Typy tras jsou hlavními ukazateli trasování. Směrování. obecné pojmy. Podle místa určení jsou trasy odesílání

Nebo brána, je síťový uzel s několika IP rozhraními (obsahujícími vlastní MAC adresu a IP adresu) připojenými k různým IP sítím, který na základě řešení problému směrování přesměrovává datagramy z jedné sítě do druhé pro doručení od odesílatele do příjemce.

Jsou to buď specializované počítače, nebo počítače s několika IP rozhraními, jejichž provoz je řízen speciálním softwarem.

Směrování v IP sítích

Směrování se používá k přijetí paketu z jednoho zařízení a jeho přenosu přes síť do jiného zařízení prostřednictvím jiných sítí. Pokud v síti nejsou žádné směrovače, směrování není podporováno. Směrovače směrují (přesměrují) provoz do všech sítí, které tvoří síť.

Pro směrování paketu musí mít router následující informace:

Cílová adresa
Sousední router, ze kterého se může dozvědět o vzdálených sítích
Dostupné cesty do všech vzdálených sítí
Nejlepší cesta ke každé vzdálené síti
Metody údržby a kontroly směrovacích informací

Směrovač se dozví o vzdálených sítích od sousedních směrovačů nebo od správce sítě. Směrovač poté vytvoří směrovací tabulku, která popisuje, jak najít vzdálené sítě.

Pokud je síť připojena přímo k routeru, už ví, jak směrovat paket do této sítě. Pokud není síť přímo připojena, musí se router naučit (naučit) přístupové cesty do vzdálené sítě pomocí statického směrování (ruční zadání umístění všech sítí ve směrovací tabulce správcem) nebo pomocí dynamického směrování.

Dynamické směrování je proces směrovacího protokolu, který určuje, jak zařízení interaguje se sousedními směrovači. Router aktualizuje informace o každé síti, kterou se naučí. Pokud dojde v síti ke změně, dynamický směrovací protokol o změně automaticky informuje všechny směrovače. Pokud je použito statické směrování, bude muset správce systému aktualizovat směrovací tabulky na všech zařízeních.

IP směrování je jednoduchý proces, který je stejný v sítích jakékoli velikosti. Obrázek například ukazuje krok za krokem proces komunikace hostitele A s hostitelem B v jiné síti. V příkladu uživatel hostitele A pingne na IP adresu hostitele B. Další operace již nejsou tak jednoduché, takže se na ně podívejme podrobněji:

Na příkazovém řádku uživatel zadá ping 172.16.20.2. Hostitel A generuje paket pomocí protokolů síťové vrstvy a ICMP.

IP používá ARP ke zjištění cílové sítě pro paket vyhledáním IP adresy a masky podsítě hostitele A. Jedná se o požadavek na vzdálený hostitel, tzn. paket není určen pro hostitele v místní síti, takže paket musí být směrován do routeru, aby byl předán do správné vzdálené sítě.
Aby hostitel A mohl odeslat paket do routeru, hostitel musí znát hardwarovou adresu rozhraní routeru připojeného k místní síti. Síťová vrstva předá paket a hardwarovou cílovou adresu linkové vrstvě pro rámcování a předání místnímu hostiteli. Pro získání hardwarové adresy hostitel vyhledá umístění cíle ve své vlastní paměti, nazývané mezipaměť ARP.
Pokud adresa IP dosud nebyla dosažena a není přítomna v mezipaměti ARP, hostitel odešle vysílání ARP, aby nalezl hardwarovou adresu na adrese IP 172.16.10.1. To je důvod, proč první požadavek Ping obvykle vyprší, ale ostatní čtyři požadavky budou úspěšné. Po uložení adresy do mezipaměti obvykle žádný časový limit nenastane.
Router odpoví a nahlásí hardwarovou adresu ethernetového rozhraní připojeného k LAN. Nyní má hostitel všechny informace k předání paketu směrovači v místní síti. Síťová vrstva zahodí paket a vygeneruje ICMP echo request (Ping) na linkové vrstvě a vyplní paket hardwarovou adresou, na kterou má hostitel poslat paket. Paket má zdrojovou a cílovou IP adresu spolu s označením typu paketu (ICMP) v poli protokolu síťové vrstvy.
Linková vrstva tvoří rámec, ve kterém je paket zapouzdřen spolu s řídícími informacemi potřebnými k odeslání přes lokální síť. Tyto informace zahrnují zdrojovou a cílovou hardwarovou adresu a také hodnotu v poli typu nastaveném protokolem síťové vrstvy (toto bude pole typu, protože IP standardně používá rámce Ethernet_II). Obrázek 3 ukazuje rámec generovaný ve vrstvě spojení a odeslaný přes místní médium. Obrázek 3 ukazuje všechny informace potřebné pro komunikaci s routerem: zdrojovou a cílovou hardwarovou adresu, zdrojovou a cílovou IP adresu, data a kontrolní součet CRC rámce umístěný v poli FCS (Frame Check Sequence).
Linková vrstva hostitele A posílá rámec fyzické vrstvě. Tam se nuly a jedničky zakódují do digitálního signálu a následuje přenos tohoto signálu po místní fyzické síti.

