Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Для решения второй проблемы необходимо, чтобы маршрутизаторы входили в петлю обратной связи с отправителями. Чтобы данная схема работала, необходимо тщательно настроить временные параметры. Если каждый раз, когда два пакета приходят одновременно, какой-нибудь нервный маршрутизатор будет кричать «Стоп!», а простояв без работы 20 мкс, он же будет давать команду «Давай!», система будет находиться в состоянии постоянных незатухающих колебаний. С другой стороны, если маршрутизатор для большей надежности станет ждать 30 минут, прежде чем что-либо сообщить, то механизм борьбы с перегрузкой будет реагировать слишком медленно, чтобы приносить вообще какую-либо пользу. Своевременная доставка сообщений обратной связи — не такая уж простая задача. Кроме того, необходимо добиться того, чтобы маршрутизаторы отправляли больше сообщений, если сеть уже перегружена.

Наконец, если все остальные методы не работают, сеть вынуждена удалить пакеты, которые она не может доставить. Для этого используется общий термин сброс нагрузки( load shedding). Если правильно выбрать удаляемые пакеты, можно предотвратить затор.

5.3.2. Маршрутизация с учетом состояния трафика

Первый подход, который мы рассмотрим, называется маршрутизацией с учетом состояния трафика. Схемы, рассмотренные нами в разделе 5.2, используют фиксированные весовые коэффициенты связей. Эти схемы могут адаптироваться к изменению топологии, но не к изменению нагрузки. Причина, по которой при вычислении маршрутов нагрузку следует принимать во внимание, состоит в том, что благодаря этому можно будет отвести поток трафика от «горячих точек», в которых в первую очередь возникает перегрузка.

Наиболее простой способ — сделать весовой коэффициент связи функцией от (фиксированной) пропускной способности связи и задержки распространения, а также (переменной) измеренной нагрузки или среднего времени ожидания в очереди. В результате пути с наименьшим весом будут при прочих равных параметрах наименее нагруженными.

Маршрутизация с учетом состояния трафика использовалась на ранних этапах развития сети Интернет в рамках этой модели (Khanna и Zinky, 1989). Однако здесь есть небольшая опасность. Рассмотрим сеть, изображенную на рис. 5.21. Она разделена на две части — Восток и Запад, соединенные связями CF и EI. Предположим, что основной трафик между Западом и Востоком проходит по связи CF, в результате чего эта линия оказывается слишком нагруженной, что приводит к длительным задержкам. Учет времени ожидания в очереди при вычислении кратчайшего пути сделает связь EI более популярной. После внесения изменений в таблицы маршрутизации большинство трафика пойдет по связи EI, и она окажется слишком нагруженной. Поэтому при следующем обновлении таблиц кратчайшим путем снова станет CF. В конечном итоге значения в таблицах маршрутизации будут сильно колебаться, что приведет к ошибкам при выборе маршрутов и другим проблемам.

Рис. 5.21. Сеть, в которой восточная и западная части соединены двумя связями

Если оставить в стороне нагрузку и учитывать только пропускную способность и задержку распространения, такая проблема не возникает. Попытки учесть нагрузку, используя узкий диапазон весовых значений, лишь замедляют колебания маршрутов. Удачное решение проблемы основывается на двух методах. Первый — это многопутевая маршрутизация, при которой между отправителем и получателем может существовать несколько путей. Применительно к нашему примеру это означает, что пакеты могут передаваться по обеим связям между Востоком и Западом. Второй метод состоит в следующем: схема маршрутизации должна перемещать трафик по маршрутам настолько медленно, чтобы она сходилась (так, например, работает схема Gallagher, 1977).

Из-за всех этих трудностей протоколы маршрутизации сети Интернет обычно не строят маршруты на основании нагрузки на сеть. Вместо этого перегрузки регулируются вне протокола маршрутизации за счет изменения входных данных. Это называется управлением трафиком( traffic engineering).

5.3.3. Управление доступом

Широко применяемым методом недопущения перегрузки в сетях виртуальных каналов является управление доступом. Идея этого метода проста: не нужно создавать новый виртуальный канал до тех пор, пока сеть не сможет обработать дополнительный трафик без перегрузки. То есть любые попытки добавить виртуальный канал могут закончиться неудачно. Это лучшее решение, поскольку если пустить в сеть, которая в данный момент занята, дополнительных пользователей, то ситуация только ухудшится. Аналогичная ситуация происходит в телефонных системах: когда коммутатор оказывается перегруженным, вы поднимаете трубку и не слышите гудка.