Назначение маршрутизатора в локальной сети. Надежный Wi-Fi-роутер для дома и малого офиса

Маршрутизаторы одновременно и просты и сложны. Однако познакомиться с ними будет небесполезно, поскольку они обеспечивают работу как Internet, так и корпоративных сетей. В этой статье мы описываем маршрутизаторы в общих чертах и обращаемся к конкретным сетевым протоколам только тогда, когда это необходимо.

В сети коммутации сообщений все делается при помощи зеркал. Зеркала - это такие устройства, как маршрутизаторы, коммутаторы и мосты. Они получают сообщения через один интерфейс, определяют получателя по той или иной таблице и передают его на другой интерфейс. Одно из основных отличий между маршрутизатором и любым другим коммутатором сообщений состоит в способе построения таблиц. Маршрутизаторы посылают сообщения сетям, в то время как таблицы мостов и коммутаторов содержат список адресов подуровня MAC.

Маршрутизатор выполняет две основные функции: переключение трафика и обслуживание среды, в которой он работает. Обе функции можно реализовать на одном и том же процессоре, но это вовсе не обязательно. Зачастую переключение трафика осуществляет отдельный интерфейсный процессор или процедура обработки прерываний ядра, в то время как процесс обслуживания среды выполняется в фоновом режиме. На Рисунке 1 представлены основные компоненты маршрутизатора с интеграцией услуг, т. е. поддерживающего качество услуг (QoS).

Рисунок 1. Архитектура маршрутизатора с интеграцией услуг, т. е. поддерживающего усовершенствованные алгоритмы QoS, соответствует приведенной схеме.

Верхний уровень на Рисунке 1, уровень маршрутизации, представляет собою часть маршрутизатора, предназначенную для обслуживания среды. Маршрутизатор выполняет целый ряд приложений, причем они могут быть частью сетевой архитектуры или конфигурироваться для удобства администратором сети. Эти приложения, или процессы, выполняются на уровне приложений маршрутизации (Routing Application). Один из таких процессов - доменная служба имен (Domain Name Service, DNS): он кэширует информацию о DNS для обслуживаемых систем. Однако DNS - не обязательная часть архитектуры IP-маршрутизатора, и далеко не каждый согласится с тем, что маршрутизатор должен предоставлять такую услугу. Стандартными сервисами маршрутизаторов являются, например, определение топологии (topology mapping) и управление трафиком (traffic engineering).

Протоколы маршрутизации определяют топологию сети и сохраняют информацию о ней в таблице маршрутизации. Если маршрутизатор не применяет протокол маршрутизации, то тогда он хранит статические маршруты или использует отдельный протокол на каждом интерфейсе. Обычно маршрутизаторы работают с одним протоколом маршрутизации.

Таблица маршрутизации, иногда называемая базой данных маршрутизации, - это набор маршрутов, используемых маршрутизатором в данный момент времени. Строки таблицы маршрутизации содержат, по крайней мере, следующую информацию:

 действительный адрес или множество действительных адресов в сети;

 информация, вычисленная протоколом маршрутизации или необходимая ему;

 информация, необходимая для того, чтобы переслать сообщение на один маршрутизатор ближе к получателю.

Информация о маршрутизации содержит метрику, т. е. меру времени или расстояния, и несколько отметок о времени. Информация о пересылке включает в себя данные о выходном интерфейсе и адрес следующей системы по пути. Обычно маршрутизаторы хранят данные о нескольких возможных следующих транзитных маршрутизаторах в одной строке таблицы.

Протоколы, используемые при создании таблицы маршрутизации, отличаются между собой, но тем не менее их можно разделить на несколько основных категорий: на протоколы длины вектора расстояния, состояния канала и политики маршрутизации.

Протоколы маршрутизации

Протоколы длины вектора - простейший и наиболее распространенный тип протоколов маршрутизации. По большей части используемые сегодня протоколы этого типа ведут свое начало от протокола Routing Information Protocol компании Xerox (иногда они даже называются этим именем). Протоколы данного класса включают IP RIP, IPX RIP, протокол управления таблицей маршрутизации AppleTalk RTMP и Cisco Interior Gateway Routing Protocol.

Свое название этот тип протоколов получил от способа обмена информацией. Периодически каждый маршрутизатор копирует адреса получателей и метрику из своей таблицы маршрутизации и помещает эту информацию в рассылаемые соседям сообщения об обновлении. Соседние маршрутизаторы сверяют полученные данные со своими собственными таблицами маршрутизации и вносят необходимые изменения.

Этот алгоритм прост и, на первый взгляд, надежен. К сожалению, он работает наилучшим образом в небольших сетях при (желательно полном) отсутствии избыточности. Крупные сети не могут обойтись без периодического обмена сообщениями для описания сети, однако большинство из них избыточны. По этой причине сложные сети испытывают проблемы при выходе линий связи из строя из-за того, что несуществующие маршруты могут оставаться в таблице маршрутизации в течение длительного периода времени. Трафик, направленный по такому маршруту, не достигнет своего адресата. Эвристически данная проблема решаема, но ни одно из таких решений не является детерминистским.

Некоторые из этих проблем решаются усовершенствованным алгоритмом под названием алгоритм диффузионного обновления (DUAL), при этом маршрутизаторы используют алгоритм длины вектора для составления карты путей между ними и DUAL для широковещательного объявления об обслуживаемых ими локальных сетях. Информация об изменениях в топологии также рассылается по всей сети. Примером такого усовершенствованного протокола может служить Cisco Enhanced IGRP.

