Типы маршрутизаторов.

Маршрутизаторы делят на устройства верхнего, среднего и нижнего классов.

Высокопроизводительные маршрутизаторы верхнего класса служат для объединения сетей предприятия. Они поддерживают множество протоколов и интерфейсов, причем не только стандартных, но, подчас, и весьма экзотических. Устройства данного типа могут иметь до50 портов локальных или глобальных сетей.

С помощью маршрутизаторов среднего класса формируются менее крупные сетевые объединения масштаба предприятия. Стандартная конфигурация включает два-три порта локальных сетей и от четырех до восьми портов глобальной сети. Такие маршрутизаторы поддерживают наиболее распространенные протоколы маршрутизации и транспортные протоколы.

Маршрутизаторы нижнего класса предназначаются для локальных сетей подразделений; они связывают небольшие офисы сетью предприятия. Типичная конфигурация: один порт локальной сети и два порта глобальной сети, рассчитанные на низкоскоростные выделенные линии или коммутируемые соединения. Тем не менее, подобные маршрутизаторы пользуются большим спросом у администраторов, которым необходимо расширить имеющиеся межсетевые объединения.

Маршрутизаторы бывают двух основных типов:

• Статические;

• Динамические.

В статических маршрутизаторах таблица маршрутизации задается вручную и не меняется в процессе работы сети. В динамических маршрутизаторах таблицы маршрутизации задается автоматически в процессе обмена.

Различия между мостами и маршрутизаторами.

1. Мост работает на канальном уровне и оперирует физическими адресами. Маршрутизатор работает на сетевом уровне и оперирует межсетевыми адресами.

2. Мост не является адресуемым элементом сети, он просто осуществляет селекцию кадров по портам. Маршрутизатор является адресуемым элементом сети. Каждый его порт имеет сетевой адрес и поэтому маршрутизатор выбирает только те пакеты, которые ему адресованы.

3. Мосты передают широковещательные пакеты через все порты. Маршрутизаторы фильтруют широковещательные пакеты локальной сети и фильтруют не корректные пакеты.

4. Мост распознает только единственный путь между подсетями, и этот путь представляет собой остовое (связующее) дерево. Маршрутизатор имеет информацию о всевозможных путях между каждой парой источник-получатель и на основе этой информации выбирает наикратчайший путь.

Выбор маршрута.

Процесс маршрутизации можно представить двумя иерархически связанными компонентами:

1. Создание и сопровождение таблиц маршрутизации. Основная функция таблицы маршрутизации – в установлении соответствия между адресом сетевого уровня получателя и адресом сетевого уровня следующего транзитного узла. Этим двум адресам ставится в соответствие определенный выходной физический порт. Такой процесс можно назвать определением маршрута для перемещения пакета.

2. Передача пакетов. При этом проводится проверка контрольной суммы заголовка пакета, определяется получатель пакета с адресом канального уровня и производится отправка пакета с выполнением процедур очередности, фрагментации, фильтрации и т.д.

Определение маршрута реализовано программными методами. Реализации носят названия протоколов маршрутизации. Алгоритмы, заложенные в протоколы маршрутизации, описывают процесс определения наиболее предпочтительного маршрута движения информации к адресату на основании информации в таблицах маршрутизации. Алгоритмы маршрутизации базируются на различных показателях или их комбинациях. Простейшие алгоритмы маршрутизации выбирают маршрут с наименьшим числом промежуточных (транзитных) узлов. Более сложные учитывают задержку передачи пакетов, пропускную способность каналов связи или стоимость связи. Основным результатом работы алгоритма маршрутизации является инициализация и поддержка таблицы маршрутизации, в которой содержится вся маршрутная информация. Содержание таблицы зависит от типа используемого протокола.

Алгоритмы маршрутизации должны обладать рядом свойств. К ним относятся:

• Оптимальность при выборе маршрута;

• Простота реализации;

• Живучесть и стабильность;

• Быстрая сходимость;

• Гибкость.

