Из чего состоит роутер

Маршрутиза́тор (проф. жарг. рýтер или роутер транслитерация от англ. router /ˈɹu:tə(ɹ)/ или /ˈɹaʊtəɹ/ [1] , /ˈɹaʊtɚ/ ) — специализированный компьютер, который пересылает пакеты между различными сегментами сети на основе правил и таблиц маршрутизации [2] . Маршрутизатор может связывать разнородные сети различных архитектур. Для принятия решений о пересылке пакетов используется информация о топологии сети и определённые правила, заданные администратором.

Маршрутизаторы работают на «сетевом» (третьем) уровне сетевой модели OSI, в отличие от коммутаторов (свитчей) и концентраторов (хабов), которые работают соответственно на втором и первом уровнях модели OSI.

Содержание

Принцип работы [ править | править код ]

Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в заголовке пакета, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута — пакет отбрасывается.

Существуют и другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя, фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/расшифровывание передаваемых данных и т. д.

Таблица маршрутизации [ править | править код ]

Таблица маршрутизации содержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица состоит из некоторого числа записей — маршрутов, в каждой из которых содержится идентификатор сети получателя (состоящий из адреса и маски сети), адрес следующего узла, которому следует передавать пакеты, административное расстояние — степень доверия к источнику маршрута и некоторый вес записи — метрика. Метрики записей в таблице играют роль в вычислении кратчайших маршрутов к различным получателям. В зависимости от модели маршрутизатора и используемых протоколов маршрутизации, в таблице может содержаться некоторая дополнительная служебная информация. Например:

Таблица маршрутизации может составляться двумя способами:

• статическая маршрутизация — когда записи в таблице вводятся и изменяются вручную. Такой способ требует вмешательства администратора каждый раз, когда происходят изменения в топологии сети. С другой стороны, он является наиболее стабильным и требующим минимума аппаратных ресурсов маршрутизатора для обслуживания таблицы.
• динамическая маршрутизация — когда записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации — RIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS, BGP, и др. Кроме того, маршрутизатор строит таблицу оптимальных путей к сетям назначения на основе различных критериев — количества промежуточных узлов, пропускной способности каналов, задержки передачи данных и т. п. Критерии вычисления оптимальных маршрутов чаще всего зависят от протокола маршрутизации, а также задаются конфигурацией маршрутизатора. Такой способ построения таблицы позволяет автоматически держать таблицу маршрутизации в актуальном состоянии и вычислять оптимальные маршруты на основе текущей топологии сети. Однако динамическая маршрутизация оказывает дополнительную нагрузку на устройства, а высокая нестабильность сети может приводить к ситуациям, когда маршрутизаторы не успевают синхронизировать свои таблицы, что приводит к противоречивым сведениям о топологии сети в различных её частях и потере передаваемых данных.

Зачастую для построения таблиц маршрутизации используют теорию графов.

Применение [ править | править код ]

Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети благодаря её разделению на домены коллизий или широковещательные домены, а также благодаря фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы xDSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.

В качестве маршрутизатора может выступать как специализированное (аппаратное) устройство, так и обычный компьютер, выполняющий функции маршрутизатора. Существует несколько пакетов программного обеспечения (на основе ядра Linux, на основе операционных систем BSD) с помощью которого можно превратить ПК в высокопроизводительный и многофункциональный маршрутизатор, например, Quagga, IPFW или простой в применении PF.

История изобретения [ править | править код ]

Основы концепции заложил (1966) Дональд Дэвис, конструируя британскую сеть NPL. Технологии быстро переняли американцы, стремящиеся соорудить слаженную линию обороны. Плата IMP (процессор интерфейса сообщений) выступала узлом сети, занимающимся коммутацией сообщений. Конструкция просуществовала вплоть до развала СССР, упразднена в 1989 году, составив первое поколение шлюзов, ставшее эволюционно маршрутизаторами.

