Многопутевая маршрутизация - Multipath routing

Многопутевая маршрутизация это маршрутизация метод, одновременно использующий несколько альтернативных путей через сеть. Это может дать множество преимуществ, таких как Отказоустойчивость, вырос пропускная способность, или улучшенный безопасность.

Мобильные сети

Для повышения производительности или Отказоустойчивость, одновременная многопутевая маршрутизация (CMR) часто используется для обозначения одновременного управления и использования нескольких доступных путей для передачи потоков данных. Потоки могут исходить от одного приложения или нескольких приложений. Потоку назначается отдельный путь, насколько это возможно однозначно, учитывая количество доступных путей. Если потоков больше, чем доступных путей, некоторые потоки будут иметь общие пути. CMR обеспечивает лучшее использование полосы пропускания за счет создания нескольких очередей передачи. Он обеспечивает определенную степень отказоустойчивости, так как в случае отказа пути затрагивается только трафик, назначенный этому пути. В идеале также существует альтернативный путь, доступный немедленно, для продолжения или перезапуска прерванного потока.

CMR обеспечивает лучшую производительность передачи и отказоустойчивость, обеспечивая одновременную параллельную транспортировку по нескольким несущим с возможностью переназначения прерванного потока и балансировкой нагрузки по доступным ресурсам.

Недостатками CMR являются:

Некоторые приложения могут медленнее предлагать трафик на транспортный уровень, что приводит к нехватке назначенных им путей, вызывая недостаточное использование.
Переход на альтернативный путь приведет к потенциально опасному периоду, в течение которого соединение будет восстановлено.

Истинный CMR

Более мощная форма CMR (истинная CMR) выходит за рамки простого представления путей к приложениям, с которыми они могут связываться. True CMR объединяет все доступные пути в один виртуальный путь.

Приложения отправляют свои пакеты по этому виртуальному пути, который демультиплексируется на сетевом уровне. Пакеты распределяются по физическим путям с помощью некоторого алгоритма, включая циклический перебор или взвешенную справедливую организацию очереди. В случае сбоя связи последующие пакеты не направляются по этому (/ тем) пути (-ам). Поток продолжается непрерывно и прозрачно для приложения. Этот метод обеспечивает значительные преимущества в производительности по сравнению с CMR на уровне приложения:

Постоянно предлагая пакеты всем путям, пути используются более полно.
Независимо от того, сколько узлов (и, следовательно, путей) выйдет из строя, пока хотя бы один путь, составляющий виртуальный путь, все еще доступен, все сеансы остаются подключенными. Это означает, что нет необходимости перезапускать потоки с самого начала и не взимается штраф за повторное подключение.

Истинный CMR может, в силу своей природы использования разных маршрутов, вызывать нестандартная доставка (ОООД) пакетов. Это сильно ослабляет стандартный TCP. Тем не менее, было исчерпывающе доказано, что стандартный TCP не подходит для использования в сложных беспроводных средах и в любом случае должен быть дополнен средствами, такими как шлюз TCP, которые предназначены для решения этой проблемы. Одним из таких инструментов шлюза является SCPS-TP, который за счет использования возможности выборочного отрицательного подтверждения (SNACK) вместо ACK всех дейтаграмм успешно решает проблему OOOD.

Еще одно важное преимущество истинного CMR, отчаянно необходимое в беспроводная сеть коммуникации, это поддержка повышенной безопасности. Проще говоря, для того, чтобы обмен был скомпрометирован, необходимо скомпрометировать несколько маршрутов, по которым он проходит. Читатель может обратиться к ссылкам в разделе «Повышение сетевой безопасности» для обсуждения этой темы.

Капиллярная разводка

В сеть И в теория графов капиллярная маршрутизация для данной сети представляет собой решение с несколькими путями между парой узлов источника и назначения. в отличие маршрутизация по кратчайшему пути или маршрутизация максимального потока, для любой данной топологии сети - существует только одно решение капиллярной маршрутизации.

Капиллярную маршрутизацию можно построить с помощью итеративного линейное программирование (LP) процесс, преобразующий односторонний поток в капиллярный.

