Какие функции выполняет маршрутизатор

Обновлено: 06.07.2024

11. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ НА ОСНОВЕ ПРОТОКОЛОВ СЕТЕВОГО УРОВНЯ

11.3. Функции маршрутизатора

Основная функция маршрутизатора — чтение заголовков пакетов сетевых протоколов, принимаемых по каждому порту и принятие решения о дальнейшем маршруте следования пакета по его сетевому адресу.

Функции маршрутизатора могут быть разбиты на 3 группы в соответствии с уровнями модели OSI (рис. 11):

уровень интерфейсов;
уровень сетевого протокола;
уровень протокола маршрутизации.

На нижнем уровне маршрутизатор обеспечивает физический интерфейс со средой передачи, включая линейное и логическое кодирование и др. В разных моделях маршрутизаторов предусматриваются различные наборы физических интерфейсов. С каждым интерфейсом для подключения локальной сети неразрывно связан определенный протокол канального уровня — например, Ethernet , Token Ring , FDDI. Интерфейсы для присоединения к глобальным сетям чаще всего определяют только некоторый стандарт физического уровня, над которым в маршрутизаторе могут работать различные протоколы канального уровня.

Интерфейсы маршрутизатора выполняют полный набор функций физического и канального уровней по передаче кадра, включая получение доступа к среде, формирование битовых сигналов, прием кадра, подсчет его контрольной суммы и др.

Как и любой конечный узел, каждый порт маршрутизатора имеет собственный аппаратный адрес (в локальных сетях МАС-адрес ), по которому ему и направляются кадры, требующие маршрутизации другими узлами сети.

Маршрутизатор должен поддерживать все протоколы канального и физического уровней, используемые в каждой из сетей, к которым он будет непосредственно присоединен.

Кадры после обработки протоколами физического и канального уровней, освобождаются от заголовков канального уровня. Извлеченные из поля данных кадра пакеты передаются модулю сетевого протокола.

Сетевой протокол в свою очередь извлекает из пакета заголовок сетевого уровня и анализирует содержимое его полей.

К сетевому уровню относится основная функция маршрутизатора — определение маршрута пакета. Если в таблице отсутствует запись о сети назначения пакета и к тому же нет записи о маршрутизаторе по умолчанию, то данный пакет отбрасывается.

Перед тем как передать сетевой адрес следующего маршрутизатора на канальный уровень, необходимо преобразовать его в локальный адрес той технологии, которая используется в сети, содержащей следующий маршрутизатор . Для этого сетевой протокол обращается к протоколу разрешения адресов. Протоколы этого типа устанавливают соответствие между сетевыми и локальными адресами. Таблица соответствия локальных адресов сетевым адресам строится отдельно для каждого сетевого интерфейса. С сетевого уровня пакет передается вниз, канальному уровню. В поле адреса назначения заголовка кадра помещается локальный адрес следующего маршрутизатора . Готовый кадр отправляется в сеть.

На основании протоколов маршрутизации маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии сети, анализируя полученные сведения, определяют наилучшие по тем или иным критериям маршруты. Результаты анализа и составляют содержимое таблиц маршрутизации.

Маршрутизатор — ключевой элемент в организации домашней или корпоративной сети. Помимо своей основной функции это устройство может выполнять массу других весьма полезных задач. Фильтрация трафика, организация работы IPTV, сбор статистики и многое другое. Мы подробнее расскажем о полезных функциях в вашем роутере, которые вы могли упустить из виду.

Переназначение WAN на LAN-порт

Гроза — одна из самых частых причин выхода из строя роутеров. В некоторых случаях поломка ограничивается только одним портом — WAN, к которому и подключается интернет-кабель. Решить эту проблему можно достаточно просто даже без разбора конструкции. В большинстве роутеров вы можете переназначить WAN на любой другой LAN-порт. Благодаря этому маршрутизатором снова можно пользоваться в полной мере.

Делается это в веб-интерфейсе устройства. Вы можете выбрать, какой именно из LAN-портов будет выполнять роль WAN. С учетом того, что у большинства пользователей всегда есть свободный порт, эта функция поможет сэкономить на покупке нового маршрутизатора. Как правило, такая функция называется «зеркалированием», «перенаправлением» или «виртуальным портом».

Функционал USB-порта

Некоторые модели роутеров оснащаются одним или даже двумя USB-портами. Не обязательно, чтобы устройство было из высокой ценовой категории — в магазинах можно найти и бюджетные модели с этой конструктивной особенностью.

USB может выполнять одну из нескольких функций:

Подключение съемных носителей. Многие не знают, но к роутеру легко подключить флешку или даже полноценный HDD через соответствующую док-станцию. Благодаря этому все устройства в сети будут иметь доступ к информации с носителя. При этом вам не придется мучиться с организацией доступа.
Использование 3G/4G модема или смартфона. Если у вас пропал Интернет, то можно воспользоваться мобильной сетью. Через USB можно подключить модем или телефон, обеспечив выход в сеть всем устройствам в домашней локальной сети.

