 5,2,3 6,8,2,3 7,8,2,3 8,2,34 1,2,3,4 2,3,4 3,4 - 5,4 6,5,4 7,6,5,4 8,2,3,45 1,2,5 2,5 3,2,5 4,5 - 6,5 7,6,5 8,6,56 1,2,8,6 2,5,6 3,4,5,6 4,5,6 5,6 - 7,6 8,67 1,2,8,7 2,8,7 3,2,8,7 4,5,6,7 5,6,7 6,7 - 8,78 1,2,8 2,8 3,2,8 4,5,6,8 5,6,8 6,8 7,8 -
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Routing
Nicht adaptive WegeermittlungFeste Wegetabellen
weiterer Weg eines Pakets unabhängig von Ursprungin jedem Knoten i nur die entsprechende Spalte der Wegfindungstabelle gespeichert Knoten 3:
q/s 1 2 3 4 5 6 7 83 2 2 - 4 2 4 2 2
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Routing
Nicht adaptive WegeermittlungFeste Wegetabellen
große Anzahl der zu verbindenden Knoten im Rechnernetz Gewichtung der Kanten sehr unterschiedlichAlgorithmen zur Bestimmung der optimalen Wege
Shortest Path AlgorithmsO(N2) im schlechtesten Fall (vollvermascht)O(N) im günstigsten FallAlgorithmus von Dijkstra
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Routing
Nicht adaptive WegeermittlungFeste Wegetabellen
Mehrfach-Leitwegbestimmung multipath routing, bifurcated routing
gleichmäßige Auslastung der VerbindungsleitungenVerkehr zwischen Quelle und Senke über mehrere Alternativen Wegetabelle um zusätzliche Spalten erweitert● alternative Wege
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Routing
Nicht adaptive WegeermittlungFeste Wegetabellen
Mehrfach-Leitwegbestimmung multipath routing, bifurcated routing
Auswahl der einzelnen Alternativen erfolgt● zufallsgesteuert● Abhängig von Verbindungstyp
● Terminalsitzungen (interaktiv, zeitkritisch)● Dateitransfer
● Prioritäten für einzelne WegeErhöhung der Verfügbarkeit des Netzes
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Routing
Nicht adaptive WegeermittlungFeste Wegetabellen
AlternativeRoutinginformation in zentralem Knoten speichern● Vorteile
● Verbesserung der Konsistenz● Schnellere Reaktion auf Topologie-Änderung
● Nachteile● Bei jeder Routingentscheidung zentralen Knoten fragen● Überlastung des Netzes nahe dem zentralen Knoten● Bei Ausfall des zentralen Knotens kein Routing mehr
möglich
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Routing
Nicht adaptive WegeermittlungFeste Wegetabellen
AlternativeRoutinginformation aus zentralem Knoten regelmäßig in Router kopierenVermeidet einige NachteileVerschiedene Optimierungsmöglichkeiten
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Routing
Adaptive WegeermittlungAnforderungen an Netzverhalten
automatische Anpassung an sich ändernde Betriebsbedingungen
adaptive Wegeermittlungsverfahren einsetzenisolierte dynamische Routingverfahrenzentrale dynamische Routingverfahren verteilte dynamische Routingverfahren
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Routing
Adaptive WegeermittlungIsolierte dynamische Routingverfahren
Knoten führen Leitwegbestimmung durchnur mit Hilfe der von ihnen selbst gesammelten Information nur lokal in den einzelnen Knoten verarbeitet
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Routing
Adaptive WegeermittlungDas Heiße-Kartoffel-Verfahren (hot-potato-algorithm)
einfachstes Verfahren 1964 von Baran entwickelte
weiterzuleitende Nachricht so schnell wie möglich loswerdenNachricht auf Ausgangsleitung mit kürzester Warteschlange weitergebenunerheblich , wohin diese Ausgangsleitung führt
nach diesem Verfahren erreichen Nachrichten u.U. niemals ZielVariante mit stärkerer ZielorientierungHeiße-Kartoffel-Verfahren und statischen Leitwegbestimmung● für Ziel Ausgangsleitungen gemäß Zielrichtung angeordnet ● Bewertung auf Basis von Wegetabellen ● Auswahl nach der Methode des Heiße-Kartoffel-Verfahrens
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Routing
Adaptive WegeermittlungDas Heiße-Kartoffel-Verfahren (hot-potato-algorithm)
lokale Minimierung der Knotenverweilzeit führt zu erheblichen Verlängerung der Transportzeitführt in Hochlastsituationen fast zwangsläufig zu Blockaden
Verfeinerung 1978 von Jolly und Adams für jede Ausgangsleitung maximale Pufferbelegung festgelegt● Grenzwert für Annahme von Nachrichten
in Nachbarknoten der Senke keine Zufallswahl mehr● Nachrichten solange zwischenspeichern, bis direkte Verbindung zum
Zielknoten wieder benutzbar
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Routing
Adaptive WegeermittlungBarans heuristische Methode (backward learning, Rückwärtslernen)
jeder Knoten gewinnt aus weiterzuleitenden Nachrichten Information über bisherigen Weg der Nachricht einfache Implementierungsmöglichkeit
