2.4. Маршрутизаторы в сетевых технологиях.
Объединение нескольких локальных сетей в глобальную WAN сеть происходит с помощью устройств и протоколов сетевого Уровня 3 семиуровневой эталонной модели. Таким образом, если LAN (локальная сеть) объединяют рабочие станции, периферию, терминалы и другое сетевое оборудование обычно в одном здании, то WAN обеспечивают соединение LAN на широком географическом пространстве. В составную сеть (internetwork, internet) входят как локальные сети, так и отдельные подсети (subnet). Устройствами, объединяющими LAN в составную сеть, являются:
маршрутизаторы,
модемы,
коммуникационные серверы.
Наиболее распространенными устройствами межсетевого взаимодействия сетей, подсетей и устройств являются маршрутизаторы (routers), которые являются специализированными компьютерами для выполнения специфических функций сетевых устройств. Главными функциями маршрутизаторов являются:
Выбор наилучшего пути для пакетов к адресату назначения.
Продвижение (коммутация) принятого пакета с входного интерфейса на соответствующий выходной интерфейс.
Таким образом, маршрутизаторы обеспечивают связь между двумя сетями и определяют наилучший путь данных к сети адресата.
Устройства распределенных сетей WAN функционируют на физическом и канальном уровнях модели OSI. Это не означает, что оставшиеся пять уровней модели OSI отсутствуют. Просто стандарты и протоколы, которые определяют особенности WAN-соединений, обычно находятся на физическом и канальном уровнях.
Маршрутизаторы имеют как LAN, так и WAN интерфейсы. Маршрутизаторы используют WAN интерфейсы, чтобы связываться друг с другом, a LAN интерфейсы для связи с узлами (компьютерами), например, через коммутаторы. Поэтому маршрутизаторы являются устройствами как локальных, так и глобальных сетей. Маршрутизаторы являются также основными устройствами больших корпоративных сетей.
Функционируя на 3 уровне модели OSI, маршрутизаторы принимают решения, базируясь на сетевой адресации (IP-адресации). Для определения наилучшего пути передачи данных через связываемые сети, маршрутизаторы строят таблицы маршрутизации и обмениваются сетевой маршрутной информацией с другими маршрутизаторами. Администратор может конфигурировать статические маршруты и поддерживать таблицы маршрутизации вручную. Однако большинство таблиц маршрутизации создается и поддерживается динамически, за счет использования протоколов маршрутизации (routing protocol),которые позволяют маршрутизаторам автоматически обмениваться информацией о сетевой топологии друг с другом.
Функционирование маршрутизаторов происходит под управлением сетевой операционной системы, текущая версия которой хранится в оперативной памяти RAM и включает следующие компоненты: управляющие программы (Programs), активный конфигурационный файл, таблицы маршрутизации и другую информацию.
Принципы маршрутизации. Таблицы маршрутизации.
Информационный поток данных, передаваемых с прикладного уровня, на транспортном уровне "нарезается" на сегменты, которые на сетевом уровне снабжаются заголовками и образуют пакет. Заголовок пакета содержит информацию о сетевом адресе узла назначения. На основе этой информации средства сетевого уровня -маршрутизаторы осуществляют передачу пакетов между конечными узлами составной сети по определенному маршруту.
Функция определения пути дает возможность маршрутизатору оценить доступные пути к адресату и выбрать наиболее рациональный маршрут на основе некоторого критерия - метрики. Маршрутизаторы используют информацию о топологии сети при оценке возможных путей. Эта информация может быть сконфигурирована сетевым администратором или собрана в ходе динамического процесса обмена информацией между маршрутизаторами, который выполняется в сети. Чтобы передать пакеты от исходной сети (от источника) до сети адресата (назначения), на сетевом уровне 3 используется таблица маршрутизации
После определения пути маршрутизатор продвигает (forwarding) пакет. Пакет, принятый на одном (входном) интерфейсе, маршрутизатор отправляет на другой (выходной) интерфейс (порт), который соответствует наилучшему пути к адресату.
Процесс прокладывания пути происходит последовательно от маршрутизатора к маршрутизатору по доступным и наиболее рациональным путям. При прокладывании пути для пакета маршрутизатор анализирует сетевой адрес узла назначения, заданный в заголовке пакета, вычленяет из него адрес сети, чтобы идентифицировать сеть адресата в пределах Internet. Адреса сетей назначения хранятся в таблице маршрутизации.
В процессе передачи пакета по сети используются как сетевые логические адреса, так и физические адреса устройств. Например, при передаче информации из компьютера Host X (рис.2.2) в компьютер Host Y был определен маршрут через маршрутизаторы Router A, Router В Router С.
Рисунок 2.2. Использование маршрутизаторов для передачи данных по сети
.
Когда узел Host X локальной сети Net1 передает пакет адресату Host Y другой сети Net2, ему известен сетевой адрес получателя, который записывается в заголовке пакета, т.е. известен адрес 3-го уровня. При инкапсуляции пакета в кадр источник информации Host X должен задать в заголовке кадра канальный адрес приемника, например МАС-адрес в сетях Ethernet, т.е. адрес 2-го уровня .
У передающего узла нет информации об адресе канального уровня узла Host Y, поэтому Host X в заголовке кадра данных может задать МАС-адрес входного интерфейса маршрутизатора Router А. Однако и этот адрес источнику информации Host X не известен, но зато ему известен сетевой адрес входного интерфейса маршрутизатора Router А, по которому можно определить МАС-адрес в локальной сети.
Для продвижения пакета к узлу назначения маршрутизатор использует таблицу маршрутизации, основными параметрами которой являются номер (адрес) сети назначения и сетевой адрес входного интерфейса следующего маршрутизатора на пути к адресату назначения. В таблице задаются и другие дополнительные параметры, которые различаются для разных маршрутизирующих протоколов и маршрутизаторов разных фирм, производящих оборудование