Это комбинированное устройство, на бытовом уровне используется для создания домашней или офисной локальной сети с доступом в мировую паутину для всех подключённых ПК-устройств. Это своего рода узко специализированный мини-компьютер. Выполняет логистические и охранные функции.

Если говорить более простым языком – это устройство, которое самостоятельно без дополнительных команд принимает решение по пересылки различных пакетов (это могут быть, как и файлы – фильмы, игры, документы, так, и интернет) между подключёнными к нему компьютерами.

Данные устройства бывают разные, но стандартный коммутатор представляет собой компактный прибор со встроенной антенной, сам аппаратный блок, шнур и питание.
Пример:

Главное не нужно путать их со свитчами – это две разные вещи. Давайте рассмотрим разницу между маршрутизатором и свитчем. При помощи свитча можно только создать локалку между несколькими компьютерами.

Так как все устройства, которые подсоединяются к свитчу, должны иметь одинаковые IP адреса подсети. Маршрутизатор может соединить несколько подобных сетей воедино, с разными IP адресами.

История

История их неразрывно связана с историей интернета. Первый роутер создан в 1974 году, а с 1976 года из трёх локальных сетей с тремя роутерами возникает прообраз «мировой паутины».

Различают разные уровни:

• граничные — это абонентские и граничные устройства меток;
• межпровайдерские;
• маршрутизаторы ядра сети.

Внешний вид

Маршрутизатор – внешнее устройство, к его дизайну производитель относится серьёзно, можно подобрать на любой вкус. Однако есть общие для всех конструктивные моменты.

С тыльной стороны они выглядит так:

Последние 4 пункта вариативны, могут быть не во всех моделях.

На лицевой стороне панель с индикаторами.
С нижней стороны могут быть настенные крепления.

Зачем нужен маршрутизатор

Идея объединения локальных сетей в единую глобальную подразумевает создание способа, как будет одна из них находить другую. Таким образом, можно сравнить данные устроства с диспетчером у ворот: он определяет, кому, куда и по какому маршруту выезжать, а также проверяет накладные въезжающих.

Он нужен, если:

• несколько компьютеров надо объединить в общую сеть, например,создать компьютерный класс;
• требуется раздать интернет на несколько компьютеров или устройств.

Также он может:

• установить соединение и подключить компьютеры к интернету. (предварительно у вас должен быть с. кабель/ adsl модем, который подключен к интернету, через местного провайдера)
• защитить домашнюю или рабочую группу от различных внешних угроз.
• раздавать ip-адреса.
• контролировать и шифровать трафик.
• регулировать доступ в сеть пользователей и посещаемые ресурсы.

Если вы купили маршрутизатор и не знаете, как его настроить, то лучше всего обратиться к специалистам.

Неправильные настройки могут привести к сбою в работе оборудования и пропадании сигнала, но если вы знаете английский (так как меню многих коммутаторов почти всегда полностью на английском) и желаете обучиться сами, то данная инструкция поможет вам разобраться в принципе работы и ответит на многие вопросы.

Видео: Роутер Wi-Fi — что это такое

Принцип работы

Роутеры устанавливаются на границах между сетями. Для внутренней используются таблицы маршрутизации, для внешней – протоколы, по которым автоматически распределяется оптимальный трафик пакетов информации. Одновременно осуществляется защита и контроль.

Принцип работы маршрутизатора довольно прост, но чтобы понимать все досконально и без ошибок, нужно изучать научные труды и различные книги по сетевым технологиям. Мы попробуем максимально упростить описание, чтобы вы смогли понять принцип работы маршрутизатора.

Абсолютно все данные в Интернете передаются маленькими, небольшими порциями – пакетами и, чтобы они доходили до нужного адреса, вначале каждого пакета отмечена точка доставки (сам адрес). Маршрутизатор выполняет функцию почтальона, он получает пакет, по внутренней таблице маршрутизации находит нужный адрес (который указан в пакете) и он отправляется дальше указанным в таблице способом.

Виды и назначение модемов

Выпускают маршрутизаторы с различными модемами, так как соединение может происходить по разным каналам.