Nachricht erhält Zähler: Anzahl der bereits passierten IMPs aus Knotenzähler Abstand zum Quellknoten ● Wert 1: Paket stammt vom Nachbarknoten am anderen Ende der
Verbindungsleitung, auf der das Paket eingegangen ist● Knotenzähler geringerer Wert als bisher:
● überschreibe alten Wert durch neuenKnoten lernt Netz und Entfernung zu anderen Knoten
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Routing
Adaptive WegeermittlungBarans heuristische Methode
funktioniert nach Einschwingphase sehr gutlernt jedoch nur Verbesserungen des Netzwerks Kann nicht auf Ausfall oder Überlastsituationen reagieren
alle Knoten vergessen ihre Information nach bestimmter Zeit ● neues Erlernen von Topologie- und Abstandsinformation
während Einschwingphase keine optimale Wegeermittlung ● zu häufige Erneuerung führt zu instabilem Routing● bei sehr seltener Erneuerung ist Anpassungsprozess zu langsam
Implizite Annahme symmetrischen Leitungsbelastung● in den meisten Fällen nicht gegeben
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Routing
Adaptive WegeermittlungZentralisierte Leitwegbestimmung
Netzparameter unterliegen oft permanenten Schwankungen wechselnden Topologienschwankende Verkehrsverhältnisse
Verfahren zur Anpassung benötigt Routing Control Center (RCC)● ausgezeichneter Knoten● trifft Routingentscheidung für gesamtes Netz
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Routing
Adaptive WegeermittlungZentralisierte Leitwegbestimmung mit Routing Control Center
einzelne Knoten senden für Wegewahl relevante Information an Routing Control Center
in periodischen Abständen bei wichtigen Veränderungen
RCCspeichert diese Information berechnet aufgrund globaler Kenntnis des Netzwerks optimale Verbindungswege zwischen den einzelnen KnotenErmittlung der optimalen Wege mit Shortest Path Algorithm
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Routing
Adaptive WegeermittlungZentralisierte Leitwegbestimmung mit Routing Control Center
Vorteilezentrale Auswertung aller für die Wegewahl wichtigen Information Optimierung nach jeweils festzulegenden Kriterienkann auf große Anzahl kritischer Situationen adäquat reagieren● lokalisierte Verfahren:
● nur Annahmen bzw. Erfahrungen über bestimmte Netzsituationen
● aus praktischen Gründen nur Teil der möglichen Fälle abgedeckt
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Routing
Adaptive WegeermittlungZentralisierte Leitwegbestimmung mit Routing Control Center
NachteileÜbertragungszeit für relevante Information sehr lang● langsame Reaktion auf starke Veränderungen im Netz
● Überalterung von Routingdaten Kommunikation zwischen Knoten und Routingzentrum● Übertragungsleistung für unproduktive Verwaltungszwecke
● Aufbau direkter Verbindungsleitungen zwischen Knoten und dem Routingzentrum
● sehr aufwändig
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Routing
Adaptive WegeermittlungZentralisierte Leitwegbestimmung mit Routing Control Center
NachteileVerbindungsleitungen in Nähe der Routingzentrale erheblich stärker belastetAusfall einer Verbindungsleitungin Nähe der Routingzentrale● Trennung eines Teils des
Netzwerks von Zentrale
RCC
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Routing
Adaptive WegeermittlungZentralisierte Leitwegbestimmung mit Routing Control Center
NachteileVerwundbarkeit der Routingzentrale ● bei Fehlverhalten der Routingzentrale● absichtliche Zerstörung● Unterbrechung einer Hauptverbindungsleitung ● im gesamten Netz keine Datenübertragung mehr
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Routing
Adaptive WegeermittlungZentralisierte Leitwegbestimmung mit Routing Control Center
Sicherung gegen Fehlverhalten der Routingzentralezweiten Rechner vorsehen● im Fehlerfall Berechnung der notwendigen Information ● Koordinierung (arbitration)● bei räumlicher Trennung der Geräte erneut Übertragung von
Verwaltungsdaten verursacht ● schränkt Nutzdatenkapazität ein
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Routing
Adaptive WegeermittlungDelta-Leitwegbestimmung
dynamische Verteilung der Routingentscheidung zwischen Routingzentrale und lokalen Transitsystemen
Kombination aus isoliertem und zentralisiertem Routing 1976 von Rudin vorgestellt
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Routing
Adaptive WegeermittlungDelta-Leitwegbestimmung
jeder IMP ermittelt in regelmäßigen Abständen Kosten jeder seiner Ausgangsleitungen nach Gewichtungsfunktion
KostenWarteschlangenlängeVerzögerung usw.