Вторую категорию протоколов обслуживания среды составляют протоколы состояния канала. Впервые предложенные в 1970 году в статье Эдсгера Дейкстры, протоколы состояния канала сложнее, чем протоколы длины вектора. Взамен они предлагают детерминистское решение типичных для их предшественников проблем. Вместо рассылки соседям содержимого своих таблиц маршрутизации каждый маршрутизатор осуществляет широковещательную рассылку списка маршрутизаторов, с которыми он имеет непосредственную связь, и напрямую подключенных к нему локальных сетей. Эта информация о состоянии канала рассылается в специальных объявлениях. За исключением широковещания периодических сообщений о своем присутствии в сети, маршрутизатор рассылает объявления о состоянии каналов только в случае изменения информации о них или по истечении заданного периода времени.

Недостатком таких протоколов состояния каналов, как OSPF, IS-IS и NLSP, является их сложность и высокие требования к памяти. Они трудны в реализации и нуждаются в значительном объеме памяти для хранения объявлений о состоянии каналов. При всем своем превосходстве над ранними протоколами длины вектора их реальное преимущество перед DUAL далеко не очевидно.

К третьей категории протоколов по обслуживанию среды относятся протоколы правил маршрутизации. Если протоколы маршрутизации на базе алгоритмов длины вектора и состояния канала решают задачу наиболее эффективной доставки сообщения получателю, то политика маршрутизации решает задачу наиболее эффективной доставки получателю по разрешенным путям. Такие протоколы, как BGP (Border Gateway Protocol) или IDRP (Interdomain Routing Protocol), позволяют операторам Internet получать информацию о маршрутизации от соседних операторов на основе контрактов или других нетехнических критериев. Алгоритмы, используемые для политики маршрутизации, опираются на алгоритмы длины вектора, но информация о метрике и пути базируется на списке операторов магистрали.

Одно из следствий применения протоколов такого рода в том, что пути сообщения и ответа на него через Internet, вообще говоря, различны. В корпоративных же сетях Intranet, не использующих политику маршрутизации, эти пути, как правило, совпадают.

Интегрированные сервисы

Маршрутизатор с интеграцией услуг должен поддерживать протокол резервирования ресурсов (Resource Reservation Protocol, RSVP). Маршрутизаторы этого типа добавляют протокол ресурсов, контрольный модуль и интерфейс к политике очередей уровня коммутации (см. Рисунок 1).

RSVP позволяет системам запрашивать сервисы у сети, например гарантированную пропускную способность, максимальный уровень потерь или предсказуемую задержку. Сообщения "пути" RSVP рассылаются отправителем и отслеживают маршрут передачи данных, оставляя указатели на маршрутизаторах. Этот процесс позволяет маршрутизаторам производить резервирование по пути передачи даже при асимметрии маршрутов. Сообщения о резервировании ресурсов получателем находят источник, следуя оставленным указателям, и производят резервирование по пути.

На маршрутизаторах сообщения о резервировании объединяются при их возвращении к источнику. Как следствие, отправитель - например, рабочая станция в сети - получает сообщение от ближайшего маршрутизатора, а не от каждого из сотен или даже тысяч потенциальных покупателей. Однако резервирование выполняется, только если достаточно ресурсов для его гарантии. Это решение принимается контрольным модулем.

Согласие на резервирование ведет к изменениям политики очередности и базы данных резервирования. Политику очередности, т. е. алгоритмы, определяющие порядок, в котором сообщения обслуживаются, мы обсудим несколько позднее.

Уровень коммутации выполняет и другие важные задачи. Определение топологии сети и политики очередности только вспомогательные задачи, основная же задача маршрутизации - переключение трафика. Переключение - это процесс приема сообщения, выбора подходящего маршрута дальнейшего следования и отправка его по этому маршруту. Данная операция обслуживается четырьмя различными процессами: входным драйвером, процессом выбора маршрута, очередью и выходным драйвером.

При всем многообразии дополнительных возможностей производители стараются сделать этот путь оптимальным по скорости. Путь переключения делается настолько быстрым, насколько производитель в состоянии это сделать, поэтому он обычно называется быстрым путем. Реже используемые (или дополнительные) возможности, например фрагментация сообщений или обработка опций IP-заголовка, делегируются более медленным и более сложным последовательностям процессов.

В наше время тяжело встретить людей, у которых нет компьютера. Сейчас многие смартфоны имеют аппаратную «начинку» не хуже, чем стационарные компьютеры лет пять назад.

Поэтому, учитывая большое количество компьютерных устройств в пользовании обычных пользователей, появляется надобность в создании из этих устройств единой сети с выходом в интернет. Самый простой способ объединения ваших «гаджетов» в сеть, это применение сетевого устройства с несколькими названиями – маршрутизатор, роутер, router. Просто роутер – это английское название этого устройства, а маршрутизатор – русское. Рассмотрим более подробнее, что это за устройство и как с ним работать.

Что это такое

Назначение роутеров

Маршрутизатор (роутер) представляет из себя электронное устройство, которое может подключаться к сети интернет, а также выполняет процесс пересылки пакетов данных между сетевыми компьютерными устройствами с обеспечением для этих устройств доступа к интернет.

Работа маршрутизатора

Современные маршрутизаторы могут выполнять защиту вашей сети от хакерских атак, отвечать за регулирование доступа пользователей к некоторым Интернет-ресурсам, могут раздавать ІР-адреса подключаемым устройствам, шифровать трафик, и еще многое другое.

Стандартный вид маршрутизатора

Классификация роутеров

По основным признакам роутеры можно разделить на четыре группы:

• Проводные роутеры – у этих маршрутизаторов подключение сетевых компьютеров выполняется при помощи кабельного соединения (Ethernet).
• Wi-Fi роутеры – здесь подключение сетевых устройств производится по беспроводной технологии Wi-Fi.
• Двухдиапазонный роутер – беспроводной маршрутизатор способный работать в двух диапазонах частот, это – 2.4 ГГц или 5 ГГц, что способствует увеличению скорости работы сети.
• 3G роутер – здесь имеется встроенный 3G модем, через который сетевые устройства выходят в интернет.