1. модемы dsl – adsl, vdsl. Используются, если услуги internet предоставляются по телефонным проводам;
2. кабельный модем. Предусмотрен для случаев, когда провайдер подключает абонента с помощью своего кабеля «витая пара»;
3. волоконно-оптический кабель, или оптоволокно. под него выпускаются отдельные маршрутизаторы;
4. выделенная линия использует свой вид модемов;
5. мобильные широкополосные. Используется 3g модем с разъёмом для sim-карты.

Технический прогресс не стоит на месте и сегодня на прилавках магазинов можно найти маршрутизаторы различных видов, а именно:

• автомобильный – в очень многих автобусах, маршрутных такси для пассажиров проведен wi-fi. Через 4g или 3g модем получаем доступ в интернет, а с помощью автомобильного маршрутизатора он раздается всем пассажирам.
• для домашней группы – специальные коммутаторы для дома, в которых нет лишних настроек и других не нужны примочек. Максимально упрощены и просты в использовании.
• профессиональные – для больших компаний, в которых нужно не просто объединить несколько компьютеров в сеть и раздать им интернет, а для объединения нескольких сетей в одну группу, а их объединить с другой группой сетей.
• промышленные – работают в более тяжелых условиях. Они защищены крепки корпусом, работа осуществляется в широком диапазоне температур, а их компоненты проходят более строгий отбор.
• под оптоволокно – для скоростного интернета по технологии GPON.
• широкополосный – для соединения нескольких компьютеров к высоком скоростному интернету без потери скорости, а также деления локальной сети на несколько сегментов.

Функции и режимы работы

Новинки снабжаются всё более мощными процессорами и высокотехнологичными системами, что делает работу маршрутизатора более качественной и скоростной.

Роутер совмещает в себе несколько устройств:

• коммутатор сети;
• точку беспроводного доступа к сети;
• маршрутизатор;
• брандмауэр;
• устройство, поддерживающее протокол трансляции сетевых адресов.

Как работает он, можно понять, рассмотрев подробнее его функции.

• сетевые функции.
• через коммутатор оргтехника «видит» друг друга и может взаимодействовать. Благодаря серверу DHCP роутер постоянно сканирует сеть и назначает каждому члену временный ip-адрес для внутреннего пользования, что облегчает и ускоряет процесс обмена пакетами данных.
• внешний ip-адрес, полученный от провайдера, преобразуется в набор локальных адресов для своей конкретной сети. Что значит свободный выход в паутину с каждого подключённого устройства.
• в то же время через настройки можно ограничить время и адреса посещаемых сайтов отдельно каждому участнику сети.
• коммутатор находится первым в сети, это даёт возможность устройствам выходить в интернет автономно. Можно отключить беспроводной интернет, при этом проводным устройствам право доступа останется.
• беспроводное соединение. Так как беспроводное соединение wi-fi использует радиоволны, то наличие бытовых приборов поблизости (например, микроволновки, радиотелефона) создаёт помехи. Поэтому появились двухдиапазонные, и уже даже трёхдиапазонные маршрутизаторы, использующие несколько диапазонов радиоволн в своей работе.

Большой радиус действия wi-fi зависит от:

Фото: затухание сигнала в зависимости от расстояния

1. функции межсетевого экрана осуществляет встроенный брандмауэр и файервол. это маскировка (защита), блокировка атак и утечек. дополнительную безопасность обеспечивает шифрование по технологиям wep, wpa, wpa2;
2. совершение звонков через паутину. с помощью коммутатора можно подключать аналоговые телефонные аппараты к локалке и совершать параллельные телефонные звонки через интернет;
3. резервный канал. используется модем сотовых сетей, если основной порт внешнего подключения внезапно отключился;
4. принт-сервер. эта функция позволяет установить драйверы принтера, сканера или многофункционального устройства на процессор коммутатора. тем самым, функция «печать» становится доступной всем устройствам в сети;
5. режим «репитер»-повторитель. используется для усиления сигнала, способен расширить зону покрытия;
6. торрент-клиент. бывает встроенным. но можно установить самостоятельно. даёт возможность скачивать файлы из Интернета.

Таким образом, с помощью коммутатора можно создать локальную паутину, дать ей выход в интернет и защитить её от внешних угроз. Это их основная функция. Различия роутеров связаны с техническими вариантами подключения к интернету, с используемыми стандартами, а также с дополнительными функциями и требованиями.