Первым маршрутизатором был мини-компьютер Honeywell DDP-516, дополненный особым внешним интерфейсом связи. Часть коммутирующих функций отдали программному обеспечению. Впоследствии роль коммутаторов отдали Honeywell 316, лишённым особой защиты. Новички тянули примерно две трети производительности, стоя вдвое дешевле. Соединение с хостами вели посредством последовательной шины передачи данных. Оборудование, программное обеспечение обсуждает открытый (ныне) документ RFC 1, первый из выпущенных IETF.

Устройства для дома и малого офиса [ править | править код ]

В бытовом секторе обычно используются маршрутизаторы, обеспечивающие подключение домашней сети компьютеров к каналу связи интернет-провайдера. Как правило, при этом маршрутизатор обеспечивает IP-адресацию устройств локальной сети по протоколу DHCP, а сам получает IP-адрес от внешнего провайдера. Обычно современный маршрутизатор имеет ряд вспомогательных функций и встроенных возможностей: беспроводная точка доступа Wi-Fi для подключения мобильных устройств, межсетевой экран для защиты сети от внешних атак, резервирование доступа в Интернет через каналы от нескольких провайдеров, веб-интерфейс для упрощения настройки устройства, USB-порт для подключения принтера или дискового хранилища и другие.

Зачастую при организации домашних или небольших офисных сетей, для объединения компьютерных и мобильных устройств между собой или для получения доступа к интернету применяются устройства, называемые маршрутизаторами. К сожалению, многие пользователи очень часто путают понятие маршрутизатора и роутера, хотя в общем смысле оба эти термина равнозначны. Но последние представляют собой отдельно взятый вид сетевого оборудования. А класс маршрутизаторов включает в себя и другие девайсы, например, те же DSL/ADSL-модемы, репитеры, усилители сигнала и т. д. Далее предлагаем рассмотреть назначение и принцип работы роутера, а также ознакомится с некоторыми базовыми понятиями, которые пригодятся при выполнении правильных настроек. Но для начала остановимся на том, что представляет собой такое устройство.

Что такое роутер?

Если говорить о самом устройстве, английский термин Router, от которого произошло русифицированное название, переводится именно как «маршрутизатор». И с этим в свое время возникало достаточно много казусов, поскольку в тех же магазинах можно было увидеть отдельные стеллажи и для роутеров, и для маршрутизаторов. Потом рассматриваемый термин прочно вошел в обиход. Все маршрутизаторы стали называть роутерами и наоборот (хотя это в некотором смысле и неправильно).

Но вернемся к описываемым устройствам. Сегодня наибольшее распространение получили девайсы, предназначенные для беспроводной раздачи сигнала на основе технологии Wi-Fi. Однако сами они беспроводными в чистом виде могут и не являться. Это касается только тех случаев, когда при организации доступа в интернет или для получения возможности подключения к одной сети большего количества компьютеров и мобильных устройств используется несколько маршрутизаторов, один из которых является основным, а остальные исполняют роль репитеров, то есть работают в режиме точки доступа АР.

К самому же роутеру необходимо подключать кабель провайдера. Только после этого он сможет раздавать сигнал. При этом каждому подключенному к маршрутизатору беспроводным способом устройству адрес в подсети назначается автоматически.

Не зря же при создании Wi-Fi-подключения рекомендуется использовать в настройках протокола IPv4 автоматическое получение всех параметров.

В этом отношении принцип работы Wi-Fi-роутера в общих чертах сводится к тому, что он транслирует сигнал в определенном радиочастотном диапазоне, и раздаваемый сигнал принимается всеми устройствами, находящимися в радиусе действия маршрутизатора. В связи с этим сразу можно сделать выводы о некоторых недостатках такого сетевого оборудования, которое главным образом состоит только в ограничении расстояния, на которое может передаваться беспроводный сигнал (у простейших моделей оно составляет в среднем 100 метров в прямой видимости, а иногда расстояние может существенно уменьшаться из-за наличия всевозможных преград, мешающих прохождению радиоволн).

Кроме того, если обратить внимание на домашние устройства, практически все недорогие модели роутеров имеют ограничения по количеству одновременно подключаемых компьютеров или мобильных девайсов. В офисах же принято использовать более мощные модели, хотя менее затратным выглядит метод создания дополнительных точек доступа.

