Маршрутизатор одночасно і прості і складні. Однак познайомитися з ними буде корисно, оскільки вони забезпечують роботу як Internet, так і корпоративних мереж. У цій статті ми описуємо маршрутизатори в загальних рисах і звертаємося до конкретних мережевим протоколам тільки тоді, коли це необхідно.
Маршрутизатор виконує дві основні функції: перемикання трафіку і обслуговування середовища, в якій він працює. Обидві функції можна реалізувати на одному і тому ж процесорі, але це зовсім не обов'язково. Найчастіше перемикання трафіку здійснює окремий інтерфейсний процесор або процедура обробки переривань ядра, в той час як процес обслуговування середовища виконується в фоновому режимі. На рисунку 1 представлені основні компоненти маршрутизатора з інтеграцією послуг, т. Е. Що підтримує якість послуг (QoS).
Верхній рівень, рівень маршрутизації, являє собою частину маршрутизатора, призначену для обслуговування середовища. Маршрутизатор виконує цілий ряд додатків, причому вони можуть бути частиною мережевий архітектури або конфигурироваться для зручності адміністратором мережі. Ці додатки, або процеси, виконуються на рівні додатків маршрутизації (Routing Application). Один з таких процесів - доменна служба імен (Domain Name Service, DNS): він кешируєт інформацію про DNS для обслуговуваних систем. Однак DNS - обов'язкова частина архітектури IP-маршрутизатора, і далеко не кожен погодиться з тим, що маршрутизатор повинен надавати таку послугу. Стандартними сервісами маршрутизаторів є, наприклад, визначення топології (topology mapping) і управління трафіком (traffic engineering).
Протоколи маршрутизації визначають топологію мережі і зберігають інформацію про неї в таблиці маршрутизації. Якщо маршрутизатор не застосовує протокол маршрутизації, то тоді він зберігає статичні маршрути або використовує окремий протокол на кожному інтерфейсі. Зазвичай маршрутизатори працюють з одним протоколом маршрутизації.
Таблиця маршрутизації, іноді звана базою даних маршрутизації, - це набір маршрутів, використовуваних маршрутизатором в даний момент часу. Рядки таблиці маршрутизації містять, принаймні, таку інформацію:
Протоколи довжини вектора - найпростіший і найпоширеніший тип протоколів маршрутизації. Здебільшого використовуються сьогодні протоколи цього типу ведуть свій початок від протоколу Routing Information Protocol компанії Xerox (іноді вони навіть називаються цим ім'ям). Протоколи даного класу включають IP RIP, IPX RIP, протокол управління таблицею маршрутизації AppleTalk RTMP і Cisco Interior Gateway Routing Protocol.
Один з наслідків застосування протоколів такого роду в тому, що шляхи сполучення і відповіді на нього через Internet, взагалі кажучи, різні. У корпоративних же мережах Intranet, що не використовують політику маршрутизації, ці шляхи, як правило, збігаються.
Маршрутизатор з інтеграцією послуг повинен підтримувати протокол резервування ресурсів (Resource Reservation Protocol, RSVP). Маршрутизатор цього типу додають протокол ресурсів, контрольний модуль і інтерфейс до політики черг рівня комутації.
RSVP дозволяє системам запитувати сервіси у мережі, наприклад гарантовану пропускну здатність, максимальний рівень втрат або передбачувану затримку. Повідомлення "шляху" RSVP розсилаються відправником і відстежують маршрут передачі даних, залишаючи покажчики на маршрутизаторах. Цей процес дозволяє маршрутизаторів робити резервування по шляху передачі навіть при асиметрії маршрутів. Повідомлення про резервування ресурсів одержувачем знаходять джерело, слідуючи залишеним вказівниками, і виробляють резервування по шляху.
