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
Маршрутизаторы – что это такое, и зачем они нужны
Перечень сетевого оборудования в целом достаточно обширен, однако во главе его, несомненно, стоит маршрутизатор – небольшое устройство, без которого современная жизнь практически немыслима. О том, что же это такое, зачем оно нужно и какой функционал предлагает, мы и расскажем сегодня.
Что такое маршрутизатор?
- Проводные. Позволяют подключать устройства-клиенты исключительно по проводу, с помощью специальных кабелей – патч-кордов. В основном к этой группе относятся так называемые провайдерские маршрутизаторы с большим количеством (до 12-13) Ethernet-портов, использующиеся в качестве основы для построения сети, например, в многоквартирном доме. Бытовые проводные устройства морально устарели и не встречаются в продаже.
- Беспроводные. Имеют как порты для проводного подключения (их куда меньше, обычно не более 4), так и встроенный Wi-Fi- модуль. Для увеличения радиуса действия беспроводной сети в них могут устанавливаться антенны, вынесенные за пределы корпуса, но встречаются модели и без них.
- 3G/4G маршрутизаторы. Их ключевое отличие – возможность «получения интернета» не по кабелю, а «по воздуху», с помощью мобильной сети. Конфигурация при этом может быть самой разной: от установки сим-карты в сам роутер и полного отсутствия Ethernet-портов до наличия USB-порта в «обычном» маршрутизаторе для подключения любого USB-модема.
Основные компоненты
Раз уж мы упомянули порты и антенны, стоит остановиться на основных компонентах и узлах, присутствующих в любом устройстве.
- WAN-порт (Wide Area Network) – порт для подключения интернет-кабеля. Обычно он обозначен синим цветом.
- LAN-порт (Local Area Network) – один или несколько портов, служащих для подключения клиентских устройств. Они нужны не только для обеспечения их доступа в интернет, но и для организации локальной сети, то есть, возможности передачи данных между всеми клиентами, подключенными к одному роутеру. Обозначаются желтым цветом.
- Модуля беспроводного сигнала (Wi-Fi) – он установлен на основной плате и скрыт внутри корпуса. Для передачи сигнала ему обязательно нужна антенна. Обычно ее роль играет отдельная дорожка на плате, но, как уже было сказано, нередко антенна выносится за пределы корпуса с помощью проводов.
- Блока питания – большинство роутеров питается от проприетарных внешних БП с круглым штекером. Бытовые компактные модели также могут питаться от обычного USB-разъема, а в провайдерских маршрутизаторах используется более сложная схема с двумя встроенными БП для подключения резервного источника бесперебойного питания.
Дополнительные компоненты
Помимо перечисленных «узлов» в маршрутизаторах можно встретить:
- Дополнительные WAN-порты для подключения резервной линии интернета.
- USB порт для подключения периферии, например, общего принтера или жесткого диска для создания простого сетевого хранилища.
- Кнопка быстрой настройки зашифрованного подключения (WPS, Wi-Fi Protected Setup).
- Дополнительные порты и разъемы на провайдерских устройствах.
Какую функцию выполняет маршрутизатор
Что такое маршрутизаторы в физическом воплощении мы разобрали. Теперь стоит слегка углубиться и максимально просто объяснить, какие же функции выполняют все эти порты и антенны.
На самом деле, роутер – в устройство многофункциональное, поскольку оно в автоматическом режиме производит сразу несколько действий:
- Обеспечивает интернет-подключение с помощью логина и пароля пользователя.
- Обеспечивает работоспособность проводной локальной сети.
- Разворачивает и управляет беспроводной сетью.
- Проводит аутентификацию устройств при беспроводном подключении.
- Шифрует сигнал «на лету» при беспроводной передаче данных.
- Поддерживает связь между устройствами проводной и беспроводной локальной сети и интернетом.
Связь между всеми клиентами и их выход в интернет обеспечивается за счет таблицы маршрутизации – небольшой базы данных, хранящейся в памяти роутера. В ней собираются данные обо всех клиентах, имеющихся в локальной сети, а именно их IP-адреса и кратчайшие маршруты, по которым между ними может передаваться информация.
Маршрутизация может быть статической и динамической:
- При статической маршрутизации таблица заполняется вручную, то есть, за каждым подключенным устройством закрепляется конкретный IP-адрес и маршрут в сети. Соответственно, при отключении, например, телефона от роутера, его адрес будет оставаться занятым, а при повторном подключении будет восстановлен автоматически.
- При динамической маршрутизации (DHTP, DataHub Transfer Protocol) маршрутизатор действует автоматически в соответствии с алоритмом, установленным протоколом. Он периодически рассылает сервисные пакеты всем подключенным устройствам и автоматически присваивает им адреса и маршруты. При отключении устройства его адрес может быть отдан другому.
В большинстве роутеров динамическая маршрутизация включена по умолчанию, поскольку она наиболее удобна в большинстве случаев: пользователю не приходится производить дополнительных настроек (роутер работает «из коробки»), а администратору – вручную настраивать сеть из десятков клиентов. Однако в ряде случаев статическая маршрутизация оказывается более удобной. Например, она гарантирует, что доступ к общему сетевому хранилищу не пропадет из-за внезапной смены его адреса при работе DHCP.
Итак, мы рассказали, что собой представляют маршрутизаторы, что такое маршрутизация, и какую роль она играет в локальной сети. Нераскрытым, пожалуй, остался лишь один вопрос: по каким параметрам нужно выбирать устройство для покупки. Эту тему мы также обязательно рассмотрим, но уже в следующий раз.