Signál dosáhne rozhraní Ethernet 0 routeru, které je synchronizováno s preambulí digitálního signálu pro extrakci rámce. Rozhraní routeru po sestavení rámce zkontroluje CRC a na konci příjmu rámce porovná přijatou hodnotu s obsahem pole FCS. Také kontroluje proces přenosu na fragmentaci a konflikty médií.
Zkontroluje se hardwarová adresa cíle. Protože se shoduje s adresou směrovače, pole typu rámce je analyzováno, aby se určilo, co dělat s tímto datovým paketem. Pole typu je nastaveno na IP, takže router předá paket procesu IP běžícímu na routeru. Rám je odstraněn. Původní paket (vygenerovaný hostitelem A) je uložen do vyrovnávací paměti směrovačem.
Protokol IP se dívá na cílovou IP adresu v paketu, aby určil, zda je paket směrován do samotného routeru. Protože cílová IP adresa je 172.16.20.2, router ze své směrovací tabulky určí, že síť 172.16.20.0 je přímo připojena k rozhraní Ethernet 1.
Směrovač předá paket s vyrovnávací pamětí do rozhraní Ethernet 1. Směrovač potřebuje vytvořit rámec pro předání paketu cílovému hostiteli. Směrovač nejprve zkontroluje mezipaměť ARP, aby zjistil, zda již byla hardwarová adresa vyřešena během předchozích interakcí se sítí. Pokud adresa není v mezipaměti ARP, směrovač odešle požadavek na vysílání ARP do rozhraní Ethernet 1, aby zjistil hardwarovou adresu pro IP adresu 172.16.20.2.
Hostitel B odpoví hardwarovou adresou svého síťového adaptéru na požadavek ARP. Rozhraní Ethernet 1 routeru má nyní vše, co potřebuje k předání paketu do jeho konečného cíle. Obrázek ukazuje rámec generovaný routerem a přenášený přes místní fyzickou síť.

Rámec generovaný rozhraním Ethernet 1 routeru má hardwarovou zdrojovou adresu z Ethernetu 1 a hardwarovou cílovou adresu pro síťový adaptér hostitele B. Zdroj a cíl se nikdy nemění. Paket se nijak nemění, ale mění se rámce.

Hostitel B přijímá rámec a kontroluje CRC. Pokud je kontrola úspěšná, rámec je zahozen a paket je předán protokolu IP. Analyzuje cílovou IP adresu. Protože cílová adresa IP je stejná jako adresa nastavená na hostiteli B, IP prozkoumá pole protokolu, aby určil cíl paketu.
Náš paket obsahuje ICMP echo request, takže hostitel B generuje novou ICMP echo odpověď se zdrojovou IP rovnou hostiteli B a cílovou IP rovnou hostiteli A. Proces se restartuje, ale v opačném směru. Hardwarové adresy všech zařízení na cestě paketu jsou však již známé, takže všechna zařízení budou moci získat adresy hardwarového rozhraní ze svých vlastních mezipamětí ARP.

Ve velkých sítích je proces podobný, ale paket bude muset na cestě k cílovému hostiteli projít více úseky.

Směrovací tabulky

V zásobníku TCP/IP se směrovače a koncové uzly rozhodují o tom, komu předat paket, aby jej úspěšně doručil do cílového uzlu, na základě tzv. směrovacích tabulek.

Tabulka je typickým příkladem směrovací tabulky využívající síťové IP adresy pro síť zobrazenou na obrázku.

Směrovací tabulka pro Router 2

Tabulka ukazuje vícesměrovací tabulku, protože obsahuje dvě cesty do sítě 116.0.0.0. V případě sestavení jednosměrovací tabulky je nutné zadat pouze jednu cestu do sítě 116.0.0.0 podle nejmenší metrické hodnoty.

Jak vidíte, tabulka definuje několik tras s různými parametry. Přečtěte si každý takový záznam ve směrovací tabulce následovně:

Chcete-li do sítě doručit paket s adresou z pole Adresa sítě a maskou z pole Maska sítě, musíte odeslat paket z rozhraní s adresou IP z pole Rozhraní na IP adresu z pole Adresa brány. a „cena“ takového doručení se bude rovnat číslu z pole Metrics.

V této tabulce sloupec "Adresa cílové sítě" obsahuje adresy všech sítí, do kterých může tento router předávat pakety. V TCP/IP stacku je přijat tzv. one-hop přístup k optimalizaci směrování paketů (next-hop routing) – každý směrovač a koncový uzel se účastní výběru pouze jednoho kroku přenosu paketů. Každý řádek směrovací tabulky tedy neoznačuje celou cestu jako posloupnost IP adres směrovačů, přes které musí paket projít, ale pouze jednu IP adresu – adresu dalšího směrovače, na který musí být paket přenesen. Spolu s paketem se odpovědnost za výběr dalšího směrovacího skoku přenese na další směrovač. Jednoskokový přístup ke směrování znamená distribuované řešení problému výběru cesty. Tím se odstraní omezení maximálního počtu tranzitních směrovačů na cestě paketu.

Pro odeslání paketu na další router potřebujete znát jeho lokální adresu, ale v TCP/IP stacku je ve směrovacích tabulkách zvykem používat pouze IP adresy, aby byl zachován jejich univerzální formát, nezávislý na typu sítě zahrnuté v Internetu. Chcete-li zjistit místní adresu známé IP adresy, musíte použít protokol ARP.