Рассмотрев, какие бывают характеристики маршрутизаторов, можно подытожить параметры, на которые следует ориентироваться при выборе данного устройства.

• если требуется организовать зону Wi-Fi, то выбирать нужно маршрутизатор с этой функцией.
• узнайте, каким методом осуществляется ваше интернет-соединение и проконсультируйтесь с провайдером по поводу технических характеристик подходящего роутера.
• обязательно обратите внимание на стандарт беспроводной связи. Не имеет смысла приобретать мощный прибор, если скорость подключения к интернету изначально невысока. И наоборот. Ваш скоростной планшет будет зависать, если маршрутизатор более низкого формата беспроводной связи.
• для профессиональной деятельности однозначно нужен комутатор с расширенными возможностями.
• исходя из потребностей, с помощью маршрутизатора можно даже организовать Wi-Fi- мост, между домом и дачей, например. Можно обустроить зону wi-fi на площади до 2000кв.м, если грамотно расположить коммутатор и усилить сигнал.

• при прочих равных критериях выбирайте устройство с usb-портом. Это возможность подключать дополнительные внешние устройства, например, сетевой диск.
• если решите крепить роутер к стене, ориентируйтесь на уровень компьютерного стола.
• чем дальше от антенны – тем медленнее скорость. Чем больше потребителей беспроводного интернета – тем медленнее скорость. Учитывайте этот фактор.

Что такое маршрутизатор? Это устройство, которое предназначено для передачи разных файлов по «всемирной паутине» с помощью подключённых к нему мобильных или ПК устройств. В этой теме мы рассмотрим характеристики маршрутизаторов, их функции и назначения.

Маршрутизатор представляет собой небольшое устройство , которое состоит из следующих компонентов:

• встроенной антенны;
• аппаратного блока;
• шнура и питания.

Проще говоря, маршрутизатор - это сетевое устройство, которое по локальной сети может передавать файлы (фотографии, документы, аудио - и видеозаписи) между подключёнными к роутеру ноутбуками.

1. История;
2. Как работает устройство;
3. Виды и назначения маршрутизаторов.

История

Маршрутизатор появился в 1974 году как раз в то время, когда и была создана «мировая паутина». В 1976 году первые сетевые роутеры были уже широко известны по всему миру. У каждого такого сетевого роутера есть уровни и они делятся на три категории: маршрутизаторы ядра сети, граничные (сюда входят граничные, а также абонентские устройства меток) и межпровайдерские.

Что касается внешнего вида, то именно к этому производители роутеров относятся более, чем серьёзно. А теперь поговорим об этом более подробно и начнём с того, что в сетевом роутере очень много разъёмов.

Все они имеют свои названия и начнём с главного - WAN-порт и он предназначен для подключения к интернету. Далее, можно обнаружить несколько одинаковых LAN-портов (их число зависит от уровня роутера, но в среднем присутствует от 4 до 8 штук, а у промышленных их, вообще, около 100 и более). Все они существуют для подключения по внешней или внутренней локальной сети.

Одним из самых важных является разъём для подключения блока питания. А также недалеко от этих разъёмов может находиться антенна или разнообразные для неё гнёзда (их бывает несколько). Затем находится кнопка включения/выключения и режим сброса настроек (reset). Кнопка для подключения WiFi и USB-порт. Он нужен для подключения сторонних устройств, например, сканер или даже принтер. И также с внешней стороны присутствует индикатор.

По сути, роутер нужен для того, чтобы из нескольких локальных сетей получилась одна. Но и этого со временем стало не хватать, поэтому позднее каждая сеть смогла находить другие локальные сети с помощью роутеров. Рассмотрим ситуацию более понятно благодаря наглядному примеру . Итак, в класс, где находятся несколько компьютеров или ноутбуков нужно поставить сетевое устройство для того, чтобы каждый из них мог подключаться к одной локальной сети. Или, например, необходимо раздать интернет на несколько компьютеров одновременно.

Кроме этих функций сетевого устройства, есть и множество других. Например, подключать несколько компьютеров к интернету и устанавливать между ними соединения. А также маршрутизатор способен защищать группу (домашнюю или рабочую) от всяческих угроз в виде вирусов. Раздавать ip-адреса сетевой роутер также может, независимо от того, к какому уровню он относится. Есть и такая функция маршрутизаторов , как шифрование и контролирование трафика, а также регулирование доступа в интернет.