Особенности роутеров

В особенности роутеров могут входить наличие встроенного жесткого диска. Это дает возможность реализовать свой собственный домашний сервер с хранилищем ваших файлов.

У некоторых роутеров может присутствовать USB порт, что расширяет возможности вашего маршрутизатора. Можно подключить любой носитель информации, превратив роутер в сервер данных. Можно подключить 3g модем и пользоваться интернетом при отсутствии кабельного доступа. Также можно подсоединить к роутеру принтер и производить печать с любого компьютера в сети.

Работа с роутером

В основном работа с роутером заключается в его первоначальном подключении к компьютеру и настройки его основных параметров через вэб-интерфейс. Дальше маршрутизатор сам будет управлять сетью, и вам только по желанию можно корректировать необходимые настройки.

Первоначальное подключение лучше производить через кабельное соединение (хотя некоторые модели поддерживают и беспроводное соединение). Берите роутер, к любому входу LAN подключайте один конец кабеля витая пара, второй вставляйте в сетевую карту компьютера. Включайте компьютер и подавайте питание на роутер.

Обратите внимание, что роутер должен иметь заводские настройки, т.е. если роутер приобретен не в магазине, то лучше его «сбросить» на заводские настройки (жмете кнопку RESET и держите секунд пять).

Теперь проверяем, что ваша сетевая карта настроена на автоматическое получение ІР-адреса. На компьютере проделайте вход: Панель управления – Сети и Интернет – Центр управления сетями и общим доступом – Изменение параметров адаптера – Подключение к локальной сети – Свойства.

Свойства подключения

Выбираете – Протокол Интернета версии 4 (TCP/ІPv4), жмете – Свойства. Убедитесь, что галочки стоят на автоматическом получении адреса и сервера, если нет, то установите их в автомат.

Автоматическое получение адреса

Жмем – Ок. Теперь роутер должен автоматически назначить компьютеру ІР-адрес.

Вход в роутер

Вход в настройки роутера стандартен. В любом браузере вводите – 192.168.1.1, авторизируйтесь (вводите логин/пароль – аdmіn/ admin). Могут быть и другие значения, производитель обычно указывает их на боку самого роутера. Жмите – Ок, и вы попадете в главное меню настроек роутера.

Меню маршрутизатора

В этом меню можно выполнить все настройки вашей сети. Для примера возьмем русскоязычное меню роутера фирмы ASUS.

Меню роутера

Обычно, основные пункты меню расположены в левом столбике. По нажатию по ним могут раскрываться дополнительные подменю. Центральная часть меню отведена для ввода параметров того пункта меню, который выбран.

Настройка подключения интернет

В левом столбце выбираете пункт – Интернет. Тут главное выбрать пункт – Тип WAN-подключения (выбирается из выпадающего меню, может быть пяти видов). Этот тип указывается в договоре с вашим провайдером, и от него будут зависеть дальнейшие настройки WAN-подключения.

Настройка интернет доступа

Для каждого WAN-подключения свои отдельные настройки, поэтому читайте внимательно договор и вводите их в нужные пункты меню.

Если есть привязка по МАС-адресу, то не забудьте сообщить провайдеру новый МАС-адрес. При желании его можно клонировать со старого сетевого подключения, но лучше сообщить новый.

Не забывайте сохранять настройки, иначе роутер их не примет.

Настройка Wi-Fi сети

Заходите в меню – Беспроводная сеть, вкладка – Общие.

Для создания беспроводной сети заполняем следующие поля:

• SSID – имя сети. Вписывайте любое. При желании его можно скрыть.
• Режим беспроводной сети – ставьте Авто.
• Канал – выставляйте Авто.
• Ширина канала – 20/40 МHz.
• Расширенный канал – также на автомат.
• Метод проверки подлинности – более стойкий ко взлому WPA-Auto.
• Шифрование WPA – выбирайте TKIP+AES.
• Предварительный ключ WPA – придумайте пароль, чем сложнее, тем лучше. Ведь тогда тяжелее будет взломать вашу сеть.

Настройка Wi-Fi

Настройка IPTV

Если в вашей сети «вещает» IPTV телевидение, то для просмотра на роутере нужно ввести некоторые настройки. Заходите в меню – Локальная сеть, подменю – IPTV.

Настройка IPTV

Тут нужно указать порт, на котором вы будете подключать IPTV. Остальные параметры следует узнать у провайдера.

В принципе это и все основные настройки маршрутизатора. Даже если вы что-то и упустили или не правильно ввели, не бойтесь, роутер вы не сломаете. Всегда можно вернуться к заводским предварительным установкам и перенастроить все заново.

Как открыть порты на маршрутизаторе

Наша компания предлагает услугу подключение маршрутизатора ,а также диагностику, ремонт, настройку и подключение маршрутизатора (роутера) проводной и беспроводной домашней компьютерной сети. Работы осуществляются с выездом к заказчику.

Прежде всего, роутер (router) в переводе и означает маршрутизатор. Это одно и тоже устройство, иногда называемое так, а иногда этак. осуществлять пересылку данных между различными устройствами, соединёнными в одну сеть, составлять маршруты и очерёдность этой пересылки и осуществлять их одновременную работу в глобальной сети.
В домашнюю сеть необходимо подключить маршрутизатор для осуществления подключения компьютеров, ноутбуков, смартфонов, телевизоров и других устройств к каналу связи провайдера сети интернет.
Современные роутеры имеют ряд дополнительных функций, значительно расширяющих удобство его использования:

Приём и передача данных от глобальной сети может осуществляться несколькими способами: по мобильной связи, по телефонному проводу, по кабелю витая пара, по антенному кабелю, через электрическую сеть, через спутник связи. Соответственно этому выпускаются различные устройства и необходимо понимать как подключить маршрутизатор под конкретный вид использования глобальной сети.

