010602000 Luento 11 Reititys.

Esitys aiheesta: "010602000 Luento 11 Reititys."— Esityksen transkriptio:

1 Luento 11 Reititys

2 Reititys, taustaa Verkkotyypit voidaan jakaa kokonsa puolesta lähiverkkoihin (LAN) kaupunkiverkkoihin (MAN) etäverkkoihin (WAN) Etäverkoilta vaaditaan pienempiä verkkoja enemmän skaalautuvuutta skaalautuvuus ei pelkästään suurempia välimatkoja, vaan tehokasta reititystä lisääntyvien asemamäärien takia

3 Reititys, taustaa

4 Reititys, taustaa Jotta reititys olisi mahdollista, jokaisella verkkoon liitetyllä laitteella tulee olla osoite usein olemassa fyysinen laiteosoite sekä eri tasoilla määriteltyjä muita osoitteita Yleensä osoitteet ovat hierarkkisesti muodostettuja osoitteet jaettu osiin, ja eri tasojen reitityksessä käytetään eri osaa osoitteesta

5 Reititys, taustaa Esimerkki kaksiosaisesta osoitteesta ensimmäinen osa kertoo kytkimen, toinen kytkimeen liitetyn aseman

6 Reititys, next-hop forwarding
Pakettikytkennässä kytkin pitää tietoa, mikä on seuraava solmu tietyllä reitillä seuraavan hypyn edelleenlähetys (next-hop forwarding) Tiedot voidaan tallentaa taulumuotoon, jokaisen solmun taulussa eri kohteille määritelty seuraava solmu (tai itse kohde, jos solmu liitetty kohteeseen)

7 Reititys, next-hop forwarding

8 Reititys Edellisestä esimerkistä käy ilmi hierarkkisen osoitteiden vaikutus useilla kohteilla sama ”seuraava hyppy” näillä kohteilla sama ensimmäinen osa hierarkkisessa osoitteessa Hierarkkisen osoitteiden hyödyt seuraavan solmun etsintä tehokkaampaa, koska tiedot tallennettu indeksoituun taulukkoon koko taulu saadaan pienemmäksi

9 Reititys, taustaa Reititystaulun tiedoilla on kaksi vaatimusta yleispätevä reititys: solmusta löydyttävä ”seuraava hyppy” mille tahansa kohteelle reitin optimaalisuus: seuraavan hypyn tulee viedä lyhyimmälle reitille solmusta kohteeseen Pakettikytkentäisen verkon reititystä helppo tutkia yksinkertaistetun verkon avulla verkon solmu kuvastaa pakettikytkintä jos kahden kytkimen välillä suora yhteys, silloin myös verkkokuvassa haara solmujen välillä

10 Reititys, verkkokuva

11 Reititys, oletusreitti
Vaikka hierarkkiset osoitteet pienentävätkin reititystaulua, silti taulussa on kaksoiskappaleita Ne voidaan yhdistää oletusreitin avulla jokaisella solmulla vain 1 oletusreitti oletusreitin prioriteetti on alin kaikista

12 Reititys, oletusreitti
Oletusreitin avulla yksinkertaistettu reititystaulu

13 Reititys, eri haarojen painotukset
Yleensä eri haaroilla erilaiset painotukset / kustannukset

14 Optimaalisen kommunikaatiopolun etsintä A-tilaajalta B-tilaajalle
Reititys, yleistä Optimaalisen kommunikaatiopolun etsintä A-tilaajalta B-tilaajalle Päävaatimuksena reitin etsinnässä tehokkuus ja joustavuus Usein tavoitteena etsiä reitti, jonka varrella on mahdollisimman vähän kytkimiä Reititystekniikat voidaan jakaa monella tavalla yksinkertaisimmillaan staattinen / dynaaminen reititys reititystiedon laajuuden mukaan globaali / hajautettu reititysalgoritmi dynaaminen reititys jaettu edelleen kuormanhallinnan mukaan kuormaherkkään / kuormaepäherkkään reititykseen (load-sensitive / load-insensitive)

15 Reititys, yleistä Reitityksen tulee olla oikeellista yksinkertaista kestävää vakaata oikeudenmukaista optimaalista tehokasta

16 Reititys Reitin valinta Perustuu yleensä johonkin suorituskykykriteeriin Hyppyjen määrä (shortest path) Kustannus (least-cost path) Viive Läpimenoaika Reitityspäätösten tekopaikka Jokaisessa verkon solmukohdassa Keskussolmussa Alkuperäisessä solmussa

17 Reititys Reititystiedon lähteet Paikallinen solmu Läheiset solmut Reitin varrella olevat solmut Kaikki solmut Reititystiedon päivitys Jatkuvaa Jaksollista Tiedonvaihdot Topologinen tiedonvaihto

18 Reitittimet huolehtivat pakettien kulusta verkkojen väleillä
Reititysprotokollat Reitittimet huolehtivat pakettien kulusta verkkojen väleillä Reitityspäätökset tehdään verkon topologian ja tilanteen perusteella Reititysinformaatio Tietoa verkon topologiasta ja viiveistä Reititysalgoritmit Algoritmit joiden perusteella reitityspäätökset tehdään Käytetään hyväksi reititysinformaatiota

