ALGORITMOS DE ENCAMINAMIENTO Los algoritmos de

ALGORITMOS DE ENCAMINAMIENTO
Los algoritmos de encaminamiento pueden agruparse en:
Determinísticos o estáticos
No tienen en cuenta el estado de la subred al tomar las decisiones de
encaminamiento. Las tablas de encaminamiento de los nodos se configuran de
forma manual y permanecen inalterables hasta que no se vuelve a actuar sobre
ellas. Por tanto, la adaptación en tiempo real a los cambios de las condiciones
de la red es nula.
ALGORITMOS DE ENCAMINAMIENTO.
Los algoritmos de encaminamiento se agrupan en dos tipos principales: no
adaptativos y adaptativos. Los algoritmos no adaptativos no basan sus
decisiones de encaminamiento en mediciones o estimaciones de trafico o
topología
Actuales.
Los algoritmos adaptativos intentan cambiar sus decisiones de encaminamiento
para reflejar los cambios de topología y de trafico actual. Existen tres familias
distintas de algoritmos adaptativas, que se diferencian dé acuerdo con la
información que utilizan. Los algoritmos globales utilizan información recogida
en toda la subred, para intentar tomar decisiones óptimas.
ENCAMINAMIENTO POR EL CAMINO MÁS CORTO.
El camino mas corto es una forma de medir la longitud del camino. En el caso
mas general, las etiquetas de los arcos se podrían calcular como una función
distinta, ancho de Banda, promedio de trafico, costo de comunicación, longitud
promedio de la cola de espera, retardo medido, y algunos otros factores.
ENCAMINAMIENTO DE CAMINO MÚLTIPLE.
Existe un solo “mejor” camino entre cualquier par de nodos y que todo él trafico
entre ellos deberá utilizar. Con frecuencia, se puede obtener un mejor
rendimiento al dividir él trafico entre varios caminos, para reducir la carga en
cada una de las líneas de comunicación. La técnica se conoce como
Encaminamiento de camino múltiple, o algunas veces encaminamiento
bifurcado. Se aplica tanto en subredes con data gramas, como en subredes
con circuitos virtuales .
El encaminamiento de camino múltiple se realiza de la siguiente manera. Cada
IMP mantiene una tabla con una ristra reservada para cada uno de los posibles
IMP destinatarios; cada ristra ofrece la mejor, la segunda mejor, la tercera
mejor, etc. Línea de salida para este destino en particular. Una de las ventajas
del encaminamiento del camino múltiple es la posibilidad de poder transmitir
diferentes clases de trafico sobre diferentes caminos.
ENCAMINAMIENTO CENTRALIZADO.
Si la topología es de característica estática y él trafico cambia muy rara vez. Sin
embargo, si los IMP y las líneas se desactivan y después se restablecen, o
bien, si el tráfico varia violentamente durante todo el día, se necesitará algún
mecanismo para adaptar las tablas a las circunstancias que imperan en este
momento.
Se estudiaran las técnicas para la construcción de las tablas de
encaminamiento en un lugar central. Cuando se utiliza un encaminamiento
centralizado, en alguna parte de la red hay un RCC (Centro de control del
encaminamiento). Periódicamente, cada IMP transmite la información de su
estado al RCC. El RCC recoge toda esta información, y después, con base en
el conocimiento total de la red completa, calcula las rutas optimas de todo los
IMP a cada uno de los IMP restantes, el encaminamiento centralizado también
tiene algunos serios, si no es que fatales, inconvenientes. La vulnerabilidad del
RCC Es un problema muy serio y para eso una solución es, tener una segunda
maquina disponible como respaldo. También se necesitará establecer un
método de arbitraje para tener la seguridad de que el RCC primario y el de
respaldo no lleguen a entrar en conflicto para saber quien es el jefe.
Si el RCC calcula la ruta óptima para cada IMP, sin rutas alternas, la pérdida de
tan solo una línea o IMP, llegará a desconectar algunos IMP, sin rutas Alternas,
la perdida de tan sólo una línea o IMP, llegara a desconectar algunos IMP del
RCC, creando así terribles consecuencias para el sistema.
ENCAMINAMIENTO AISLADO
En los algoritmos de encaminamiento, únicamente basados en la información
que los mismos hayan reunido. No intercambia información de rutas con otros
IMP.
Sin embargo tratan de adaptarse a los cambios de topología y trafico que se
llegan a presentar. Baran (1964), conocido como el algoritmo de la patata
caliente.
