Маршрутизатор тип 1 что это

Обновлено: 04.07.2024

Маршрутизатор является одним из основных компонентов распределенных сетей передачи данных. По сути создание распределенных сетей было бы невозможным без маршрутизаторов. ЧТО ТАКОЕ МАРШРУТИЗАТОР? АЛГОРИТМЫ МАРШРУТИЗАЦИИ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРАТЧАЙШЕГО ПУТИ ПРИМЕР ТАБЛИЦЫ МАРШРУТИЗАЦИИ СПРАВЕДЛИВАЯ ОЧЕРЕДЬ? ВИДЫ МАРШРУТИЗАТОРОВ ЧЕМ ОТЛИЧАЮТСЯ МАРШРУТИЗАТОРЫ ОТ МОСТОВ?

Маршрутизатор является одним из основных компонентов распределенных сетей передачи данных. По сути создание распределенных сетей было бы невозможным без маршрутизаторов.

Несмотря на то что место маршрутизаторов все чаще занимают коммутаторы, создание крупных распределенных сетей без них по-прежнему невозможно. Именно маршрутизаторы используются в корпоративных сетях для организации связи между локальными сетями и удаленными офисами. Кроме того, они являются неотъемлемым компонентом сетей операторов Internet, т. е. Самой Сети.

ЧТО ТАКОЕ МАРШРУТИЗАТОР?

Согласно определению крупнейшего производителя маршрутизаторов компании Cisco - "это устройство третьего уровня, использующее одну и более метрик для определения оптимального пути передачи сетевого трафика на основе информации сетевого уровня". По существу маршрутизатор представляет собой компьютер с необходимым программным обеспечением и устройствами ввода/вывода. В простейшем случае маршрутизатор имеет два сетевых интерфейса. Так, например, для организации связи филиала с главным офисом зачастую достаточно маршрутизатора с одним интерфейсом Ethernet и одним интерфейсом глобальной сети. В этом случае все пакеты, адрес получателя которых не принадлежит к данной локальной сети, пересылается с порта Ethernet на порт глобальной сети.

Маршрутизатор выполняет три основные функции; точнее, это одна функция - функция маршрутизации, т. е. доставки данных адресату, но ее можно разбить на три составляющие. Во-первых, сбор информации о других маршрутизаторах и хостах в сети. Для этого маршрутизатор в целях определения маршрута использует тот или иной протокол маршрутизации. Во-вторых, маршрутизатор сохраняет полученную информацию о маршрутах в таблицах маршрутизации. В-третьих, маршрутизатор выбирает наилучший маршрут для каждого конкретного пакета, при этом он передает пакет со входного интерфейса на соответствующий выходной интерфейс. Данные функции он выполняет с помощью протоколов маршрутизации, в основе которых лежат алгоритмы маршрутизации. Этим, однако, функции маршрутизаторов не исчерпываются, но о них несколько позже.

АЛГОРИТМЫ МАРШРУТИЗАЦИИ

Динамические алгоритмы отличаются по способу получения информации (например, от соседних маршрутизаторов, от всех маршрутизаторов в сети и т. д.), моменту изменения маршрутов (через регулярные интервалы, при изменении топологии и т. д.) и используемой метрике (расстояние, число транзитных узлов и т. д.). Двумя наиболее популярными алгоритмами маршрутизации являются алгоритм вектора расстояния и алгоритм состояния канала.

При алгоритме вектора расстояния каждый маршрутизатор ведет таблицу, т. е. вектор, с указанием кратчайшего расстояния и выходной линии для каждого адресата. В качестве метрики может использоваться также число транзитных узлов, время задержки, совокупная длина очередей и прочее. Таблица содержит информацию обо всех маршрутизаторах в сети. Периодически каждый маршрутизатор рассылает соседям свою таблицу. Одним из основных недостатков этого алгоритма является медленное распространение информации о недоступности той или иной линии или выходе того или иного маршрутизатора из строя. Данный алгоритм используется в таких протоколах, как RIP, IGRP и др.

В случае алгоритма состояния канала маршрутизатор собирает информацию о своих непосредственных соседях, измеряя задержку (пропускную способность). Вместо таблиц маршрутизации он осуществляет широковещательную рассылку информации только о своих непосредственных соседях, причем рассылка инициируется только при изменении информации. При получении изменений маршрутизатор определяет заново кратчайший путь до всех адресатов с помощью алгоритма Э. Дейкстры. Алгоритм состояния канала лежит в основе таких протоколов маршрутизации, как OSPF и IS-IS.