FTP-сервер. Его также можно организовать через USB-порт маршрутизатора, при этом доступ к серверу будут иметь все пользователи сети, а при дополнительных настройках можно организовать ограничение прав и доступ из вне. Такой подход позволяет сэкономить пространство на компьютере, поскольку FTP-сервер будет непосредственно на съемном USB-накопителе.
Подключение сетевого принтера. Что делать, если у вас есть несколько компьютеров, которым необходимо организовать доступ к принтеру? Совсем не обязательно делать подключение по LAN — воспользуйтесь USB на самом роутере. При этом доступ к принтеру будут иметь даже ноутбуки, подключенные по Wi-Fi.

Подключение веб-камеры. На некоторых роутерах через USB можно настроить трансляцию с веб-камеры, которая будет доступна всем пользователям в сети.

Если вы все-таки решили взять роутер с USB, то обратите внимание на несколько моментов. Во-первых, все вышеописанные функции маршрутизатор должен поддерживать программно. Например, наличие USB еще не гарантирует, что вы сможете сделать FTP-сервер. Во-вторых, рекомендуем заранее ознакомиться со списком совместимых модемов и максимальным объемом подключаемых накопителей. Например, старые роутеры не работают с дисками или флешками от 1 ТБ.

Функция автозагрузки и торрента

Наличие USB-порта открывает еще одну важную функцию — автозагрузка. Суть в том, что маршрутизатор можно запрограммировать на скачивание файла или торрента, после чего отключить компьютер. Главное преимущество — вы можете поставить скачиваться объемные данные на ночь и при этом не гонять впустую ПК или ноутбук, которые подключены к сети. Нужный вам файл в итоге загрузится на подключенный USB-носитель. Как правило, режим «оффлайн-загрузки» можно включить в разделе настроек USB.

В расширенных настройках можно задать ограничение скорости, расписание, а также другие параметры. При этом скачанные файлы могут быть доступны сразу всем устройствам в домашней сети.

Встроенный торрент-клиент также пригодится в том случае, если вы планируете вести какую-либо раздачу круглосуточно. Тогда у вас не будет необходимости все время держать компьютер включенным.

На некоторых моделях может быть вшитое ограничение на скорость скачивания торрентов, чтобы обеспечить стабильную работу устройства.

Функция WPS

Можно ли подключить устройство к Wi-Fi, если вы забыли пароль и не хотите лезть в веб-интерфейс? Легко — достаточно воспользоваться WPS (Wi-Fi Protected Setup). Пользователям нужно нажать соответствующую кнопку на обоих устройствах, после чего произойдет сопряжение. Мобильные гаджеты при включении WPS могут подключаться к Wi-Fi автоматически.

В некоторых роутерах для подключения через WPS нужно ввести PIN. Посмотреть код или полностью отключить его можно в настройках маршрутизатора.

Кнопка WPS может быть одновременно и RESET, поэтому перед использованием почитайте в инструкции, как именно ее нужно нажимать

Функции репитера, точки доступа и беспроводного моста

Одного роутера очень часто не хватает для покрытия большой площади, особенно, если вы живете в большом частном доме или многокомнатной квартире. Если у вас дома завалялся второй роутер, то с большой вероятностью из него можно сделать полноценною точку доступа.

Эти режимы могут быть двух типов:

Режим точки доступа. Второй роутер подключается посредством LAN к первому и становится дополнительной точкой, к которой могут подключаться пользователи. Пароль и SSID при этом не меняется.
Режим моста WDS. В отличие от предыдущего варианта, два роутера соединяются между собой через Wi-Fi, поэтому второе устройство должно находиться в зоне покрытия первого. Подойдет для тех, кто не хочет или не может тянуть сетевой кабель между маршрутизаторами.

Все настройки выполняются в веб-интерфейсе. На некоторых моделях роутеров для использования режима точки доступа придется задать ip-адрес вручную и отключить DHCP-сервер.

Функция ограничения доступа

Практически все современные маршрутизаторы имеют родительский контроль. Это крайне полезная функция, если у вас есть дети. В настройках можно указать список запрещенных адресов и для каких конкретно устройств будут недоступных эти сайты.

Это намного удобнее и быстрее, чем настраивать блокировки на каждом отдельном устройстве. Также родительский контроль будет полезен и в корпоративном секторе, если нужно ограничить сотрудникам доступ к развлекательному контенту.

Функции IPTV и DNLA

Если вас не устраивает список доступных каналов на телевизоре или вы хотите смотреть с удобством ТВ на компьютере, то будет полезна функция IPTV. Роутер может транслировать телесигнал как по кабелю, так и через Wi-Fi. Как правило, достаточно только разрешить мультикаст (многоадресную маршрутизацию) в настройках роутера. В IPTV пользователи могут настроить список каналов на свой вкус.

Еще одна полезная функция — медиа-сервер посредством Digital Living Network Alliance (DNLA). Используя подключенный к роутеру USB-накопитель, вы можете создавать библиотеку фильмов или музыки. Доступ к ней будут иметь все гаджеты в сети. Это актуально, когда у вас есть несколько смарт-устройств.

