Схемы маршрутизации
В настоящее время для маршрутизации пакетов применяются различные схемы, основными из которых являются схемы Anycast, Broadcast, Multicast и Geocast.
Схема маршрутизации Anycast – метод рассылки пакетов, позволяющий устройству посылать данные ближайшему из группы получателей.
В протоколе IP схема маршрутизации Anycast реализована путём публикации одинакового маршрута из различных точек сети через протокол BGP (англ. Border Gateway Protocol, протокол граничного шлюза). Одним из основных критериев выбора маршрута в BGP является AS-path — набор номеров автономных систем (систем IP-сетей и маршрутизаторов, управляемых одним или несколькими операторами, имеющими единую политику маршрутизации с Интернетом), через которые должен пройти пакет. При получении анонса маршрутов из двух и более точек, будет выбран маршрут с самым коротким AS-path.
Из-за особенностей топологии сети или её политики ближайший узел необязательно будет географически ближайшим. Графически данная схема маршрутизации представлена на рис.1.
В настоящее время схема маршрутизации Anycast используется в Internet для уменьшения времени реакции и балансировки нагрузки корневых NS-серверов (DNS-серверов, содержащих информацию о доменах верхнего уровня).
Схема маршрутизации Broadcast – предназначена для маршрутизации пакетов при широковещательном режиме. Данный режим представляет собой метод передачи данных в компьютерных сетях, при котором поток данных предназначен для приёма всеми участниками сети.
В TCP/IP широковещание (broadcast) возможно только в пределах одного сегмента сети. Однако пакеты данных могут быть посланы из-за пределов сегмента, в которой будет осуществлено широковещание (например, передача пакета на широковещательный IP-адрес через маршрутизатор из-за пределов сети). Нагрузка на сеть в случае широковещания не отличается от обычной передачи данных одному адресату, поскольку пакеты данных не размножаются (в отличие от групповой передачи, multicast).
Примером широковещания является определение MAC-адреса, соответствующего определенному IP-адресу (например, с помощью протокола ARP). В этом случае отправляется широковещательный пакет с запросом, который достигает все подключенные к данному сегменту сети устройства. Устройство с искомым IP-адресом отправляет в ответ пакет, содержащий требуемый MAC-адрес. Графически данная схема маршрутизации представлена на рис.2.
Схема маршрутизации Multicast – (англ. групповая передача) — специальная форма широковещания, при которой сетевой пакет одновременно направляется определённому подмножеству адресатов — не одному (unicast), и не всем (broadcast).
Наряду с приложениями, устанавливающими связь между источником и одним получателем, существуют такие, где требуется, чтобы источник посылал информацию сразу группе получателей (дистанционное обучение, рассылка корпоративной информации, репликация баз данных и информации веб-сайтов и т.д.). При традиционной технологии IP-адресации требуется каждому получателю информации послать свой пакет данных, то есть одна и та же информация передается много раз. Технология групповой адресации представляет собой расширение IP-адресации, позволяющее направить одну копию пакета сразу всем получателям. Множество получателей определяется принадлежностью каждого из них к конкретной группе. Рассылку для конкретной группы получают только члены этой группы.
Технология IP Multicast предоставляет ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционным подходом. Например, добавление новых пользователей не влечет за собой необходимое увеличение пропускной способности сети. Значительно сокращается нагрузка на посылающий сервер, который больше не должен поддерживать множество двухсторонних соединений. Использование групповой адресации позволяет обеспечить доступ корпоративных пользователей к данным и сервисам, ранее недоступным, так как для их реализации с помощью обычной адресации потребовались бы значительные сетевые ресурсы. В последнее время широкое распространение приобрели мультимедиа трансляции и видеоконференцсвязь. При использовании традиционной технологии пропускной способности существующих каналов хватает лишь для установления связи с очень ограниченным числом получателей. Групповая адресация снимает это ограничение и получателей может быть любое количество.
Графически данная схема маршрутизации представлена на рис.3.
Схема маршрутизации Unicast – однонаправленная (односторонняя) передача данных – подразумевает под собой передачу пакетов единственному (конкретному) адресату. Данная схема является прямым противопоставлением широковещательной схеме маршрутизации и является преимущественной схемой пакетной маршрутизации данных.
Графически данная схема маршрутизации представлена на рис.4.
Схема маршрутизации Geocast – маршрутизация в зависимости от географического положения – позволяет рассылать сообщения во все узлы в определенной географической области, используя географическую информацию вместо логических адресов узла.
Географический адрес выражен тремя способами: точка, круг (с точкой в центре и радиусом), и многоугольник (список точек, например, T (1) ,T (2) , …, ( 1) T n − , ( ) T n , (1) T ). Точка представлена географическими координатами (широта и долгота). Когда сообщение будет направлено по адресу – многоугольник или круг, каждый узел в пределах географической области многоугольника/круга получит сообщение.
Географический маршрутизатор (GeoRouter) вычисляет свою зону действия (определенная географическая область). Эта зона действия ограничена единственным закрытым многоугольником. Географические маршрутизаторы обмениваются информацией между прилегающими зонами многоугольников для построения таблиц маршрутизации. Этот подход позволяет построить иерархическую структуру состоящую из маршрутизаторов GeoRouters. Конечные пользователи могут свободно передвигаться в сети.
Графически данная схема маршрутизации представлена на рис.5.