leitet diese Werte an Routing Control Center (RCC) weiterRCC trifft Routingentscheidung für das gesamte Netz
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Routing
Adaptive WegeermittlungDelta-Leitwegbestimmung
RCC berechnet für alle Knoten i und j besten n Wege Wege zwischen Knoten i und jmüssen sich auf der ersten Teilstrecke unterscheidenn willkürlich gewählter ParameterKosten Kw,ij für Wege w1, w2 zwischen Knoten i und j äquivalent, falls
n, δ Faktoren, von Betreiber festgelegtMenge äquivalenter Wege an Knoten geschicktKnoten wählt Weg (Zufall, WS-Länge usw.)
∣K w1, ijK w2, ij∣
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Routing
Adaptive WegeermittlungDelta-Leitwegbestimmung
durch Einstellung der Werte δ und n Verantwortung für Wegewahl zwischen RCC und IMP verschieben
δ und n sehr kleiner Wert ● anderer möglicher Weg als bester setzt sich niemals durch ● Verantwortung für Wegewahl ausschließlich im RCC
δ und n sehr großer Wert● IMP's erhalten viele äquivalente Wege zur Auswahl angeboten
Bewertung durch Simulationenbessere Ergebnisse als rein isolierte oder rein zentralisierte Leitwegbestimmung
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Routing
Adaptive WegeermittlungVerteilte Leitwegbestimmung
jeder Knoten führt Leitwegbestimmung durchnicht isoliert tauscht in bestimmten zeitlichen Abständen Leitweginformationen mit Nachbarknoten aus gewinnt so Überblick über Zustand ● des Netzes ● seiner Verbindungsleitungen
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Routing
Adaptive WegeermittlungVerteilte Leitwegbestimmung
Austausch von Übertragungszeitvektorenerstmals 1969 im ARPANET inplementiertwesentlicher Beitrag zur Entwicklung der verteilten dynamischen Routing-AlgorithmenAbschätzung der Übertragungszeiten durch Austausch von Übertragungszeitvektorenstatt durch Laufzeit einer Nachricht (Barans Heuristik)
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RoutingRoutingAdaptive Wegeermittlung
Verteilte LeitwegbestimmungAustausch von Übertragungszeitvektoren
Übertragungszeittabelle von Knoten 4
Übertragungszeittabellen an Knoten 4 gesendet (von Nachbarknoten)
neue Übertragungszeittabelle von Knoten 4
1
2
4
3
5
Zielknoten / von Knoten 1 3 51 - 49 ms 10 ms2 9 ms 30 ms 26 ms3 52 ms - 24 ms4 21 ms 11 ms 12 ms5 12 ms 24 ms -
Zielknoten Transportzeit Ausgangsleitung1 26 ms 12 51 ms 33 16 ms 35 8 ms 5
Zielknoten Transportzeit Ausgangsleitung1 18 ms 52 27 ms 53 16 ms 35 8 ms 5
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RoutingRoutingAdaptive Wegeermittlung
Verteilte LeitwegbestimmungAustausch von Übertragungszeitvektoren
Nachteil ● Übertragungszeit und -kapazität für Austausch der
Übertragungszeitvektoren● bei allen nicht ausschließlich lokalen adaptiven Verfahren
unumgänglich● muss erzielbaren Vorteilen gegenübergestellt werden
Problem dieses Algorithmus● Verfahren reagiert sehr schnell auf Verbesserungen im Netz● Verschlechterungen werden nur verzögert weitergegeben● . Als Beispiel hierfür soll im folgenden ein sehr vereinfachtes
Netz mit vier Knoten und einem dazugehörigen Ausschnitt aus der Übertragungszeittabelle zu den Zeitpunkten t und t + d betrachtet werden (Agl. = Ausgangsleitung).