Шаг за шагом. В начальный момент расстояние до отправителя и то, через какой узел лежит маршрут, неизвестно, поэтому в скобках указано бесконечное расстояние и стоит прочерк для предшествующего узла. Узлы, от которых кратчайшее расстояние до отправителя становится известно, получают постоянную метку (черный кружочек). Текущий узел на каждом этапе отмечен стрелочкой. Всего показано шесть первых шагов алгоритма.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРАТЧАЙШЕГО ПУТИ

Для определения кратчайшего пути от одного узла до другого Дейкстра предложил следующий алгоритм. Топология сети представляется в виде неориентированного графа с указанными для каждого ребра значениями метрики (например, расстояния между двумя соседними узлами). Изначально путь неизвестен, поэтому все вершины графа получают метки с бесконечным значением расстояния до отправителя. Метки могут быть временными или постоянными.

Пусть требуется найти кратчайший путь от А до Z. Сначала узел А получает постоянную метку и делается текущим узлом. Затем мы просматриваем все соседние узлы (с которыми вершина А соединена ребром) и отмечаем расстояние до А. После того как все соседние узлы перебраны, узел с наименьшей меткой выбирается в качестве текущего, при этом он получает постоянную метку. Пусть это будет узел B. Теперь мы просматриваем все соседние узлы, и если сумма расстояний от B до А и от данного узла до B меньше значения метки этого узла, то он получает новую метку, причем мы указываем, что путь в А лежит через B, чтобы после завершения процедуры можно было восстановить маршрут. После перебора всех соседних узлов мы вновь ищем по всему графу вершину с наименьшей временной меткой и выбираем этот узел в качестве текущего, при этом он получает постоянную метку и т. д.

ПРИМЕР ТАБЛИЦЫ МАРШРУТИЗАЦИИ

В качества примера мы рассмотрим определение таблицы на маршрутизаторе компании Morning Star с тремя интерфейсами: одним интерфейсом Ethernet, последовательным портом, подключенным к внешнему модему, и интерфейсом глобальной сети frame relay (см. Таблицу 1). Модем используется для организации связи с сервером в главном офисе по PPP, IP-адрес которого - 137.175.2.7. Адрес интерфейса глобальной сети - 131.187.2.2, а адрес маршрутизатора оператора Internet 131.187.2.3. Для локальной сети оператор выделил блок адресов класса С в диапазоне от 199.18.210.1 до 199.18.210.254. Интерфейсы маршрутизатора мы именуем следующим образом: ed0 - интерфейс Ethernet, du0 - последовательный интерфейс, а tt0 - интерфейс глобальной сети. Все пакеты, посылаемые в локальную сеть главного офиса, направляются маршрутизатором на последовательный порт. Все пакеты, предназначенные для нашей локальной сети, направляются на интерфейс Ethernet с адресом 199.18.210.1. Адрес 127.0.0.1 является так называемым петлевым адресом, и он используется маршрутизатором для обращения к самому себе. Все остальные пакеты направляются на интерфейс глобальной сети. Флаг U (Up) означает, что соединение активно, а флаг G (Gateway) означает, что шлюз (так изначально назывались маршрутизаторы) действительно является шлюзом в другую сеть, в то время как флаг H (Host) означает, что маршрутизатор подключен к конечному адресату.

ТАБЛИЦА 1 - ПРИМЕР ПРОСТЕЙШЕЙ ТАБЛИЦЫ МАРШРУТИЗАЦИИ

Получатель	Шлюз	Флаги	Интерфейс
default	137.187.2.3	UG	tt0
127.0.0.1	127.0.0.1	UH	lo0
199.18.210.0	199.18.210.1	UG	ed0
137.175.2.7	199.18.210.1	UH	du0
137.187.2.3	131.187.2.2	UH	tt0
137.175.2	137.175.2.7	UG	du0

СПРАВЕДЛИВАЯ ОЧЕРЕДЬ?

Простейший способ организации очереди - пакеты помещаются в очередь и отправляются в порядке их поступления - во многих ситуациях неэффективен. Например, при перегрузке линии маршрутизатор посылает уведомление хостам-отправителям о невозможности обслуживания. При этом один из них снижает, как и требовалось, темп передачи, в то время как другие продолжают посылать пакеты с прежней скоростью; в результате данный хост страдает от своей законопослушности.

Решение этой проблемы предлагает алгоритм "честной очереди" и его модификация - алгоритм "честной взвешенной очереди" (Weighted Fair Queue). Суть данного алгоритма состоит в том, что маршрутизаторы имеют несколько очередей для каждой выходной линии, по одной для каждого отправителя. Когда линия освобождается, маршрутизатор берет пакет из следующей по кругу очереди. Модифицированный же алгоритм позволяет давать приоритет тем или иным очередям.