Jednoskokové směrování má ještě jednu výhodu – umožňuje snížit objem směrovacích tabulek v koncových uzlech a směrovačích pomocí tzv. výchozí cesty – výchozí (0.0.0.0) jako číslo cílové sítě, které obvykle zabírá poslední řádek. ve směrovací tabulce. Pokud je takový záznam ve směrovací tabulce, pak všechny pakety se síťovými čísly, které nejsou ve směrovací tabulce, jsou přenášeny na směrovač zadaný ve výchozím řádku. Směrovače proto často ve svých tabulkách ukládají omezené informace o sítích na internetu a předávají pakety pro jiné sítě na výchozí port a směrovač. Předpokládá se, že výchozí router předá paket páteřní síti a routery připojené k páteřní síti mají kompletní informace o složení internetu.

Kromě výchozí trasy lze ve směrovací tabulce nalézt dva typy speciálních položek - položku pro trasu specifickou pro hostitele a položku pro adresy sítí přímo připojených k portům routeru.

Směrování specifické pro hostitele obsahuje místo čísla sítě úplnou IP adresu, tedy adresu, která má nenulové informace nejen v poli čísla sítě, ale také v poli čísla hostitele. Předpokládá se, že pro takový koncový uzel by měla být trasa zvolena jinak než pro všechny ostatní uzly sítě, do které patří. V případě, že tabulka má různé položky pro předávání paketů pro celou síť N a její jednotlivý uzel s adresou N,D, když paket dorazí adresovaný do uzlu N,D, router upřednostní položku pro N,D.

Položky ve směrovací tabulce týkající se sítí přímo připojených k routeru mají v poli "Metric" nuly ("připojeno").

Směrovací algoritmy

Základní požadavky na směrovací algoritmy:

přesnost;
jednoduchost;
spolehlivost;
stabilita;
spravedlnost;
optimalita.

Existují různé algoritmy pro konstrukci tabulek pro jednoskokové směrování. Lze je rozdělit do tří tříd:

jednoduché směrovací algoritmy;
pevné směrovací algoritmy;
adaptivní směrovací algoritmy.

Bez ohledu na algoritmus použitý k sestavení směrovací tabulky má výsledek jejich práce jednotný formát. Díky tomu mohou různé uzly ve stejné síti vytvářet směrovací tabulky podle svých vlastních algoritmů a poté si navzájem vyměňovat chybějící data, protože formáty těchto tabulek jsou pevně dané. Směrovač s adaptivním směrovacím algoritmem tedy může poskytnout koncovému uzlu pomocí pevného směrovacího algoritmu informace o cestě k síti, o které koncový uzel nezná.

Jednoduché směrování

Jedná se o metodu směrování, která se nemění při změně topologie a stavu sítě pro přenos dat (DTN).

Jednoduché směrování zajišťují různé algoritmy, z nichž jsou typické následující:

Náhodné směrování je přenos zprávy z uzlu v libovolném náhodně zvoleném směru, s výjimkou směrů, kterými zpráva do uzlu dorazila.
Flooding je přenos zprávy z uzlu všemi směry, kromě směru, kterým zpráva do uzlu dorazila. Takové směrování zaručuje krátkou dobu doručení paketů za cenu snížení propustnosti.
Směrování podle předchozích zkušeností - každý paket má čítač počtu prošlých uzlů, v každém komunikačním uzlu je čítač analyzován a je zapamatována cesta, která odpovídá minimální hodnotě čítače. Tento algoritmus vám umožňuje přizpůsobit se změnám v topologii sítě, ale proces adaptace je pomalý a neefektivní.

Jednoduché směrování obecně neposkytuje směrový přenos paketů a má nízkou účinnost. Jeho hlavní výhodou je zajištění stabilního provozu sítě v případě výpadku různých částí sítě.

Pevné směrování

Tento algoritmus se používá v sítích s jednoduchou linkovou topologií a je založen na ručním sestavení směrovací tabulky správcem sítě. Algoritmus často funguje efektivně i pro páteřní sítě velkých sítí, protože samotná páteř může mít jednoduchou strukturu se zjevnými nejlepšími cestami pro pakety do podsítí připojených k páteři, rozlišují se následující algoritmy:

Jednocestné pevné směrování je, když je mezi dvěma účastníky vytvořena jediná cesta. Síť s takovým směrováním je nestabilní vůči poruchám a přetížení.
Pevné směrování s více cestami – Lze nastavit více možných cest a je zavedeno pravidlo výběru cesty. Účinnost takového směrování klesá s rostoucí zátěží. Při výpadku některé komunikační linky je nutné změnit směrovací tabulku, k tomu je v každém komunikačním uzlu uloženo několik tabulek.

Adaptivní směrování

Toto je hlavní typ směrovacích algoritmů používaných směrovači v moderních sítích se složitými topologiemi. Adaptivní směrování je založeno na skutečnosti, že směrovače si pravidelně vyměňují speciální topologické informace o sítích dostupných na internetu a také o vazbách mezi směrovači. Obvykle se bere v úvahu nejen topologie spojů, ale také jejich propustnost a stav.

Adaptivní protokoly umožňují všem směrovačům shromažďovat informace o topologii spojů v síti a rychle zpracovávat všechny změny v konfiguraci spojů. Tyto protokoly jsou svou povahou distribuované, což je vyjádřeno tím, že v síti nejsou žádné vyhrazené směrovače, které by shromažďovaly a zobecňovaly topologické informace: tato práce je distribuována mezi všechny směrovače, rozlišují se následující algoritmy:

Lokální adaptivní směrování - každý uzel obsahuje informace o stavu komunikační linky, délkách front a směrovací tabulku.
Globální adaptivní směrování – založené na využití informací přijatých od sousedních uzlů. Za tímto účelem obsahuje každý uzel směrovací tabulku, která udává čas, který trvá, než zprávy projdou. Na základě informací přijatých od sousedních uzlů je přepočítána hodnota tabulky s přihlédnutím k délce fronty v samotném uzlu.
Centralizované adaptivní směrování – existuje nějaký centrální uzel, který shromažďuje informace o stavu sítě. Toto centrum generuje řídicí pakety obsahující směrovací tabulky a odesílá je do komunikačních uzlů.
Hybridní adaptivní směrování - založené na použití tabulky periodicky zasílané centrem a na analýze délky fronty ze samotného uzlu.