Функция приоритета трафика QoS

С появлением умных вещей к домашнему Wi-Fi подключается все больше устройств. Нередко они доставляют небольшие неудобства, отбирая весомую долю трафика. Quality of Service позволит выставить приоритеты, тем самым распределяя пропускную способность. Роутер будет отдавать большую пропускную способность конкретным направлениям с учетом действующих приоритетов.

Задать приоритеты обычно можно по протоколам или конкретным приложениям.

Съемная антенна

Контроль подключенных устройств

Как узнать, не подключился ли к вашему Wi-Fi сосед или другой посторонний? На самом деле никаких специализированных программ не потребуется — все необходимое уже есть в веб-интерфейсе вашего маршрутизатора. Для этого достаточно перейти в раздел «Беспроводные сети» и найти соответствующее меню. Роутер покажет текущий IP и MAC-адрес подключенных устройств, а также по возможности их наименование. Это позволит быстро найти воришку трафика.

MAC-адреса своих устройств вы всегда сможете узнать в настройках. В ноутбуках — через свойства беспроводного адаптера, а на мобильных устройствах — в свойствах Wi-Fi.

Как работает маршрутизатор и какие задачи выполняет

Основная задача маршрутизатора — распределение потоков данных между подключенными устройствами. Используя таблицу маршрутизации, гаджет строит локальную сеть, принимает информацию из внешних источников и передает ее получателям по кабелям или Wi-Fi. Соответственно, прибор также собирает и отправляет запросы с устройств юзеров на различные интернет-ресурсы.

Современные маршрутизаторы также выполняют дополнительные задачи:

Играют роль Firewall благодаря встроенному функционалу, что защищает устройства пользователей от постороннего вмешательства.
Умеют работать с белым списком адресов, согласно которому к интернет-ресурсам допускаются только пользователи, прошедшие регистрацию.
Зашифровывают передаваемую информацию.
Обладают функционалом родительского контроля — пользователь задает перечень сайтов, куда нельзя заходить детям.

Продвинутые модели настраивают так, чтобы возможно было подключаться из любой точки мира, иметь доступ к видеонаблюдению, изменять параметры и др.

Роутер или маршрутизатор — как правильно

Отличий нет. Роутер — английский, маршрутизатор — русский вариант. Также устройства известны как интернет-шлюзы, интернет-центры, межсетевые шлюзы. А от модема роутер отличается принципиально. Первый принимает сигнал от провайдера и расшифровывает его в код, который понятен одному компьютеру. А второй распределяет полученную информацию между несколькими устройствами, подключенными к одной сети.

Классификация маршрутизаторов

Модели роутеров возможно классифицировать несколькими способами. Главными критериями выступают область использования и метод подключения, где по-разному происходит подсоединение и самих маршрутизаторов, и пользовательских устройств.

В зависимости от области использования роутеры подразделяют на:

Верхние. Это наиболее производительные модели, которые используют крупные корпорации. Маршрутизаторы, имеющие до 50 портов, поддерживают разнообразные интерфейсы и протоколы, в том числе нестандартные.
Средние. Позволяют сформировать небольшие сети для мелких предприятий. Имеют до 3 глобальных и 8 локальных портов.
Нижние. Предназначены для создания подключений в отдельных офисах или дома. Имеют до 2 глобальных и 4 локальных портов.

По методу подключения к интернету маршрутизаторы делятся на проводные и беспроводные. Также есть различие и в раздаче на пользовательские устройства — с помощью кабеля или через Wi-Fi. Проводные роутеры обычно используют в офисах или дома, чтобы подключить к сети от 2 до 8 настольных компьютеров либо ноутбуков, расположенных в одном помещении. Также с помощью подобных маршрутизаторов настраивают доступ, к примеру, от ПК к принтеру или другому устройству

Проводной маршрутизатор

Беспроводные (Wi-Fi) роутеры передают данные как с помощью кабелей, так и без них. Это удобно для объединения в общую сеть и подключения к интернету стационарных компьютеров, ноутбуков, принтеров, телефонов, Smart-ТВ и других устройств. Здесь нужно иметь один канал доступа и достаточную скорость соединения.

Беспроводные маршрутизаторы

При помощи роутера можно также объединить все устройства в одну локальную сеть (без доступа к интернету), внутри которой они будут обмениваться информацией.

Принцип работы маршрутизатора

Роутер устанавливает соединение с интернетом и раздает данные на каждое подключенное устройство. Чтобы наладить работу маршрутизатора, к нему необходимо подключить кабель провайдера или от ADSL-модема (также можно приобрести роутер с поддержкой USB-модема). Затем установить необходимые настройки — проще всего это сделать при помощи мастера или следуя инструкции к устройству. После этого подключить к маршрутизатору все устройства, где нужен интернет, по Wi-Fi либо сетевому кабелю LAN. На ПК можно также приобрести приемник для беспроводной передачи данных и с его помощью присоединиться к роутеру.

Чем отличается маршрутизатор от коммутатора?

В этом блоке расскажем, чем отличается маршрутизатор от коммутатора. Внешне они похожи — коробочка со множеством входов-выходов, но их работа основана на разных принципах.