Оптимальность при выборе маршрута является одним из главных свойств алгоритма. Она характеризует способность алгоритма маршрутизации выбирать наилучший маршрут. При этом оптимальность маршрута зависит от ряда показателей и их значимости.

Алгоритмы маршрутизации разрабатываются как можно более простыми, т.е. с максимально низким использованием ресурсов носителя.

Алгоритмы должны обладать живучестью, т.е. выбирать альтернативные маршруты при потере связи, функционировать в условиях высоких нагрузок и при некорректных построениях сетевой топологии.

Алгоритмы маршрутизации должны обладать свойствами сходимости. Сходимость – это процесс соглашения между всеми маршрутизаторами по выбору оптимального маршрута. Если определенное событие в сети приводит к изменению маршрутов, то маршрутизаторы рассылают сообщения об обновлении маршрутизации, которые проходят по всей сети. После получения на маршрутизаторах происходит переназначение оптимальных маршрутов. Соглашение всех маршрутизаторов должно быть выработано быстро, иначе могут появиться активные петли, и даже может произойти выход сети из строя.

Алгоритмы маршрутизации должны быстро и правильно учитывать изменения состояния сети, например, отказ узла, сегмента сети.

При выборе маршрута маршрутизаторы используют алгоритмы маршрутизации, которые, как правило, являются алгоритмами выбора кратчайших путей.

Существуют две основные группы алгоритмов маршрутизации:

1. Дистанционно-векторные алгоритмы маршрутизации;

2. Алгоритмы маршрутизации на основе состояния каналов связи.

В алгоритмах первой группы маршрутизаторы обмениваются расстояниями D до адресатов, т.е. с определенной периодичностью обмениваются таблицами маршрутизации, которые содержат расстояния от данного маршрутизатора до всех известных ему сетей. Протоколы этой группы самые простые и самые распространенные. Алгоритмы этой группы могут работать наиболее эффективно только в небольших сетях. Это связано с тем, что крупные сети не могут функционировать без периодического обмена сообщениями для описания сетевой топологии, и, к сожалению, большинство из них избыточны. Как следствие, возникают проблемы при выходе каналов связи из строя из-за того, что несуществующие маршруты могут оставаться в таблице маршрутизации в течение длительного времени.

Работа маршрутизатора в соответствии с дистанционно-векторным протоколом напоминает работу моста, так как точной топологической картины сети такой маршрутизатор не имеет.

Популярным алгоритмом этой группы является алгоритм Беллмана-Форда. Этот алгоритм реализован в протоколе маршрутизации RIP. Протокол RIP предназначен для малых и средних сетей. В качестве длины пути используется число транзитных участков и потому протокол не учитывает загруженность сети и приоритеты трафиков.

Протокол RIP не применяется в больших сетях, т.к.:

1. Существует ограничение на максимальную длину пути (не более 15 транзитных участков);

2. Обмен маршрутными таблицами на регулярной основе создает дополнительную нагрузку в сети.

В алгоритмах второй группы маршрутизаторы обмениваются стоимостями локальных связей d, причем обмен осуществляется не на регулярной основе, а в случае, когда изменяется стоимость локального канала. Эти алгоритмы значительно сложнее, чем алгоритмы первой группы. В этих алгоритмах каждый маршрутизатор хранит сложную базу данных о топологии всей сети. Протоколы состояния канала трудны в реализации и нуждаются в значительном объеме памяти для хранения информации о состоянии каналов.

Примером алгоритма этой группы является алгоритм Дейкстра. Этот алгоритм реализован в протоколе маршрутизации OSPF. Алгоритм OSPF эффективно работает в крупных сетях, содержащих более 100 маршрутизаторов. Этот протокол учитывает сетевую нагрузку и приоритеты потоков. Кроме того, протокол позволяет выбрать несколько кратчайших путей между каждой парой источник – получатель и равномерно распределить нагрузку по этим путям.