2.Архитектура составной сети. Классификация, функции и характеристики маршрутизаторов.

Основная идея состоит в том, что сеть рассматривается как совокупность нескольких сетей и называется составной сетью или интерсетью (internetwork или internet). Сети, входящие в составную сеть, называются подсетями или просто сетями. (рисунок 5.1)

Подсети соединяются между собой маршрутизаторами. Компонентами составной сети могут являться как локальные, так и глобальные сети. Сетевой уровень выступает в качестве координатора, организующего работу всех подсетей, лежащих на пути продвижения пакета по составной сети. Для перемещения данных в пределах подсетей сетевой уровень обращается к используемым в этих подсетях технологиям.

Адреса, присвоенные узлам в соответствии с технологиями подсетей, называют локальными (это необязательно МАС-адреса). Сетевой уровень использует собственную систему адресации, позволяющую универсальным и однозначным способами идентифицировать любой узел составной сети. Сетевой адреса формируется путем уникальной нумерации всех подсетей составной сети и нумерации всех узлов в пределах каждой подсети. В качестве номера узла может выступать либо локальный адрес этого узла (стек IPX/SPX), либо некоторое число, никак не связанное с локальной технологией. Второй подход более универсален и характерен для стека TCP/IP.

Данные, которые поступают на сетевой уровень и которые необходимо передать через составную сеть, снабжаются заголовком сетевого уровня. Данные вместе с заголовком образуют пакет. Заголовок пакета имеет унифицированный формат, не зависящий от форматов кадров канального уровня подсетей.

При передаче пакета из одной подсети в другую пакет сетевого уровня переупаковывается из канального кадра первой подсети в кадр следующей подсети.

Основным полем заголовка сетевого уровня является номер сети-адресата. Также в заголовке содержатся:

– номер фрагмента пакета, необходимый для операций сборки-разборки фрагментов при соединении сетей с разными максимальными размерами пакетов; – время жизни пакета, используется для уничтожения «заблудившихся» в сети пакетов; – качество услуги - критерий выбора маршрута при межсетевых передачах;

Основная задачи маршрутизатора - чтение заголовков пакетов сетевых протоколов, принимаемых и буферизуемых по каждому порту, и принятие решения о дальнейшем маршруте следования пакета по его сетевому адресу.

Функции маршрутизатора могут быть разбиты на 3 уровня:

1) Уровень интерфейсов: – физический интерфейс со средой передачи, включая согласование уровней электрических сигналов, линейное и логическое кодирование, оснащение определенным типом разъема; – функции канального уровня по передаче кадра, включая получение доступа к среде, формирование битовых сигналов, прием кадра, подсчет его контрольной суммы и передачу поля данных кадра верхнему уровню.

2) Уровень сетевого протокола: – извлечение из пакета заголовка сетевого уровня, его анализ и модификация (проверка и пересчет контрольной суммы и времени жизни пакета); – фильтрация трафика (например, запрет прохождение в корпоративную сеть всех пакетов, кроме пакетов, поступающих из подсетей этого же предприятия); – функции поддержки и управления очередями (механизмы приоритетного обслуживания, механизмы предотвращения перегрузки очередей); –функция определения маршрута пакета; – преобразование локальных адресов технологий либо на основании заранее составленных таблиц, либо путем рассылки широковещательных запросов. Протоколы разрешения адресов занимают промежуточное положение между сетевым и канальным уровнями; – передачи пакета, локального адреса следующего маршрутизатора и номера порта маршрутизатора канальному уровню.

3) Уровень протоколов маршрутизации – функции построения и поддержания таблиц маршрутизации.

Классификация маршрутизаторов

По областям применения маршрутизаторы делятся на следующие классы:

1) Магистральные маршрутизаторы предназначены для построения центральной сети корпорации. Центральная сеть может состоять из большого количества локальных сетей, разбросанных по разным зданиям. Магистральные маршрутизаторы способны обрабатывать до нескольких миллионов пакетов в секунду. Имеют большое количество интерфейсов локальных и глобальных сетей. Поддерживаются высокоскоростные глобальные соединения ATM и SDH.

2) Маршрутизаторы региональных отделений соединяют региональные отделения между собой и с центральной сетью. Сеть регионального отделения, так же может состоять из нескольких локальных сетей. Такой маршрутизатор представляет собой некоторую упрощенную версию магистрального маршрутизатора. Поддерживаемые интерфейсы локальных и глобальных сетей менее скоростные.

3) Маршрутизаторы удаленных офисов соединяют, как правило, единственную локальную сеть удаленного офиса с центральной сетью или сетью регионального отделения по глобальной связи. Как правило, интерфейс локальной сети - это Ethernet 10 Мбит/с, а интерфейс глобальной сети - выделенная линия со скоростью 64 Кбит/с, 1,544 или 2 Мбит/с. Маршрутизатор удаленного офиса может поддерживать работу по коммутируемой телефонной линии в качестве резервной связи для выделенного канала.

4) Маршрутизаторы локальных сетей (коммутаторы 3-го уровня) предназначены для разделения крупных локальных сетей на подсети. Основное требование - высокая скорость маршрутизации, так как в такой конфигурации отсутствуют низкоскоростные порты.

Основные технические характеристики маршрутизаторов

1) Перечень поддерживаемых сетевых протоколов. Магистральный маршрутизатор должен поддерживать большое количество сетевых протоколов и протоколов маршрутизации, чтобы обеспечивать трафик всех существующих на предприятии вычислительных систем.

2) Перечень поддерживаемых интерфейсов локальных и глобальных сетей.

3) Общая производительность маршрутизатора. Высокая производительность маршрутизации важна для работы с высокоскоростными локальными сетями, а также для поддержки новых высокоскоростных глобальных технологий. Общая производительность маршрутизатора зависит от: типа используемых процессоров, эффективности программной реализации протоколов, архитектурной организации вычислительных и интерфейсных модулей и т.д. Общая производительность колеблется от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов пакетов в секунду. Наиболее производительные маршрутизаторы имеют мультипроцессорную архитектуру.