Indikátory algoritmu (metriky)

Směrovací tabulky obsahují informace, které přepínací programy používají k výběru nejlepší trasy. Čím se vyznačuje konstrukce směrovacích tabulek? Jaká je povaha informací, které obsahují? Tato část o výkonu algoritmu se pokouší odpovědět na otázku, jak algoritmus určuje preferenci jedné cesty před ostatními.

Směrovací algoritmy používají mnoho různých metrik. Složité směrovací algoritmy pro výběr trasy mohou být založeny na více indikátorech, které je kombinují tak, že výsledkem je jeden hybridní indikátor. Níže jsou uvedeny metriky, které se používají ve směrovacích algoritmech:

Délka trasy.
Spolehlivost.
Zpoždění.
Šířka pásma.

Délka trasy.

Délka trasy je nejběžnějším měřítkem směrování. Některé směrovací protokoly umožňují správcům sítě přiřadit každému síťovému spojení libovolné ceny. V tomto případě je délka cesty součtem nákladů spojených s každým odkazem, který byl překročen. Jiné směrovací protokoly specifikují "počet skoků" (počet skoků), tj. míru počtu průchodů, které musí paket provést na své cestě od zdroje k cíli přes prvky síťového propojení (jako jsou směrovače).

Spolehlivost.

Spolehlivost, v kontextu směrovacích algoritmů, odkazuje na spolehlivost každého spoje v síti (obvykle popisovaný poměrem bit/chyba). Některá síťová spojení mohou selhat častěji než jiná. Výpadky některých síťových kanálů lze odstranit snadněji nebo rychleji než výpadky jiných kanálů. Při přidělování hodnocení spolehlivosti lze vzít v úvahu jakékoli faktory spolehlivosti. Hodnocení spolehlivosti obvykle síťovým spojům přidělují administrátoři. Zpravidla se jedná o libovolné digitální hodnoty.

Zpoždění.

Zpoždění směrování je obvykle chápáno jako množství času, které paketu trvá cesta ze zdroje do cíle přes síť. Latence závisí na mnoha faktorech, včetně šířky pásma mezilehlých síťových spojů, front na portu každého směrovače podél cesty paketu, zahlcení sítě na všech mezilehlých spojích sítě a fyzické vzdálenosti, na kterou je třeba paket přesunout. . Vzhledem k tomu, že zde existuje konglomerace několika důležitých proměnných, je latence nejběžnější a nejužitečnější metrikou.

Šířka pásma.

Šířka pásma se týká dostupného výkonu jakéhokoli kanálu. Za stejných podmínek je preferováno 10 Mbps ethernetové spojení před jakoukoli pronajatou linkou s šířkou pásma 64 Kbps. Ačkoli šířka pásma je odhadem maximální dosažitelné šířky pásma spoje, trasy, které procházejí spoji s větší šířkou pásma, nemusí být nutně lepší než trasy, které procházejí pomalejšími spoji.

Typy směrování. Skupiny protokolů.

Implementováno na síťové vrstvě sítě. Zodpovídá za to směrovací protokol. Při výběru strategie směrování lze nastavit různé cíle, například:

Minimalizace doby doručení balíku;

Minimalizace nákladů na doručení balíku;

Zajištění maximální šířky pásma sítě atd.

Problém se směrováním je vyřešen router, který je definován jako zařízení síťové vrstvy, které používá jednu nebo více metrik k určení nejlepší cesty síťového provozu na základě informací síťové vrstvy.

Pod metrický rozumí se některým kvantitativním charakteristikám cesty, například délka, doba jízdy, propustnost atd. Algoritmy směrování mohou být:

Statické nebo dynamické;

Jednosměrný nebo vícecestný;

Jednoúrovňové nebo hierarchické;

Intra-doména nebo cross-doména;

Unicast nebo skupina.

Statický(neadaptivní) algoritmy zahrnují předvýběr tras a jejich ruční zadání do směrovací tabulky. Tudíž by tam již měla být předem zaznamenána informace o tom, na který port poslat paket s odpovídající adresou. Příklady: protokol DEC LAT, protokol NetBIOS.

V dynamice protokoly se směrovací tabulka aktualizuje automaticky při změně topologie sítě nebo plánu.

Jediná trasa protokoly nabízejí pouze jednu cestu pro přenos paketů (což není vždy optimální).

Vícecestný Algoritmy nabízejí několik cest. To umožňuje přenášet informace k příjemci několika cestami současně.

Sítě mohou mít jednoúrovňový nebo hierarchický architektura. Podle toho existují také směrovací protokoly. V hierarchických sítích tvoří routery nejvyšší úrovně zvláštní vrstvu páteřní sítě.

Některé směrovací algoritmy fungují pouze v rámci svých vlastních domén, tzn. použitý intradoména směrování. Jiné algoritmy mohou také pracovat se sousedními doménami - to je definováno jako interdoména směrování.

Unicast protokoly jsou navrženy pro přenos informací (přes jednu nebo více cest) pouze jednomu příjemci. Multicast – schopný přenášet data mnoha účastníkům najednou.