Мобильные сети 3G и 4G - LTE, стандарт технологии передачи данных через операторов сотовой связи. 3G интернет присутствует практически на всей территории Московской области. 4G скоростным интернетом охвачена вся Москва и ближайшее Подмосковье. В роутере мобильной сети присутствует встроенная антенна приёма сигналов оператора сотовой связи, в зоне неуверенного приёма возможно применение к маршрутизатору специальной 3G антенны, направленной на вышку сотовой связи. Это значительно повышает качество интернет соединения. Специальное гнездо на корпусе позволяет подключить маршрутизатор через радиочастотный кабель к антенне.

По проводным телефонным линиям с использованием технологического стандарта ADSL Эта технология позволяет подключить маршрутизатор к интернет через обычную телефонную розетку. Существуют разновидности технологии ADSL2 и ADSL2+, значительно повышающие скорость передачи данных. Маршрутизатор подключается через специальный сплиттер, разделяющий каналы звуковой передачи от каналов передачи информации. Каждый подключенный параллельно телефонный аппарат подключается к телефонной розетке через специальный ADSL микрофильтр, что обеспечивает сохранение качества телефонной связи при передаче информационных пакетов данных.

По специально заведённому в квартиру кабелю витая пара технология ETHERNET, который заводится в квартиру и позволяет подключить маршрутизатор к оборудованию провайдера. Этот кабель представляет из себя 4 пары медных проводов в общей изоляции, одинаково свитых между собой. Такая конструкция обладает хорошей помехозащищённостью и позволяет создавать передачу данных на скорости до 100 Мбит/сек. Как правило, именно такими кабелями соединяют различные устройства домашней сети при проводном подключении к гнезду LAN маршрутизатора.

По телевизионному антенному кабелю - технология EoC. В этом случае используется уже проложенный по квартире антенный кабель для просмотра телевизионных передач. Через сплиттер производится разделение телевизионного сигнала и цифровых данных, сигнал изображения и звука подаётся на антенный вход телевизора, а информационный сигнал по коаксиальному кабелю необходимо подключить в маршрутизатор, в специально предназначенный для этого вход. Удобство данной технологии в отсутствии необходимости протягивать специальный провод, ведь телевизионная антенна присутствует практически в каждом доме.

По оптоволоконному кабелю - технология GPON. Специальный оптоволоконный кабель заводится в квартиру, и посредством подключения роутера соединяет различные устройства в домашнюю сеть на скорости до 1Гбит/сек. Собственно аббревиатура GPON так и переводится: гигабитная пассивная оптическая сеть. Через такое подключение маршрутизатора можно легко соединить все домашние устройства с интернет и обеспечить качественный приём каналов цифрового телевидения.

Через электрическую розетку - технология PLC. В этом случае роль домашней компьютерной сети выполняет электропроводка в доме. По прилагаемой к адаптеру инструкции нужно узнать, как подключить маршрутизатор. Данные передаются через находящиеся в квартире под напряжением 220В электрические розетки и провода при помощи специальных адаптеров.

С использованием спутниковой антенны - двусторонний, когда и получение и передача информации происходит через спутник связи, или односторонний (асимметричный) - когда для приёма данных используется спутниковый канал, а для передачи - доступные наземные каналы, как правило сети мобильной связи.

По способу передачи данных внутри домашней сети, то есть по способу соединения различных устройств и подключения их к маршрутизатору, роутеры делятся на: проводные - все устройства в сети соединены только специальными кабелями, подключенными в разъём LAN маршрутизатора, беспроводные - когда все устройства подключаются друг к другу и к роутеру по беспроводной технологии Wi-Fi, и смешанные, когда в маршрутизаторе присутствует хотя бы один LAN выход и возможность беспроводного Wi-Fi подключения.

Или шлюзом , называется узел сети с несколькими IP-интерфейсами (содержащими свой MAC-адрес и IP-адрес), подключенными к разным IP-сетям, осуществляющий на основе решения задачи маршрутизации перенаправление дейтаграмм из одной сети в другую для доставки от отправителя к получателю.

Представляют собой либо специализированные вычислительные машины, либо компьютеры с несколькими IP-интерфейсами, работа которых управляется специальным программным обеспечением.

Маршрутизация в IP-сетях

Маршрутизация служит для приема пакета от одного устройства и передачи его по сети другому устройству через другие сети. Если в сети нет маршрутизаторов, то не поддерживается маршрутизация. Маршрутизаторы направляют (перенаправляют) трафик во все сети, составляющие объединенную сеть.

Для маршрутизации пакета маршрутизатор должен владеть следующей информацией:

• Адрес назначения
• Соседний маршрутизатор, от которого он может узнать об удаленных сетях
• Доступные пути ко всем удаленным сетям
• Наилучший путь к каждой удаленной сети
• Методы обслуживания и проверки информации о маршрутизации

Маршрутизатор узнает об удаленных сетях от соседних маршрутизаторов или от сетевого администратора. Затем маршрутизатор строит таблицу маршрутизации, которая описывает, как найти удаленные сети.

Если сеть подключена непосредственно к маршрутизатору, он уже знает, как направить пакет в эту сеть. Если же сеть не подключена напрямую, маршрутизатор должен узнать (изучить) пути доступа к удаленной сети с помощью статической маршрутизации (ввод администратором вручную местоположения всех сетей в таблицу маршрутизации) или с помощью динамической маршрутизации.