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RoutingRoutingAdaptive Wegeermittlung
Verteilte LeitwegbestimmungAustausch von Übertragungszeitvektoren
Problem dieses Algorithmus● Beispiel: sehr vereinfachtes Netz mit vier Knoten ● Übertragungszeittabelle zu Zeitpunkten
● Verkehr zwischen 1 und 2 steigt auf 50 ms Verzögerung● Zeit von 3 zu 1 nur 20 ms, also sendet 2 über 3● Zeit von 4 zu 1 nur 30 ms, also sendet 3 über 4
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Von 2 Ausgltn Von 3 Ausgltn Von 4 Ausgltn--- --- --- --- --- --- ---t 10 ms 1 20 ms 2 30 ms 3
t+d 50 ms 3 20 ms 4 30 ms 3t+2d 50 ms 3 60 ms 4 30 ms 3t+3d 50 ms 3 60 ms 4 70 ms 3--- --- --- --- --- --- ---
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RoutingRoutingAdaptive Wegeermittlung
Verteilte LeitwegbestimmungAustausch von Übertragungszeitvektoren
Verschlechterung der Verbindungswege zwischen Knoten wird nur verzögert von entsprechenden Knoten aufgenommen● chaotische Netzsituation (Oszillationen)● Nachrichten völlig unkontrolliert transportiert● stabiler Zustand kann sich erst sehr langsam wieder einstellen
auf Verschlechterung der Übertragungszeit nicht unmittelbar reagiert● warte, bis sich schlechte Nachricht im ganzen Netzwerk
verbreitet hat (hold down time)● Zeitspanne, innerhalb der eine Reaktion ausbleiben soll?
völlige Unkenntnis der Netzwerktopologie● auch Information über Topologie des Netzes übertragen● widerspricht Forderung, Routingentscheidungen möglichst lokal
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RoutingRoutingHierarchische Leitwegbestimmung
sehr große Netzwerkeviele Tausend TeilnehmerAnzahl der Knoten sehr groß
Tabellengröße zur Leitwegbestimmung nimmt stark zuBerechnungsaufwand nimmt stark zu● insbesondere bei alternativen Wegen
Austausch von RoutingtabellenTransportzeit für den Verwaltungsaufwand verbrauchte Transportkapazität
Suchen eines bestimmten TabelleneintragsRoutingtabellen speicherresident
auf Einträge schnell zugriefen Speicherausbau in allen Knoten erforderlich
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RoutingRoutingHierarchische Leitwegbestimmung
sehr große Netzwerkeeinzelne Knoten zu Region zusammenfassen
Region für außerhalb liegende Knoten wie einzelner Knoten● reduziert Größe der in Knoten zu speichernden Routingtabellen
Veränderungen außerhalb eigener Region● Ausfall oder Überlastung einer Leitung
● kein Einfluss auf Routingentscheidungen in eigener Region● erhöht Verfügbarkeit● Routingentscheidung zwischen zwei Regionen kein zusätzlicher
Aufwand● bei hierarchischer Gliederung des Netzes● wenn für Kommunikation zwischen zwei bestimmten
Regionen jeweils ausgezeichneter Knoten zuständig
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RoutingRoutingHierarchische Leitwegbestimmung
Wegetabelle ohne HierarchieLänge 12
Wegetabelle (mit Hierarchie)Länge 7 (Knoten 33)
W34,11opt=ohne (34, 31, 12, 11)
W34,11opt=mit (34, 22 ,21, 13, 11)
q\s 31 32 33 34 35 R1 R2D33 2 2 0 2 1 3 3Agl. 32 32 - 35 35 32 35
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RoutingRoutingRundsende-Leitwegbestimmung
Host versendet Nachricht an alle anderen Hosts im Netzwerk
Aktualisierung bestehender Einträge (Leitwegtabellen) Broadcastingverschiedene Verfahren zum BroadcastingBeurteilung
Anzahl Pakete Aq,s während Broadcasts zwischen Nachbarknoten Netzwerk mit Knoten 4 als Quelle des Broadcasts
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RoutingRoutingRundsende-Leitwegbestimmung
Direkte Übertragungvom Quellknoten zu jedemanderen Knoten eine Nachricht übertragen