19 Staattinen/dynaaminen reititys
Staattinen reititys: Reitit eivät muutu lainkaan tai todella harvoin muutokset yleensä ihmisen ansiosta (esim. reititystaulun muuttaminen ”käsin”) Dynaaminen reititys: Reitit vaihtuvat verkon ruuhkaisuuden tai topologian muutoksen ansiosta Reititystiedot voidaan muuttaa määräajoin tai suoraan topologian tai ruuhkaisuuden muutoksen seurauksena busy-hour traffic load kuvaa reitin keskimääräistä kuormitusta päivän kiireisimpänä aikana (voidaan ottaa huomioon reitinvalinnassa)

20 Globaali / hajautettu reititys
Etsi reitti solmusta 1 solmuun 6

21 Globaali / Hajautettu reititys
Globaali reititysalgoritmi sisältää tiedot verkon jokaisesta haarasta ja niiden ”kustannuksista” kutsutaan myös linkin tila -algoritmeiksi (link state algorithm) Hajautetussa reititysalgoritmissa solmu ei tiedä koko verkon kaikkien haarojen tietoja, vaan tieto vain seuraavasta hypystä tai muutamasta seuraavasta esim. etäisyysvektori-algoritmi

22 Linkin tila -algoritmit
Kaikki solmut lähettävät broadcast-viesteinä tiedot lähihaaroistaan kaikille solmuille jokainen solmu saa koko verkon haarojen kustannukset tietoonsa esim. Dijkstran algoritmi ja Bellman-Ford –algoritmi (”least-cost path”-polut solmusta kaikkiin muihin solmuihin)

23 Dijkstran algoritmi

24 Etäisyysvektori-algoritmi
Hajautettu algoritmi, käyttää paikallista tietoa Päivittää paikallisen tiedon viereisiltä solmuilta tulevista paketeista Taulukko sisältää etäisyyden jokaiseen verkon solmuun viereisten solmujen kautta

25 Reititysstrategiat Kiinteä (Staattinen) Reitti tiedossa kaikille solmuväleille Mukautuva (Dynaaminen) Mukautuu verkon tilanteisiin (ruuhka / vika / ...) Tulviva Paketit lähetetään kaikkiin ulosmenoihin Satunnainen Lähetetään satunnaisesti johonkin ulosmenoon

26 Kiinteä reititys Reititystaulut Lähde-kohde-parit Kiinteät reitit kaikkien solmuparien väleille valmiina ei eroa virtual circuit ja datagrammi –pakettikytkentöjen välillä Reitit voivat muuttua, mikäli verkon topologia muuttuu Reitit perustuvat kustannuksiin, eivät muuntuviin kriteereihin esim. least-cost –algoritmit Etuna yksinkertaisuus, ongelmana ruuhkatilanteet ja verkkoviat

27 Käyttää jotain mukautuvaa reititystekniikkaa
Dynaaminen reititys Käyttää jotain mukautuvaa reititystekniikkaa Reitityspäätökset tehdään tapauskohtaisesti ottaen huomioon verkon kulloinenkin tila ja topologia Vikatilanne Ei käytetä enää kyseistä reittiä Ruuhka Pyritään ohittamaan ruuhkapaikat Monimutkaisempi reititystekniikka Vaatii enemmän prosessointia verkon solmuilta Vaatii nopeaa reagoimista verkon tilan muunnoksiin Voi nopeuttaa verkkotoimintoja Hoitaa osaltaan ruuhkanhallintaa

28 Dynaamisen reitityksen kuormanhallinta
Kuormaherkkä reititys eri haarojen kustannukset muuttuvat dynaamisesti kun niiden linkkien kuormitus muuttuu Kuormaepäherkkä ei muutosta kuormien muuttuessa yleisesti käytössä olevat internetin reititysalgoritmit tällaisia

29 Tulviva reititys (flooding)
Yksinkertainen reititys, jossa paketit lähetetään solmusta kaikkiin naapurisolmuihin Ei vaadi mitään verkkotietoa (eri haarojen kustannuksia jne.) Lopulta paketti (useita samoja) saapuu kohteeseen kohteen osattava hylätä duplikaatit (esim. järjestysnumeron avulla) Solmut eivät lähetä samoja paketteja useaan kertaan (ruuhkan hallinta)

30 Tulviva reititys (flooding)

31 Tulviva reititys (flooding)

32 Tulviva reititys (flooding)

33 Tulviva reititys Vikasietoinen sopii hyvin esim. hätäviestien reititykseen Kaikki reitit tulee käytettyä, joten ainakin 1 paketti käyttää lyhintä reittiä sopii esim. virtual circuit –pakettikytkennän reitin muodostamiseen Kaikki välittömästi tai välillisesti kytketyt solmut käydään läpi kaikille solmuille tarkoitetun tärkeän tiedon jakeluun Heikkoutena sen kehittämä verkon kuorma

34 Satunnainen reititys Yksinkertaistettu flooding Lähettävä solmu valitsee satunnaisesti yhden solmun johon edelleen lähettää paketin seuraavan solmun valinta voi perustua myös haaran datanopeudesta laskettuun todennäköisyyteen parhaasta polusta todennäköisyydet voivat perustua myös haarojen kustannuksiin Perillemenoreitti ei optimaalinen Liikenne jakautuu tulvivaa reititystä tasaisemmin verkkoon