Routage Qualité de service et ingénierie. Routage et Qualité de service. Métriques 15/03/12

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1 Routage Qualité de service et ingénierie routage contraint 1 Routage et Qualité de service Routage contraint Calculer un chemin vérifiant Contraintes sur une ou plusieurs métriques Et/ou op@misant une ou plusieurs métriques Métrique d un chemin Calculée à par@r de celles des liens Par lien : sta@que (coût) ou dynamique (BP disponible) routage contraint 2 Métriques Addi@ves F(chemin) = F(lien) Ex : délai, coût, gigue, # sauts Minimiser F : algorithmes classiques (Bellman Ford, Dijkstra) Minimiser F => pas de boucle (si F(lien) > 0 ) Remarque : éviter les boucles en saut- par- saut => Se rapprocher de la des@na@on à chaque saut Mul@plica@ve F(chemin) = Π F(lien) Ex : proba de non perte (1- P 1 )(1- P 2 ) (1- P n ) Analogue addi@ve Quid du débit d un chemin? routage contraint 3 1

2 Métriques (2) Concave F(chemin) = Min F(lien) Ex : Bande passante Pas de contrôle de boucle direct F(l, l) = F(l) Condi@on sur 1 métrique : Op@miser (ex minimiser délai, ou maximiser BP) Vérifier contrainte (ex délai < d) On peut en général se ramener à op@miser Algo connus routage contraint 4 1 métrique Exemples Belmann- Ford distribué métrique = # sauts => RIP métrique = coût lien => STP métrique = # AS => BGP Dijkstra métrique = coût par lien (1/D) => OSPF routage contraint 5 Contraintes mul@ples Du point de vue du réseau ressources u@lisées Une seule métrique peut suffire ( «coût») Voir métrique BGP, OSPF, RIP Du point de vue des applica@ons Plusieurs contraintes possibles Applica@ons mul@média Délai, bande passante, gigue, pertes routage contraint 6 2

3 Contraintes (2) 1ère idée Métrique hybride à sur chemin c Ex : Maximiser BP(c )/(Délai(c ) * Gigue(c )) Loi de composi@on? Ne garan@t aucune contrainte individuelle 2ème idée Vérifier n contraintes simultanément Délai(c ) < D, débit(c ) > d, gigue(c ) < g, routage contraint 7 Th. Wang et Crowcrop (96) Soit un graphe mul@valué G, deux sommets fixés S et D 1) Le problème «trouver un chemin c de S à D vérifiant m 1 (c ) < M 1, m 2 (c ) < M 2,, m n (c ) < M n» est NP- complet pour n 2 métriques addi@ves 2) Le même problème avec n métriques mul@plica@ves est NP- complet pour n 2. 3) Le même problème avec n 1 addi@ves et n 2 mul@plica@ves, n 1 + n 2 2 est NP- complet routage contraint 8 Th. Wang et Crowcrop (2) Preuve par réduc@on au problème par$$on Étant donné un ensemble de n en@ers de somme S, y a- t- il un sous ensemble de somme S/2 En pra@que 2 contraintes add + mult Solu@on exacte impossible ex : délai + coût, délai + gigue, délai + fiabilité, Heuris@que et/ou bien 1 métrique concave routage contraint 9 3

4 Contraintes Choix de métriques indépendantes Délai total, gigue, bande passante disponible, taux erreur => liés si du lien Ex : Délai total (lien) = propaga@on + awente Choix : 1 métrique concave ( BP disponible) => sur un chemin «bowleneck bandwidth» 1 métrique addi@ve (ex délai de propaga@on) indépendantes routage contraint 10 Routage avec 2 contraintes 2 contextes possibles Routage par la source (ou centralisé) nœud calculateur connaît la topologie Routage saut par saut Algorithme distribué routage contraint 11 Algorithme routage source Trouver chemin c tel que BP(c ) > B, d(c ) < d BP(c ) > B ssi BP(l) > B l lien de c Dans le graphe, supprimer tout l, BP(l) < B Dans le graphe G obtenu (non nécessairement connexe) 1 seule contrainte d(c ) < d Appliquer algorithme de + court chemin Dijkstra => chemin c* Si d(c*) < d => sa@sfait aux deux contraintes Sinon il n existe pas de chemin les sa@sfaisant routage contraint 12 4

5 Algorithmes distribués Hypothèse : décision de routage locale (saut par saut) par algo distribué (état des liens ou vecteur de distance) Pré- calcul des routes Impossibilité de prévoir toutes les combinaisons BP, d Op@miser indépendamment les deux routage contraint 13 Algorithmes distribués (2) Idée : heuris$que basée sur priorité BP plus importante que délai Influe sur autres métriques (délai total, gigue, ) Principe : Choisir les chemins de BP max (widest) Parmi ces chemins prendre le plus court (shortest) => shortest widest path routage contraint 14 Algorithmes distribués (3) Heuris@que car Trouve chemin vérifiant BP s il existe Mais ne trouve pas toujours chemin vérifiant BP et d même s il en existe 1 La métrique addi@ve d permet éviter les boucles en saut- par- saut routage contraint 15 5

6 Algorithme distribué vecteur de distance Chaque nœud i annonce un vecteur Dest, BP i, d i pour toute des@na@on Chaque nœud n, pour chaque des@na@on Calcule ensemble W des «widest» voisins BP n = Maximise ( Min (BPi, BP(lien vers i)) i) Calcul plus proche (si W > 1) d n = Minimise ( d i + d(lien vers i)) i dans W Complexité analogue à Bellman- Ford (RIP) Fréquence des vecteurs? routage contraint 16 Algorithme distribué état des liens Etat des liens comporte Délai (sta@que) BP dispo (dynamique) Algorithme : Dijkstra modifié Calcul de l arbre des «shortest widest» chemins Le n ième lien (et nœud) ajouté à l arbre est Celui qui a la plus grande bande passante à la racine» Max ( min (BP(lien), BP(nœud raccordement) )) Si plusieurs liens, choisir le plus proche» Min ( d(lien) + d(nœud raccordement) ) Complexité analogue à Dijkstra (OSPF) Fréquence MaJ état des liens BP? routage contraint 17 Conclusion Algorithmes distribués Seulement une heuris@que (shortest widest) Calcul fréquent (modif BP) sur chaque nœud Modifica@on fréquente des routes Adapta@on rapide Manque de stabilité Risque d oscilla@on (choix de la route influe sur BP dispo) N u@lise pas les ressources au mieux Un arbre par des@na@on routage contraint 18 6

7 Algorithme à la source Algorithme centralisé à la source Chemin respectant 2 contraintes s il existe Calcul des chemins À la demande et/ou si changement Difficile à implanter réseau IP «pur» Op@on IP source rou@ng peu u@lisable Adapté aux réseaux à commuta@on de circuit Ex : Protocole PNNI d ATM MaJ des ressources (BP dispo) => risque d interblocage (réserva@ons concurrentes) routage contraint 19 Algorithme centralisé MPLS : permet des pseudo circuits Routage source Route peut être épinglée (RSVP- TE) Peut reposer sur OSPF avec calcul à la source Oscilla@ons et routes concurrentes? routage contraint 20 MPLS et serveur de route Source demande route au serveur Serveur Connaît topologie sta@que du réseau Connaît BP u@lisée Calcul route avec 2 contraintes Transmet route à la source Source marque la route LDP- CR ou RSVP- TE Pas de routes concurrentes ni oscilla@ons Robustesse (panne serveur ou lien) Délai d établissement routage contraint 21 7