Современные информационные технологии/ 1. Компьютерная инженерия

д.т.н., профессор Лукашенко В.М., аспирант Рудаков К.С.,
аспирант Вербицкий А.С., магистрант Киндык С.В.

Черкасский государственный технологический университет, Украина

КЛАССИФИКАЦИЯ СОВРЕМЕННЫХ МАРШРУТИЗАТОРОВ

Актуальность. Разновидность современных маршрутизаторов по показателям стоимости, производительности и функциональности определяет задачу их систематизации, как одну из актуальных. Маршрутизатор представляет собой специализированный сетевой компьютер, принимающий решения по пересылке пакетов данных между различными сегментами сети, основываясь на информации о топологии сети и предустановленных правилах. Обычно маршрутизатор использует одну или более метрик для определения оптимального пути передачи сетевого трафика на основании информации сетевого уровня эталонной модели OSI [1].

Маршрутизаторы освещены во многих научно-практических работах, такими учеными как: В.Г. Зайцев, О.М. Лисенко, Ю.Н. Добрышкин, О.А. Мясищев, W. Dally, C. Seitz, G. Pankaj, R. Baumann и др. Однако, вопросам систематизации маршрутизаторов, уделено недостаточно внимания.

Цель работы. Провести систематизацию современных маршрутизаторов на основе эвристического метода.

Постановка задачи. Для решения поставленной цели необходимо определить признаки классификации, систематизировать по признакам и построить классификационную схему маршрутизаторов.

Решение задачи. Известно, что классификация облегчает изучение предмета исследования, упорядочивает терминологию, позволяет определить некоторые зависимости. Классификация содействует движению науки и техники со ступени эвристического накопления знаний на уровень теоретического синтеза и системного подхода. Разработка схем классификации является научной и экономически важной задачей [2].

Предлагается классифицировать современные маршрутизаторы по следующим признакам [3-5]:

· по области применения;

· по протоколам;

· по алгоритмам и методам маршрутизации;

· по архитектуре.

На основе этих признаков, разработана схема классификации современных маршрутизаторов (рис. 1), которая позволяет более полно оценить зависимости связей признаков маршрутизатора.

Анализ классификационной схемы показывает, что одним из основных признаков маршрутизаторов является архитектура. Маршрутизаторы в своем развитии используют две основные архитектуры: мультипроцессорную и однопроцессорную. Мультипроцессорные в свою очередь делятся на:

· распределенную архитектуру (Massively Parallel Processing) – архитектура строит из однотипных вычислительных узлов, включающих один или несколько центральных процессоров, локальную память и коммуникационный процессор;

· узлы объединяются в систему с помощью некоторой коммуникационной среды;

· централизованную архитектуру (Symmetric MultiProcessing) – архитектура состоит из нескольких однородных процессоров и массива общей памяти.

При однопроцессорной архитектуре на центральный процессор маршрутизатора возлагается вся нагрузка по обработке трафика: фильтрация и передача пакетов, обновление таблиц маршрутизации, выделение служебных пакетов, работа с протоколом SNMP, формирование управляющих пакетов и т.д. Это приводит к тому, что маршрутизатор может стать узким местом в сети при увеличении нагрузки. Даже применение мощных RISC-процессоров не решает проблему.

* - внутренний стандарт оборудования фирмы CISCO

Рис. 1 – Классификационная схема современных маршрутизаторов

Для преодоления недостатков такой архитектуры применяют модифицированную однопроцессорную архитектуру. В функциональной схеме маршрутизатора выделяют модули, ответственные за выполнение тех или иных специальных задач. Каждый такой модуль маршрутизатора оснащается своим (периферийным) процессором. При этом происходит частичная разгрузка центрального процессора, который отвечает только за те задачи, которые нельзя поручить периферийному. На сегодняшний день это наиболее перспективные решения для малых офисов и территориально распределенных узлов, которое с учетом современного развития интеграции компонентов в микроконтроллеры позволяет получить большую надежность и энергоэффективность.

Все архитектуры разрабатывались с учетом требований поддержки высококритичных применений. Однако основные из этих требований, а именно высокую, масштабируемую производительность, а также высокий уровень готовности, включая полную устойчивость к отказам и восстановление неработоспособных компонентов ("горячее резервирование"), они способны удовлетворить не в одинаковой степени.

Такие объемы признаков как алгоритмы, методы и протоколы маршрутизации в основном определяют область применения маршрутизаторов (функциональность) в современных коммутационных сетях. Архитектура же основополагающий признак производительности, надежности и стоимости конечного оборудования.

Выявлено, что для построения сетей с требованием гибкой топологии целесообразно задействовать оборудование с поддержкой методов адаптивной маршрутизации, а именно – RIP протокола, а для сетей с территориально распределенными фиксированными узлами наиболее эффективно использовать беспроводные маршрутизаторы со статическим методом маршрутизации.

Выводы

В результате проведенных исследований:

· определены основные классификационные признаки маршрутизаторов;

· построена классификационная схема современных маршрутизаторов и показаны взаимосвязи различных групп признаков;

· проведенный анализ современных маршрутизаторов показал, что классическая базовая задача по классификации позволяет:

- систематизировать знания о современных маршрутизаторах;

- определить оптимальное направление усовершенствования существующих моделей маршрутизаторов;

- оптимизировать выбор наиболее подходящего для конкретной задачи по области применения.

Рекомендовано, в дальнейшем, рассмотрение качественных характеристик маршрутизаторов с модифицированными однопроцессорными архитектурами на микроконтроллере для выбора наилучшего при проектировании сетей мониторинга транспорта предприятий.

Литература:

1. Дэвид Хьюкаби Маршрутизаторы Cisco. Руководство по конфигурированию/ Хьюкаби Дэвид, Мак-Квери Стив, Уитакер Эндрю. – 2-е изд. – Изд.: Диалектика-Вильямс, 2011. – 736 с.

2. Классификация современных микроконтроллеров для лазерных технологических комплексов / А. Г. Лукашенко, В. М. Лукашенко, Р. Е. Юпин, Д. А. Лукашенко, В. А. Лукашенко // Aktuálni vzmoženosti vědy – 2012 : materiály VIII Mezinárodní vědecko-praktická konference : (27.06.2012 –05.07.2012, Praha). – Praha: “Education and Science”, 2012. – Т. 20. – C. 45–48.

3. Таненбаум Э. С. Компьютерные сети / Э. С. Таненбаум, Д. Уэзеролл ; 5-е изд. – СПб. : Питер, 2012. – 960 с.

4. Олифер В. Г.Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы IP-сетей / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – 4-е изд. – СПб. : Питер, 2010. – 944 с.

5. Столлингс В. Современные компьютерные сети / В. Столлингс. – 2‑е изд. – СПб. : Питер, 2003. – 783 с.