Existují tři hlavní skupiny směrovacích protokolů v závislosti na typu algoritmu použitého k určení optimální trasy:

Protokoly vzdálenostních vektorů;

Protokoly stavu spojení;

Protokoly zásad směrování.

Protokoly vektor vzdálenosti jsou nejjednodušší a nejběžnější. Jsou to například RIP, RTMP, IGRP.

Takové protokoly periodicky přenášejí (posílají) data sousedů ze své směrovací tabulky (adresy a metriky). Sousedé po obdržení těchto údajů provedou potřebné změny ve svých tabulkách. Nevýhoda: Tyto protokoly fungují dobře pouze v malých sítích. S rostoucí velikostí se zvyšuje provoz služeb v síti a zvyšuje se zpoždění při aktualizaci směrovacích tabulek.

Protokoly stav kanálu byly poprvé navrženy v roce 1970 Edsgerem Dijkstrou. Zde namísto vysílání obsahu směrovacích tabulek každý směrovač vysílá seznam směrovačů, se kterými má přímé spojení, a seznam místních sítí přímo k němu připojených. Takovou distribuci lze provádět buď při změně stavu kanálů, nebo periodicky. Příklady protokolů: OSPF, IS-IS, Novell NLSP.

Protokoly politiků(pravidla) směrování nejčastěji používané na internetu. Spoléhají na algoritmy vektoru vzdálenosti. Informace o směrování jsou získávány od sousedních operátorů na základě specifických kritérií. Na základě této výměny se vygeneruje seznam povolených tras. Příklady: protokoly BGP a EGP.

Směrovače. Autonomní systémy.

router je poměrně složité zařízení, které je definováno jako zařízení síťové vrstvy, které používá jednu nebo více metrik k určení nejlepší cesty pro síťový provoz na základě informací o síťové vrstvě.

Při jejich tvorbě se používají 3 hlavní architektury.

1)Jediný procesor. Zde je procesoru přidělen celý komplex úloh, včetně: filtrování a vysílání paketů; úprava hlavičky paketu; aktualizace směrovacích tabulek; přidělování balíčků služeb; tvorba kontrolních balíčků; pracovat s protokolem pro správu sítě SNMP atd.

Ani výkonné RISC procesory však nezvládnou velkou zátěž.

2)Rozšířený jednoprocesor. V funkční schéma routeru je rozděleno do modulů odpovědných za provádění řady úkolů (například práce s balíčky služeb). Každý takový funkční modul je dodáván s vlastním procesorem (periferií).

3)Symetrická multiprocesorová architektura. Zde je rovnoměrné rozložení zátěže na všechny moduly procesoru. Každý z modulů provádí všechny úlohy směrování a má svou vlastní kopii směrovací tabulky. Toto je nejprogresivnější architektura pro routery.

IP routery

IP (Internet Protocol) je v současnosti nejrozšířenější (na internetu). Protokol funguje na síťové vrstvě a právě na této vrstvě se rozhoduje o směrování.

Existují 2 přístupy k výběru trasy:

Jednokrokový přístup;

Směrování zdroje.

Na jednoskokové směrování každý router se podílí na výběru pouze jednoho datagramového skoku. Řádek směrovací tabulky tedy neuvádí celou cestu (k cíli), ale pouze jednu IP adresu dalšího směrovače. Pro adresy, které nejsou v tabulce, se použije výchozí adresa routeru.

Algoritmy pro konstrukci tabulek pro jednoskokové směrování mohou být následující:

Opravené směrování (tabulku sestavuje „ručně“ administrátor);

Náhodné směrování (paket je přenášen v libovolném náhodném! směru jiném než původním);

Flooding (datagram je přenášen všemi směry kromě původního);

Adaptivní směrování (směrovací tabulka je pravidelně aktualizována na základě informací o topologii sítě z jiných směrovačů).

Adaptivní směrovací protokoly jsou nejrozšířenější v IP sítích. Tyto protokoly jsou: RIP, OSPF, IS-IS, EGP, BGP atd. Na směrování zdroje výběr trasy provádí koncový uzel nebo první směrovač v cestě datagramu. Tato metoda nenašla distribuci v sítích IP, ale je široce používána v sítích ATM (například protokol PNNI).

Autonomní systémy

Vzhledem k růstu internetu se výkon routerů výrazně snížil. Objem provozu na podporu směrování se ohromně zvýšil a objem směrovacích tabulek vzrostl. V tomto ohledu byl internet rozdělen na řadu autonomních systémů (AC) (Autonomous System) (obr. 7.1.). Každý takový systém je skupinou sítí a routerů spravovaných oprávněnou osobou. To umožňuje routeru v rámci každého AS používat různé směrovací protokoly. Využívá dynamické směrovací protokoly, definované jako třída protokolů IGP (IGP - Interior Gateway Protocol - protokol interní brány). Tato třída zahrnuje protokoly RIP, IS-IS atd.

Pro interakci směrovačů patřících k různým AS se používá doplňkový protokol nazývaný EGP - protokol externí brány).

protokol RIP

Protokol RIP patří do třídy IGP. Protokol se objevil v roce 1982 jako součást TCP/IP protokolového zásobníku. Stal se standardním směrovacím protokolem v rámci autonomního systému. Omezení – protokol nepodporuje dlouhé cesty obsahující více než 15 skoků.

