Маршрутизаторы

Маршрутизаторы (routers) работают на сетевом уровне. В отличие от мостов, пересылающих пакеты на основе таблиц физических адресов (например, адресов Ethernet), маршрутизаторы пересылают пакеты, используя таблицы логических адресов (например, IP-адресов). Маршрутизатор – сложный компонент сети, и крупные компании, продавая их, получают приличные прибыли. В некоторых изданиях можно встретить термин многопротокольный маршрутизатор (multiprotocol router), который означает, что маршрутизатор понимает несколько протоколов сетевого уровня, например TCP и IPX (Internetwork Packet Exchange).

Коммутаторы

В толковании термина коммутатор (switch) есть некоторые разногласия. Согласно классическому определению, на канальном уровне коммутатор работает почти как мост. Суть отличия моста от коммутатора в том, что первый действует как накопительно-передающее устройство, а второй нет. Коммутатор сразу после декодирования адреса назначения отправляет кадр в соответствующий порт. Передача начинается сразу, даже если окончание кадра еще принимается. Преимущество такой схемы - высокая скорость. Недостаток в том, что коммутатор пересылает все кадры, даже поврежденные. Говоря формально, этот тип коммутатора называется LAN-коммутатором, но в литературе его часто именуют просто коммутатором.

Такое определение коммутатора справедливо в основном для локальных сетей. Современное определение, особенно с учетом реалий Internet, в корне иное. Сейчас время WAN-коммутаторов. Они, как правило, работают на канальном уровне, но некоторые модели могут частично использовать функции сетевого уровня. По этой причине современный коммутатор правильнее сравнивать не с мостом, а с маршрутизатором.

Подведем итог: современный коммутатор напоминает скоростной маршрутизатор, а классический коммутатор - скоростной мост.

Современный коммутатор декодирует пакеты данных, определяя адрес сетевого уровня, который разными способами (например, посредством протокола ARP (Address Resolution Protocol) сопоставляется с портом коммутатора. Последующие пакеты данных от того же отправителя к тому же получателю коммутируются уже на канальном уровне, в то время как маршрутизаторы делают это на сетевом уровне. Кроме того, коммутаторы не принимают участия в протоколах маршрутизации, например RIP (Routing Information Protocol). Еще одно преимущество современ­ных коммутаторов в том, что они пригодны и для других приложений, например для виртуальных сетей (Virtual LAN).

Шлюзы

Шлюз (gateway) - это, как правило, аппаратное и программное обеспечение, соединяющее две разные сети, в которых используются разные протоколы. Обычно шлюзы работают на сетевом и более высоких уровнях. Так называемые прикладные шлюзы (application gateway) при пересылке данных из одной сети в другую выполняют трансляцию протоколов. Иногда термин «шлюз» применяют, описывая ситуацию, когда не требуется трансляция протоколов, а данные просто пересылаются из одной сети в другую. В этом случае шлюз - это аппаратное или программное обеспечение, непосредственно связывающее две сети. Шлюз характеризуется наличием нескольких адресов сетевого уровня, например нескольких IP-адресов.

Хосты

Хост (host) — это компьютер, на котором работает сетевой протокол, например TCP/IP. Обычно хост имеет некоторое прикладное программное обеспечение, передающее и принимающее пакеты. Хост обменивается данными с другими хост-компьютерами, и значительная доля деятельности в Интернете обусловлена управлением информационными потоками между хост-компьютерами.

Типичные примеры хостов: маршрутизаторы, ПК, серверы, прокси-сер-веры, шлюзы и т. д.

Узлы

Термином узел (node), как правило, кратко называют «мост», «маршрутизатор», «коммутатор», «шлюз» или «хост».

IP – протокол (Internet protocol)

IP (Internet protocol) - протокол сетевого уровня из набора протоколов Internet.

Сеть Internet состоит из множества хост-компьютеров и маршрутизаторов. Подключенные друг к другу компьютеры образуют сети, а те, в свою очередь, - «острова», соединенные маршрутизаторами. Чтобы хост-компьютер или маршрутизатор мог принимать и отправлять данные, он должен иметь уникальный адрес. Протокол IP (Internet Protocol) определяет формат адресов и механизм (с негарантированной доставкой) передачи данных в виде датаграмм (datagram), которые вкладываются в поле данных нижележащего протокола, например Ethernet, Token-Ring, ATM (Asynchronous Transfer Mode) или РРР (Point-to-Point Protocol).

IP - адресация

В протоколе IP версии 4 (IPv4) сетевые адреса имеют длину 32 бита. Распределением IP-адресов занимается организация IANA (Internet Assigned Numbers Authority), чей Web-узел имеет адресу http://www.iana.org. Все множество IP-адресов разделено на несколько категорий, называемых классами адресов (табл. 4).

Таблица 4.

Классы IP-адресов

Класс	Старшие биты IP-адреса	Маска подсети	Число возможных сетей	Число возможных хостов
Класс A	0	255.0.0.0	126	16 777 214
Класс B	10	255.255.0.0	16 384	65 534
Класс C	110	255.255.255.0	2 097 152	254
Класс D (групповое вещание)	1110	нет	нет	нет

Обычно IP-адреса представлены в десятичном формате с точками (dotted decimal), разделяющими байты (со значениями от 0 до 255), например: 255.25.25.25. С каждым IP-адресом связана 32-разрядная маска подсети, которая при побитном умножении на IP-адрес делит последний на две части. Первая - уникальный идентификатор сети (адрес сети), вторая - уникальный идентификатор хоста в пределах данной сети (адрес хоста).

Организация, получающая адреса класса В, не обязана размещать все 16 000 компьютеров в одном месте. Можно составить подсети из пары: сотен компьютеров в каждой. Для этого надо переопределить. маску подсети, увеличив в ней количество бит, равных 1. Этот процесс; называют делением на подсети (sub netting); он позволяет сократить количество адресов, доступных для компьютеров и маршрутизаторов за счет увеличения максимального числа возможных подсетей.

Некоторые IP-адреса имеют специальное назначение и не могут быть; выданы компьютерам или маршрутизаторам, например адрес, все биты которого равны 0 или 1, а также некоторые другие.