Наконец, роутеры могут достаточно сильно разниться и по исполнению (1-,2- и 3-антенные), и по показателям скорости передачи данных (от 0,1 Мбит/с до нескольких Гбит/с).

Виды и классификация

С принципом работы WiFi-роутера в общих чертах пока все понятно. Теперь остановимся на классификации этого типа устройств. Вообще, в глобальном смысле все маршрутизаторы можно разделить по типу доступа к внешним и локальным сетям.

В первую категорию входят маршрутизаторы ADSL, Ethernet и LTE. По второму признаку устройства разделяют по принципу работы роутеров в плане трансляции раздаваемого сигнала (проводные и беспроводные). В первом случае организация сетевых подключений основана на использовании проводов. Для вторых применяется тот самый радиосигнал, о котором было сказано выше.

Отдельно следует отметить и классификацию по критерию устройства оборудования. Различают стандартные устройства и комбинированные. Второй тип интереснее в том плане, что некоторые модели оснащаются дополнительными USB-портами, что позволяет совершенно просто подключать к ним, например, 3G-модемы, добавляющие собственный канал связи при потере сигнала от основного провайдера.

Также через USB-интерфейс очень часто подключаются внешние жесткие диски, что применяется при создании собственных FTP-серверов. Некоторые модели уже в заводской сборке оснащаются встроенными 3G/4G-модемами, хотя именно функция модема есть у любого роутера. Разница лишь в том, что он обслуживает только одно устройство. А роутер работает с несколькими сразу (правда, ADSL-модемы можно настроить для работы именно в режиме роутера).

В отдельную категорию стоит выделить маршрутизаторы, к которым можно подключать внешние защитные экраны (файрволлы в виде «железного» оборудования), а в некоторых моделях они могут быть внутренними (либо «железными», либо программными). Наконец, к некоторым типам роутеров можно подключать даже принтеры, поддерживающие функцию прямой печати, что позволяет использовать их для одновременного доступа с нескольких устройств по сети.

Принцип работы вай-фай-роутера: на что обратить внимание при выборе устройства?

Перейдем к основным критериям, которые следует учесть при покупке устройства. Первое и самое главное – поддерживаемые протоколы доступа к сети. Согласитесь, если роутер не может работать с тем протоколом, который изначально предполагает использовать для подключения провайдер, ни о каком доступе к интернету можно даже не думать.

Второй момент, если вы выбираете беспроводный маршрутизатор, связан с поддержкой стандартов Wi-Fi (IEEE802.11).

Поскольку они развиваются стремительными темпами, предпочтение лучше отдать тому устройству, в котором имеется поддержка абсолютно всех стандартов, среди которых основными являются b, g и n. А вот одной из самых последних разработок можно назвать комбинированный стандарт ас, который по своим характеристикам превосходит все остальные в разы.

Наконец, обратите внимание на лимит по одновременно подключаемым устройствам. Хотя это и не самый основной показатель, поскольку даже в домашних условиях из самого обычного ноутбука или мобильного телефона можно сделать дополнительную точку доступа, что позволит и больше устройств подключить, и увеличит радиус действия сигнала от основного ретранслятора при большом удалении устройств друг от друга. Например, в частном доме с большой площадью или этажностью.

Протоколы доступа к сети

Теперь несколько слов о принципе работы роутера применительно к основным протоколам доступа к сети. На сегодняшний день основными стандартами являются PPTP, PPPoE и L2TP (но есть и другие). В большинстве своем они используются при организации защищенных VPN-соединений и частных виртуальных сетей, и считается, что наиболее безопасным является протокол PPPT. Зато тот же стандарт PPPoE позволяет передавать данные намного быстрее. Вообще, перед покупкой оборудования лучше сразу уточнить у провайдера, для каких именно стандартов нужна поддержка.

Устройство и принцип работы роутера применительно к встроенному программному обеспечению

Нередко эти устройства называют своеобразными мини-компьютерами со своим собственным программным обеспечением. Да, действительно, это так и есть. В самом устройстве имеется свой процессор и некое подобие операционной системы, обычно называемое прошивкой. Но для понимания того, как это все работает, необходимо рассмотреть принцип работы роутера (маршрутизатора) в отношении организации так называемых таблиц маршрутизации, которые отвечают за распределение сигнала.