En el momento en que llega un paquete, el IMP trata de deshacerse de él tan
rápido como le sea posible, al ponerlo en la cola de espera de salida más corta
ósea llega un paquete, el IMP cuenta él numero de paquetes que se
encuentran en la cola de espera de cada una de las líneas de salida. Entonces
instala el nuevo paquete al final de la cola de salida más corta, sin tomar en
cuenta el lugar al que se dirige esta línea. Una posibilidad consisten utilizar la
mejor opción estática, a menos que la cola excediera un cierto valor de umbral.
Otra posibilidad consiste en utilizar la cola de espera más corta, a menos que,
su peso estático seademasiado pequeño. Una alternativa adicional consistiría
en ordenarlas líneas en términos de sus pesos estáticos, y nuevamente, en
términos de las longitudes de las colas de espera, tomando en consideración la
línea para la cual resulte menor la suma de los dos ordenamientos.
También desarrollado por Baran, es el conocido como el de aprendizaje hacia
atrás. Una manera de realizar el aprendizaje hacia atrás consiste en incluir las
identidades del IMP origen en cada paquete, junto con un contador que se
incrementa después de cada salto. Desgraciadamente solo se registran los
cambios hacia lo que sea mejor, no hay mecanismo alguno que permita
registrar este hecho. En consecuencia deberán olvidar en forma periódica
cualquier cosa que hayan aprendido y comenzar todo de nuevo.
Rudin (1976) ha descrito un encaminamiento híbrido interesante, el cual se
encuentra entre un encadenamiento centralizado y uno aislado, el cual
denomino encadenamiento Delta. En este algoritmo, cada uno de los IMP mide
el “costo” de cada línea y periódicamente transmite un paquete al RCC
entregándole estos valores.
Utilizando la información enviada calcula las mejores trayectorias. Cuando él
calculo del encaminamiento termina, el RCC envía a cada IMP una lista de
todos los caminos equivalentes, para cada uno de tus posibles destinos; Se les
permite seleccionar cualquiera de las trayectorias equivalentes. Puede decidir
entre todas ellas la forma aleatoria, o bien, utilizar el valor actualmente medido
del costo de la línea. Las simulaciones Que realizó Rudin, han demostrado que
el valor de Ç puede escogerse para dar un mejor rendimiento que el obtenido
con un encaminamiento puramente centralizado o aislado.
-Inundación.
La inundación es un caso extremo del encaminamiento aislado, en el cual cada
paquete que llega se transmite en todas las líneas de salida, exceptuando
aquélla por la que llega. Con la inundación se genera un número infinito, a
menos que se tomen algunas medidas para amortiguar el proceso. Una de
tales medidas consiste en tener un contador de saltos contenido en la cabecera
de cada uno de los paquetes, el cual sé decremento con cada salto que se
lleva a cabo, y el paquete se desecha en el momento en que el contador
alcance el valor de cero. En varias aplicaciones, la inundación no resulta ser
muy practica, pero si tiene algunos usos importantes. En aplicaciones de bases
de datos distribuidas, algunas veces se necesita actualizar todas las bases de
datos en forma concurrente, en cuyo caso la inundación puede ser de gran
utilidad. La inundación selectiva. En general, es ilógico enviar un paquete hacia
el oeste, a través de líneas que van al este, a menos que la topología sea muy
extraña.
El algoritmo de Camino Aleatorio; aquí el IMP se encarga simplemente de
seleccionar una línea aleatoriamente y reexpedir el paquete a través de ella. Si
la subred tiene una cantidad considerable de interconexiones, este algoritmo
tiene una cantidad considerable de interconexiones, este algoritmo tiene la
propiedad de hacer un uso excelente de los encaminamientos alternativos.
También es muy robusto.
Encaminamiento distribuido.
Intercambia periódicamente información de encaminamiento explicito con cada
uno de sus vecinos. Esta entrada consta de dos partes: la línea preferida de
salida que se utilice
para dicho destino, y alguna estimación del tiempo o distancia hacia él.
Encaminamiento Optimo.
Como una consecuencia directa del principio de optimización, se puede
observa que, el conjunto de rutas optimas, procedentes de todos los orígenes a
un destino dato,
forman un árbol cuya raíz sale del destino. A este árbol se le llama árbol
sumidero, este no contiene ningún lazo, de tal forma que cada paquete será
entregado a través de un
número limitado finito de saltos.
Encaminamiento basado en el flujo.
Para utilizar en forma adecuada, es necesario conocer anticipadamente cierto
tipo de información. Primero, se deberá conocer la topología de la red.