Как работает устройство

Каждый роутер имеет свою установку и режим, например, для внешней сети устанавливаются протоколы, а для внутренней схемы маршрутизации. Но в обоих случаях одновременно существует и контроль и защита, что, конечно же, имеет большое преимущество. Чтобы понять работу роутера, нужно как минимум ознакомиться с научными работами, с помощью которых и появился роутер. Но поскольку эта задача для многих будет непонятной, мы решили предоставить упрощённое описание принципа работы маршрутизатора.

Для начала нужно знать , что все данные в интернете могут передаваться маленькими пакетами. Но прежде чем передавать такую порцию данных, необходимо указывать адрес или, другим словом, точку доставки. Можно сказать, что маршрутизатор является почтальоном, который вначале получает нужный пакет, далее по внешней или внутренней локальной сети находит нужную точку доставки, после чего отправляет «посылку».

Виды и назначения маршрутизаторов

Поговорим о характеристиках маршрутизаторов, видов которых очень много у каждого из них своё назначение. Более того, каждый маршрутизатор выпускается с разными модемами, поэтому подключаются они к разным каналам.

Итак, существуют модемы dsl - adsl и vdsl . Они предназначены для того, чтобы интернет мог передаваться по телефонным проводам. Кабельный модем нужен для того, чтобы благодаря своему кабелю провайдер мог подключить абонента к интернету. Немного отличающиеся от других, маршрутизаторы с волоконно-оптическим кабелем выпускаются отдельно. Есть и своя линия, которая выпускает отдельные виды модемов. А также очень популярные на данный момент широкополосные 3G маршрутизаторы, которые можно использовать с sim-картой. Такие чаще всего называются модемами в режиме роутера. Без телефонных проводов такое устройство работать просто не сможет, но именно модем в режиме роутера более удобен/

Кроме роутеров , которые можно использовать дома, есть некоторое количество для разных случаев жизни:

Из всего вышесказанного следует один вывод - приобретать маршрутизатор необходимо после того, как выбрали, какой именно тип роутера вам нужен . После покупки не стоит включать и настраивать режимы маршрутизатора, лучше обратиться с этим к специалистам и позже наслаждаться интернетом.

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.

Распространение интернета стимулирует обычных пользователей активно участвовать в использовании новейших технологий без помощи посредников-специалистов. Как показала практика, истинного специалиста в сфере IT-технологий найти непросто, да и стоят их услуги недёшево. Другое дело - изобилие консультантов-дилетантов. И хотя цены на свои услуги они поддерживают на высоком уровне, качество и объём осуществляемых ими работ вполне по плечу обычному пользователю.

Проблемы организации локальной сети возникают не только перед системными администраторами предприятий и офисов. Изобилие цифровых устройств, находящихся в пользовании обычной среднестатистической семьи, невольно требует не только разделения трафика, но и включения их в общую сеть. Самым оптимальным вариантом решения этой проблемы является использование маршрутизатора (роутера).

Что такое маршрутизатор? Словами специалиста - это устройство, работающее как основное звено локальной сети. Маршрутизатор - это высокотехнологичный коммутатор, который, опираясь на информацию о топологии сети и определённые правила, принимает решение о пересылке пакетов между элементами, составляющими сеть.

Принцип работы маршрутизатора основывается на использовании адреса получателя, заложенного непосредственно в пакете данных, который определяется устройством по и выбирает путь передачи данных. В случае отсутствия маршрута для описания адреса пакет отбрасывается.

По другим способам определения маршрутов пересылки пакетов может использоваться адрес отправителя, для этого берутся во внимание протоколы верхних уровней и прочая информация, которую содержат заголовки пакетов конкретного сетевого уровня. Зачастую маршрутизаторы берут на себя функцию трансляции адресов как получателя, так и отправителя данных транзитного потока, основываясь на определенных правилах с целью ограничения доступа.

Для обычного пользователя вопрос о том, что такое маршрутизатор, находит куда более простой ответ. По сути, это компактный прибор, находящийся на входе локальной сети. В зависимости от его типа он может осуществлять передачу данных и по проводам, и по средствам беспроводных технологий организации связи.