Динамическая маршрутизация - это процесс протокола маршрутизации, определяющий взаимодействие устройства с соседними маршрутизаторами. Маршрутизатор будет обновлять сведения о каждой изученной им сети. Если в сети произойдет изменение, протокол динамической маршрутизации автоматически информирует об изменении все маршрутизаторы. Если же используется статическая маршрутизация, обновить таблицы маршрутизации на всех устройствах придется системному администратору.

IP-маршрутизация - простой процесс, который одинаков в сетях любого размера. Например, на рисунке показан процесс пошагового взаимодействия хоста А с хостом В в другой сети. В примере пользователь хоста А запрашивает по ping IP-адрес хоста В. Дальнейшие операции не так просты, поэтому рассмотрим их подробнее:

• В командной строке пользователь вводит ping 172.16.20.2. На хосте А генерируется пакет с помощью протоколов сетевого уровня и ICMP .

• IP обращается к протоколу ARP для выяснения сети назначения для пакета, просматривая IP-адрес и маску подсети хоста А. Это запрос к удаленному хосту, т.е. пакет не предназначен хосту локальной сети, поэтому пакет должен быть направлен маршрутизатору для перенаправления в нужную удаленную сеть.
• Чтобы хост А смог послать пакет маршрутизатору, хост должен знать аппаратный адрес интерфейса маршрутизатора, подключенный к локальной сети. Сетевой уровень передает пакет и аппаратный адрес назначения канальному уровню для деления на кадры и пересылки локальному хосту. Для получения аппаратного адреса хост ищет местоположение точки назначения в собственной памяти, называемой кэшем ARP.
• Если IP-адрес еще не был доступен и не присутствует в кэше ARP, хост посылает широковещательную рассылку ARP для поиска аппаратного адреса по IP-адресу 172.16.10.1. Именно поэтому первый запрос Ping обычно заканчивается тайм-аутом, но четыре остальные запроса будут успешны. После кэширования адреса тайм-аута обычно не возникает.
• Маршрутизатор отвечает и сообщает аппаратный адрес интерфейса Ethernet, подключенного к локальной сети. Теперь хост имеет всю информацию для пересылки пакета маршрутизатору по локальной сети. Сетевой уровень спускает пакет вниз для генерации эхо-запроса ICMP (Ping) на канальном уровне, дополняя пакет аппаратным адресом, по которому хост должен послать пакет. Пакет имеет IP-адреса источника и назначения вместе с указанием на тип пакета (ICMP) в поле протокола сетевого уровня.
• Канальный уровень формирует кадр, в котором инкапсулируется пакет вместе с управляющей информацией, необходимой для пересылки по локальной сети. К такой информации относятся аппаратные адреса источника и назначения, а также значение в поле типа, установленное протоколом сетевого уровня (это будет поле типа, поскольку IP по умолчанию пользуется кадрами Ethernet_II). Рисунок 3 показывает кадр, генерируемый на канальном уровне и пересылаемый по локальному носителю. На рисунке 3 показана вся информация, необходимая для взаимодействия с маршрутизатором: аппаратные адреса источника и назначения, IP-адреса источника и назначения, данные, а также контрольная сумма CRC кадра, находящаяся в поле FCS (Frame Check Sequence).
• Канальный уровень хоста А передает кадр физическому уровню. Там выполняется кодирование нулей и единиц в цифровой сигнал с последующей передачей этого сигнала по локальной физической сети.

• Сигнал достигает интерфейса Ethernet 0 маршрутизатора, который синхронизируется по преамбуле цифрового сигнала для извлечения кадра. Интерфейс маршрутизатора после построения кадра проверяет CRC, а в конце приема кадра сравнивает полученное значение с содержимым поля FCS. Кроме того, он проверяет процесс передачи на отсутствие фрагментации и конфликтов носителя.
• Проверяется аппаратный адрес назначения. Поскольку он совпадает с адресом маршрутизатора, анализируется поле типа кадра для определения дальнейших действий с этим пакетом данных. В поле типа указан протокол IP, поэтому маршрутизатор передает пакет процессу протокола IP, исполняемому маршрутизатором. Кадр удаляется. Исходный пакет (сгенерированный хостом А) помещается в буфер маршрутизатора.
• Протокол IP смотрит на IP-адрес назначения в пакете, чтобы определить, не направлен ли пакет самому маршрутизатору. Поскольку IP-адрес назначения равен 172.16.20.2, маршрутизатор определяет по своей таблице маршрутизации, что сеть 172.16.20.0 непосредственно подключена к интерфейсу Ethernet 1.
• Маршрутизатор передает пакет из буфера в интерфейс Ethernet 1. Маршрутизатору необходимо сформировать кадр для пересылки пакета хосту назначения. Сначала маршрутизатор проверяет свой кэш ARP, чтобы определить, был ли уже разрешен аппаратный адрес во время предыдущих взаимодействий с данной сетью. Если адреса нет в кэше ARP, маршрутизатор посылает широковещательный запрос ARP в интерфейс Ethernet 1 для поиска аппаратного адреса для IP-адреса 172.16.20.2.
• Хост В откликается аппаратным адресом своего сетевого адаптера на запрос ARP. Интерфейс Ethernet 1 маршрутизатора теперь имеет все необходимое для пересылки пакета в точку окончательного приема. На рисунке показывает кадр, сгенерированный маршрутизатором и переданный по локальной физической сети.

Кадр, сгенерированный интерфейсом Ethernet 1 маршрутизатора, имеет аппаратный адрес источника от интерфейса Ethernet 1 и аппаратный адрес назначения для сетевого адаптера хоста В. Важно отметить, что, несмотря на изменения аппаратных адресов источника и назначения, в каждом передавшем пакет интерфейсе маршрутизатора, IP-адреса источника и назначения никогда не изменяются. Пакет никоим образом не модифицируется, но меняются кадры.