На маршрутизаторах повідомлення про резервування об'єднуються при їх поверненні до джерела. Як наслідок, відправник - наприклад, робоча станція в мережі - отримує повідомлення від найближчого маршрутизатора, а не від кожного з сотень або навіть тисяч потенційних покупців. Однак резервування виконується, тільки якщо достатньо ресурсів для його гарантії. Це рішення приймається контрольним модулем.
Згода на резервування веде до змін політики черговості і бази даних резервування. Політику черговості, т. Е. Алгоритми, що визначають порядок, в якому повідомлення обслуговуються, ми обговоримо трохи пізніше.
Рівень комутації виконує і інші важливі завдання. Визначення топології мережі і політики черговості тільки допоміжні завдання, основна ж завдання маршрутизації - перемикання трафіку. Перемикання - це процес прийому повідомлення, вибору підходящого маршруту подальшого проходження і відправка його по цьому маршруту. Дана операція обслуговується чотирма різними процесами: вхідним драйвером, процесом вибору маршруту, чергою і вихідним драйвером.
При всьому різноманітті додаткових можливостей виробники намагаються зробити цей шлях оптимальним по швидкості. Шлях перемикання робиться настільки швидким, наскільки виробник в змозі це зробити, тому він зазвичай називається швидким шляхом. Рідше використовуються (або додаткові) можливості, наприклад фрагментація повідомлень або обробка опцій IP-заголовка, делегуються більш повільним і більш складним послідовностям процесів.
Звичайно, вся ця процедура застосовується тільки до дійсних повідомленнями (основні протоколи мережевого рівня мають процедури для кваліфікації повідомлення). Якщо повідомлення занадто велике за розміром для вихідного інтерфейсу, то маршрутизатор змушений або фрагментувати, або відкинути його. Якщо пакет містить контрольні суми (DECnet IV і IPv6 їх не передбачають, на відміну від більшості інших протоколів), то спочатку перевіряється контрольна сума. Фактично всі архітектури мають також і лічильник транзитних вузлів: маршрутизатор збільшує його на одиницю і порівнює з граничним допустимим значенням. Маршрутизатор відкидає недійсні повідомлення і повідомляє про це відправника.
Деякі протоколи, зокрема IPv4, IPv6 і ISO IP, підтримують додаткові поля: вони дозволяють маршрутизатора записувати шлях повідомлення по мережі і посилати повідомлення в примусовому порядку через деякі системи по шляху проходження, накопичувати позначки про час, передавати інформацію про ідентифікацію і виконувати інші функції мережевого рівня. Ці факультативні процедури також виконуються модулем вибору маршруту.
Після перемикання повідомлення модулем вибору маршруту розпорядник повідомлень визначає момент відправки повідомлення. Планування відправки повідомлень - і найпростіша, і найскладніша функція рівня комутації. Маршрутизатор здебільшого або додають повідомлення в чергу FIFO (англ. Скор. "Першим прийшов, першим пішов") очікує відправки трафіку, або, якщо чергу повна, просто відкидають їх. Такий простий алгоритм досить ефективний, але досвід управління мережами і недавні дослідження показують, що він далеко не оптимальний.
У маршрутизаторі, що реалізує архітектуру з інтеграцією послуг IETF, алгоритми обслуговування черг сортують трафік в такому порядку, щоб дані гарантії були виконані. Часто маршрутизатори, які не підтримують QoS, реалізують подібні алгоритми з метою управління трафіком.
FIFO - першим прийшов, першим пішов
Стандартні реалізації черги FIFO першими відправляють найбільш раннє з отриманих повідомлень і відкидають всі наступні, якщо чергу вже повна. Недавні дослідження показують, що видалення повідомлень, по крайней мере для TCP / IP, має серйозні побічні ефекти. Наприклад, коли повідомлення втрачено, додаток-відправник може розглядати це як сигнал про те, що воно посилає пакети занадто швидко. TCP реагує на такий сигнал уповільненням відправки повідомлень. Але коли черга повна, то часто кілька повідомлень відкидаються одна за одною - в результаті цілий ряд додатків вирішує уповільнити передачу. Після цього додатка зондують мережу для визначення її завантаженості і буквально через кілька секунд відновлюють передачу з колишнім темпом, що знову призводить до перевантаження.