Metrikou je počet skoků (tj. počet směrovačů, kterými musí datagram projít, než dosáhne svého cíle). Vždy je zvolena cesta s nejmenším počtem skoků.

Každý směrovač pravidelně odesílá zprávy o aktualizaci trasy svým sousedům. Taková zpráva obsahuje celou svou směrovací tabulku. Tato tabulka je předběžně vyplněna adresami těch sítí, do kterých má router přímý přístup (viz obr. 7.2.).

Před přenosem informace do sousedního routeru se tabulka opraví – počet přeskoků k příjemci se zvýší o jeden. Po obdržení takové servisní zprávy od sousedního routeru router aktualizuje svou směrovací tabulku podle následujících pravidel:

a) Pokud je nový počet skoků menší než starý (pro adresu konkrétní sítě), provede se tento záznam ve směrovací tabulce.

b) Pokud záznam pochází ze směrovače, který byl zdrojem již uloženého záznamu, zadá se nová hodnota počtu skoků, i když je větší než stará.

Ve výchozím nastavení je interval mezi rozesíláním zpráv 30 s. Pokud se sousední router odmlčí na delší dobu (více než 180 s), smažou se s ním související záznamy ze směrovací tabulky (za předpokladu výpadku linky nebo samotného routeru).

protokol OSPF

OSPF (Open Shortest Path First) byl přijat v roce 1991. Je určen pro použití ve velkých distribuovaných sítích. Na základě algoritmu stavu kanálu. Podstatou tohoto algoritmu je, že musí vypočítat nejkratší cestu. Termínem „nejkratší“ nemáme na mysli fyzickou délku, ale dobu přenosu informace. Směrovač posílá požadavky svým sousedům umístěným ve stejné směrovací oblasti, aby zjistil stav odkazů k nim a dále od nich. Stav kanálu je charakterizován několika parametry, nazývanými "metriky". To může být:

Kapacita kanálu;

Informační zpoždění při průchodu tímto kanálem atd. Po shrnutí přijatých informací je router nahlásí všem sousedům. poté vytvoří orientovaný graf topologie směrovací domény. Každé hraně grafu je přiřazen parametr hodnocení (metrika) (obr. 7.3.).

Pak je použit Dijkstrův algoritmus, který prochází dvěma danými uzly množinou hran s nejmenšími celkovými náklady, tzn. je zvolena optimální trasa. V souladu s tím je vytvořena směrovací tabulka.

Protokol OSPF patří do třídy IP protokolů a nahrazuje protokol RIP ve velkých a složitých sítích. Informace o stavu kanálu jsou odesílány každých 30 minut. Na základě těchto zpráv je na každém z routerů vytvořena databáze stavu spojení (Link-State 1 Datadase). Tento základ je stejný na všech routerech v doméně.

Na základě této databáze router vygeneruje mapu topologie sítě a strom nejkratších cest ke všem možným destinacím (viz obrázek). Poté se vytvoří směrovací tabulka (tab. 7.1.). U sítí připojených přímo k routeru je metrika nulová.

Když se změní stav alespoň jednoho připojeného spojení, router posílá zprávy svým sousedům. Databáze kanálů je opravena, jsou vypočítány nejkratší cesty a je znovu vytvořena směrovací tabulka.

Ve velkých sítích (stovky směrovačů) protokol generuje mnoho směrovacích informací a databáze stavu spojení může dosáhnout několika MB.

Směrování přepravy z nakládacích bodů je vysoce efektivní způsob organizace nákladní dopravy.

Pod trasou odesílatele se rozumí souprava vlaku stanovené hmotnosti nebo délky, vytvořená odesílatelem na železniční příjezdové koleji organizace nebo po dohodě s dráhou v železniční stanici s povinným uvolněním alespoň jedné technické stanice ze zpracování takový vlak, jak je stanoveno v současném plánu sestavování nákladních vlaků.

Odjezdové trasy projet jedno nebo více seřaďovacích nádraží bez zpracování, takže se zrychlí dodávka zboží, sníží se práce na reformování vlaků, sníží se náklady na přepravu, zrychlí se obrat vozů, sníží se potřeba vozů, bezpečnost přepravovaných zboží je lépe zajištěno a zvyšuje se konkurenceschopnost výrobců zboží a železniční dopravy.

Stupňovité trasy jsou tvořeny z vozů naložených různými odesílateli na kolejích jedné nebo více stanic úseku nebo uzlu. Pravidla pro přepravu zboží zasílacími trasami v železniční dopravě stanoví, že za účelem urychlení dodání zboží, snížení přepravních a provozních nákladů lze přepravu zboží provádět zasílacími trasami a je upraveno ve smlouvách o organizaci přeprava zboží železniční dopravou. Směrování odesílání je základem pro budoucí vytvoření sítě logistických center pro ruské železnice.

Postup při přepravě zboží po odesílacích cestách je stanoven Pravidly pro přepravu zboží po odesílacích cestách v železniční dopravě.

Podle místa určení jsou trasy odesílání:

přímé — při přepravě do jedné cílové stanice (překládka) jednomu nebo více příjemcům (nákladní vozy každému příjemci musí být v samostatné skupině);
do postřiku - při přepravě po domluvě ve stanicích rozvozu podle plánu sestavování nákladních vlaků nebo po domluvě do bodů (stanic) vyhlášených ruskými železnicemi pro postřikové trasy, kde je adresace (označení cílových stanic a příjemce) vozů se provádí na vykládací stanici na adresu konkrétních příjemců, nebo po domluvě na vstupních a distribučních stanicích, které přijímají náklady PHM, s dalším adresováním vozů na vykládací stanice.