ВИДЫ МАРШРУТИЗАТОРОВ

В предшествующем разделе под словом "маршрутизатор" подразумевался прежде всего IP-маршрутизатор, т. е. что он предназначен только для продвижения IP-пакетов. Однако маршрутизаторы могут работать и с пакетами других протоколов сетевого уровня, например с IPX. Таким образом, кроме IP-маршрутизаторов есть еще IPX-маршрутизаторы и др.

Многопротокольные маршрутизаторы концептуально напоминают мосты с той существенной разницей, что они работают на сетевом уровне. Как и любой маршрутизатор, они берут пакет с одной линии и передают его на другую, но при этом линии принадлежат к разным сетям и используют разные протоколы (например, IP и IPX).

Кроме того, сетевые устройства типа моста/маршрутизатора (brouter или bridge/router) работают в нормальном режиме как многопротокольные маршрутизаторы, а при получении пакета с неизвестным сетевым протоколом обрабатывают его как мост. Другие устройства со сходным названием "маршрутизирующий мост" (routing bridge) принадлежат к устройствам второго уровня и упоминаются здесь лишь из-за причастия routing. Они работают как мосты, но при этом поддерживают некоторые функции третьего уровня для оптимизации передачи данных.

Маршрутизаторы с интеграцией услуг гарантируют приоритетному трафику, в частности трафику реального времени, своевременную доставку. Они поддерживают протокол RSVP для резервирования таких ресурсов, как пропускная способность и буферы в очереди.

Коммутаторы третьего уровня по сути также являются маршрутизаторами, причем пакетные коммутаторы (Packet-by-Packet Switch) - на самом деле обычные, только быстрые маршрутизаторы. (Подробнее о маршрутизаторах и маршрутизации третьего уровня смотри в этом номере в статьях Ника Липписа "Как купить коммутатор третьего уровня" и Аниты Карве "IP-коммутация попадает в точку".)

ЧЕМ ОТЛИЧАЮТСЯ МАРШРУТИЗАТОРЫ ОТ МОСТОВ?

Маршрутизаторы часто путают с мостами. А "Вебстерский словарь компьютерных терминов" вообще пишет, что маршрутизатор - это другое название моста. Такое положение дел объясняется тем, что многие устройства сочетают в себе функции и мостов, и маршрутизаторов.

"Чистый" мост анализирует заголовки кадра канального уровня и не просматривает (а тем более не модифицирует) пакеты сетевого уровня внутри пакетов. Мост не знает и не должен знать, какие пакеты - IP, IPX или CLNP - содержит в поле полезной нагрузки кадр, передаваемый из локальной сети 802.х в 802.y.

Маршрутизатор, наоборот, знает очень хорошо, с какими пакетами он работает - с IP, IPX, CLNP или со всеми ними сразу (в случае многопротокольных маршрутизаторов). Он анализирует заголовки этих пакетов и принимает решение в соответствии с содержащейся там адресной информацией. С другой стороны, когда "чистый" маршрутизатор передает пакет на канальный уровень, он не знает и не должен знать о том, в какой кадр данный пакет будет помещен - Ethernet, Token Ring или какой-либо иной.

Путаница происходит по двум причинам. Во-первых, по части функциональности мосты и маршрутизаторы весьма напоминают друг друга. Они принимают протокольные блоки данных (Protocol Data Unit, PDU), анализируют определенные поля заголовка и принимают решение о том, куда дальше передать пакет в соответствии с содержащейся в заголовке информацией и внутренними таблицами. Во-вторых, названия коммерческим продуктам даются зачастую весьма условные, а, кроме того, многие из них сочетают в себе функции и тех и других устройств.

МАРШРУТИЗАТОРЫ ПРОТИВ КОММУТАТОРОВ

В последние несколько лет сама необходимость в маршрутизаторах начала подвергаться сомнению, главным образом в связи с появлением и распространением коммутаторов (по сути многопортовых мостов). В чем же причины того, что пользователи начали устанавливать в своих сетях коммутаторы там, где они раньше использовали маршрутизаторы? Вот некоторые из них: маршрутизаторы в расчете на порт стоят гораздо дороже коммутаторов; как правило, в сравнении с коммутаторами они имеют гораздо меньшую совокупную пропускную способность (пакетов в секунду), функции коммутации второго уровня гораздо проще реализовать аппаратным образом, чем программным, и т. д.

Однако основным недостатком маршрутизаторов по сравнению с коммутаторами является то, что последние требуют гораздо меньших усилий по администрированию. Сетевым администраторам приходится задавать целое множество конфигурационных параметров для каждого маршрутизатора в сети, таких как адреса и маски подсети, статические маршруты и т. д. Еще хуже то, что параметры каждого маршрутизатора должны быть согласованы с параметрами других маршрутизаторов в сети.