Випадкове раннє виявлення (Random Early Detection, RED) представляє альтернативу черг FIFO. Воно дозволяє пом'якшити ефект від втрати трафіку навіть при дуже великих навантаженнях, так що додатки не синхронізовані один з одним, як це мало місце в попередньому випадку. Така чергу як і раніше використовує принцип FIFO, але, замість того щоб відкидати повідомлення з кінця черги, RED відкидає трафік статистично, коли середня довжина черги за даний проміжок часу перевершує деяке значення. Таким чином, заповнення черги оптимізовано для забезпечення більшої стійкості алгоритму. Цей процес був придуманий спеціально для TCP, але ті, хто його винайшов, вважають, що він застосовний до будь-якого трафіку, коли мережа не гарантує доставки.
Черга з пріоритетами - це алгоритм, при якому кілька черг FIFO або RED утворюють одну систему черг. Трафік розподіляється між даними чергами відповідно до деякими заданими критеріями, наприклад згідно з додатком або одержувачем. Однак трафік відправляється в порядку суворої черговості: спочатку трафік з високим пріоритетом, потім із середнім і т. Д. При всій простоті розуміння і реалізації цей алгоритм не дуже добре працює при високих навантаженнях, тому що черги з низьким пріоритетом виявляються блокованими протягом тривалого періоду часу або фоновий трафік має таку велику затримку в результаті проходження по окружному шляху, що стає непотрібним.
Черги відповідно до класу (Class-Based Queuing, CBQ) - це алгоритм, при якому трафік ділиться на кілька класів. Визначення класу трафіку в значній мірі довільно. Клас може представляти весь трафік через даний інтерфейс, трафік певних додатків, трафік до заданого подмножеству одержувачів, трафік з якістю послуг, гарантованих RSVP. Кожен клас має власну чергу, і йому гарантується, по крайней мере, деяка частка пропускної здатності каналу. Якщо який-небудь клас не вичерпує наданий йому ліміт пропускної спроможності, то інші класи збільшують свою частку пропорційним чином.
Зважена справедлива чергу (Weighted Fair Queuing, WFQ) є окремим випадком CBQ, коли окремого класу відповідають незалежні потоки. Як і в разі CBQ, кожному класу WFQ відповідає одна чергу FIFO і гарантується деяка частина пропускної здатності каналу. Якщо деякі потоки використовують надану їм пропускну здатність не повністю, то інші потоки збільшують свою частку відповідно. Так як кожен клас - це окремий потік, то гарантія пропускної здатності еквівалентна в даному випадку гарантії максимальної затримки. Знаючи параметри повідомлення, ви можете за відомою формулою обчислити його максимальну затримку при передачі по мережі. Виділення додаткової пропускної здатності дозволяє зменшити максимальну затримку.
Вхідні і вихідні драйвери - це програми і чіпи для прийому і відправки повідомлень з системи. Взагалі кажучи, вони можуть розглядатися природним чином в рамках протоколів мережевого рівня. Однак протоколи маршрутизації повинні враховувати топологічні міркування. З цієї причини вони розглядають класи компонентів канального рівня по-іншому. Зазвичай компоненти канального рівня характеризуються такими термінами, як локальні мережі, канали точка-точка, мережі множинного доступу з віртуальними з'єднаннями, канали нерегулярного доступу і комутовані канали.