• Хост В принимает кадр и проверяет CRC. Если проверка будет успешной, кадр удаляется, а пакет передается протоколу IP. Он анализирует IP-адрес назначения. Поскольку IP-адрес назначения совпадает с установленным в хосте В адресом, протокол IP исследует поле протокола для определения цели пакета.
• В нашем пакете содержится эхо-запрос ICMP, поэтому хост В генерирует новый эхо-ответ ICMP с IP-адресом источника, равным адресу хоста В, и IP-адресом назначения, равным адресу хоста А. Процесс запускается заново, но в противоположном направлении. Однако аппаратные адреса всех устройств по пути следования пакета уже известны, поэтому все устройства смогут получить аппаратные адреса интерфейсов из собственных кэшей ARP.

В крупных сетях процесс происходит аналогично, но пакету придется пройти больше участков по пути к хосту назначения.

Таблицы маршрутизации

В стеке TCP/IP маршрутизаторы и конечные узлы принимают решения о том, кому передавать пакет для его успешной доставки узлу назначения, на основании так называемых таблиц маршрутизации (routing tables).

Таблица представляет собой типичный пример таблицы маршрутов, использующей IP-адреса сетей, для сети, представленной на рисунке.

Таблица маршрутизации для Router 2

В таблице представлена таблица маршрутизации многомаршрутная, так как содержится два маршрута до сети 116.0.0.0. В случае построения одномаршрутной таблицы маршрутизации, необходимо указывать только один путь до сети 116.0.0.0 по наименьшему значению метрики.

Как нетрудно видеть, в таблице определено несколько маршрутов с разными параметрами. Читать каждую такую запись в таблице маршрутизации нужно следующим образом:

Чтобы доставить пакет в сеть с адресом из поля Сетевой адрес и маской из поля Маска сети, нужно с интерфейса с IP-адресом из поля Интерфейс послать пакет по IP-адресу из поля Адрес шлюза, а «стоимость» такой доставки будет равна числу из поля Метрика.

В этой таблице в столбце "Адрес сети назначения" указываются адреса всех сетей, которым данный маршрутизатор может передавать пакеты. В стеке TCP/IP принят так называемый одношаговый подход к оптимизации маршрута продвижения пакета (next-hop routing) – каждый маршрутизатор и конечный узел принимает участие в выборе только одного шага передачи пакета. Поэтому в каждой строке таблицы маршрутизации указывается не весь маршрут в виде последовательности IP-адресов маршрутизаторов, через которые должен пройти пакет, а только один IP-адрес - адрес следующего маршрутизатора, которому нужно передать пакет. Вместе с пакетом следующему маршрутизатору передается ответственность за выбор следующего шага маршрутизации. Одношаговый подход к маршрутизации означает распределенное решение задачи выбора маршрута. Это снимает ограничение на максимальное количество транзитных маршрутизаторов на пути пакета.

Для отправки пакета следующему маршрутизатору требуется знание его локального адреса, но в стеке TCP/IP в таблицах маршрутизации принято использование только IP-адресов для сохранения их универсального формата, не зависящего от типа сетей, входящих в интерсеть. Для нахождения локального адреса по известному IP-адресу необходимо воспользоваться протоколом ARP.

Одношаговая маршрутизация обладает еще одним преимуществом - она позволяет сократить объем таблиц маршрутизации в конечных узлах и маршрутизаторах за счет использования в качестве номера сети назначения так называемого маршрута по умолчанию – default (0.0.0.0), который обычно занимает в таблице маршрутизации последнюю строку. Если в таблице маршрутизации есть такая запись, то все пакеты с номерами сетей, которые отсутствуют в таблице маршрутизации, передаются маршрутизатору, указанному в строке default. Поэтому маршрутизаторы часто хранят в своих таблицах ограниченную информацию о сетях интерсети, пересылая пакеты для остальных сетей в порт и маршрутизатор, используемые по умолчанию. Подразумевается, что маршрутизатор, используемый по умолчанию, передаст пакет на магистральную сеть, а маршрутизаторы, подключенные к магистрали, имеют полную информацию о составе интерсети.

Кроме маршрута default, в таблице маршрутизации могут встретиться два типа специальных записей - запись о специфичном для узла маршруте и запись об адресах сетей, непосредственно подключенных к портам маршрутизатора.

Специфичный для узла маршрут содержит вместо номера сети полный IP-адрес, то есть адрес, имеющий ненулевую информацию не только в поле номера сети, но и в поле номера узла. Предполагается, что для такого конечного узла маршрут должен выбираться не так, как для всех остальных узлов сети, к которой он относится. В случае, когда в таблице есть разные записи о продвижении пакетов для всей сети N и ее отдельного узла, имеющего адрес N,D, при поступлении пакета, адресованного узлу N,D, маршрутизатор отдаст предпочтение записи для N,D.

Записи в таблице маршрутизации, относящиеся к сетям, непосредственно подключенным к маршрутизатору, в поле "Метрика" содержат нули («подключено»).

Алгоритмы маршрутизации

Основные требования к алгоритмам маршрутизации:

• точность;
• простота;
• надёжность;
• стабильность;
• справедливость;
• оптимальность.

Существуют различные алгоритмы построения таблиц для одношаговой маршрутизации. Их можно разделить на три класса:

• алгоритмы простой маршрутизации;
• алгоритмы фиксированной маршрутизации;
• алгоритмы адаптивной маршрутизации.

Независимо от алгоритма, используемого для построения таблицы маршрутизации, результат их работы имеет единый формат. За счет этого в одной и той же сети различные узлы могут строить таблицы маршрутизации по своим алгоритмам, а затем обмениваться между собой недостающими данными, так как форматы этих таблиц фиксированы. Поэтому маршрутизатор, работающий по алгоритму адаптивной маршрутизации, может снабдить конечный узел, применяющий алгоритм фиксированной маршрутизации, сведениями о пути к сети, о которой конечный узел ничего не знает.