Odesílatel se s příjemcem dohodne na možnosti převzetí tras o stanovené hmotnosti nebo délce k vykládce. Dojde-li k úbytku hmotnosti vlaku (lomu) ve směru tras, je organizován odjezd tras z hlavní a přívěsné části, následujíc v rámci trasy do lomových bodů hmoty.

Jádro je hlavní částí odjezdové trasy zřízené hmoty, která v případě změny hmotnosti vlaku po trase následuje bez přetváření do cílové železniční stanice.

Podle podmínek odvolání se odesílací cesty rozlišují:

okružní křižovatky s konstantním složením, které se po vykládce ve stejném složení vracejí do stejné stanice nebo oddílu k překládce;
kroužkové vlaky s proměnným složením, které se po vyložení vrátí do stejné stanice nebo oddělení, při zachování počtu, typu vozů a jejich určení, ale v případě potřeby lze některé vozy nahradit jinými obdobnými vozy.

Organizace okružních tras výrazně snižuje náklady na přípravu vozů k nakládce a zároveň snižuje zdržování vozů na nakládacích místech, protože vozy vyžadují minimální přípravu na nakládku.

Směrování je předmětem smlouvy o organizaci přepravy zboží po železnici, proto mají právo určovat její obsah pouze smluvní strany. Může zajišťovat odjezdové trasy vytvořené na železniční příjezdové koleji nebo v železniční stanici, skupiny vozů pro organizování stupňovitých staničních nebo úsekových tras atd. Původní trasa je vlaková sestava stanovené hmotnosti nebo délky, tvořená odesílatelem na železniční příjezdové koleji organizace nebo po dohodě s dráhou v železniční stanici s povinným uvolněním alespoň jedné technické stanice ze zpracování takového vlaku, podle současného plánu sestavování nákladních vlaků. Odjezdové trasy projet jedno nebo více seřaďovacích nádraží bez zpracování, takže se zrychlí dodávka zboží, sníží se práce na reformování vlaků, sníží se náklady na přepravu, zrychlí se obrat vozů, sníží se potřeba vozů, bezpečnost přepravovaných zboží je lépe zajištěno a zvyšuje se konkurenceschopnost výrobců zboží a železniční dopravy. Stupňovité trasy jsou tvořeny z vozů naložených různými odesílateli na kolejích jedné nebo více stanic úseku nebo uzlu. Pravidla pro přepravu zboží zasílacími trasami v železniční dopravě stanoví, že za účelem urychlení dodání zboží, snížení přepravních a provozních nákladů lze přepravu zboží provádět zasílacími trasami a je upraveno ve smlouvách o organizaci přeprava zboží železniční dopravou. Směrování odesílání je základem pro budoucí vytvoření sítě logistických center pro ruské železnice.

Typy trasování z nakládacích bodů

Směrování přepravy z nakládacích bodů je vysoce efektivní způsob organizace nákladní dopravy. Objednávka přepravy zboží odesláním tras stanovené Pravidly pro přepravu zboží zasílacími cestami v železniční dopravě. Podle místa určení jsou trasy odesílání: - rovný- při přepravě do jedné cílové stanice (překládka) na adresu jednoho nebo více příjemců (nákladní vozy na adresu každého příjemce musí být v samostatné skupině); - ve stříkání- při přepravě po domluvě na stanicích rozpuštění podle plánu sestavování nákladních vlaků nebo po domluvě do bodů (stanic) postřikových tras vyhlášených Ministerstvem železnic Ruska, kde je adresace (označení cílových stanic a příjemce) vozů se provádí na vykládací stanici na adresu konkrétních příjemců nebo po domluvě na vstupních a distribučních stanicích přijímajících náklad pohonných hmot s dalším adresováním vozů na vykládací stanice. Odesílatel se s příjemcem dohodne na možnosti převzetí tras o stanovené hmotnosti nebo délce k vykládce. Dojde-li k úbytku hmotnosti vlaku (lomu) ve směru tras, je organizován odjezd tras z hlavní a přívěsné části, následujíc v rámci trasy do lomových bodů hmoty. Jádro- jedná se o hlavní část odjezdové trasy stanovené hmoty, která v případě změny hmotnosti vlaku po trase následuje bez přestavby do cílové železniční stanice. Podle podmínek odvolání se rozlišují odesílací cesty: – prsten s konstantním složením které jsou po vyložení ve stejném složení vráceny do stejné stanice nebo oddílu k překládce; - prsten s variabilním složením, které se po vyložení vracejí do stejné stanice nebo oddělení, při zachování počtu, typu vozů a jejich určení, ale v případě potřeby lze některé vozy nahradit jinými obdobnými vozy.

Organizace okruhových tras výrazně snižuje náklady na přípravu vozů k nakládce a zároveň snižuje zdržování vozů na nakládacích místech, protože vozy vyžadují minimální přípravu na nakládku.