Локальна мережа, ймовірно, найбільш відомий для спільноти Internet компонент канального рівня. Прикладами можуть служити мережі Ethernet, Token Ring, FDDI і (дещо парадоксально) Switched Multimegabit Data Service. Призначення локальних мереж не в забезпеченні високої завантаженості, а в забезпеченні високої доступності; в результаті, коли локальна мережа завантажена, її продуктивність менш передбачувана і далека від оптимальної. Локальну мережу можна реалізувати, використовуючи різні комбінації кабелю, концентраторів і комутаторів. Але системи в них - як хости, так і маршрутизатори - мають цілий ряд загальних характеристик. Якщо ви не займаєтеся написанням драйверів, то тоді відношення до локальної мережі як засобу надання високодоступних сервісів деякому безлічі систем із заданою швидкістю, цілком достатньо.
Організація черг в локальних мережах пов'язана з певними труднощами, так як системи не знають про поведінку своїх сусідів. Протоколи локальних мереж мають механізми, за допомогою яких системи можуть домовлятися про використання середовища передачі для кожного конкретного повідомлення. Це узгодження здійснюється звичайно за допомогою виявлення колізій або передачі маркера. Такий процес забирає іноді чимало часу, проте через високу пропускну здатність довгі черги для локальної мережі не характерні.
Канали точка-точка, наприклад PPP або HSSI, представляють повну протилежність локальних мереж, оскільки тут ми маємо справу лише з двома учасниками. Деякі архітектури маршрутизації розглядають їх як внутрішні інтерфейси між двома половинками маршрутизатора, в той час як інші - як вироджений випадок локальної мережі.
У конфігурації точка-точка чергу, крім того, простіше організувати, бо ні для чого домовлятися про використання каналу. Таким чином, система повністю контролює характеристики трафіку.
Канали нерегулярного доступу, на зразок асинхронних комутованих або ISDN-каналів, багато в чому нагадують канали точка-точка, за одним важливим винятком. Якщо прямий канал недоступний, то користуватися ним неможливо, поки він не буде відновлений. Тому маршрутизатори обмінюються один з одним повідомленнями для знаходження обхідного шляху через мережу. Однак якщо канал нерегулярного доступу не функціонує в даний момент, то він може бути зроблений доступним за допомогою дзвінка. При такому сценарії маршрутизатори виходять із припущення, що канал задіюється на вимогу, і при визначенні топології вони розглядають такий канал як доступний. Це в якійсь мірі фікція (недоступний канал вважається доступним), яка вимагає деяких змін в протоколах маршрутизації.
З точки зору маршрутизації, мережі на канальному рівні слід розглядати з обережністю. Проблеми з маршрутизацією виникають, наприклад, коли мережу множинного доступу з віртуальними з'єднаннями розглядається як локальна мережа. Втрата магістралі - загального шляху для декількох віртуальних з'єднань - в мережі frame relay може привести до того, що протоколи маршрутизації (особливо це стосується OSPF) втратять зв'язок з усіма колегами, хоча, проте, вони і будуть мати можливість обмінюватися повідомленнями. З цієї причини такі мережі краще представляти як сукупність ненумерованих каналів точка-точка.
Маючи уявлення про перерахованих вище компонентах сучасного маршрутизатора, ви можете зі знанням справи купувати, розгортати, використовувати і обслуговувати вашу мережу.
Маршрутизатор для глобальних мереж ≈ це ті робочі конячки, за допомогою яких компанії можуть вирішити задачу переміщення даних між віддаленими офісами. Вони призначені для глобальних мереж, а не для Internet. Вони переміщують пакети, але не є комутаторами третього рівня. Маршрутизатор для глобальних мереж ≈ це те, що ви можете використовувати для організації зв'язку між Нью-Йорком, Лондоном і Москвою.
устаткування:
Загальні характеристики Тип: Wi-Fi точка доступу Стандарт бездротового зв'язку: 802.11n, частота 2.4 ГГц.
Для початку давайте визначимо що таке IPTV і міні-роутер. Міні-роутер (маршрутизатор) - мережеве.
Підключення При підключенні нового роутера до мережі інтернет необхідно підключити кабель провайдера.