Проста маршрутизация

Это способ маршрутизации не изменяющийся при изменении топологии и состоянии сети передачи данных (СПД).

Простая маршрутизация обеспечивается различными алгоритмами, типичными из которых являются следующие:

• Случайная маршрутизация – это передача сообщения из узла в любом случайно выбранном направлении, за исключением направлений по которым сообщение поступило узел.
• Лавинная маршрутизация – это передача сообщения из узла во всех направлениях, кроме направления по которому сообщение поступило в узел. Такая маршрутизация гарантирует малое время доставки пакета, засчет ухудшения пропускной способности.
• Маршрутизация по предыдущему опыту – каждый пакет имеет счетчик числа пройденных узлов, в каждом узле связи анализируется счетчик и запоминается тот маршрут, который соответствует минимальному значению счетчика. Такой алгоритм позволяет приспосабливаться к изменению топологии сети, но процесс адаптации протекает медленно и неэффективно.

В целом, простая маршрутизация не обеспечивает направленную передачу пакета и имеет низкую эффективности. Основным ее достоинством является обеспечение устойчивой работы сети при выходе из строя различных частей сети.

Фиксированная маршрутизация

Этот алгоритм применяется в сетях с простой топологией связей и основан на ручном составлении таблицы маршрутизации администратором сети. Алгоритм часто эффективно работает также для магистралей крупных сетей, так как сама магистраль может иметь простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали, выделяют следующие алгоритмы:

• Однопутевая фиксированная маршрутизация – это когда между двумя абонентами устанавливается единственный путь. Сеть с такой маршрутизацией неустойчива к отказам и перегрузкам.
• Многопутевая фиксированная маршрутизация – может быть установлено несколько возможных путей и вводится правило выбора пути. Эффективность такой маршрутизации падает при увеличении нагрузки. При отказе какой-либо линии связи необходимо менять таблицу маршрутизации, для этого в каждом узле связи храниться несколько таблиц.

Адаптивная маршрутизация

Это основной вид алгоритмов маршрутизации, применяющихся маршрутизаторами в современных сетях со сложной топологией. Адаптивная маршрутизация основана на том, что маршрутизаторы периодически обмениваются специальной топологической информацией об имеющихся в интерсети сетях, а также о связях между маршрутизаторами. Обычно учитывается не только топология связей, но и их пропускная способность и состояние.

Адаптивные протоколы позволяют всем маршрутизаторам собирать информацию о топологии связей в сети, оперативно отрабатывая все изменения конфигурации связей. Эти протоколы имеют распределенный характер, который выражается в том, что в сети отсутствуют какие-либо выделенные маршрутизаторы, которые бы собирали и обобщали топологическую информацию: эта работа распределена между всеми маршрутизаторами, выделяют следующие алгоритмы:

• Локальная адаптивная маршрутизация – каждый узел содержит информацию о состоянии линии связи, длины очереди и таблицу маршрутизации.
• Глобальная адаптивная маршрутизация – основана на использовании информации получаемой от соседних узлов. Для этого каждый узел содержит таблицу маршрутизации, в которой указано время прохождения сообщений. На основе информации, получаемой из соседних узлов, значение таблицы пересчитывается с учетом длины очереди в самом узле.
• Централизованная адаптивная маршрутизация – существует некоторый центральный узел, который занимается сбором информации о состоянии сети. Этот центр формирует управляющие пакеты, содержащие таблицы маршрутизации и рассылает их в узлы связи.
• Гибридная адаптивная маршрутизация – основана на использовании таблицы периодически рассылаемой центром и на анализе длины очереди с самом узле.

Показатели алгоритмов (метрики)

Маршрутные таблицы содержат информацию, которую используют программы коммутации для выбора наилучшего маршрута. Чем характеризуется построение маршрутных таблиц? Какова особенность природы информации, которую они содержат? В данном разделе, посвященном показателям алгоритмов, сделана попытка ответить на вопрос о том, каким образом алгоритм определяет предпочтительность одного маршрута по сравнению с другими.

В алгоритмах маршрутизации используется множество различных показателей. Сложные алгоритмы маршрутизации при выборе маршрута могут базироваться на множестве показателей, комбинируя их таким образом, что в результате получается один гибридный показатель. Ниже перечислены показатели, которые используются в алгоритмах маршрутизации:

• Длина маршрута.
• Надежность.
• Задержка.
• Ширина полосы пропускания.

Длина маршрута.

Длина маршрута является наиболее общим показателем маршрутизации. Некоторые протоколы маршрутизации позволяют администраторам сети назначать произвольные цены на каждый канал сети. В этом случае длиной тракта является сумма расходов, связанных с каждым каналом, который был траверсирован. Другие протоколы маршрутизации определяют "количество пересылок" (количество хопов), т. е. показатель, характеризующий число проходов, которые пакет должен совершить на пути от источника до пункта назначения через элементы объединения сетей (такие как маршрутизаторы).

Надежность.

Надежность, в контексте алгоритмов маршрутизации, относится к надежности каждого канала сети (обычно описываемой в терминах соотношения бит/ошибка). Некоторые каналы сети могут отказывать чаще, чем другие. Отказы одних каналов сети могут быть устранены легче или быстрее, чем отказы других каналов. При назначении оценок надежности могут быть приняты в расчет любые факторы надежности. Оценки надежности обычно назначаются каналам сети администраторами. Как правило, это произвольные цифровые величины.

Задержка.

