Функции маршрутизаторов

Вытесняя мосты,коммутаторысильно потеснили имаршрутизаторы. Номаршрутизаторыработают на более высоком, третьем уровне модели OSI (мостыикоммутаторы– на втором), они имеют дело с протоколами более высоких уровней. Поэтому им, скорее всего, не грозит полное исчезновение.

Маршрутизаторы, как имостыиликоммутаторыретранслируют пакеты из одной части сети в другую (из одного сегмента в другой). Изначальномаршрутизаторотмостаотличался только тем, что на компьютере, соединяющем две или более части сети, было установлено другое программное обеспечение. Но междумаршрутизаторомимостомсуществуют и принципиальные отличия:

• Маршрутизаторы работают не с физическими адресами пакетов (MAC-адресами), а с логическими сетевыми адресами (IP-адресами или IPX-адресами).

• Маршрутизаторы ретранслируют не всю приходящую информацию, а только ту, которая адресована им лично, и отбрасывают (не ретранслируют) широковещательные пакеты, разделяя тем самым широковещательную область сети (Broadcast Domain). Все абоненты обязательно должны знать о присутствии в сети маршрутизатора. Они не прозрачны для абонентов в отличие от мостов и коммутаторов.

• Самое главное – маршрутизаторы поддерживают сети с множеством возможных маршрутов, путей передачи информации, так называемые ячеистые сети (meshed networks). Пример такой сети показан на рис. 13.11. Мосты же требуют, чтобы в сети не было петель, чтобы путь распространения информации между двумя любыми абонентами был единственным.

Рис. 13.11.Ячеистая сеть с маршрутизаторами

Маршрутизаторысложнеемостовикоммутаторови, следовательно, дороже (например, стоимость коммутации в Ethernet примерно в 10 раз ниже стоимости маршрутизации).Маршрутизаторамисложнее управлять, они почти всегда значительно медленнеекоммутаторов. Зато они обеспечивают самое глубокое разделение сети на части.

Если репитерные концентраторывсего лишь повторяют все поступившие на них пакеты (уровень 1 модели OSI), акоммутаторыимостыретранслируют только межсегментные и широковещательные пакеты (уровень 2 модели OSI), томаршрутизаторысоединяют практически самостоятельные, не влияющие друг от друга сети, сохраняя при этом возможность передачи информации между ними (уровень 3 модели OSI).

Размер сети с маршрутизаторамипрактически ничем не ограничен: ни допустимыми размерами зоны конфликтов, ни допустимым количеством широковещательных пакетов (которые могут просто не оставлять места для обычных, однопунктовых пакетов), ни возможными длякоммутаторовимостовразнообразными перегрузками. При этом легко обеспечиваются альтернативные, дублирующие пути распространения информации для увеличения надежности связи.

Для принятия решения о выборе маршрута каждый маршрутизаторформирует в своей памяти таблицы данных, которые содержат:

• Номера всех сетей, подключенных к данному маршрутизатору;

• Список всех соседних маршрутизаторов;

• Список MAC-адресов и IP (IPX)-адресов всех абонентов сетей, подключенных к маршрутизатору. Этот список автоматически обновляется, как и в случае мостов и коммутаторов.

Кроме того, список всех доступных маршрутизаторовдолжен быть у каждого абонента сети.

Именно маршрутизаторычаще всего используются для связи локальных сетей с глобальными, в частности, с Интернет, которая может рассматриваться как полностьюмаршрутизируемая сеть. Преобразовать протоколы локальных сетей в протоколы глобальных сетей длямаршрутизаторавполне по силам.

Маршрутизаторычасто применяются для объединения опорной (стержневой) сетью типа FDDI множества локальных сетей (рис. 13.12) или для связи локальных сетей разных типов. Преобразование формата пакетов, требуемое в данной ситуации, длямаршрутизаторане представляет никакой сложности. Например, большие пакеты сети FDDI могут разбиваться (фрагментироваться) на несколько меньших пакетов Ethernet.

Рис. 13.12.Маршрутизируемая сеть на основе FDDI

Маршрутизаторытакже легко преобразуют скорости передачи, связывая, например, между собой сети Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Не пропуская широковещательных пакетов, они лучше справляются с этой задачей, чеммостыиликоммутаторы, так как защищают медленные сегменты от перегрузок со стороны быстрых сегментов.

Маршрутизаторыиногда объединяют между собой. Множество сопряженных друг с другоммаршрутизаторовмогут образовывать так называемое облако (Cloud), представляющее собой, по сути, один гигантскиймаршрутизатор. Такое соединение обеспечивает исключительно гибкую и надежную связь между всеми подключенными к нему локальными сетями (рис. 13.13).

Рис. 13.13.Маршрутизируемое облако

Как уже отмечалось, можно считать, что репитерные концентраторыработают с пакетами, амостыикоммутаторы– с кадрами.Маршрутизаторыобрабатывают адресную информацию, относящуюся к структуре дейтаграммы IP (IPX), которая вложена в область данных кадра, в свою очередь вложенного в пакет (рис. 13.14). Поэтому говорят, что они работают с дейтаграммами, или ретранслируют дейтаграммы.Маршрутизаторанализирует сетевой IP-адрес дейтаграммы (см.рис. 6.9) или сетевой IPX-адрес дейтаграммы (см.рис. 6.8). В оба эти адреса входят номер сети, и именно эти сети соединяетмаршрутизатор. Сетями в данном случае называются широковещательные области (Broadcast Domain).

Рис. 13.14.Вложение дейтаграммы в кадр и пакет

Каждый абонент, прежде чем послать пакет, определяет, может ли он послать его непосредственно получателю или же ему надо воспользоваться услугами маршрутизатора. Если номер собственной сети передающего абонента совпадает с номером сети абонента, которому должен передаваться пакет, то пакет передается непосредственно, без маршрутизации. Если же адресат находится в другой сети, то передаваемая дейтаграмма должна быть отправленамаршрутизатору, который затем переправит ее в нужную сеть. При этом получается, что пакет в целом адресованмаршрутизатору(как одному из абонентов собственной сети), а заключенная в нем дейтаграмма адресована абоненту из другой сети, которому она, собственно, и предназначена.

Маршрутизаторанализирует IP (или IPX) адреса в приходящей в составе пакета дейтаграмме и преобразует пакет, пришедший по одной из сетей, в пакет, предназначенный для другой сети. В поле адресов передаваемого пакета он ставит MAC-адрес получателя и свой MAC-адрес, как отправителя пакета. Ответный пакет точно так же должен пройти через посредника –маршрутизатора.

Хороший маршрутизаторочень дорог и сложен в настройке и эксплуатации. Поэтому использовать его следует только в тех случаях, когда это действительно необходимо, например, когда применениекоммутаторовимостовне позволяет преодолеть перегрузку сети.

Лекция #14: Выбор конфигурации сетей Ethernet и Fast EthernetВ этой лекции дается представление о методах оценки работоспособности различных конфигураций сетей Ethernet и Fast Ethernet, моделях, применяемых для этого, а также о способах преодоления ограничений, обусловленных особенностями данной сети.