Динамическая маршрутизация позволяет роутеру объединять в сеть большое количество элементов и даже несколько локальных контуров. Что такое маршрутизатор в данном случае? Это устройство, уже выходящее за рамки обычного связующего звена. С его помощью не только облегчается работа системного администратора, но и предоставляется возможность организовывать полноценную локальную сеть силами обычного пользователя.

Нам уже не приходится «заморачиваться» со специфическими понятиями и жаргоном специалистов, нет нужды вникать в классификацию протоколов. Достаточно пройти по пунктам все требования инструкции, и в результате нескольких минут работы локальная сеть с широкими возможностями к нашим услугам.

Процесс настройки роутера настолько прост, что его осилит даже школьник. Возможно возникновение некоторых рассогласований при определении сетевого адреса самого маршрутизатора, но они решаются либо автоматически, либо вручную (в зависимости от типа используемых устройств).

Если изначально определение роутера выглядело весьма запутанным из-за использования специфических терминов, то сейчас ответить на вопрос о том, что такое маршрутизатор, сможет любой, кто сталкивался с его настройкой и установкой. Простое и доступное устройство, облегчающее процесс организации сети, находит место и в офисе, и дома. Интерфейс работы с ним прост и интуитивно понятен. Заслуга разработчиков современных роутеров заключается в упрощении процесса их настройки, что делает их весьма распространенными и доступными среди широкой категории современных пользователей.

26. 06.2017

Блог Дмитрия Вассиярова.

Маршрутизатор — что за штука и где применяется?

Здравствуйте.

Каждому современному интернет-пользователю стоит знать, что такое маршрутизатор. Ведь с его помощью можно наиболее быстро, удобно и стабильно подключаться к Сети. Всю необходимую информацию об этом устройстве, включая его виды, принцип работы и основы выбора, вы найдете в этой статье.

Маршрутизатор - это…

Посредством маршрутизаторов человечество пользуется таким благом как Wi-Fi. Вы скажете, что подключение происходит через роутер? Верно. Так каково же отличие маршрутизатора от роутера? Никакой. Это одно и то же, просто «роутер» - более укоренившееся английское слово, которое по-русски означает «маршрутизатор».

Научными словами, он представляет собой специализированное устройство с двумя и более сетевыми интерфейсами, задача которого состоит в пересылке пакетов данных между разными сегментами сети.

Проще перевести это на доступный к пониманию язык на примере того, какую роль он играет при подключении к интернету. Поэтому читаем далее.

Для чего он нужен?

Допустим, вы захотели провести в дом интернет. Провайдер заводит в ваше жилье один кабель. Но вы пользуетесь не только компьютером, но также смартфоном, планшетом, и желаете организовать беспроводную связь с принтером. Теоретически, можно подвести по кабелю к каждому девайсу. Однако это не только выйдет дорого, но и по всему дому расползутся провода, что выглядит не эстетично. Что делать?

Необходимо подвести кабель в одну точку доступа, которая будет раздавать интернет всем устройствам. В ее роли и выступает маршрутизатор. Таким образом, его предназначение состоит в раздаче по воздуху интернета, который он получает через кабель провайдера или мобильной сети.

В частности, широкополосный роутер дает возможность двум и более компьютерам получать пакеты данных из интернета сразу под одним IP-адресом.

На этом не ограничиваются функции роутера. Он также необходим для организации беспроводной локальной сети. То есть благодаря ему вы можете обмениваться данными по Wi-Fi между гаджетами и удаленно управлять ими.

К примеру, вам не обязательно пользоваться USB-кабелем, чтобы загрузить фотографии с телефона в ноутбук или с компьютера дать команду принтеру по распечатыванию документа. Все это можно делать без проводов, но при условии, что в каждом устройстве имеется Wi-Fi-адаптер.
Также можно организовать мост между двумя точками доступа, но подойдут для данной цели не все модели, а лишь с поддержкой такой опции. Это необходимо для расширения радиуса действия роутеров.

Принцип действия

Хотите знать, как именно осуществляется раздача интернета маршрутизатором? Суть работы заключается в названии девайса. Он назначает маршруты потоков данных к подключенным устройствам, равномерно распределяя скорость между ними.