Verfahren ist außerordentlich verschwenderisch ● über gleiche Ausgangsleitung mehrfach gleiches Paket
komplette Leitwegtabellen in den KnotenAnzahl der zwischen Nachbarknoten zu übertragenden Pakete● 11
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RoutingRoutingRundsende-Leitwegbestimmung
Flutenim Broadcastpaket Zähler auf benötigte Anzahl von Leitungen gesetzt
vom Quellknoten (4) jeden anderen Knoten erreichenhier Wert drei Knoten 7 in drei Schritten erreichbar
zwölf Pakete zwischen Nachbarknoten übertragenkeine Verbesserung gegenüber erstem Verfahren
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RoutingRoutingRundsende-Leitwegbestimmung
Mehrziel-Leitwegbestimmungmultidestination routingEin Paket je Ausgangsleitung
Alle Knoten mit optimalen Weg über diese AusgangsleitungIn Paket Indizes der Knotennummern auf gemeinsamem WegJeder Knoten entfernt seinen Indexleitet Paket weiteran Vergabelung der Wege ● Pakete kopiert ● nur jene Zielknotenadressen, die auf jeweiligem Wegen liegen
nur noch ein Index im Paket: Knoten vernichtet das Paket
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RoutingRoutingRundsende-Leitwegbestimmung
Mehrziel-LeitwegbestimmungIn 4 folgenden vier Pakete erzeugt.
Leitung zum Knoten 2 mit Adressen für Knoten 1, 2.Leitung zum Knoten 3 mit Adressen für Knoten 3.Leitung zum Knoten 5 mit Adressen für Knoten 5.Leitung zum Knoten 6 mit Adressen für Knoten 6, 7, 8.In den Knoten 3 und 5 wird Paket nicht weitergeleitetKnoten 2 entfernt Knotennummer und reicht Paket an Knoten 1Knoten 6 entfernt Knotennummer und reicht Paket an Knoten 8 Leitung zum Knoten 1 mit Adresse für Knoten 1.Leitung zum Knoten 8 mit Adresse für Knoten 7, 8.Knoten 8 leitet Paket an Knoten 7 weiterLeitung zum Knoten 7 mit Adressen für Knoten 7
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RoutingRoutingRundsende-Leitwegbestimmung
Mehrziel-Leitwegbestimmung7 Pakete zwischen Nachbarknoten ausgetauscht
deutlich besser für Broadcast geeignetnicht zu viele Pakete gesendet
zusätzliche Adressen in jedem Paket verwaltetAnzahl hängt von Anzahl der zu erreichenden Pakete abfür verschiedene Pfade verschiedengrößerer Implementierungsaufwand
Prof. Dr. W. Kowalk Rechnernetze II: Routing 62
RoutingRoutingRundsende-Leitwegbestimmung
Weiterleitung über umgekehrten PfadOhne Eintragung der Knotennummern in Pakete
absteigender Baum für Übermittlung der Nachrichtankommendes Paket auf Leitung optimalen Weges● bester Leitweg vom Sender● Paket auf alle Ausgangsleitungen
übertragen, außer eingehenden ankommendes Paket auf andererLeitung wird vernichtet.
Prof. Dr. W. Kowalk Rechnernetze II: Routing 63
RoutingRoutingRundsende-Leitwegbestimmung
Weiterleitung über umgekehrten PfadSender auf alle Ausgangsleitungen Broadcast-Nachricht, Nachbarknoten 2, 3, 5 und 6 werden unmittelbar erreichtoptimale Leitung zum Quellknoten (Nachbarknoten immer)Kopie auf allen Ausgangsleitungen (außer Leitung zum Knoten 2) Überprüfung in Knoten 1, 5, 6 und 8 auf optimale LeitungIm zweiten Schritt nur Knoten 8 auf optimale Leitung,Knoten 8 nach 7keine weiteren Pakete erzeugen oder weitergeleiteen
Prof. Dr. W. Kowalk Rechnernetze II: Routing 64
RoutingRoutingRundsende-Leitwegbestimmung
Weiterleitung über umgekehrten Pfadeinfache Implementierbarkeiteinzelnen Knoten keine Information über Baumkeine Knotennummern in Paketen vermerkt nur Liste bereits eingegangener Paketemehr Pakete übertragen als bei der Mehrziel-Leitwegbestimmungdennoch viele Vorteile Verfahren empfehlenswert.
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