Segundo la matriz de
trafico deberá darse a conocer. Tercero, también deberán conocerse la matriz
de capacidades en las líneas en Bits por segundo. Por ultimo se deberá
seleccionar un algoritmo
de encaminamiento. El retardo incluye tanto tiempo de espera como el tiempo
de servicio. Para calcular el tiempo de retardo medio de la red completa, se
toma la suma
ponderada de cada uno de los ocho enlaces, en donde la ponderación es la
fracción del trafico total.
Encaminamiento jerárquico.
A medida que crece el tamaño de la red, tablas de encadenamiento de los IMP
crecen también en forma proporcional. No solamente se produce un aumento
de memoria
consumida en el IMP al tener tablas más grandes, sino también es necesario
tener un mayor tiempo de CPU para explorarlas y más ancho de banda para
transmitir los informes
del estado que guardan.
Cuando se utiliza el encaminamiento jerárquico, los IMP se dividen en
regiones, en las cuales cada uno de los IMP conoce todos los detalles sobre la
manera de encaminar los
paquetes para alcanzar sus respectivos destinos dentro de su propia región,
pero desconocen la estructura interna de otras regiones. Para redes enormes,
la jerarquía de dos
niveles puede resultar insuficiente. Puede ser necesario agrupar las regiones
en conglomerados, estos a su vez en zonas, las zonas en grupos, y así
sucesivamente, hasta que
se nos acaben los nombres de las agrupaciones.
En la medida en que crece la relación del numero de regiones al numero de
IMP dentro de una región. El ahorro de espacio en la tabla crece
proporcionalmente.
Desafortunadamente, la ganancia en espacio no es gratuita; Hay que pagar un
precio, y este se presenta bajo la forma de un incremento en la longitud del
camino.
También descubrieron que el aumento de la longitud promedio efectiva de la
trayectoria, provocando por el encaminamiento jerarquizado, es lo suficiente
pequeño como para
resultar no objetable.
Encaminamiento por difusión.
Para algunas aplicaciones, los hostales necesitan transmitir mensajes a todos
los demás hostales. En algunas redes los IMP pueden llegar a necesitar este
tipo de servicio, por
ejemplo, distribuir la actualización de las tablas de encaminamiento. A la
transmisión de un paquete, en forma simultanea a todos los destinos, se les
conoce como difusión,
habiéndose ya propuesto varios métodos para desarrollarla.
En un método de difusión en el que no es necesario que la subred tenga
características especiales, el extremo fuente solamente tiene que enviar un
paquete distinto de información
a cada destino. Esto no solo trae como resultado un desperdicio considerable
del ancho de banda, sino también requiere que la fuente tenga una lista
completa de todos los destinos.
Un algoritmo es el encaminamiento multidestino. Si este método se utiliza, cada
paquete contiene una lista de destinos o un mapa de bits, mediante el cual se
indican los destinos deseados.
Cuando un paquete llega a un IMP, este comprueba todos los destinos para
determinar el conjunto de líneas de salida que se necesitaran. (Una línea de
salida será necesaria, si esta es
la mejor ruta, por lo menos, para uno de los destinos). El IMP genera una
nueva copia del paquete para cada una de las líneas de salida que se
utilizaran, e incluye en cada paquete sólo
aquellos destinados que van a utilizar la línea. El conjunto de destinos, se
subdivide entre las líneas de salida. Después de un número suficiente de
saltos, cada paquete conducirá sólo un
destino y podrá tratarse como un paquete normal. El encaminamiento
multidestino es parecido a tener paquetes direccionados en forma
independiente, excepto que, si varios paquetes
deben seguir la misma ruta, uno de ellos pagará la cuota completa y el resto
viajara gratuitamente. El tipo de Algoritmo de difusión hace uso explicito del
árbol sumidero para el IMP que
lleva a cabo el inicio de la difusión, o bien, de otro árbol de expansión que sea
conveniente para tal efecto.
Este método hace un excelente uso del ancho de banda, generando él numero
mínimo absoluto de paquetes necesarios para realizar el trabajo. El único
problema es que cada IMP
deberá tener conocimiento de algún árbol de expansión al que se puede referir,
y la mayoría de los algoritmos que se han estudiado no tiene ese tipo de
conocimiento.
Él ultimo algoritmo de difusión intenta igualar el comportamiento del algoritmo
que se vio anteriormente, aun cuando los IMP no supieran nada acerca de los
árboles de expansión.
ALGORITMOS DE CONTROL DE LA GESTION.
En esta sección se estudiaran cinco estrategias para el control de la
congestión. Estas estrategias toman en consideración la asignación de
recursos en forma anticipada, que se desechen
los paquetes cuando no se puedan procesar, que se restrinja él numero de
paquetes en la subred, utilizar el control de flujo para evitar la congestión y
obstruir la entrada de datos cuando
la subred esté sobrecargada.