Коммутаторы 3-го уровня

Трансляция сетевых адресов - NAT

В последне время все чаще провайдеры и владельцы IP-сетей сталкиваются с нехваткой IP-адресов. В этом случае владельцы сетей могут использовать технологию NAT (Network Address Translation).

Согласно этой технологии владелец внешнего адреса сети Интернет, например 159.18.56.20 дает своим клиентам не настоящие адреса Интернета (их у него нет), а внутренние адреса, например из сети 10.0.0.0. Когда клиент с адресом 10.0.0.5 и ТСР-портом 2306 (т.е. полным адресом 10.0.0.5:2306) передает пакет маршрутизатору с адресом 159.18.56.20, то маршрутизатор, у которого установлена служба NAT, переделывает адрес отправителя на другой адрес. Для этого назначается новый ТСР-порт из списка свободных на маршрутизаторе, который назначается персонально этому клиенту, например 1834. А IP-адрес клиента заменяется адресом маршрутизатора. В итоге адрес отправителя пакета клиента получается 159.18.56.20: 1834. Именно с этим адресом отправителя маршрутизатор отправляет пакет во внешнюю сеть (Интернет). Когда на этот адрес приходит ответ, то маршрутизатор переделывает адрес в обратный – 10.0.0.5:2306 и ответ посылает клиенту во внутреннюю сеть.

Для передачи пакетов немаршрутизируемых протоколов (которые не имеют сетевых адресов, например NetBEUI, NetBios) сегодня используются устройства, в которых коммутатор и маршрутизатор объединены вместе в одном устройстве. Эти устройства получили название коммутаторы 3-го уровня. Принцип их работы следующий:

• Если пакет пришел с адресом (МАС) порта коммутатора то он обрабатывается маршрутизатором (т.е. выполняется поиск маршрута по сетевому адресу и дальше пакет отправляется по маршруту)
• Если пакет пришел с МАС адресом другого узла в сети то он коммутируется по МАС-адресу т.е. перенаправляется коммутатором на другой порт исходя из таблицы коммутации (МАС-адрес - порт)
• Если пришел пакет с широковещательным адресом, то он отправляется на все порты.

Таким образом, коммутатор 3-го уровня может работать и как коммутатор для протоколов локальных сетей и как маршрутизатор для протоколов глобальных сетей.

Обычный маршрутизатор отличается от коммутатора 3-го уровня тем, что он отбрасывает все пакеты не с его адресом и широковещательные т.е. он не занимается коммутацией.

КЛАССИФИКАЦИЯ МАРШРУТИЗАТОРОВ

Маршрутизаторы делятся по их области применения на:

• Магистральные – для крупных магистралей с агрегированными потоками. Они оснащаются магистральными интерфейсами - АТМ 155/622 Mb/s, Gigabit Ethernet, 10G Ethernet, SDH 155Mb/s – 10Gb/s. Каждый порт имеет свой процессор и копию таблицы IP-адресов для маршрутизации. Эти маршрутизаторы не нагружают такими задачами как NAT, QoS, фильтрация т.к. их задача передать с максимальной скоростью пакеты. Для надежности он имеет множество портов с избыточными связями, а также резервные физические устройства (модули): процессоры портов, центральные процессоры, блоки питания и.др.
• Пограничные – связывают периферийные сети с крупными магистралями глобальных сетей. Для них на первый план выступает фильтрация трафика. Интерфейсы его менее скоростные, но более разноообразные по технологиям.
• Региональных отделений – это упрощенный вариант магистральных маршрутизаторов, у которых может быть сокращено количество слотов шасси, количество портов, скорости интерфейсов … Они используются для сетей каких-то регионов, состоящих из нескольких локальных сетей.
• Удаленных офисов – соединяют одну локальную сеть с магистралью региональной или глобальной сети. Как правило состоит из низкоскоростных интерфейсов локальных сетей и 1-2 интерфейсов глобальной сети (магистралей). Существуют модели для разных технологий – аналоговой телефонной связи, ISDN …
• Локальных сетей – предназначены для разделения крупной локальной сети на подсети. Эти маршрутизаторы как правило не имеют интерфейсов глобальных сетей т.к. соединяют только локальные сети. Очень часто – это коммутаторы 3-го уровня.
• Программные – это не отдельные устройства, а программы маршрутизации на компьютерах в сети, которые встраиваются в операционные системы компьютера. Таким образом, программный маршрутизатор – это компьютер, на котором установлена программа маршрутизации.

Вопросы для самостоятельной работы:

1. Какие задачи выполняет маршрутизатор на 3 уровнях: протокола маршрутизации, сетевого протокола и интерфейсов. Чем отличается коммутатор 3-го уровня от маршрутизатора.

2. Поясните понятия: фрагментация пакетов, TCP-порты и сокеты, качество обслуживания QoS, трансляция сетевых адресов NAT.

Дата добавления: 2014-12-07