ВВЕДЕНИЕ 3
1 Обзор протокола OSPF 7
2 Модификация протокола OSPF для оптимизации его работы в сетях под
пиковыми нагрузками 12
2.1 Выбор критерия эффективности работы сети 12
2.2 Метод оптимизации протокола маршрутизации, алгоритм работы 14
2.3 Общие сведения об OMNeT++ 15
2.4 Реализация метода в библиотеке INET Framework для OMNeT++ 19
3 Моделирование 26
3.1 Обобщенная структура сети 26
3.2 Моделирование сети с протоколом маршрутизации OSPF при пиковых
нагрузках 27
3.2.1 Описание модели 27
3.2.2 Эксперимент и результаты 30
3.3 Моделирование сети с оптимизированным протоколом OSPF при пиковых
нагрузках 32
3.3.1 Описание модели 32
3.3.2 Эксперимент и результаты 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 37
ПРИЛОЖЕНИЕ
Первые компьютерные сети появились относительно недавно, в конце 60-
х годов прошлого века. Они унаследовали много имеющих пользу свойств от телекоммуникационных телефонных сетей. В то же время компьютерные сети сделали доступными для всех огромнейшие объемы информации, созданные цивилизацией за время своего существования. И эти данные продолжают пополняться
со все больше растущей скоростью.
Позже в 80-х были разработаны и утверждены стандартные технологии
объединения компьютеров в сеть – Ethernet, ARCNET, Token Ring, Token Bus и
др. Стандартизация сетевых технологий превратила процесс построения локальной сети из решения сложной технической проблемы в рутинную работу.
В конце 80-х годов локальные и глобальные сети имели существенные отличия по протяженности и качеству линий связи, сложности методов передачи
данных, скорости обмена данными, разнообразию предоставляемых услуг и масштабируемости. В дальнейшем в результате тесной интеграции LAN (локальные
сети), WAN (глобальные сети) и MAN (городские сети) произошло взаимопроникновение соответствующих технологий [1, с. 37].
В крупных сетях со сложной топологией и большим количеством альтернативных маршрутов использование протоколов маршрутизации автоматизирует построение таблиц маршрутизации, а также позволяет отыскать новые
маршруты при изменениях сети: отказах или появлении новых линий связи и
маршрутизаторов. Хотя протоколы маршрутизации, в отличие от сетевых протоколов (IP и IPX), не являются обязательными, т. к. таблица маршрутизации может строиться администратором сети вручную, но такие протоколы выполняют
очень важную и полезную работу.
Протоколы маршрутизации обеспечивают поиск и фиксацию маршрутов
продвижения данных через составную сеть TCP/IP [1, с. 572].
Существуют способы продвижения пакетов в составных сетях, которые не
требуют наличия таблиц маршрутизации на маршрутизаторах.
Одним из таких способов передачи пакетов по сети является лавинная
маршрутизация, когда каждый маршрутизатор передает пакет всем своим непосредственным соседям, исключая тот, от которого его получил (сильное снижение пропускной способности).
Еще одним видом маршрутизации, не требующим наличия таблиц маршрутизации, является маршрутизация от источника (англ. source routing). Отправитель помещает в пакет информацию о том, какие промежуточные маршрутизаторы должны участвовать в передаче пакета к сети назначения. На основе этой
информации каждый маршрутизатор считывает адрес следующего маршрутизатора, и, если он действительно является адресом его непосредственного соседа,
передает ему пакет для дальнейшей обработки [1, с. 572]. Сложность в том, как
отправитель узнает точный маршрут следования пакета через сеть (маршрут
можно задавать либо вручную, либо узел-отправитель делает это автоматически,4
но в этом случае ему нужно поддерживать какой-либо протокол маршрутизации,
который сообщит ему о топологии и состоянии сети).
Большинство протоколов маршрутизации создают таблицы маршрутизации.
Различают протоколы, выполняющие статическую и адаптивную (динамическую) маршрутизацию.
При статической маршрутизации все записи в таблице статичны (это подразумевает бесконечный срок их жизни). Записи о маршрутах составляются и
вводятся в память каждого маршрутизатора вручную администратором сети.
При изменении состояния сети администратору необходимо срочно отразить эти
изменения в соответствующих таблицах маршрутизации, иначе может произойти их рассогласование, и сеть будет работать некорректно.
При адаптивной маршрутизации все изменения конфигурации сети автоматически отражаются в таблицах маршрутизации благодаря протоколам маршрутизации, которые собирают информацию о топологии связей в сети, что позволяет им оперативно отрабатывать все текущие изменения. В таблицах маршрутизации при адаптивной маршрутизации обычно имеется информация об интервале времени, в течение которого данный маршрут будет оставаться действительным. Это время называют временем жизни (TTL) маршрута. Если по истечении времени жизни существование маршрута не подтверждается протоколом
маршрутизации, то он считается нерабочим, пакеты по нему больше не посылаются.
Применяемые сегодня в IP-сетях протоколы маршрутизации относятся к
адаптивным распределенным протоколам, которые, в свою очередь, делятся на
две группы [1, с. 573]:
- дистанционно-векторные алгоритмы (Distance Vector Algorithm, DVA);
- алгоритмы состояния связей (Link State Algorithm, LSA).
В дистанционно-векторных алгоритмах каждый маршрутизатор периодически и широковещательно рассылает по сети вектор, компонентами которого
являются расстояния (измеренные в той или иной метрике) от данного маршрутизатора до всех известных ему сетей. Пакеты протоколов маршрутизации
обычно называют объявлениями о расстояниях, так как с их помощью маршрутизатор объявляет остальным маршрутизаторам известные ему сведения о конфигурации сети [1, с. 574].
Получив от некоторого соседа вектор расстояний (дистанций) до известных тому сетей, маршрутизатор наращивает компоненты вектора на величину
расстояния от себя до данного соседа. Кроме того, он дополняет вектор информацией об известных ему самому других сетях, о которых он узнал непосредственно (если они подключены к его портам) или из аналогичных объявлений
других маршрутизаторов. Обновленное значение вектора маршрутизатор рассылает своим соседям. В конце концов, каждый маршрутизатор узнает через соседние маршрутизаторы информацию обо всех имеющихся в составной сети сетях
и о расстояниях до них [1, с. 574].
В результате выполнения работы был разработан метод повышения производительности сети при больших нагрузках, где протокол OSPF используется в
качестве основного протокола маршрутизации. Метод был реализован в библиотеке INET Framework для OMNeT++. Также были изучены основы маршрутизации, основные протоколы маршрутизации, в т. ч. OSPF. Были отмечены его преимущества и недостатки. Один из главных недостатков – невозможность протокола учитывать текущую пропускную способность канала для оптимизации
нагрузки на сеть – был показан с помощью моделирования в OMNeT++.
Были проведены эксперименты с модифицированным OSPF на модели
сети, написанной в OMNeT++, и была показана работоспособность доработанной версии протокола. Можно считать, что полученное улучшение алгоритма работы OSPF дает некоторую оптимизацию при передаче данных в сети.
Т. к. OSPF пригоден для использования в больших сетях, полученная наработка может быть полезна при ее внедрении в другие среды моделирования и,
возможно, в реальные сети передачи данных.
Дальнейшие исследования в рассматриваемой области могут быть проведены для определения общих значений интервала времени и количества пакетов,
проходящих через интерфейс, после которых будет рассчитываться новое значение пропускной способности, а также для определения порога допустимой
нагрузки на канал в виде нескольких значений для более точного обнаружения
падения производительности.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
