6.7 Маршрутизаторы

Основное отличие маршрутизатора (router) от коммутатора заключается в том, что он поддерживает хотя бы один протокол маршрутизации при ретрансляции кадров из одного сег­мента сети в другой. Маршрутизатор позволяет организовывать в сети избыточные связи, образующие петли, за счет того, что принимает решение о передаче пакетов на основании информации о структуре связей в сети. Для этого он поддерживает базу топологической информации, которая говорит ему, о том, между какими подсетями общей сети в данный момент времени имеются связи и в каком состоянии они находятся. В отличие от мостов, маршрутизаторы:

1. Во-первых, исполь­зуют адреса сетевого уровня, т.е. работают на сетевом уровне модели OSI.

2. Во-вторых, не являются прозрачными устройствами, т.е. узел, взаимодействующий с другим узлом через мар­шрутизатор, должен знать существование маршрутизатора и обра­щаться к нему;

3. В-третьих, поддерживают сети с петлями, где обеспечивается множество путей передачи данных между любой парой узлов.

4. В-четвертых, «видит» всю картину связей подсетей друг с другом и может выбрать оптимальный маршрут из множества альтернативных.

5. В-пятых, поддерживает различные сетевые интер­фейсы, например, может иметь одновременно порты Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring .

Маршрутизаторы работают с дейтаграммами, или пакетами данных. Для принятия решения о ретрансляции, маршрутизатор исполь­зует номер сети из сетевого адреса. Сеть определяется как единая широковещательная область, т.е. несколько доменов коллизий, соединенных коммутаторами или мостами, рассматрива­ются как единая сеть. Главным достоинством маршрутизаторов является ограничение влияния потоков широковещательных сообщений.

При отправке пакета узел помещает в поле отправителя собствен­ный сетевой адрес, а в поле получателя — сетевой адрес получателя. Прежде чем передать дейтаграмму, узел должен установить, может ли он отправить ее непосредственно получателю или же ее нужно переслать маршрутизатору. Узел может отправить дейтаграмму непосредственно получателю, без исполь­зования маршрутизатора, если его собственный номер сети совпадает с номером сети получателя. Если же номера сетей отпра­вителя и получателя не совпадают, то передающий узел должен поместить пакет в кадр, адресованный маршрутизатору, после чего маршрути­затор доставит пакет получателю.

Большое преимущество маршрутизаторов перед мостами состоит в том, что маршрутизированная сеть хорошо масштабируется. Под масштабируемостью понимается способность сети быть большой и сложной, в то же время работать с требуемой производительностью и оставаться управляемой. Сеть с мостами масштабируется плохо. Маршрутизованные сети поддерживают множественные активные пути между сегментами. Маршрутизаторы поддерживают алгоритмы выбора наиболее оптимального пути, а если такой путь перегружен, то он может выбрать альтернативный путь.

Другими функциями маршрутизаторов являются:

1. Защита сети. При поступлении кадра с неправильным адресом маршрутизатор отказывается передавать пакет дальше, изолируя дефектный узел от остальной сети;

2. Фильтрация потока сообщений по полям служебной информации в пакете;

3. Обеспечения приоритетного порядка обслуживания пакетов;

4. Выполнение преобразования протоколов.

Маршрутизаторы делятся по областям применения на три класса:

1. Магистральные маршрутизаторы (backbone routers), которые предназначены для построения корпоративной сети и присоединения к ней с помощью магистральных связей региональных сетей.

2. Региональные маршрутизаторы, которые соединяют региональные сети между собой и с центральной сетью.

3. Локальные маршрутизаторы, которые соединяют локальную сеть с центральной или регионально сетью.

Основными характеристиками маршрутизаторов являются:

1. Перечень поддерживаемых сетевых протоколов;

2. Перечень поддерживаемых сетевых интерфейсов;

3. Производительность маршрутизатора.

Маршрутизатор, который выполняет протокольное преобразование для всех семи уровней модели OSI и имеет только один внешний канал связи, часто называют шлюзом (gateway). Шлюз может быть реализован программными средствами, установленными на обычном компьютере. Трансляция стека протоколов представляет сложную задачу, требующую полной информации о сети, поэтому шлюз использует заголовки всех транслируемых протоколов.