Тем не менее коммутаторы все чаще оснащаются функциями маршрутизаторов, так что, как полагает Дэвид Пасмор, президент компании Decisys, "маршрутизаторы исчезнут, но маршрутизация останется".

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

К сожалению, в одной небольшой статье трудно не то что подробно рассмотреть, а просто перечислить все аспекты таких сложных устройств, как маршрутизаторы. Например, мы только назвали, да и то не все, алгоритмы и протоколы маршрутизации. Более подробную информацию о них заинтересованный читатель может найти в статьях М. Кульгина "На перекрестках сетей" в декабрьском номере нашего журнала за прошлый год, а кроме того, в статьях упомянутого автора в этом и следующих номерах. С помощью таких протоколов, как RTP и RSVP, маршрутизаторы IP способны поддерживать и мультимедийный трафик, об этом читайте в этом номере в статье Уильяма Сталлингса "RTP и RSVP: доставка в срок". Общая же более подробная информация о маршрутизаторах дана в мартовском номере в статье Фреда Бейкера "Как работают маршрутизаторы?"

Маршрутизаторы OSPF разных типов позволяют управлять трафиком, который передается в область и из нее. Маршрутизаторы OSPF классифицируются на основе функции, выполняемой ими в домене маршрутизации.

Существует четыре различных типа маршрутизаторов OSPF.

Внутренний маршрутизатор — это маршрутизатор, все интерфейсы которого находятся в одной и той же области. Все внутренние маршрутизаторы в области используют одинаковые базы LSDB. (Рис. 1)

Магистральный маршрутизатор — это маршрутизатор, находящийся в магистральной области. Обычно магистральная область настраивается как область 0. (Рис. 2)

Пограничный маршрутизатор области(ABR) — это маршрутизатор, интерфейсы которого находятся в нескольких областях. Он должен вести базы LSDB отдельно для каждой области, к которой он подключен, и может выполнять маршрутизацию между областями. Маршрутизаторы ABR являются точками входа/выхода для области; это означает, что информация о маршрутах, адресованная другой области, может попасть только через маршрутизатор ABR локальной области. Маршрутизаторы ABR могут быть сконфигурированы для суммаризации данных о маршрутах из баз LSDB соответствующих подключенных областей. Маршрутизаторы ABR распространяют данные о маршрутах в магистраль. Затем магистральные маршрутизаторы передают эту информацию другим маршрутизаторам ABR. В сети, состоящей из нескольких областей, область может содержать один или несколько маршрутизаторов ABR. (Рис. 3)

Граничный маршрутизатор автономной системы (ASBR) — это маршрутизатор, у которого как минимум один интерфейс подключен к внешней объединяющей сети (к другой автономной системе), например к сети, не поддерживающей протокол OSPF. Маршрутизатор ASBR может импортировать информацию из сети, не поддерживающей OSPF, и обратно, используя процесс перераспределения маршрутов. (Рис. 4)

Перераспределение в OSPF для нескольких областей выполняется, когда маршрутизатор ASBR подключен к разным доменам маршрутизации (например, EIGRP и OSPF) и сконфигурирован для обмена и объявления данных о маршрутах между этими доменами маршрутизации.

Маршрутизатор может относиться к нескольким типам маршрутизаторов. Например, если маршрутизатор соединяет область 0 с областью 1 и, кроме того, ведет таблицу маршрутизации для другой сети, не поддерживающей протокол OSPF, он может быть отнесен сразу к трем разным типам: магистральный маршрутизатор, граничный маршрутизатор области (ABR) и граничный маршрутизатор автономной системы (ASBR).

Маршрутизатор - это физическое сетевое устройство, которое облегчает и устанавливает соединение между локальной сетью и Интернетом путем передачи информации в сети с пакетной коммутацией и из них. [1] Он выполняет эту функцию посредством анализа заголовка пакета данных, который содержит IP-адрес назначения пакета. [2] На основе пакета данных маршрутизатор определяет наиболее эффективный маршрут к адресу назначения. Проще говоря, маршрутизатор маршрутизирует информацию между подключенными сетями.

Cодержание

Функциональность

Физически маршрутизатор подключен к модему и другим устройствам. Маршрутизатор создает частную сеть, получая от модема данные из сети Интернет, который подключается через кабельное, DSL или другое проводное соединение от поставщика интернет-услуг. Маршрутизаторы имеют несколько портов, с которых можно установить подключение к устройствам для распространения подключения к Интернету. Посредством связи между модемами и устройствами в локальной сети маршрутизатор облегчает связь с Интернетом и внутри сети. Маршрутизатор обеспечивает подключение на сетевом уровне системы и, таким образом, функционирует на третьем уровне модели OSI.

Данное устройство также выполняет функции протокола динамической конфигурации узла (DHCP), распределяя частные IP-адреса между устройствами, подключенными к сети. [3] Маршрутизаторы для дома или офиса имеют частный или локальный адрес, полученный с зарезервированного диапазона IP-адресов. Устройства в сети могут иметь такой же частный IP-адрес, как и устройства в соседнем доме. Это не представляет проблемы, поскольку устройства отдельно связаны с различными маршрутизаторами с определенным публичным IP-адресом. Таким образом, частный IP-адрес функционирует только для того, чтобы маршрутизатор мог идентифицировать устройство.

Маршрутизаторы полагаются на таблицу маршрутизации для определения того, куда следует пересылать пакет данных. Таблицы маршрутизации содержат информацию о пункте назначения, следующем переходе, интерфейсе, метриках и маршрутах, которые могут быть использованы для направления пакета данных через линии связи и к пункту назначения. [4]

Место назначения - Пакеты данных содержат заголовок, который содержит IP-адрес конечного пункта назначения. Эта часть информации жизненно важна, так как она определяет, куда должен быть доставлен пакет.
Следующий прыжок - Основываясь на IP-адресе получателя в заголовке пакета данных, следующий прыжок относится к тому, куда данные должны быть направлены для достижения пункта назначения.
Interface (Интерфейс) - Это тип сетевого интерфейса, который должен быть реализован при отправке пакета данных на следующий пункт назначения.
Метрика - Относится к эффективности возможных маршрутов для пакета данных. Это рассчитано для того, чтобы распределить пакет данных по наиболее эффективной и экономичной линии.
Маршруты - Это относится к линиям, по которым данные могут перемещаться для достижения адреса назначения.

Существует 2 способа ведения и упорядочения таблиц маршрутизации. Это можно делать как динамически, так и статически. Статический метод заключается в ручном обслуживании таблиц маршрутизации. С другой стороны, динамические маршрутизаторы автоматически обмениваются информацией с устройствами через различные протоколы маршрутизации. На основе этой информации автоматически обновляются таблицы маршрутизации. Динамическая маршрутизация также называется адаптивной. Различные протоколы маршрутизации, к которым применяются динамические маршрутизаторы, включают следующее: [5]

Border Gateway Protocol (BGP) (Протокол пограничного шлюза) - Этот протокол зависит от пограничных маршрутизаторов. Информация о маршрутизации передается между пограничными маршрутизаторами между сетями для обновления экономичности доступных маршрутов для пакетов данных. [6] Направляя данные в автономные системы, каждый маршрутизатор может обновлять свою таблицу маршрутизации.
Enhance Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP) - Усовершенствованный вариант протокола маршрутизации внутреннего шлюза (EIGRP) - это улучшенный вариант IGRP. В основном он основан на постоянном обмене данными между соседними маршрутизаторами, так как каждый маршрутизатор имеет копию соседних таблиц маршрутизации.
Exterior Gateway Protocol (EGP) (Протокол внешнего шлюза) - Это набор стандартов и руководящих принципов для обмена данными между соседними маршрутизаторами в автономных сетях. Часто он применяется интернет-маршрутизаторами для обновления таблиц маршрутизации. [7]
Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) (Протокол маршрутизации внутренних шлюзов) - состоит из 2 основных протоколов IGRP, которые широко используются в отрасли: [8]
Open Shortest Path First (OSPF) - Данный протокол предназначен для перемещения трафика и передачи данных в рамках большой автономной сети. Любые изменения или новые данные в таблице маршрутизации автоматически распространяются на другие сетевые маршрутизаторы OSPF. [9] Эта система позволяет легко определить наиболее эффективный маршрут передачи данных.
Информационный протокол маршрутизации (RIP) - Еще одним типом IGP является протокол RIP. Маршрутизатор распределяет данные таблицы маршрутизации по соседним маршрутизаторам с интервалом в 30 секунд. [10] Это автоматически поддерживает таблицы маршрутизации в актуальном состоянии.

Все маршрутизаторы выполняют основную функцию приема и отправки данных между Интернетом и локальными устройствами, подключенными к сети. Однако существуют различные типы маршрутизаторов, которые зависят от того, как они подключаются к устройствам или как они функционируют в сети. В частности, обычно используются следующие типы маршрутизаторов: [11]

Браузер

Маршрутизатор B также известен как маршрутизатор моста. Это сетевое устройство, которое работает и как мост, и как маршрутизатор. И мост, и маршрутизатор соединяют сети, однако, сетевой мост подразумевает соединение двух отдельных сетей, что позволяет им функционировать как одна сплоченная сеть. В то время как маршрутизатор обеспечивает соединение, при котором обе сети остаются отдельными частными.

