Принцип работы маршрутизаторов
Маршрутизатор – это устройство, пересылающее пакеты между различными сегментами сети на основе таблицы и правил маршрутизации.
Основы маршрутизации были заложены британским инженером Дональдом Дэвисом в 1966 году во время конструирования сети NPL. Первым маршрутизатором был мини-компьютер Honeywell DDP-516, который был дополнен внешним интерфейсом связи. Некоторые коммутирующие функции выполнялись программным обеспечением. Спустя некоторое время роль коммутатора отдали компьютеру Honeywell 316, который не обладал особой защитой.
Маршрутизатор способен связывать сети разного рода и различных структур. Чтобы принять решение о пересылке пакетов применяется информация о топологии сети, а также определенные правила, заданные администратором. Маршрутизаторы работают на третьем уровне сетевой модели OSI, в отличии от коммутаторов и концентраторов, работающих на втором и первом уровне модели OSI.
Сетевой коммутатор – это устройство, которое предназначено для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети.
Как правило, маршрутизаторы используют адрес получателя, указанный в заголовке пакета, а по таблице маршрутизации определяет путь, по которому передается информация. В том случае, когда в таблице маршрутизации нет описанного маршрута, пакет отбрасывается. Существуют другие способы для определения маршрута пересылки пакетов, например, когда используются адреса отправителей, используемые протоколы верхних уровней и прочая информация, которая содержится в заголовках пакетов сетевого уровня. Иногда маршрутизаторы осуществляют трансляцию адресов получателя и отправителя, фильтрацию транзитного потока информации на основе определенных правил для ограничения доступа, шифрование, расшифровку и т. п.
Таблица маршрутизации
Таблица маршрутизации – это база данных или файл, которые хранятся в сетевом компьютере или маршрутизаторе и описывают соответствие между адресами назначения и интерфейсами, через которые отправляются пакеты данных.
В таблиц маршрутизации содержится информация, на основе которой, маршрутизатором принимается решение о пересылке пакетов. Она состоит из некоторого количества записей - маршруты, в которых содержится информация о идентификаторе сети получателя, адреса следующего узла, и административное расстояние (степень надежности источника маршрутных данных). Метрики записей (вес записи) в процессе вычислений играют роль кратчайших маршрутов. Таблица маршрутизации может быть составлена двумя способами:
- Динамическая маршрутизация. В данном случае записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации.
- Статическая маршрутизация. В данном случае записи в таблице изменяются и вводятся вручную.
В некоторых случаях для построения таблицы маршрутизации используется теория графов.
Типы маршрутизаторов
Существуют следующие типы маршрутизаторов:
- Маршрутизатор ядра. Данные виды маршрутизаторов используются поставщиками облачных сервисов и операторы связи. Такими устройствами обеспечивается максимальная пропускная для подключения коммутаторов или дополнительных маршрутизаторов. Данный вид маршрутизаторов используются на крупных предприятиях, где сотрудники персонала работают в разных геолокациях или зданиях, маршрутизаторы ядра входят в состав сетевой инфраструктуры.
- Маршрутизатор - шлюз (маршрутизатор периметра). Данные маршрутизаторы являются крайней точкой подключения к внешним сетям, в том числе и к сети Интернет. У таких маршрутизаторов оптимизирована пропускная способность. Эти маршрутизаторы предназначены передачи информации конечным пользователям, а также подключения к другим маршрутизаторам. Маршрутизаторы периметра, как правило, не раздают сигнал Wi-Fi и не поддерживают возможность управления локальными сетями. Они оснащены портами Ethernet: несколько выходов для подключения дополнительных маршрутизаторов и вход для подключения к интернету. Маршрутизатор периметра также называют модемом.
- Распределительный маршрутизатор (внутренний маршрутизатор). Такой маршрутизатор получает данные маршрутизатора-шлюза через проводное подключение и отправляет пользователям, как правило по Wi-Fi, несмотря на то, что у них имеются разъемы для физического подключения дополнительных маршрутизаторов и пользователей.
- Беспроводной маршрутизатор (резидентный шлюз). Данные маршрутизаторы сочетают в себе функции распределительного маршрутизатора и маршрутизатора периметра. Они нашли широкое применение в домашних сетей и доступа к интернету. Большинство операторов предоставляют беспроводные маршрутизаторы с полным набором функций в качестве стандартного оборудования.
- Виртуальный маршрутизатор. Данный вид маршрутизаторов представляет собой программу, позволяющий виртуализировать в облаке функции маршрутизатора. Они предоставляются, как услуга. Такие маршрутизаторы идеально подходят крупным предприятиям, у которых сложная сетевая инфраструктура. Преимущество заключается в относительно невысокой стоимости и возможности масштабирования, а также у них упрощенное управление оборудованием локальной сети.
По технологии передачи информации выделяется три основные группы маршрутизаторов: ADSL, LTE, Ethernet. ADSL маршрутизаторы подключаются к телефонной сети, могут принимать данные со скоростью 10 мегабит в секунду, а передавать со скоростью 700 килобит в секунду. Ethernet маршрутизатор подключается при помощи специального кабеля, обеспечивающего одновременный прием и передачу данных. LTE маршрутизатор подключается к вышкам сотовой связи, а затем раздает Интернет другим устройствам.
При выборе маршрутизаторов особое внимание уделяется подключению (количество и типы портов), пропускной способности, возможности поддержания беспроводных подключений, особенностям управления и настройки, уровню защиты, гибкости (наличие портов РоЕ), наличие возможности автоматического обновления, пользовательским настройкам, наличию гостевых сетей, качеству обслуживания и т.п.