Коммутатор – назначение и принцип работы

Второе название коммутатора — свич. Устройство соединяет несколько узлов сети в рамках одного сегмента. Обрабатывает информацию на канальном уровне сетевой модели OSI и работает с MAC-адресами хостов пользователей. Компьютеры, которые коммутатор объединяет в единую локальную сеть, не способны напрямую подключиться к интернету. Чтобы выйти во всемирную паутину, необходимо настроить один ПК — главный. А от него с помощью свича раздать трафик подключенным устройствам.

В этой схеме есть минусы — сложные настройки и постоянная работа главного компьютера (иначе остальные устройства останутся без интернета). Есть альтернативный вариант: выходить в глобальную сеть с помощью маршрутизатора, а к нему через коммутатор подключать все ПК. Если же портов на роутере достаточно, то свич в схеме не нужен.

У коммутатора есть неоспоримое преимущество перед маршрутизатором — более оперативная передача информации внутри локальной сети. Поэтому, если выход в интернет не нужен, то все ПК возможно объединить с помощью свича. Так они быстрее будут обмениваться информацией между собой.

Маршрутизатор – назначение и принцип работы

Маршрутизатор — более сложное устройство, чем коммутатор. Роутер одновременно объединяет пользовательские ПК и гаджеты в одну сеть и предоставляет им доступ в интернет. Устройство обрабатывает информацию на сетевом уровне модели OSI (а не на канальном, как свич) и работает с IP-адресами хостов юзеров (а не с MAC-адресами).

Функционируя на основе протоколов TCP/ IP (первый разбивает информацию на блоки и создает виртуальный канал, второй — передает эти блоки и контролирует получение), роутер обеспечивает четкое взаимодействие беспроводных и проводных сетей. Поэтому Wi-Fi-маршрутизатор отлично подходит для объединения всех домашних цифровых устройств в целях подключения к интернету и обмена данными между собой.

Некоторые модели роутеров способны создать большую локальную сеть благодаря внушительному объему памяти и значительной пропускной способности.

Преимущества и недостатки роутера

Раздача интернета от маршрутизатора к стационарным компьютерам, smart-телевизорам, телефонам и другим устройствам идет по проводу либо с помощью Wi-Fi. Так пользователи создают общую сеть для удобного обмена информацией друг с другом и выхода во всемирную паутину.

Правильно настроенный роутер обладает следующими преимуществами:

раздача сигнала сети на несколько устройств одновременно;
подключение гаджетов проводным и беспроводным способом;
стабильность и скорость передачи информации;
отсутствие потерь при трансляции данных.

К недостаткам маршрутизатора относится необходимость постоянного питания от электросети. К тому же роутер нужно разместить так, чтобы в зону покрытия Wi-Fi попадали все устройства. Если дом либо квартира обладают большой площадью, вследствие чего сигнал от маршрутизатора плохо доходит в дальние уголки, необходимо использовать репитер или другие способы увеличения радиуса действия роутера.

Какой маршрутизатор выбрать

Каждый маршрутизатор — это мини-компьютер узкой специализации, основная задача которого заключается в приеме и перераспределении данных между устройствами сети. Разные модели имеют особенности, которые влияют на выбор пользователей. Приобретая роутер для дома, следует обращать внимание на следующие свойства:

наличие Wi-Fi-модуля и его технические возможности;
количество портов для подключения сетевых кабелей и скорость их работы;
наличие USB-разъемов (для подключения модема или налаживания общего доступа к МФУ);
стабильность работы (важную роль играет конкретная модель и производитель);
поддержка разных стандартов подключения услуг провайдера;
наличие GSM-приемника.

Отличий много, поэтому перед покупкой конкретной модели необходимо составить список полезных опций, посмотреть обзоры, почитать отзывы, получить дополнительную информацию. Не стоит слепо доверять рекламе — реальный опыт вернее покажет, какое устройство необходимо купить.

Заключение

Из статьи вы узнали, что такое маршрутизатор (роутер), и в чем его принципиальное отличие от коммутатора. Ознакомились с принципом работы устройства и его классификацией. Наши советы помогут выбрать роутер, подходящий для выполнения конкретных задач. Если вам нужна настройка сетевого оборудования, администрирование сети, обращайтесь в компанию «АйТиСпектр» и получите профессиональное решение возникших проблем.

Объединение нескольких локальных сетей в глобальную ( распределенную, составную ) WAN - сеть происходит с помощью устройств и протоколов сетевого Уровня 3 семиуровневой эталонной модели или уровня межсетевого взаимодействия четырехуровневой модели TCP/IP . Если LAN объединяют рабочие станции, периферию , терминалы и другое сетевое оборудование в одной аудитории или в одном здании, то WAN обеспечивают соединение LAN на широком географическом пространстве. В составную распределенную сеть ( internetwork , internet ) входят как локальные сети и подсети ( subnet ), так и отдельные пользователи. Устройствами, объединяющими LAN в составную сеть , являются:

маршрутизаторы ( routers );
модемы;
коммуникационные серверы.