Таких типов различают два: динамическая и статическая маршрутизация. В первом случае в памяти роутера хранится определенное количество обновляемых адресов, а само устройство через некоторые промежутки времени посылает тестовые сигналы на подключенные устройства для проверки их состояния.

Во втором случае организация выглядит более сложной, поскольку в таблице маршрутизации содержатся только четко обозначенные статические (неизменяемые) адреса, а при выявлении неизвестного адреса, отсутствующего в основном списке, он игнорируется (блокируется). Как уже понятно, при использовании такого принципа работы роутера обеспечивается максимальная защита от возможного перехвата передаваемых пакетов данных злоумышленниками. Но настройка является достаточно сложной и трудоемкой.

Подключение устройства

Наконец, с основными принципами работы вай-фай-роутера для дома или офиса разобрались. Самое время перейти к практическому применению знаний. Первым делом маршрутизатор нужно подключить и настроить. Ничего сложного тут нет.

Включите роутер при помощи адаптера питания в электросеть. Затем присоедините кабель провайдера к порту WAN (или Internet), который обычно окрашен в синий цвет (иногда – в желтый). К одному и разъемов LAN присоедините кабель, поставляемый в комплекте, а второй его конец включите в соответствующий разъем RJ-45 на сетевой карте компьютера или ноутбука (это нужно для первоначальной настройки).

Как войти в веб-интерфейс роутера?

Теперь нужно зайти в настройки. Принцип работы роутеров таков, что для выполнения входа использовать нужно всего лишь какой-нибудь веб-браузер, установленный на компьютере (да хоть Internet Explorer).

В адресной строке для большинства известных моделей впишите адрес 192.168.0.1 или с окончанием на 1.1 (который, кстати, является адресом основного шлюза), а в появившихся полях авторизации дважды введите слово admin. А вообще, узнать адрес, логин и пароль можно на специальной этикетке, присутствующей на обратной стороне устройства, поскольку некоторые производители такого оборудования могут использовать и другие комбинации.

Основные параметры и настройки

Итак, в интерфейс вы зашли. Конечно, сразу можно воспользоваться «Мастером» простых настроек. Достаточно ввести опции, предоставленные провайдером при заключении договора на обслуживание, не забыв указать название сети, пароль доступа и тип адреса (динамический или статический). Обычно после выполнения первичных настроек все уже должно работать.

Если же по каким-то причинам раздача сигнала отсутствует, дополнительно посмотрите на параметры в разделе беспроводного режима, где в обязательном порядке должны быть активированы пункты включения беспроводного вещания роутера и широковещания SSID.

Для некоторых установленных на компьютере программ очень часто требуется выполнить проброс портов, причем даже не в брандмауэре Windows, а именно на роутере. Принцип работы несколько напоминает все действия по созданию нового правила в файрволе, но выглядит более простым. Все же параметры устанавливаются в разделе переадресации, где имеется подраздел Port Forwarding (или Port Triggering).

Обновление прошивки и устранение некоторых проблем со связью

Хочется надеяться, что в принципы работы роутера ясность внесена. Остается добавить несколько слов по поводу исправления возможных нарушений в работе устройства или при пропадании связи.

Чаще всего достаточно выполнить сброс параметров, отключив роутер от электросети примерно на 15-20 секунд, а не перезагружая устройство нажатием кнопки на тыльной стороне. Если это не помогает, попробуйте выполнить сброс сетевых настроек на компьютере, используя для этого командную строку и инструментарий апплета ipconfig. Также полный сброс до заводского состояния можно выполнить и на самом маршрутизаторе (в веб-интерфейсе для этого имеется специальный раздел). На крайний случай в разделе системных инструментов можно выполнить установку обновленной прошивки, если таковая доступна.

В любом доме, любой квартире, где есть Интернет и несколько компьютеров, смартфонов и планшетных компьютеров, одним словом – много интернет-устройств, то обязательно для одновременного доступа в сеть применяется маршрутизатор – сетевое устройство, объединяющее все компьютерные устройства в единое целое.