Первый свести к минимуму максимальное значение нагрузки на все звенья узла сетевой маршрутизации
- Сделайте это за счет минимизации нагрузки верхняя граница значение, которое применяется ко всем ссылкам.
- Полная масса потока будет поровну разделена по возможным параллельным маршрутам.
Найти горлышко бутылки звеньев первого слоя (см. ниже), затем установите их размер загрузки на найденный минимум.
Кроме того, минимизируйте максимальную нагрузку всех оставшихся ссылок, но теперь без узких мест первого уровня.
- Эта вторая итерация дополнительно уточняет разнесение путей.
Далее мы определяем узкие места 2-го сетевого уровня.
- Опять же, минимизируйте максимальную загрузку всех оставшихся ссылок, но теперь без узких мест 2-го сетевого уровня.
Повторяйте этот алгоритм до тех пор, пока весь коммуникационный след не будет заключен в узкие места построенных слоев.

На каждом функциональном уровне сетевого протокола после минимизации максимальной нагрузки на ссылки узкие места уровня обнаруживаются в процессе обнаружения узких мест.

На каждой итерации цикла обнаружения мы минимизируем отправку трафика по всем ссылкам, имеющим максимальную загрузку и подозреваемым как узкие места.
Ссылки, неспособные поддерживать максимальную нагрузку трафика, в конечном итоге удаляются из списка возможных путей.
Процесс обнаружения узких мест останавливается, когда больше нет ссылок для удаления, потому что теперь этот лучший путь известен.

Анимированное изображение показывает след капиллярной маршрутизации между парой узлов в мобильной одноранговой сети.

Смотрите также

использованная литература

С.-Дж. Ли и М. Герла, «Разделенная многолучевая маршрутизация с максимально непересекающимися путями в специальных сетях», Proc. ICC 2001, т. 10, стр. 3201–3205, июнь 2001 г.
А. Насипури, Р. Кастанеда и С. Р. Дас, «Производительность многолучевой маршрутизации для протоколов по запросу в мобильных Ad Hoc сетях», Мобильные сети и приложения, т. 6, вып. 4, стр. 339–349, август 2001 г.
М.К. Марина и С.Р. Дас «Многопутевая дистанционная векторная маршрутизация по запросу в специальных сетях», Proc. ICNP 2001, стр. 14–23, ноябрь 2001 г.
А. Циригос и З. Дж. Хаас, «Многолучевая маршрутизация при частых топологических изменениях», IEEE Communications Magazine, vol. 39, нет. 11. С. 132–138, ноябрь 2001 г.
Х. Лим, К. Сю и М. Герла, «Производительность TCP по многолучевой маршрутизации в мобильных одноранговых сетях», Proc. ICC 2003, т. 2. С. 1064–1068, май 2003 г.
А. Циригос и З. Дж. Хаас, «Анализ многолучевой маршрутизации - Часть I: Влияние на коэффициент доставки пакетов», IEEE Trans. Беспроводная связь, т. 3, вып. 1. С. 138–146, январь 2004 г.
С. Кард, Ф. Тимс, «Параллельная многопутевая маршрутизация и транспорт в мобильном беспроводном шлюзе», несекретный документ, представленный в секретном сеансе MILCOM 2004, доступный по запросу в службе поддержки на сайте www.critical.com.
Н. Камменхубер, «Маршрутизация с адаптацией к трафику», глава 6.2 «Сопутствующие работы», http://mediatum.ub.tum.de/doc/635601/635601.pdf

Улучшить сетевая безопасность:

W. Lou и Y. Fang, "Подход многолучевой маршрутизации для безопасной доставки данных", Proc. МИЛКОМ 2001, т. 2. С. 1467–1473, октябрь 2001 г.
К. К.-Л. Ли, X.-H. Линь, Ю.-К. Квок, «Подход к многолучевой специальной маршрутизации для борьбы с незащищенностью беспроводных линий связи», Proc. ICC 2003, т. 1. С. 448–452, май 2003 г.
С. Боуам и Дж. Бен-Осман, «Безопасность данных в специальных сетях с использованием многолучевой маршрутизации», Proc. PIMRC 2003, т. 2. С. 1331–1335, сентябрь 2003 г.
П. Пападимитратос и З. Дж. Хаас, «Безопасная передача данных в мобильных специальных сетях», Proc. ACM WiSe 2003, стр. 41–50, сентябрь 2003 г.
Чжи Ли и Ю-Квонг Квок, «Новый подход к многолучевой маршрутизации для повышения безопасности TCP в специальных беспроводных сетях», Proc. ICPP Workshops, pp. 372–379, июнь 2005 г.

внешние ссылки

Библиография профессора Дицзян Хуанга по многолучевой маршрутизации: [1]