Наиболее распространенными устройствами межсетевого взаимодействия сетей, подсетей и устройств являются маршрутизаторы. Они представляют собой специализированные компьютеры для выполнения специфических функций сетевых устройств. В лекции 4 было показано, что маршрутизаторы используются, чтобы сегментировать локальную сеть на широковещательные домены, т. е. являются устройствами LAN , но они применяются и как устройства формирования глобальных сетей. Поэтому маршрутизаторы имеют как LAN -, так и WAN -интерфейсы. Маршрутизаторы используют WAN -интерфейсы, чтобы связываться друг с другом, и LAN -интерфейсы – для связи с узлами (компьютерами), например через коммутаторы. Поэтому маршрутизаторы являются устройствами как локальных, так и глобальных сетей . Маршрутизаторы являются также основными устройствами больших корпоративных сетей .

На рис. 6.1 приведен пример того, как маршрутизаторы А, В и С объединяют несколько локальных сетей ( локальные сети № 1, № 2, № 3) в распределенную (составную) сеть . Поэтому маршрутизаторы имеют интерфейсы как локальных, так и глобальных соединений. К локальным сетям, созданным на коммутаторах , маршрутизатор присоединен через интерфейсы, которые на рис. 6.1 обозначены через F0/1, что означает: интерфейс Fast Ethernet , слот 0, номер 1. Глобальные соединения на рис. 6.1 представлены последовательными или серийными ( serial ) интерфейсами S0/1, S0/2. Через такой же последовательный интерфейс реализовано соединение составной сети с сетью Интернет ( Internet ). Подобная структурная схема , включающая несколько последовательно соединенных маршрутизаторов, характерна для многих корпоративных сетей .

В большинстве случаев соединение маршрутизатора локальной сети с сетью Интернет производится через сеть провайдера. Терминальное (оконечное) оборудование ( Data Terminal Equipment – DTE ), к которому относится и маршрутизатор , подсоединяется к глобальной сети (или к сети провайдера) через канальное коммуникационное оборудование ( Data Communications Equipment , или Data Circuit -Terminating Equipment , – DCE ). Маршрутизатор обычно является оборудованием пользователя, а оборудование DCE предоставляет провайдер . Услуги, предоставляемые провайдером для терминальных устройств DTE , доступны через модем или цифровое устройство согласования с каналом связи ( Channel Service Unit / Data Service Unit – CSU / DSU ), которые и являются оборудованием DCE ( рис. 6.2). Оборудование DCE является ведущим в паре DCE - DTE , оно обеспечивает синхронизацию и задает скорость передачи данных.

Поскольку маршрутизаторы в распределенных сетях ( рис. 6.1) часто соединяются последовательно, из двух последовательно соединенных серийных интерфейсов маршрутизаторов один должен выполнять роль устройства DCE , а второй – устройства DTE ( рис. 6.3).

Рис. 6.3. Последовательное соединение маршрутизаторов

Главными функциями маршрутизаторов являются:

выбор наилучшего пути для пакетов к адресату назначения;
продвижение ( коммутация ) принятого пакета с входного интерфейса на соответствующий выходной интерфейс.

Таким образом, маршрутизаторы обеспечивают связь между сетями и определяют наилучший путь пакета данных к сети адресата, причем технологии объединяемых локальных сетей могут быть различными.

Протоколы канального ( data link ) уровня WAN описывают, как по сети передаются кадры. Они включают протоколы, обеспечивающие функционирование через выделенные соединения " точка-точка " и через коммутируемые соединения. Основными WAN протоколами и стандартами канального уровня являются: High-level Data Link Control ( HDLC ), Point-to-Point Protocol ( PPP ), Synchronous Data Link Control ( SDLC ), Serial Line Internet Protocol ( SLIP ), X.25, Frame Relay , ATM . Основными протоколами и стандартами физического уровня являются: EIA / TIA -232, EIA / TIA -449, V.24, V.35, X.21, G.703, EIA-530 , ISDN , E1, E3, XDSL , SDH ( STM -1, STM -4 и др.).

Функционируя на Уровне 3 модели OSI , маршрутизаторы принимают решения, базируясь на сетевых логических адресах (IP-адресах). Для определения наилучшего пути передачи данных через связываемые сети маршрутизаторы строят таблицы маршрутизации и обмениваются сетевой маршрутной информацией с другими маршрутизаторами. Администратор может конфигурировать статические маршруты и поддерживать таблицы маршрутизации вручную. Однако большинство таблиц маршрутизации создается и поддерживается динамически, за счет использования протоколов маршрутизации ( routing protocol ), которые позволяют маршрутизаторам автоматически обмениваться информацией о сетевой топологии друг с другом.

Функционирование маршрутизаторов происходит под управлением сетевой операционной системы ( Internetwork Operation System – IOS ), текущая ( running ) версия которой находится в оперативной памяти RAM ( рис. 6.4). Помимо текущей версии IOS оперативная память хранит активный конфигурационный файл ( Active Configuration File ) и таблицы протоколов динамической маршрутизации , выполняет буферизацию пакетов и поддерживает их очередь , обеспечивает временную память для конфигурационного файла маршрутизатора, пока включено питание.