Под задержкой маршрутизации обычно понимают отрезок времени, необходимый для передвижения пакета от источника до пункта назначения через объединенную сеть. Задержка зависит от многих факторов, включая полосу пропускания промежуточных каналов сети, очереди в порт каждого маршрутизатора на пути передвижения пакета, перегруженность сети на всех промежуточных каналах сети и физическое расстояние, на которое необходимо переместить пакет. Т. к. здесь имеет место конгломерация нескольких важных переменных, задержка является наиболее общим и полезным показателем.

Полоса пропускания.

Полоса пропускания относится к имеющейся мощности трафика какого-либо канала. При прочих равных показателях, канал Ethernet 10 Mbps предпочтителен любой арендованной линии с полосой пропускания 64 Кбайт/с. Хотя полоса пропускания является оценкой максимально достижимой пропускной способности канала, маршруты, проходящие через каналы с большей полосой пропускания, не обязательно будут лучше маршрутов, проходящих через менее быстродействующие каналы.

Роутеры, маршрутизаторы, точки доступа, репитеры – как же все это сложно, а если еще глубже разобраться в характеристиках этих устройств, предназначении, настройке, так там вообще темный лес 🙂 Думаю, со мной многие согласятся. А те, кто самостоятельно покупал и настраивал эти устройства, не по наслышке знают, что я имею введу. У нас на сайте вы можете найти много статей по настройке разных роутеров, каких-то определенных функций, Wi-Fi сетей и т. д. Я все время пишу об этих роутерах и маршрутизаторах, а что это, для чего нужны эти устройства, и чем они отличаются, знают не многие.

В этой статье мы постараться разобраться, что же такое роутер, и чем он отличается от маршрутизатора. Постараюсь писать как можно проще. Поэтому, если вы разбираетесь в этих устройствах, то вряд ли найдете для себя что-то новое.

Роутер: что это за устройство и как оно работает?

Все мы знаем, что это такая небольшая коробочка, как правило с антеннами (или одной) , которая дает нам возможность подключатся к интернету по Wi-Fi.

Если кратко и по-простому, то роутер , это устройство, которое распределяет интернет между подключенными к нему устройствами. По сетевому кабелю (компьютеры, телевизоры и т. д.) , или по Wi-Fi (смартфоны, планшеты, ноутбуки) .

Или так: роутер объединяет все устройства в локальную сеть (в которой они могут обмениваться файлами, или можно поиграть в игры) с возможностью выхода в интернет (если интернет подключен и настроен) .

И пускай простят меня специалисты, которые точно буду плеваться на мое объяснение (особенно на слово "распределяет") , но я думаю, что так намного проще понять, что это за устройство.

Немного подробнее. У нас дома есть интернет, как правило, это:

• Ethernet – обычный сетевой кабель, который сразу подключается в сетевую карту компьютера, или ноутбука.
• ADSL – когда телефонная линия подключается к модему (часто с возможностью раздачи Wi-Fi, по сути модем с функцией роутера, или наоборот) , а от модема уже к компьютеру по сетевому кабелю.
• Или, интернет через 3G/4G USB модем – это когда мы просто наш модем подключаем в USB разъем компьютера и пользуемся интернетом. Для примера: .

Это три основных и самых популярных способа подключения к интернету. У всех этих подключений есть один большой минус: нельзя подключать к интернету сразу несколько устройств и нельзя подключать устройства по Wi-Fi. Так как у нас либо один кабель, либо один модем.

Именно для этого нужны Wi-Fi роутеры. Они могут раздать интернет на много устройств. Как по кабелю, так и по беспроводной сети Wi-Fi.

Принцип работы маршрутизатора:

По пунктам:

• Подключаем в роутер кабель, который проложил в наш дом интернет-провайдер (или кабель от ADSL модема) . Если у вас ADSL интернет (по телефонному кабелю), и нет отдельного модема, то можно купить Wi-Fi роутер со выстроенным модемом. К которому сразу можно подключить телефонный кабель. А если у вас интернет через USB модем, то подключаем к роутеру модем. Но в этом случае нужен специальный .
• Настраиваем роутер на работу с вашим провайдером, или модемом (ADSL, или USB) . Лучше всего, это делать по инструкции, которая написана именно для вашего устройства. Можете поискать такую статью на нашем сайте в разделе "Настройка роутера". Так же, нужно задать имя для вашей Wi-Fi сети, установить пароль на сеть.
• Подключаем к роутеру все устройства, на которых вы хотите пользоваться интернетом. Обычно, маршрутизатор устанавливают те, кто хочет пользоваться интернетом по Wi-Fi на своих мобильных устройствах. Поэтому, подключаем к своей Wi-Fi сети свои телефоны, планшеты, ноутбуки, телевизоры и т. д. А те устройства, которые не могут подключатся по беспроводной сети (обычно, это стационарные компьютеры) , можно подключить к интернету по сетевому кабелю (LAN) . Как правило, на роутере есть 4 LAN разъема, это значит, что по кабелю можно подключить 4 устройства.
  А если не хотите заморачиваться с кабелями для стационарного компьютера, то можно купить для него и подключить по беспроводной сети.

Получается, что маршрутизатор просто устанавливает соединение с интернетом и делится им между всеми подключенными к нему устройствами. Вот такая у него задача.

Чем отличается роутер от маршрутизатора?

Если вы читали эту статью с самого начала, то возможно заметили, что я писал либо роутер, либо маршрутизатор. Да, это одно и то же устройство. Они абсолютно ничем не отличаются и между ними нет никакой разницы.

Просто роутер (router) – это по-английски. А на русский это слово переводится как маршрутизатор. Вот и все. И так и так будет правильно. Я когда пишу статьи, использую оба названия.

Надеюсь, что у меня получилось ответить на вопрос поставленный в заголовке этой статьи. Если как-то можно дополнить статью, можете написать мне в комментариях, буду благодарен.