Plánování trasování nákladu

Směrování dopravy, systém pro organizaci přepravy zboží po trasách (celá skladba vlaku) z jedné nebo více železničních stanic do míst určení v místech vykládky umístěných ve stejné oblasti. Provádí se podle plánů tras vypracovaných železnicí. Trasy se dělí na: odjezd organizované z vozů naložených jedním odesílatelem na jedné stanici (mola nebo přístav); vykročil- z vozů naložených různými odesílateli na jedné nebo více stanicích jednoho nebo dvou úseků; vytvořené na specializovaných trasových základnách, které vznikají na výjezdech z oblastí hromadného zatížení . Podle vzdálenosti se odjezdové a stupňovité trasy dělí na: místní(on-road) - při cestování v rámci stejné železnice, a síť- při cestování v rámci dvou nebo více železnic. Trasy opatřené trvale pevnou sestavou vozů pro pohyb mezi určitými místy odjezdu a určení, se nazývají prsten. Při plánování a směrování toků nákladu je důležité vzít v úvahu výkon vozidel v závislosti na přepravní lince. Jinými slovy, přidělená vozidla musí zajistit tok zboží po rozvinutých trasách pohybu. V dopravní logistice se modely úloh tohoto typu tvoří v závislosti na míře detailu zohlednění požadavků na fungování různých druhů dopravy.

38. Hlavní ukazatele plnění plánu směrování dopravy

Pro analýzu a hodnocení plnění úkolů pro směrování dopravy byly stanoveny hlavní ukazatele: 1) počet vozů odeslaných během vykazovaného období na trasách obecně a podle typu nákladu v průměru za den; 2) úroveň směrování (procento směrování) podle typu nákladu - určuje se poměrem počtu naložených a odeslaných vozů na spojích U mrsh, k celkovému počtu naložených vozů U celkem v procentech: 3) průměrný dojezd všech tras a vozů v jejich složení a podle druhu nákladu: , kde je součet trasových kilometrů; - celkový počet tras; 4) rozdělení vozů odeslaných na trasy podle dojezdových zón a jejich procento na celkovém počtu naložených vozů (dojezdové zóny: do 400 km, od 401 do 1000 km, od 1001 do 1500 km a nad 1500 km); 5) počet vozů odeslaných na přímé trasy obecně a podle druhu nákladu a jejich procentuální podíl na celkovém počtu naložených vozů; 6) průměrné složení tratí (ve vozech) - je určeno vydělením počtu trasovaných vozů počtem odeslaných tras; 7) plnění úkolu pro přepravu zboží po trasách - poměr počtu vozů odeslaných na trasách a zajištěných úkolem (v procentech).

Hodnota (a ve výpočtech lze vzít:

■ pro hrbové automatizované a mechanizované třídění
stanice 1,5-2,2 h;

■ pro nemechanizované stanice 2,1-2,8 hodiny; „|____________ ;:_,___ , t ________ „„..

■ pro stanice bez kopce 4,0-5,0 h.

Navíc při projíždění proudnic bez zpracování je třeba počítat s tím recyklace vagonů na nádražích a složit je bez zpracování náklady nejsou zdaleka stejné. Pro zpracování, třídění kolejí, skluzavek, kapot, lokomotiv a velkého štábu staničních pracovníků je potřeba.

Proto, aby se zohlednily ekonomické náklady opcí, byl zaveden koncept ekvivalentu zpracování vagónů. Úspory ze zpracování vozů jsou vyjádřeny ekvivalentem h v= 1,5-2,5, úspora hodin lokomotivy a hodin posádky je vyjádřena jako h = 0,4-1,5.

Konečný vzorec pro výpočet zkrácených vozových hodin úspor na vůz je tedy:

Všechny výpočty podle definice T w prováděné na ministerstvu železnic Ruska pomocí elektronických počítačů.

3.2. Organizace vozových toků z nakládacích míst

Typy tras, hlavní ukazatele trasování

NaŽelezniční síti je přiděleno několik stovek hlavních, rozhodujících stanic, z nichž 70 % zatížení a přibližně stejný počet stanic - 70 % vykládání. Na nakládacích stanicích se tvoří mohutné nákladní toky, které patří mezi deset nejdůležitějších nákladů: ropa, dřevo, uhlí, ruda, stavebnictví, chemická a minerální hnojiva, obilí atd. Nejúčinnější způsob organizace automobilové dopravy je trasování dopravy. Umožňuje zrychlit dodávku zboží, snížit potřebu funkčního vozového parku, osvobodit projíždějící stanice od drahých prací na zpracování vozů a tím snížit provozní náklady v procesu přepravy.

Trasy jsou:

Podle podmínek organizace z míst nakládky;
■ po domluvě;

Podle podmínek aplikace.

Podle podmínek organizace se rozlišují trasy z míst nakládky:

Trasy se rozlišují podle účelu:

Podle podmínek odvolání jsou trasy:

Vysoké procento pokrytí směrováním odesílatele má takové náklady, jako je ruda (více než 90 %), uhlí a ropa (asi 70 %), chemická a minerální hnojiva (více než 50 %). Náklad obilí je špatně směrován (asi 3 %).

Pokud to analyzujeme podle vzdálenosti, pak více než 57 % tras vede na krátké vzdálenosti (do 400 km). A trasy na vzdálenosti větší než 1 500 km tvoří pouze 10 %. Uvedená procenta nemohou plně charakterizovat úroveň routování na síti, protože třetina tras směřuje pouze do trasových základen, tzn. do postřiku, což je méně efektivní ve srovnání s čistým směrováním vysílače do vykládací stanice.

Kvalita organizace směrování je hodnocena tímto ukazatelem,

jako úroveň směrování ^, kde () m - množství zboží odeslaného po trasách; 0, - celková hmotnost zasílaného zboží.

Mnohem výhodnější je ale brát jako hlavní ukazatel úrovně směrování poměr ^-p, kde 1 M je průměrná vzdálenost stopy

nákladní doprava po lodních trasách, km; I - průměrný dosah nákladu, km.