Маршрутизатор

Мост

При расширении сети (увеличение числа станций) возникает проблема пе­рег­руз­ки каналов связи. При достижении некоторого порогового значения числа подключённых к сети компьютеров пропускная способность сети убывает, а продолжительность задержек перед получением доступа к разделяемой среде – увеличивается. Для решения этой проблемы сеть разделяют на несколько сегментов и объединяют мостами (рисунок 6).

Мост – специальное устройство, ре­тран­слирующее пакеты из одного сегмента сети в другой сегмент, анализируя адрес наз­на­чения пакета. То есть, кадра повторяется в другой сегмент сети только в том случае, если в этом сегменте находится адресат. При этом меняется только логическая структура сети, физическое расположение узлов и их связей остаётся прежним. Также логическое деление на подсети повышает безопасность данных, ограничивая доступ к ним отдельных пользователей.

При построении сети с использованием мостов каждая подсетей каждая подсеть может быть адаптирована к специфическим потребностям рабочей группы (в одной подсети – Ethernet, в другой – Token Ring).

В основе работы мостов могут лежать следующие принципы:

прозрачный мост. Узлы работают как в обычной сети. Такой мост строит особую адресную таблицу, на основании которой принимает решение, передавать полученный пакет в другой сегмент или нет. Мост принимает все передаваемые данные и записывает их в свой буфер, из которого последовательно (по мере поступления) выполняет обработку – анализирует адрес источника и адрес назначения. Если мосту известно, в каких сегментах находятся отправитель и адресат пакета, то он передаёт пакет в нужный сегмент. При этом, если отправитель и адресат находятся в одном сегменте, то передача не происходит, а пакет просто удаляется из буфера.

Если мост не знает адресов, полученных вместе с пакетом, он ретранслирует его во все сегменты, за исключением того, с которой данный пакет пришёл. При этом незнакомые адреса записываются в адресную таблицу и в дальнейшем передаются пакеты только в сегмент назначения, уменьшая тем самым общий объём передаваемых по сети данных.

маршрутизация по источнику. Узел-отправитель помещает в пересылаемый пакет адресную информацию о промежуточных мостах и сегментах, которые должен пройти кадр перед тем, как попасть в сегмент, к которому подключена станция-адресат.

Для определения маршрутов от одной станции до другой используются специальные кадры-иссле­до­ва­тели, генерируемые станциями отправителя и адресата, и передаваемые по сети в широковещательном режиме. Полученные таким образом маршруты (практически всегда оптимальные) сохраняются в таблицах маршрутизации рабочих станций.

транслирующий мост – используется при объединении сегментов сети, построенных на разных технологиях. При этом мост переводит данные, заключённые в пакете одного типа, в пакет другого типа, не нарушая целостности данных;

инкапсулирующий мост – используется при объединение сегментов, построенных на одинаковой технологии через сегмент другой технологии.

Маршрутизатор (роутер) – устройство, обеспечивающее взаимодействие между логически изолированными сетями. Главная задача маршрутизатора – выбор для каждого пакета оптимального маршрута по определённым правилам для избегания чрезмерной нагрузки отдельных участков сети и обхода повреждённых участков.

Маршрутизатор ретранслирует пакеты из одной подсети в другую используя логические сетевые адреса. При этом ретрансляции подлежат только пакеты, адресованные в ту подсеть, к которой подключён данный маршрутизатор.

Кроме того, маршрутизаторы позволяют строит сети, имеющие петли – более одного возможного следования пакета от одного узла сети к другому. Несколько путей позволяют повышать пропускную способность сети и служат резервными каналами на случай выхода из строя основных. При этом за выбор пути следования отвечает маршрутизатор.

Маршрутизатор обеспечивает взаимодействие между двумя независимыми сетями, которые могут быть построены на основе различных технологий и использовать разные протоколы. Также маршрутизатор может быть использован для разграничения большой сети на несколько независимых малых подсетей.

Особенностью маршрутизатора является функция, позволяющая делать невидимыми сетевые адреса узлов локальной сети из внешней среды, подменяя их своим адресом. При этом усложняется несанкционированное проникновение в «скрытую» с помощью маршрутизатора сеть и увеличивается адресное пространство (адреса внутри локальных сетей для внешней глобальной сети не существуют и могут совпадать).

В зависимости от областей применения и функциональной сложности маршрутизаторы могут быть как программными (обычный компьютер со специализированным программным обеспечением (GNU Zebra)), так и аппаратными (специализированное устройство).

Каждому порту маршрутизатор назначает сетевой адрес, идентифицирующий маршрутизатор и сеть, к которой данный порт подключён.

Маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных и по таблице маршрутизации определяет путь пересылки пакета. Если в таблице маршрутизации для адреса описанного маршрута нет, пакет отбрасывается.

Таблица маршрутизации хранится в памяти и содержит информацию, на основании которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакета. Таблица состоит из некоторого числа записей, в каждой из которых содержится: адрес сети получателя; адрес следующего узла, которому следует передавать пакет; метрика; дополнительная информация.

Destination/Metric/Next Hop/Type/Direct/Indirect/Protocol/Age/Interface

где

Destination – адрес сети назначения;

Metric – метрика маршрута, показывает сколько «выходящих» портов должен пройти пакет для достижения сети назначения (0 – маршрутизатор подключён к данной сети; 2 и более – количество маршрутизаторов по пути следования пакета). Метрика используется при вычислении кратчайших маршрутов к различным получателям;

Next Hop – адрес маршрутизатора, на который следует переслать пакет;

Type – тип маршрута;

Direct – маршрутизатор подключён к данной сети;

Indirect – маршрутизатор не подключён к данной сети;

Protocol – протокол маршрутизации, по которому получены данные;

Age – время в секундах с момента последнего обновления информации о маршруте. Записи по протоколу маршрутизации со значением поля более 90 секунда удаляются;

Interface – номер или адрес порта, на который следует отправит пакет.

192.168.64.0/30[110/49] via 192.168.1.2, 00:34:34, FastEthernet0/0.1

где

192.168.64.0/30 – адрес сети назначения;

110/49 – метрика маршрута;

192.168.1.2 – адрес следующего маршрутизатора, которому следует передавать пакеты для сети 192.168.64.0/30;

00:34:34 – время, в течение которого был известен этот маршрут;

FastEthernet0/0.1 – интерфейс маршрутизатора, через который можно достичь «соседа» 192.168.1.2.

Таблица маршрутизации может составляться двумя способами:

статически – записи вводятся и изменяются вручную. Такой способ построения таблицы требует вмешательства администратора каждый раз, когда происходят изменения в топологии сети. При этом требуется минимум аппаратных ресурсов для обслуживания таблицы;

динамически – записи обновляются автоматически при помощи протоколов маршрутизации (RIP, OSPF, EIGRP, IS-IS, BGP и др.), что позволяет автоматически держать таблицу в актуальном состоянии и вычислять оптимальные маршруты на основе текущей топологии. Однако динамическая маршрутизация оказывает дополнительную нагрузку на устройства, а высокая нестабильность сети может привести к тому, что маршрутизаторы не успеют синхронизировать свои таблицы и сведения о топологии сети в различных её частях будут противоречивы и передаваемые данные потеряются. Маршрутизатор строит таблицу оптимальных путей по критериям: количество промежуточных узлов, пропускная способность каналов, задержка передачи данных и т.п. Вычисления оптимальных маршрутов зависят от протокола маршрутизации и задаются конфигурацией маршрутизатора.

Дата добавления: 2014-01-13