Принципы работы маршрутизации

Маршрутизатор (router, роутер)– сетевое устройство третьего уровня модели OSI, обладающее как минимум двумя сетевыми интерфейсами, которые находятся в разных сетях. Причем в сетях могут использовать различные технологии физического и канального уровней. Маршрутизатор может иметь интерфейсы: для работы по медному кабелю, оптическому кабелю, так и по беспроводным «линиям» связи. На физическом и канальном уровне наиболее часто используются технологии Ethernet, FastEthernet, GigabitEthernet, 10GEthernet, Toking Ring, FDDI, PPP, Frame Relay, X.25, SDH, PDH, DWDM и др.

На сетевом уровне используются сетевые протоколы: IPv4, IPv6, IPX, Frame Relay, ATM, X.25. Маршрутизаторы различаются по области их применения. Маршрутизаторы для дома и небольшого офиса имеют малый размер, просты в настройке. Зачастую в них встроен коммутатор Ethernet и беспроводная точка доступа WiFi.

Высокопроизводительные промышленные маршрутизаторы выпускаются в 19 дюймовых Unit корпусах для монтажа в серверную стойку. Представляют собой шасси с установленными модулями/блоками. Их функциональность, как правило, можно расширить с помощью установки дополнительных модулей. Такие маршрутизаторы отличает высокая скорость обработки пакетов, многофункциональность, возможность передачи данных в различных физических средах (за счет сменных модулей) и использования различных стандартных протоколов, а также мульти сервисность и высокая стоимость.

Маршрутизация— процесс определения маршрута следования информации в сетях связи.

Маршрутизатор, как и, например, мост, имеет несколько портов и должен для каждого поступающего пакета решить – отфильтровать его или передать на какой-то другой порт.

Как и мосты, маршрутизаторы решают эту дачу с помощью специальной таблицы – таблицы маршрутизации. По этой таблице маршрутизатор определяет, на какой порт нужно передавать пакет, чтобы он достиг нужной подсети (не обязательно сразу). Если сеть содержит петли, в таблицах маршрутизации может быть несколько записей на одну подсеть, описывающих разные возможные маршруты.

Каждый порт маршрутизатора рассматривается, как отдельный узел сети. Другие узлы должны знать его адрес и направлять пакеты для передачи в другие подсети на этот адрес, а не просто выдавать их в канал (как при прозрачных мостах).

Каждый маршрутизатор принимает решения о направлении пересылки пакетов на основании таблицы маршрутизации. Таблица маршрутизации содержит набор правил. Каждое правило в наборе описывает шлюз или интерфейс, используемый маршрутизатором для доступа к определенной сети.

Маршрут состоит из четырех основных компонентов (полей записи):

-значение получателя (адрес сети назначения);

-маска;

-интерфейс (порт);

-адрес шлюза;

-стоимость маршрута или метрика маршрута.

Сетевой шлюз (англ. gateway) — аппаратный маршрутизатор или программное обеспечение для сопряжения компьютерных сетей, использующих разные протоколы (например, локальной и глобальной).

Шлюз по умолчанию (default gateway) -адрес маршрутизатора, на который отправляется трафик для которого не нашлось отдельных записей в таблице маршрутизации.

Шаблонная маска (wildcard mask)– маска, указывающая на количество хостов сети. Является дополнением для маски подсети.

Автономная система (AS)– группа маршрутизаторов, обменивающаяся маршрутной информацией при помощи одного протокола.

Алгоритм маршрутизации – правило назначения выходной линии связи (порта) на основе данных, содержащихся в заголовке пакета, данных, описывающих состояние маршрутизатора и сети в целом.

Эффективность алгоритмов характеризуется:

- временем доставки пакетов

- нагрузкой на сеть

- затратами ресурсов маршрутизаторов (времени и памяти).

Для повышения эффективности желательно, чтобы каждый маршрутизатор имел информацию, как о топологии сети, так и состоянии узлов и связей между ними.