Загрузка операционной системы IOS в оперативную память обычно производится из энергонезависимой флэш-памяти ( Flash ), которая является перепрограммируемым запоминающим устройством ( ППЗУ ). После модернизации IOS она перезаписывается во флэш-память , где может храниться несколько версий. Версию операционной системы можно также сохранять на TFTP -сервере ( рис. 6.4).

Постоянное запоминающее устройство ( ПЗУ – ROM ) содержит программу начальной загрузки ( bootstrap ) и сокращенную версию операционной системы, установленную при изготовлении маршрутизатора. Обычно эта версия IOS используется только при выходе из строя флэш-памяти. Память ROM также поддерживает команды для теста диагностики аппаратных средств (Power-On Self Test – POST ).

Рис. 6.4. Элементы памяти и программы маршрутизатора

Энергонезависимая (non- volatile ) оперативная память NVRAM маршрутизатора является перепрограммируемым запоминающим устройством (ППЗУ). NVRAM хранит стартовый ( startup ) конфигурационный файл , который после изменения конфигурации перезаписывается в ППЗУ, где создается резервная копия ( backup ). Конфигурационные файлы содержат команды и параметры для управления потоком трафика, проходящим через маршрутизатор . Конфигурационный файл используется для выбора сетевых протоколов и протоколов маршрутизации , которые определяют наилучший путь для пакетов к адресуемой сети. Первоначально конфигурационный файл обычно создается с консольной линии (console) и помимо памяти NVRAM может сохраняться на TFTP -сервере ( рис. 6.4). Временное хранение входящих и исходящих пакетов обеспечивается в памяти интерфейсов, которые могут быть выполнены на материнской плате или в виде отдельных модулей.

При включении маршрутизатора начинает функционировать программа начальной загрузки bootstrap, которая тестирует оборудование и загружает операционную систему IOS в оперативную память RAM . В оперативную память загружается также конфигурационный файл , хранящийся в NVRAM . В процессе конфигурирования маршрутизатора задаются адреса интерфейсов, пароли, создаются таблицы маршрутизации , устанавливаются протоколы, проводится проверка параметров. Процесс коммутации и продвижения данных проходит под управлением операционной системы.

6.2. Принципы маршрутизации

Информационный поток данных, созданный на прикладном уровне, на транспортном уровне "нарезается" на сегменты, которые на сетевом уровне снабжаются заголовками и образуют пакеты (см. рис. 1.7, рис. 1.8). Заголовок пакета содержит сетевые IP-адреса узла назначения и узла источника. На основе этой информации средства сетевого уровня – маршрутизаторы осуществляют передачу пакетов между конечными узлами составной сети по определенному маршруту.

Маршрутизатор оценивает доступные пути к адресату назначения и выбирает наиболее рациональный маршрут на основе некоторого критерия – метрики. При оценке возможных путей маршрутизаторы используют информацию о топологии сети. Эта информация может быть сконфигурирована сетевым администратором или собрана в ходе динамического процесса обмена информацией между маршрутизаторами, который выполняется в сети протоколами маршрутизации.

Процесс прокладывания маршрута происходит последовательно от маршрутизатора к маршрутизатору. При прокладывании пути для пакета каждый маршрутизатор анализирует сетевую часть адреса узла назначения, заданного в заголовке поступившего пакета, т.е. вычленяет адрес сети назначения. Затем маршрутизатор обращается к таблице маршрутизации , в которой хранятся адреса всех доступных сетей, и определяет свой выходной интерфейс , на который необходимо передать (продвинуть) пакет. Таким образом, маршрутизатор ретранслирует пакет, продвигая его с входного интерфейса на выходной, для чего использует сетевую часть адреса назначения, обращаясь к таблице маршрутизации .

Выходной интерфейс связан с наиболее рациональным маршрутом к адресату. Конечный маршрутизатор на пути пакета непосредственно (прямо) связан с сетью назначения. Он использует часть сетевого адреса , содержащую адрес узла назначения, чтобы доставить пакет получателю данных.

Процесс ретрансляции пакетов маршрутизаторами рассмотрен на примере сети, приведенной на рис. 6.5. Маршрутизаторы в целом сетевого адреса не имеют, но поскольку они связывают между собой несколько сетей, каждый интерфейс ( порт ) маршрутизатора имеет уникальный адрес , сетевая часть которого совпадает с номером сети, соединенной с данным интерфейсом. Последовательные ( serial ) порты, соединяющие между собой маршрутизаторы, на рисунке обозначены молниевидной линией.

Путь от маршрутизатора A к маршрутизатору В может быть выбран:

через маршрутизатор С;
через маршрутизаторы D и E;
через маршрутизаторы F, G и H.

Оценка наилучшего пути производится на основе метрики. Например, если метрика учитывает только количество маршрутизаторов на пути к адресату, то будет выбран первый маршрут . Если же метрика учитывает полосу пропускания линий связи , соединяющих маршрутизаторы, то может быть выбран второй или третий маршрут при условии, что на этом пути наиболее широкополосные линии связи.

При выборе первого пути функция коммутации реализуется за счет продвижения поступившего на интерфейс 1а маршрутизатора A пакета на интерфейс 2а. Таким образом, пакет попадает на интерфейс 1с маршрутизатора С, который продвинет полученный пакет на свой выходной интерфейс 3с, т. е. передаст полученный пакет маршрутизатору В.

В процессе передачи пакета по сети используются как сетевые логические адреса (IP-адреса), так и физические адреса устройств ( MAC-адреса в сетях Ethernet ). Например, при передаче информации с компьютера Host X локальной сети Сеть 1, ( рис. 6.6) на компьютер Host Y, находящийся в удаленной Сети 2, определен маршрут через маршрутизаторы A, B, C.

Рис. 6.6. Использование маршрутизаторов для передачи данных по сети

Когда узел Host Х Сети 1 передает пакет адресату Host Y из другой Сети 2, ему известен сетевой IP- адрес получателя, который записывается в заголовке пакета, т. е. известен адрес 3-го уровня. При инкапсуляции пакета в кадр источник информации Host Х должен задать в заголовке кадра канальные адреса назначения и источника, т. е. адрес 2-го уровня (табл. 6.1).

У передающего узла нет информации об адресе канального уровня (MAC-адресе) узла назначения Host Y, поэтому Host Х в заголовке кадра в качестве адреса назначения задаст MAC-адрес входного интерфейса 1а маршрутизатора A. Именно через этот интерфейс , называемый шлюзом по умолчанию ( Default gateway ), все пакеты из локальной Сети 1 будут передаваться в удаленные сети. Однако и этот адрес источнику информации Host Х не известен. Процесс нахождения МАС-адреса по известному сетевому адресу реализуется с помощью протокола разрешения адресов Address Resolution Protocol – ARP, который входит в стек протоколов TCP/IP .

Сегодня в каждой квартире, за редким исключением, есть интернет. Слова «роутер», «маршрутизатор», «IP-адрес», «локальная сеть» прочно вошли в обиход. Но не все разбираются в этих понятиях. Особенно это касается начинающих пользователей, которые только решили подключиться к сети. В этой статье мы простыми словами попытаемся рассказать что такое роутер, зачем он нужен в квартире и как им пользоваться.

Роутер простыми словами

Внешне роутер выглядит как небольшая коробка с одной или несколькими антеннами и портами для подключения сетевых кабелей. Его задача получить сигнал от провайдера и раздать его на компьютеры и ноутбуки пользователя. То есть он позволяет подключить к интернету одновременно несколько устройств.

Но, кроме этого, роутер выполняет ряд других важных функций: он умеет распределять (маршрутизировать) трафик между несколькими устройствами. Поэтому ещё его называют маршрутизатором. Роутер и маршрутизатор это одно и то же, потому что по-английски router собственно и означает «маршрутизатор».

Какие бывают роутеры

Чаще всего мы имеем дело с Wi-Fi роутером, который подключается к провайдеру по кабелю (Ethernet-подключение) и раздаёт интернет на клиентские устройства так же по кабелю или по беспроводной сети. Но на самом деле роутеры бывают разные и отличаются способом подключения к интернету.

Витая пара и оптоволокно

Самый распространённый роутер, как уже было сказано, подключается к интернету по кабелю (витой паре). Но вместо витой пары может использоваться оптоволокно (GPON). Такой способ подключения обеспечивает значительно более высокую скорость и ряд дополнительных возможностей. Соответственно, роутер здесь используется другой – имеющий встроенный порт для подключения к оптоволоконной линии. В остальном он работает точно так же – получает по кабелю интернет и раздаёт его устройствам в квартире.

Телефонная линия

Для соединения с провайдером может использоваться телефонная линия. Такой способ подключения называется ADSL. Как правило, в этом случае используется либо ADSL-модем с функцией роутера либо пара ADSL-модем+обычный роутер. В первом случае маршрутизатор непосредственно подключается к телефонной линии, а интернет раздаёт по кабелю или по Wi-Fi. Во втором – ADSL-модем подключается к телефонной линии, а к нему по витой паре обычный роутер, который раздаёт интернет.

Мобильные

И есть отдельная группа устройств – портативные 3G/4G роутеры, предназначенные для подключения к мобильным сетям. В этом случае к интернету маршрутизатор подключается по воздуху. Клиентские устройства подключаются по Wi-Fi. Но некоторые мобильные роутеры умеют раздавать интернет, например, по USB-кабелю.

3G модулем оснащаются и некоторые модели обычных Wi-Fi роутеров. А, кроме того, к маршрутизатору с USB-портом можно подключить 3G модем и получать интернет от мобильного оператора.

Во всех случаях роутеры работают одинаково: находясь между интернетом и домашней сетью, они принимают трафик извне и распределяют его между устройствами пользователя.

Для чего нужен роутер в квартире

Раньше, когда в доме был всего один подключенный к интернету компьютер, необходимости использовать роутер не было. Кабель от провайдера подключался непосредственно к сетевой карте ПК и интернет поступал напрямую. Но сегодня очень часто в квартире используется больше одного устройства. Это может быть стационарный ПК и ноутбук. А ещё смартфон или планшет, которые тоже хочется подключить к интернету. Кроме того, например, современные ТВ-приставки тоже используют интернет-соединение. Кабель же от провайдера заведен один. Кроме того, провайдер предоставляет обычно только один IP-адрес. А это означает, что подключиться к интернету может только одно устройство, которому этот адрес присвоен. Можно, конечно, получить дополнительные адреса, но их придётся оплачивать дополнительно.

Для разрешения проблемы с подключением нескольких устройств одновременно как раз и используется роутер. Ему присваивается выданный провайдером IP-адрес и, используя его, роутер подключается к интернету. А устройствам в домашней сети он присваивает внутренние IP-адреса и по этим адресам перенаправляет полученный трафик.

Кроме того, роутер позволяет организовать совместный доступ к сетевым ресурсам. Если у вас есть принтер, нет необходимости таскать файлы для печати с компьютера на компьютер на флешке. Принтер можно подключить непосредственно к роутеру, если есть такая возможность, или просто разрешить печать по сети на том ПК, к которому он подсоединён. Теперь распечатать документ можно с любого устройства в вашей домашней сети, не важно подключается оно к роутеру по кабелю или по Wi-Fi. Точно так же можно открыть доступ к файлам, например, к папке с фильмами на компьютере и просматривать их по сети без необходимости копировать на ноутбук или планшет.

Одним словом, если у вас дома больше чем один компьютер, и вы хотите, чтобы они одновременно могли подключиться к интернету, без роутера не обойтись.

Как работает роутер

Зачем в квартире нужен Wi-Fi роутер мы разобрались. Теперь давайте выясним, как же он работает.

Итак, провайдер завёл к вам в квартиру кабель и выдал внешний IP-адрес. Он будет выглядеть, например, так: 130.180.210.32. Но, скорее всего, адрес будет динамический – то есть при каждом подключении вам будет присваиваться новый. Эти цифры – ваш адрес в интернете. Когда вы отправляете запрос, он уходит в сеть с этого адреса и на этот же адрес приходит ответ.

Если же вы попытаетесь подключить к сети одновременно два компьютера, использующих один и тот же IP, возникнет конфликт IP-адресов – сервера в интернете не будут знать на какой из двух компьютеров нужно передать данные. Получится, что запрос отправил один компьютер, а сервер переслал данные на другой. В результате невозможно открыть сайт или скачать файл. Два устройства с одним IP-адресом в сети работать не могут. Это примерно то же самое, как если бы на улице было бы два дома с одинаковым номером.

Для решения этой проблемы мы приобретаем роутер и настраиваем на нём подключение к интернету. Роутер будет использовать внешний IP, предоставленный провайдером, и обмениваться данными с серверами в интернете.

Чтобы ваши ПК и прочие гаджеты смогли выходить в интернет, потребуется подключить их к роутеру. Компьютеры обычно соединяются с ним по кабелю, а мобильные устройства и ноутбуки по Wi-Fi. Программное обеспечение роутера настроено таким образом, что каждому из этих устройств присваивается внутренний сетевой адрес. Обычно он имеет вид 192.168.0.2, 192.168.0.3 и так далее. Эти адреса из интернета не видны, их видит только ваш маршрутизатор. Сам он в этом случае использует внутри сети адрес 192.168.0.1.

Получается, что у роутера одновременно два адреса – внутрисетевой и внешний. По внутреннему адресу ваши устройства передают запросы на роутер, адресованные удалённым серверам в интернете. Он запоминает, с какого внутреннего адреса пришёл запрос и передаёт его дальше, используя внешний IP. На этот адрес приходит ответ. Поскольку роутер запомнил, какой именно компьютер внутри сети запрашивал данные, то он тут же передаёт ответ по назначению. Этот процесс и называется маршрутизацией. Таким образом, роутер делает возможным одновременное подключение к интернету десятков устройств, используя всего лишь одно внешнее подключение.

Как пользоваться роутером

Современные роутеры просты в использовании. Вам потребуется только один раз настроить подключение к интернету и в дальнейшем вмешательство в работу устройства, скорее всего, не потребуется. Разве что иногда нужно будет перезагружать ваш маршрутизатор (специальной кнопкой или просто отключив его ненадолго от питания). Это может потребоваться, если роутер «завис» или не работает интернет.

В большинстве случаев, если ваш провайдер использует стандартные параметры подключения, настройка роутера займёт меньше минуты. При первом подключении, как только вы войдёте в панель управления устройством, запустится мастер настройки. В процессе вам потребуется ввести указанные провайдером логин и пароль, после чего уже можно пользоваться интернетом. Локальную сеть также не придётся настраивать, если вам не потребуется менять параметры по умолчанию.

Более тонкая настройка может потребоваться, если ваш провайдер требует настроить дополнительные параметры. Например, в случае, если используется подключение типа PPPoE или L2TP. Для этого рекомендуется воспользоваться инструкцией, которая может прилагаться к вашему роутеру. Также её можно скачать на официальном сайте производителя. А подробное описание процедуры настройки со скриншотами вы легко найдёте в интернете по модели вашего устройства или на нашем сайте.

Читайте также: