ЛВС 2000

1400

1499

Маршрутизатор1

3499

ЛВС 1000

ЛВС 3000

Рис. 8. Пример межсетевого соединения 1

Адреса сетей измеряются тысячами, а адреса сетевых устройств в промежутке от 1 до 999. Полный адрес сетевого устройства, ко­торый описывает уникальный идентификатор устрой­ства во всей сети,— это сумма двух адресов: сетево­го и адреса устройства. Для примера — адрес 1400 опи­сывает устройство 400 в сети 1000, а адрес 2034 — устройство 34 в сети 2000.

Теперь давайте проследим путь пакета от устрой­ства 1400 к устройству 2034. После подготовки па­кета к отправке в сеть станция-источник сравнива­ет свой сетевой адрес (1000) с адресом сети назна­чения (2000). Так как эти адреса различны, станция распознает, что пакет должен быть доставлен в дру­гую сеть, и, следовательно, пакет не может быть по­слан прямо по адресу, а должен быть маршрутизирован.

Все устройства в сетях с маршрутизаторами име­ют специальные таблицы — таблицы маршрутизации. Правда, для большинства устройств эти таблицы содержат всего одну или несколько за­писей о соседних сетях и маршрутизаторах. В слу­чае с устройством 1400 его таблица маршрутизации состоит всего из одной записи — адреса маршрути­затора 1. После того как устройство 1400 определя­ет адрес маршрутизатора, оно вкладывает свой па­кет в специальный конверт и отправляет его маршру­тизатору.

При получении конверта маршрутизатор вытаски­вает из него оригинальный пакет и смотрит на ад­рес назначения. Так же, как станция-источник пакета сравнивает свой сетевой адрес с сетевым адресом назначения, маршрутизатор проделывает эту же опе­рацию, но со значительной разницей — маршрути­затор имеет несколько адресов — один на каждую сеть, к которой он подключен.

Как видно из рисунка, маршрутизатор имеет три адреса — 1499 для сети 1000, 2499 для сети 2000 и 3499 для сети 3000. При сравнении сетевого адреса назначения пакета со своими сетевыми адресами (1000, 2000 и 3000) маршрутизатор обнаруживает адрес 2000 и может послать пакет прямо к станции по адресу назначения. Для этого он использует протоколы ка­нального и физического уровней сети Ethernet.

R1

Н

7300

а рис. 9 приведена более сложная схема. Теперь сеть разрастается на очень большое расстояние и объединяет несколько удаленных сетей в разных городах или даже странах. Все сегменты этой сети объединены низкоскоростными линиями свя­зи — такими, как спутниковые каналы, выделенные линии, или другими.

R2

Владивосток

R3

Омск

1400

R4

Киев

Москва Удаленные сети

Рис. 9. Пример межсетевого соединения 2

Предположим, что станция 1400 в Москве хочет послать сообщение станции 7300 во Владивостоке. Как и в первом случае, станция сравнивает локаль­ный сетевой адрес с адресом сети назначения и оп­ределяет, что сообщение должно быть отправлено для доставки локальному маршрутизатору.

Маршрутизатор, в свою очередь, получив этот па­кет, проделывает ту же работу, что и раньше, чтобы определить, может ли он доставить сообщение пря­мо к станции назначения. Видя, что это невозмож­но, маршрутизатор просматривает свою таблицу мар­шрутизации. Эта таблица состоит из пар записей, пер­вая из которых описывает адрес сети, а вторая — со­седний маршрутизатор в направлении этой сети. Как видно из рис. 9, соответствующая запись в таблице содержит адрес сети — 7000 и адрес маршру­тизатора 2.

Маршрутизаторы подразделяются на два основных типа:

1. Статические – для них необходимо, чтобы администратор вручную создал и сконфигурировал таблицу маршрутизации, а также указал каждый маршрут для передачи данных через сеть.

2. Динамические – автоматически определяют маршруты и поэтому требуют минимальной настройки. Они сложнее статических, так как анализируют информацию от других маршрутизаторов и для каждого пакета принимают отдельное решение о маршруте передачи данных через сеть.

Функци­ональные различия между мостами и маршрутизато­рами

1. Адресация. Маршрутизатор имеет собственный сетевой (MAC) адрес. Мосты не имеют адреса, дру­гие сетевые устройства не знают о существовании моста.

2. Данные. Маршрутизаторы используют много раз­ных источников информации для работы. Мосты ис­пользуют только адреса источника и приемника (таб­лица адресов моста — это только массив адресов ис­точников).

3. Конверт. Маршрутизаторы могут открывать кон­верты и манипулировать данными в нем. Маршрути­заторы могут расщеплять большие сообщения на два или более куска, обеспечивая тем самым возможность объединения сегментов сети с разным размером па­кета. Мосты не имеют доступа к данным в конверте.

4. Обратная связь. Маршрути­заторы могут осуществлять об­ратную связь, гарантируя доставку пакетов. Мосты этого не мо­гут.

5. Пересылка. Маршрутизато­ры пересылают пакеты на кон­кретный адрес. Мосты только отфильтровывают ненужные паке­ты и перекладывают их в ящик с внешней корреспонденцией.

6. Приоритеты. Маршрутиза­торы обеспечивают разные типы сервиса для пакетов различного приоритета. Мосты обрабатыва­ют все пакеты одинаковым обра­зом.

7. Безопасность. И мосты, и маршрутизаторы имеют возмож­ность ограничить доступ к некоторым устройствам (таким, как административный компьютер, обрабатывающий секретную информацию). Маршру­тизаторы, однако, обеспечивают более высокую сте­пень защиты, чем мосты, так как они имеют собст­венные сетевые адреса и используют дополнительную информацию для обеспечения безопасности.

Чем больше и сложнее сети, тем больше выгода от использования маршрутизаторов. Маршрутизаторы обеспечивают не только высокую безопасность дан­ных и улучшенное разбиение сети на сегменты, но и высокую надежность, живучесть (альтернативные пути) и улучшенное распределение потоков инфор­мации по каналам связи. Маршрутизаторы могут вы­бирать лучший путь для прохождения каждого паке­та в зависимости от текущего состояния сети.

Мосты-маршрутизаторы

Мост-маршрутизатор, о чем свидетельствует его название, обладает свойствами и моста, и маршрутизатора. С одними протоколами он работает как маршрутизатор, с другими – как мост.

Мосты-маршрутизаторы могут выполнять следующие функции:

1. Маршрутизировать протоколы.

2. Функционировать как мосты для немаршрутизируемых протоколов.

3. Обеспечивать более экономичное и более управляемое взаимодействие сетей по сравнению с раздельными мостами и маршрутизаторами.

Шлюзы

Шлюзы (gateways) обеспечивают еще более интеллектуальный и, конечно, более медленный сервис.

В почтовом отделе фирмы работает клерк, который знает два языка. Допустим, вы пишете только по-русски, но вам надо подготовить корреспонденцию для вашего парт­нера за границей. Вы готовите материал на русском и отправляете его в почтовый отдел. Клерк, знающий два языка, как и клерк-маршрутизатор, посылает письмо по назначению, но сначала он переводит его. Этот клерк — шлюз.

Как и люди, компьютеры разговаривают на разных языках. Языки, позволяющие компьютерам общать­ся, называются протоколами. Одни компьютеры говорят на языке TCP/IP (UNIX-компьютеры), другие на IPX (NetWare), тре­тьи на DECnet и так далее. Шлюзы переводят раз­личные сетевые протоколы и таким образом позво­ляют различным сетевым устройствам не просто со­единяться, а работать как единая сеть.

Шлюзы обеспечивают связь между различными архитектурами и сетевыми средами. Они распаковывают и преобразуют данные, передаваемые из одной среды в другую, чтобы каждая среда могла понимать сообщения других сред. В частности, шлюз изменяет формат данных, иначе прикладная программа на принимающей стороне не сможет их распознать.

Шлюз связывает две системы, которые применяют разные:

• коммуникационные протоколы;

• структуры и форматы данных;

• языки;

• архитектуры.

Шлюзы связывают разные сети, например MS Windows 2000 Server с Systems Network Architecture (SNA) фирмы IBM.

Шлюзы создаются для выполнения определенного типа задач, то есть для конкретного типа преобразования данных. Часто их называют в соответствии со специализацией, например, Windows NT Server To SNA Gateway.

Шлюз принимает данные из одной среды, удаляет протокольный стек среды-источника и переупаковывает данные в протокольный стек среды назначения. Обрабатывая данные, шлюз выполняет следующие операции:

1. Извлекает данные из приходящих пакетов, пропуская их снизу вверх через полный стек протоколов передающей сети.

2. Заново упаковывает полученные данные, пропуская их сверху вниз через стек протоколов сети назначения.

Некоторые шлюзы используют все 7 уровней модели OSI, но обычно шлюзы выполняют преобразование протоколов только на Прикладном уровне, но это зависит от типа конкретного шлюза.

Обычно роль шлюзов в сети выполняют выделенные серверы. При этом может быть задействована значительная часть мощности сервера, потому что решаются такие ресурсоемкие задачи, как преобразование протоколов. Шлюзы не создают высокой нагрузки для межсетевых каналов связи и эффективно выполняют специфичные задачи. Если сервер-шлюз используется и для других целей, необходимо установить на нем соответствующий объем ОЗУ и мощный ЦП, в противном случае производительность сервера будет низкой.

1 В начале 19 столетия французский математик Жан-Батист Фурье доказал, что любая периодическая функция g(t) с периодом T может быть разложена в ряд (возможно бесконечный) синусов и косинусов:

где f=1/T – основная частота (гармоника), а и – амплитуды синусов и косинусов n-й гармоники. Подобное разложение называется рядом Фурье. Разложенная в ряд Фурье функция может быть восстановлена по элементам этого ряда, то есть, если период T и амплитуды гармоник известны, исходная функция может быть восстановлена с помощью суммы ряда.

21