Реферат №8 Рохтин Я.А. ИБ-21б
.docxМаршрутизаторы и их роль
Маршрутизаторы (routers) — это ключевые устройства для межсетевого взаимодействия. Они объединяют локальные сети (LAN) и обеспечивают связь между ними и глобальными сетями (WAN). Используются для соединения нескольких подсетей в единую сеть.
Основные задачи маршрутизаторов:
Объединение LAN и WAN.
Выбор наилучшего пути передачи данных.
Коммутация пакетов между сетевыми интерфейсами.
Маршрутизаторы имеют интерфейсы как для LAN (например, через коммутаторы и Ethernet-интерфейсы), так и для WAN (через последовательные интерфейсы). Это позволяет им объединять локальные и глобальные сети в единую структуру.
Уровни взаимодействия
Функционирование маршрутизаторов происходит на сетевом уровне (Уровень 3 модели OSI). Здесь маршрутизаторы принимают решения на основе сетевых логических адресов (IP-адресов) и используют таблицы маршрутизации для поиска наилучшего пути для передачи данных.
Протоколы канального уровня WAN — это набор протоколов, которые управляют передачей кадров через различные виды соединений (точка-точка, коммутируемые соединения). К ним относятся HDLC, Frame Relay, PPP, X.25, ATM и другие.
Таблицы маршрутизации
Таблицы маршрутизации содержат маршруты, по которым пакеты данных могут быть доставлены к конечному узлу. Эти таблицы могут быть:
Статическими — настроенными вручную администратором.
Динамическими — автоматически обновляемыми с помощью протоколов маршрутизации (OSPF, RIP и др.).
Для каждого пакета данных, маршрутизатор выбирает наилучший путь на основе метрики, которая может учитывать различные факторы: количество маршрутизаторов на пути, пропускную способность каналов и т.д.
Физический уровень и устройства
На физическом уровне WAN маршрутизаторы взаимодействуют с устройствами типа DTE и DCE. DCE (например, модемы, CSU/DSU) предоставляются провайдерами и синхронизируют передачу данных, тогда как маршрутизаторы (DTE) работают с ними для передачи пакетов.
Принципы маршрутизации
Передача данных осуществляется в виде пакетов, которые продвигаются от одного маршрутизатора к другому. Маршрутизаторы используют таблицы маршрутизации и информацию об IP-адресах для выбора наилучшего маршрута.
Процесс маршрутизации начинается с оценки доступных путей и выбора маршрута на основе метрики. После этого пакет направляется на следующий маршрутизатор по сети.
Адресация и протоколы
Маршрутизаторы работают с сетевыми адресами (IP-адресами) для определения сети назначения.
Для связи на физическом уровне используется MAC-адрес. Когда устройство (Host X) отправляет пакет, оно использует ARP для разрешения IP-адреса в MAC-адрес. Если MAC-адрес неизвестен, ARP отправляет широковещательный запрос по сети, чтобы его найти.
Операционные системы маршрутизаторов
Операционная система маршрутизаторов (например, IOS) управляет их функционированием. Она загружается из Flash-памяти и хранит активный конфигурационный файл, таблицы маршрутизации, динамические протоколы, а также буферизует пакеты данных.
Вся информация о конфигурации маршрутизатора (интерфейсы, протоколы маршрутизации, пароли и т.д.) хранится в NVRAM, которая обеспечивает энергонезависимость данных.
Пример работы маршрутизаторов
На примере нескольких маршрутизаторов (A, B, C) показано, как маршрутизаторы объединяют разные сети и как происходит передача данных между ними. Каждый маршрутизатор использует свои таблицы маршрутизации для выбора пути и определения следующего маршрутизатора (адрес следующего перехода - next hop).
Протокол ARP
Протокол ARP (Address Resolution Protocol) используется для получения MAC-адреса по известному IP-адресу. Он помогает устройствам в сети находить друг друга на канальном уровне.
В локальной сети ARP-таблицы динамически обновляются и содержат соответствующие IP и MAC-адреса устройств. Если устройство не находит нужный MAC-адрес в своей таблице, оно отправляет ARP-запрос, на который отвечает устройство с соответствующим IP-адресом.
Proxy ARP и шлюз по умолчанию
Proxy ARP используется, когда маршрутизатор принимает запрос на MAC-адрес и отвечает на него от имени устройства в другой подсети. Это позволяет маршрутизировать данные за пределы локальной сети.
Шлюз по умолчанию — это маршрутизатор, через который передаются данные из одной сети в другую, если IP-адрес назначения находится в другой подсети.