Технически это происходит так: во внутренней памяти роутера имеется таблица маршрутизации, в которой подбираются наиболее оптимальные пути к гаджетам. Для этого роутер периодически посылает к каждому из них тестовые запросы, тем самым вычисляя время, за которое пакет данных будет доходить адресату. Так работают DHCP серверы - наиболее популярные динамические маршрутизаторы.

Но бывают ситуации, когда необходимо прописать пути вручную, чтобы задать точный адрес для определенной техники. Это помогает избежать ошибок в синхронизации таблиц, и тем самым обеспечить более стабильное и безопасное подключение. Такой способ работы называется статической маршрутизацией.

Виды роутеров

В первую очередь маршрутизаторы различают по стандарту Wi-Fi-соединения. На данный момент их 5. Название каждого начинается с 802.11, но отличается буквой в конце (a, b, g, n, ac). Разница между ними состоит в скорости передачи данных. На это еще влияет количество антенн.
Например, самым быстрым и современным является стандарт 802.11n. Если у него 1 антенна, скорость составит 55 мбит/с, 2 - 110 мбит/с, 3 - 165 мбит/с и 4 - 220 мбит/с.

Что касается других стандартов, то:

• «а» используется преимущественно провайдерами;
• «b» уже практически не встречается, так как обладает малой скоростью;
• «g» работает быстрее, но по нынешним меркам уже не актуален;
• «ac» недавно только начал внедряться, но его тоже пока применяют лишь поставщики интернета.

При покупке учитывайте такое правило: скорость роутера не должна быть меньше предоставляемой вам провайдером. Иначе вы получите только ту, с которой позволяет работать девайс, а платить будете больше.

Другие характеристики

Зная основные параметры, которыми обладают и, собственно говоря, отличаются маршрутизаторы, вам будет легко выбрать себе подходящий. Итак:

• Диапазон приема и передачи данных. Для дома и офиса покупают устройства на 2,4 ГГц, которые маркируются цифрой 2. Менее популярными являются 5-гигагерцевые (стандарты «а» и «ac»). Их чаще используют провайдеры для подачи интернета, когда невозможно провести провода. Такие девайсы маркируются цифрой 5. Бывают роутеры, поддерживающие оба этих диапазона или другие, например, 3 ГГц.

• Стандарты шифрования данных. Зачастую современные маршрутизаторы поддерживают такие стандарты как WEP (самый уязвимый к взлому), WPA (предполагает ключи для шифрования объемом 128 бит), WPA2 (размер ключей увеличен в 2 раза по сравнению с предыдущим вариантом).
• Количество LAN-портов. Роутер может раздавать интернет не только по воздуху, но и через кабели. Для них имеются специальные разъемы, число которых бывает разным. По проводам обычно подключаются стационарные компьютеры и такая техника как принтер, сканер и пр. В зависимости от того, сколько ее у вас, выбирайте количество LAN-интерфейсов.

• Мощность сигнала. Если вы живете в большом доме и планируете поставить роутер за несколькими несущими стенами от места, где часто проводите время в интернете, необходимо брать девайс с антенной минимум на 5 dBi.
• Тип подключения к Сети. Вы собираетесь выходить в интернет по мобильной сети? Тогда вам понадобится 3G/4G/LTE-роутер. Для кабельного соединения (витая пара) нужна Ethernet-модель - это наиболее популярный вариант, а оптоволокно подключается через SFP-устройства. В селах и частном секторе применяется EPON/GEPON/GPON-маршрутизаторы.
  Менее распространенными моделями являются xDSL - работает через телефонный кабель, DOCSIS - через телевизионный, и просто Wi-Fi, который коннектится с провайдером без проводов.

Дополнительные функции

Также роутеры могут иметь расширенный функционал, а именно:

• Встроенный Firewall. Защищает подключение от взлома.
• Наличие USB-порта. Через него можно внешние накопители, периферийную технику, мобильный модем в качестве дополнительной точки доступа.

• Поддержка IPTV. Для просмотра интернет-телеканалов.
• Встроенный торрент-клиент.
• Шейпер трафика. Выставляет приоритеты в распределении каналов с данными.
• Поддежка VPN туннелей. Благодаря ему можно создать виртуальную сеть с удаленным офисом.

Думаю, теперь вам не составит проблемы выбрать маршрутизатор согласно индивидуальным потребностям.