Но мало кто знает устройство роутера, принцип его работы, и в данной статье мы попробуем «на пальцах» объяснить основы основ по данному вопросу.

Начнем с устройства маршрутизатора.

Физическое устройство маршрутизатора

Внешний облик роутеров очень разнообразен, но все они работают по одному принципу – получив порцию информации, будь то из Интернета или локальной сети, он анализирует ее и отправляет именно тому компьютеру, для которого она предназначалась.

Естественно, если к маршрутизатору подключено более, чем два компьютера, и именно проводным соединением. В случае с беспроводной передачей Wi-Fi несколько иная ситуация – информацию получаю все в зоне действия Wi-Fi сети, но все ее игнорируют, кроме получателя.

Компьютеры при проводной сети подключаются к LAN портам маршрутизатора, расположенного в большинстве случаев на задней стороне.

Внутри роутера располагается небольшой компьютер – центральный процессор, оперативная и постоянная память, управляющие проводной и беспроводной сетью контроллеры и много-много другой электроники.

И, естественно, сложные, временами многослойные печатные платы, на которых располагаются составляющие аппаратной начинки.

Программное обеспечение маршрутизатора

Сделать маршрутизатор – это пол дела, еще необходимо, чтобы всеми процессорами и чипами что-то управляло, то есть необходим программный код. И такие программы назвали прошивками, или микропрограммами.

От прошивки зависит работа маршрутизатора в целом. На рынке немало моделей с достаточно высоким качеством аппаратных составляющих, но «сырыми» нестабильными микропрограммами, которые сводят работы роутера «на нет». Постоянные разрывы связи, зависания и нестабильность работы – и всему вина программного кода. По этой причине разработчики ведут постоянные работы по исправлению ошибок, и новые версии не только улучшают работу роутера, но и добавляют новый функционал.

Обновление прошивки

Для обновления прошивки необходимо скачать файл с новой версией ПО с сайта производителя на компьютер, с которого будем обновлять маршрутизатор. Далее через веб браузер заходим в настройки роутера.

Далее переходим в системные настройки (в зависимости от роутера пункт может иметь другое название), и ищем пункт меню «Обновление микропрограммы».

Жмем кнопку «Обзор», выбираем скаченный файл, и жмем кнопку «Upgrade». Польше от пользователя ничего не требуется, только дождаться, пока прошивка перекачается в память роутера и установится.

Внимание! В процессе обновления нельзя выключать питание маршрутизатора!

После успешного окончания процесса он сам перезагрузится.

Режимы работы маршрутизатора

Опять же в зависимости от прошивки маршрутизатор может выполнять несколько функций, работая в разных режимах. Одним из режимов является точка доступа.

В этом режиме маршрутизатор может работать только при наличии Wi-Fi модуля. Но в данном режиме роутер не имеет IP-адреса, он по сути является коммутатором, только беспроводным. Это значит, что все настройки по подключению к провайдеру необходимо производить на компьютере.

Режим работы router

Но есть более удобный режим – режим router. В данном режиме работы все необходимые пароли, логины, IP-адреса и все остальное прописывается непосредственно в память маршрутизатора, тем самым он сам устанавливает связь с провайдером и настраивает доступ в Интернет.

Данный режим наиболее популярный и часто используемый в домашних компьютерных сетях.

Дополнительный функционал маршрутизаторов

Современные модели роутеров уже не только организуют компьютерную сеть, но и выполняют множество дополнительных полезных функций. Например, их оборудуют USB портами.

Более дорогие модели позволяют подключать к USB портам множество устройств:

1. USB 3G модемы, так называемые «свистульки». Как правило – для дополнительного Интернет канала, автоматически активируемого при обрыве связи основного провайдера;
2. Внешние USB жесткие диски. Вся информация, содержащаяся на нем, доступна всем компьютерам сети. Это очень удобно, так как экономит место на жестких дисках компьютеров;
3. Сетевые USB принтеры, к которым также имею доступ все компьютеры сети.

Если маршрутизатор имеет мощный блок питания, то можно к USB порту подключить и несколько USB устройств через USB разветвитель.

Небольшой видео урок, как перепрошить маршрутизатор: