Назначение и функции маршрутизатора в локальной сети
В этой статье мы поговорим о назначении и функции маршрутизатора минуя толстые и сухие фолианты и не прибегая к нудной лекции. Но и рассказать о маршрутизаторе легко и непринужденно тоже вряд ли получиться, ибо тема предполагает фундаментальную базу и содержит ряд сетевых терминов. Несмотря на это, я постараюсь донести до простых обывателей информацию о принципе работы такого высокотехнологичного устройства, как маршрутизатор.
Зачем нужен маршрутизатор?
Обычно для создания простой локальной сети (компьютерной сети) построенной на технологии Ethernet или Wi-Fi используется сетевое устройство (маршрутизатор, модем, коммутатор, точка беспроводного доступа…). Но из всего этого многообразия сетевых устройств нас интересует маршрутизатор. Так зачем он нужен и какую роль ему отвели разработчики в локальной сети?
Маршрутизатор (router) — это сетевой компьютер связывающий участки локальной сети, который обрабатывает полученные данные по заданным правилам администратора и опираясь на таблицу маршрутизации определяет путь для пересылки данных.
Чтобы было более понятно, давайте разберем участие маршрутизатора в домашней локальной сети. Предположим, что у вас дома есть настольный компьютер (desktop), ноутбук (laptop), принтер или МФУ (Многофункциональное устройство), планшет и в добавок вы хотите купить телевизор Smart с 3D. К вам в квартиру заходит всего лишь один кабель LAN по которому провайдер предоставляет вам доступ к сети интернет. Возникает вопрос: «Как одновременно всем устройствам дать выход в сеть интернет, если кабель от провайдера в квартире один?».
Вот тут-то и приходит на помощь беспроводной маршрутизатор, который можно подключить к кабелю провайдера (верхнее изображение) и дать всем устройствам (Smart TV, компьютер, планшет…) выход в сеть интернет. Если провайдер использует телефонные линии, то подключение маршрутизатора к сети интернет выполняется через модем (нижнее изображение). Связь домашних устройств с беспроводным маршрутизатором осуществляется по кабелю LAN (опрессовка витой пары без инструмента) и по беспроводной сети Wi-Fi (примеры слабого сигнала Wi-Fi).
Принцип работы маршрутизатора.
Таким образом маршрутизатор связывает разнородные сегменты сети (локальную домашнюю сеть и глобальную сеть интернет) и на основе таблицы маршрутизации отправляет данные адресату.
Таблица маршрутизации — это электронная база данных в маршрутизаторе, которая представляет из себя некий набор правил. В ней содержится информация о сетевых маршрутах по которой определяется наилучший путь для передачи пакета данных.
Таблица содержит в себе адрес и маску сети назначения, адрес шлюза (маршрутизатор в сети на который отправляются данные), метрику (расстояние) и интерфейс (имя или идентификатор устройства).
Следует сказать, что маршрутизатор в отличии от коммутатора не умеет составлять таблицу на основе информации из полученных пакетов. Она храниться в его памяти и может создаваться динамически или статически.
Через специальные протоколы маршрутизатор время от времени по каждому адресу отправляет тестовую информацию и на полученных данных поддерживает фактическую карту сети. Другими словами маршрутизаторы периодически сканируют сеть и обмениваются информацией друг о друге и сети к которой они подключены. Этот процесс называется динамической маршрутизацией.
Статическая маршрутизация подразумевает создание таблицы администратором вручную. В этом случае вся маршрутизация выполняется без участия специальных протоколов.
В отличии от коммутатора (Switch/уровень 2 в OSI/»Канальный») и концентратора (Hub/уровень 1 в OSI/»Физический») маршрутизатор стоит на голову выше, так как работает на третьем уровне в модели OSI (базовая эталонная модель), который называется «Сетевым».
На этом буду заканчивать данный пост потому, что теперь вы знаете принцип работы маршрутизатора. Конечно, на деле функции маршрутизатора шире и работает он гораздо сложнее, но я надеюсь, что у меня получилось вам рассказать без «воды» просто о сложном.
Читайте также
6.2. Маршрутизаторы как средство объединения локальных сетей
Маршрутизатор представляет собой промежуточную систему с несколькими интерфейсами (портами), оперирующую информацией пакетов сетевого уровня, заключенных в кадры сети. Каждый порт имеет свой физический адрес (МАС-адрес), по которому к нему обращаются узлы, нуждающиеся в межсетевой передаче пакетов. С каждым из портов связываются один или несколько сетевых протоколов (IPX, IP, Apple Talk) и одна или несколько подсетей. Маршрутизатор пересылает между портами (подсетями) только те пакеты, которые предназначаются адресатам подсети выходного порта. При этом возможна фильтрация – передача пакетов, удовлетворяющих определенным критериям. Маршрутизаторы используются и как средства обеспечения безопасности, препятствующие прозрачному взаимодействию между узлами разных подсетей. Маршрутизаторы необходимы для связи пространственно удаленных подсетей, когда имеются жесткие ограничения на полосу пропускания каналов связи между ними. Маршрутизатор будет посылать в канал только те пакеты, которые действительно предназначены для получателей противоположной стороны.
Функции маршрутизатора рассмотрим применительно к протоколу IP. Маршрутизатор принимает адресованный ему кадр во входной буфер и анализирует заключенный в него пакет. Для маршрутизации интересен адрес назначения, Для фильтрации могут анализироваться и другие поля. В зависимости от результата анализа пакт направляется в выходную очередь соответствующего интерфейса или уничтожается.
У маршрутизатора могут быть порты с разными сетевыми технологиями – переход осуществляется просто вкладыванием пакета в кадр соответствующей технологии. Изменять протокол маршрутизатор не может. В случае обнаружения ошибок в пакете маршрутизатор генерирует соответствующий пакет-сообщение (для стека TCP/IP пакетICMP).
Маршрутизаторы, как правило, имеют небольшое число физических интерфейсов и реализуется на основе одного процессора. В отличии от «прозрачных» устройств 1 – 2-го: все узлы подсети, желающие участвовать в обмене с узлами других подсетей, должны знать сетевой адрес маршрутизатора и иметь возможность получения его физического адреса.
Необходимость применения маршрутизатора может быть и не всегда очевидна. Однако, если по каким-либо причинам приходится узлы этой сети приписывать к различным IP-подсетям, то для взаимодействия между ними необходим маршрутизатор.
Хороший маршрутизатор является очень дорогим устройством со сложной настройкой, производительность которого из-за более сложных манипуляций с кадрами, выполняемых, как правило, одним процессором, гораздо ниже, чем у коммутатора. В результате маршрутизатор в сети с интенсивным обменом между подсетями может оказаться узким местом.
Объединять подсети в более крупную сеть допустимо не всегда, поскольку при увеличении числа узлов подсети возникает вероятность широковещательных «штормов». Выходов может быть два – увеличивать производительность маршрутизатора или по возможности заменять маршрутизаторы коммутаторами с поддержкой ВЛС (виртуальная локальная сеть).