Основной маршрутизатор

Основной маршрутизатор устанавливает сетевое соединение и облегчает передачу данных в пределах частной сети. Основные маршрутизаторы работают внутри ядра или внутри сети и не могут отправлять или принимать данные снаружи. Распространение данных ограничено внутри сети, так как данный тип маршрутизатора не может осуществлять обмен информацией с другими системами.

Пограничный маршрутизатор

Пограничный маршрутизатор отвечает за передачу данных между несколькими сетями. В отличие от основного маршрутизатора, пограничный маршрутизатор не облегчает обмен пакетами данных в пределах частной сети, а вместо этого управляет передачей данных в другие отдельные сетевые системы.

Виртуальный маршрутизатор

Как правило, виртуальный маршрутизатор состоит из программного обеспечения, которое позволяет устройству работать в качестве стандартного физического маршрутизатора. Он может работать с использованием протокола избыточности виртуального маршрутизатора (VRRP).

Беспроводной маршрутизатор

Беспроводной маршрутизатор по-прежнему сохраняет проводное соединение с модемом, на который он получает сигналы от сети Интернет. Однако нет необходимости в проводном подключении от маршрутизатора к устройствам, подключенным к сети. Беспроводной маршрутизатор использует антенны, которые посылают радиоволны или инфракрасные волны, которые передают пакеты данных. Наиболее распространенным примером беспроводного маршрутизатора являются домашние wi-fi маршрутизаторы, которые широко используются в офисах и жилых домах.

Проводной маршрутизатор

Проводные маршрутизаторы имеют как минимум 2 проводных соединения. Во-первых, подключение от модема к самому маршрутизатору. Здесь маршрутизатор принимает или отправляет пакеты данных на модем и с модема, который, в свою очередь, также подключен к провайдеру. Другое подключение - к устройствам, подключенным в сети. К маршрутизатору можно подключить несколько устройств, в зависимости от количества доступных портов.

История

Общий вопрос

Общим моментом путаницы является различие между модемами и маршрутизаторами. При обычной домашней настройке оба устройства являются устройствами, которые помогают подключить компьютер к Интернету. Однако у каждого из них есть свои специфические функции. Маршрутизатор - это устройство, позволяющее другим устройствам, таким как компьютер, смартфон или планшет, подключаться к той же сети. [13] Когда устройство подключено к маршрутизатору, оно теперь принадлежит частной сети. Модем отличается от маршрутизатора тем, что он не устанавливает соединения внутри сети, а, скорее, соединяет сеть с провайдером. Модем отвечает за обеспечение доступа к Интернету, в то время как маршрутизатор распределяет этот доступ к подключенным устройствам. [14]

Недавно провайдеры интернет-услуг разработали гибридные устройства на базе модема-роутера, которые выполняют обе функции. Объединение двух устройств с совместными функциями в одном устройстве упростило процесс настройки.

Крупные сети, такие как Internet, организованы как множество автономных систем (autonomous system – AS). Каждая из них обычно администрируется как отдельная сетевая структура, поэтому использование одного протокола маршрутизации в таких сетях маловероятно. Как мы уже знаем маршрутизатор, исходя из IP-адреса, указанного в заголовке пакета, в соответствии с своей таблицей маршрутизации определяет путь для передаваемых данных.
Таблицы маршрутизации задаются как вручную (статическая маршрутизация), так и динамически (динамическая маршрутизация).

Статическая маршрутизация

Так как статические маршруты настраиваются вручную, то любые изменения сетевой топологии требуют участия администратора для корректировки таблиц маршрутизации. В рамках маленькой сети такие изменения незначительны и происходят крайне редко. И наоборот, в крупных сетях корректировка таблиц маршрутизации может потребовать огромных затрат времени.
Если доступ к сети может быть получен только по одному направлению, то указание статического маршрута может оказаться вполне достаточным. Такой тип сети носит название тупиковой сети (stub network). Для настройки статической маршрутизации на роутере необходимо внести запись о сети, которую может достигнуть пакет, отправленный в определенный интерфейс.
Для этого необходимо в конфигурационном режиме ввести команду ip route, в которой указываем IP-адрес и маску сети назначения, тип и номер интерфейса, через который эта сеть может быть достигнута

Пример: Для сети, изображенной на рисунке необходимо настроить маршрутизацию таким образом, чтобы роутер (R1) пересылал пакеты в сети 92.154.228.0/22 и 92.154.232.0/22

Решением будет указанием 2 команд:

Для проверки конфигурации набираем команду show ip route

Как видно из вывода команды кроме подсоединенных сетей появились 2 записи по которым роутер будет все пришедшие к нему пакеты для сетей 92.154.228.0/22 и 92.154.232.0/22 маршрутизировать на интерфейс Serial1/0.

Для того чтобы пакеты из этих сетей уходили обратно необходимо подобным образом настроить роутеры R2 и R3

Еще настроить статическую маршрутизацию можно указав в команде ip route IP-адрес интерфейса следующего транзитного маршрутизатора вместо типа и номера интерфейса роутера, через который может быть достигнута сеть назначения. Например конфигурация роутера R1 для нашего примера будет:

Для отмены статического маршрута используется команда no ip route

Динамическая маршрутизация

Протокол динамической маршрутизации выбирается исходя из множества предпосылок (скорость конвергенции, размер сети, задействование ресурсов, внедрение и сопровождение и др.) поэтому прежде всего, во внимание принимаются такие характеристики, как размер сети, доступная полоса пропускания, аппаратные возможности процессоров маршрутизирующих устройств, модели и типы маршрутизаторов.
Большинство алгоритмов маршрутизации может быть отнесено к одной из двух категорий: дистанционно-векторные протоколы (RIPv1, RIPv2, RIPng, IGRP, EIGRP, EIGRP for IPv6) и протоколы с учетом состояния канала (OSPFv2, OSPFv3, IS-IS, IS-IS for IPv6).

Routing Information Protocol (RIP)

Протокол RIP является дистанционно-векторным протоколом маршрутизации. Протоколы динамической маршрутизации определяют оптимальный путь к необходимой сети на основании значения, которое называется метрикой. В качестве метрики в протоколе RIP используется количество транзитных устройств или переходов (hop count – прыжок пакета) из одной сетевой структуры в другую. Максимальное число таких переходов равно 15. А все сети, число переходов до которых превышает 15, считаются недостижимыми. Маршрутизаторы, на которых настроен протокол RIP, периодически (по умолчанию каждые 30 с) пересылают полные анонсы маршрутов, в которых содержится информация обо всех известных им сетях.

Работа протокола RIP

Рассмотрим процесс обработки маршрутизатором R1 маршрута к сети 172.30.22.0 Протокол RIP настроен на обоих роутерах R1 и R2 во все непосредственно подсоединенные сети.

Сеть 172.30.22.0 напрямую подключена к маршрутизатору R2, поэтому счетчик переходов для нее равен 0
Когда R2 пересылает анонс маршрута к такой сети, он устанавливает значение счетчика равным 1. Получив анонс от R2, маршрутизатор R1 заносит маршрут к сети 172.30.22.0 в свою таблицу маршрутизации и считает этот маршрут оптимальным, поскольку других маршрутов у него нет.
В качестве исходящего интерфейса для нового маршрута R1 использует S0/0, поскольку анонс был получен через него.
В качестве адреса следующего транзитного устройства на маршруте использует 172.30.1.2, поскольку анонс маршрутизации был получен от отправителя с этим IP-адресом.

Из анонсов маршрутов исключаются некоторые маршруты для того чтобы исключить кольцевые маршруты и зацикливание пакетов. Кольцевой маршрут образуется когда два или более маршрутизаторов пересылают друг другу пакеты по замкнутому пути при котором пакеты не достигают нужного получателя. Кольцевой маршрут будет действовать до тех пор, пока маршрутизаторы в сети не обновят свои таблицы маршрутизации. Для избежания кольцевых маршрутов, маршрутизаторы рассылают информацию об отказавшем маршруте со специальной метрикой, равной бесконечности (для протокола RIP это значение равно 16). Такая рассылка называется корректировкой маршрута.
Еще один механизм предотвращения кольцевых маршрутов – таймер хранения информации. Когда устройство получает откорректированный маршрут (с максимальной метрикой), свидетельствующий о том, что этот маршрут недоступен, запускается таймер для такого маршрута. Стандартное значение таймера хранения информации равно 180 с. До тех пор пока не истечет таймер, новая информация о маршруте не принимается устройством, но информация от соседнего маршрутизатора, который ранее анонсировал исчезнувший маршрут, принимается и обрабатывается до истечения таймера хранения информации.

Пример сети и ее настройки с использованием протокола RIP

Для настройки на маршрутизаторе протокола RIP необходимо ввести команду router rip. Далее в режиме конфигурирования протокола маршрутизации нужно ввести команду network, содержащую номер сети, подключенной непосредственно к роутеру, информацию о которой следует разглашать в рассылках. Если используется бесклассовая адресация, необходимо включить 2 версию протокола RIP командой version 2

Проверяем таблицу маршрутизации командой

92.0.0.0/8 is variably subnetted, 5 subnets, 2 masks
R 92.154.228.0/22 [120/1] via 92.154.252.2, 00:00:20, Serial1/0
R 92.154.232.0/22 [120/2] via 92.154.252.2, 00:00:20, Serial1/0
R 92.154.252.4/30 [120/1] via 92.154.252.2, 00:00:20, Serial1/0

Следует заметить, что соседние роутеры будут обмениваться таблицами маршрутизации RIP только в том случае, если протокол RIP настроен с обеих сторон.

Протокол OSPF является протоколом маршрутизации с учетом состояния каналов. В этом классе протоколов в качестве метрики используется стоимость маршрута, которая рассчитывается на основе пропускной способности каждого канала на пути от маршрутизатора до необходимой сети. Поэтому процесс работы протокола OSPF условно можно разделить на три этапа: обнаружение соседних маршрутизаторов, обмен базами маршрутов и расчет оптимальных маршрутов.
Устройства, подключенные к одному каналу и участвующие в процессе обмена информацией протокола OSPF называются соседними маршрутизаторами. Для обнаружения OSPF-устройств маршрутизаторы рассылают многоадресатные Hello-пакеты через все интерфейсы, на которых настроен протокол OSPF. В запросе содержится следующая информация:
идентификатор маршрутизатора-отправителя Router ID – RID,
идентификатор зоны OSPF Area ID,
Hello-интервал,
интервал обнаружения неработоспособности устройства (dead interval),
приоритет маршрутизатора (router priority),
идентификатор RID выделенного маршрутизатора (designated router DR),
идентификатор RID резервного выделенного маршрутизатора (backup designated router BDR)
список соседних устройств, обнаруженных маршрутизатором-отправителем.

Каждому маршрутизатору присваивается уникальный номер – идентификатор маршрутизатора RID. Он представляет собой 32-битное число, поэтому для удобства в качестве идентификатора используют IP-адрес. Протоколом автоматически выбирается самый старший IP-адрес из всех адресов на интерфейсах устройства (в т.ч. виртуальных).

Рассмотрим пример настройки протокола OSPF для сети, изображенной выше.

92.0.0.0/8 is variably subnetted, 5 subnets, 2 masks
O 92.154.228.0/22 [110/65] via 92.154.252.2, 00:00:26, Serial1/0
O 92.154.232.0/22 [110/846] via 92.154.252.2, 00:00:26, Serial1/0
O 92.154.252.4/30 [110/845] via 92.154.252.2, 00:00:26, Serial1/0

Для просмотра списка соседних маршрутизаторов на которых настроен протокол OSPF, и информации о них используется команда show ip ospf neighbor

Для функционирования протокола OSPF важно чтобы хотя бы один интерфейс маршрутизатора, включенный в таблицу маршрутизации протокола OSPF, должен находиться в поднятом (up) состоянии. В противном случае OSPF отключится и последующее включение возможно будет только вручную. Для избежания такой проблемы в сети необходимо настроить и включить в протокол OSPF виртуальный интерфейс loopback.
Для настройки интерфейса loopback используется команда interface loopback, после указывается номер виртуального интерфейса, например:

Типы маршрутизаторов OSPF

Четыре различных типа маршрутизаторов OSPF соответствуют иерархической структуре маршрутизации, применяемой в OSPF. Каждый маршрутизатор в этой иерархии выполняет уникальную роль и обладает набором свойственных только ему характеристик. На схеме показана типичная сеть OSPF, в которой несколько областей содержат маршрутизаторы OSPF разных типов.

Граничные маршрутизаторы области

Маршрутизаторы ABR подключены к нескольким областям OSPF, поэтому количество маршрутизаторов в сети зависит от количества областей. Маршрутизатор ABR имеет по одной базе данных для каждой области, информацию которой он суммирует, а затем передает в опорную область для распределения по другим областям.

Граничные маршрутизаторы автономной системы

Маршрутизаторы ASBR соединены с несколькими автономными системами и обмениваются маршрутной информацией с маршрутизаторами, находящимися в другой автономной системе. В маршрутизаторах ASBR одновременно эксплуатируются протокол OSPF и другой маршрутизирующий протокол, такой как RIP или ВGР. Маршрутизаторы ASBR обрабатывают информацию о внешних маршрутах.

Маршрутизаторы опорной области

Маршрутизаторами опорной области (Backbone Router — BR) называются маршрутизаторы, интерфейсы которых соединяют их только с опорной областью. Они не имеют интерфейсов, подключенных к другим областям OSPF.

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.

Читайте также: