Для чего используются маршрутизаторы

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.

Сегодня в каждой квартире, за редким исключением, есть интернет. Слова «роутер», «маршрутизатор», «IP-адрес», «локальная сеть» прочно вошли в обиход. Но не все разбираются в этих понятиях. Особенно это касается начинающих пользователей, которые только решили подключиться к сети. В этой статье мы простыми словами попытаемся рассказать что такое роутер, зачем он нужен в квартире и как им пользоваться.

Роутер простыми словами

Внешне роутер выглядит как небольшая коробка с одной или несколькими антеннами и портами для подключения сетевых кабелей. Его задача получить сигнал от провайдера и раздать его на компьютеры и ноутбуки пользователя. То есть он позволяет подключить к интернету одновременно несколько устройств.

Но, кроме этого, роутер выполняет ряд других важных функций: он умеет распределять (маршрутизировать) трафик между несколькими устройствами. Поэтому ещё его называют маршрутизатором. Роутер и маршрутизатор это одно и то же, потому что по-английски router собственно и означает «маршрутизатор».

Какие бывают роутеры

Чаще всего мы имеем дело с Wi-Fi роутером, который подключается к провайдеру по кабелю (Ethernet-подключение) и раздаёт интернет на клиентские устройства так же по кабелю или по беспроводной сети. Но на самом деле роутеры бывают разные и отличаются способом подключения к интернету.

Витая пара и оптоволокно

Самый распространённый роутер, как уже было сказано, подключается к интернету по кабелю (витой паре). Но вместо витой пары может использоваться оптоволокно (GPON). Такой способ подключения обеспечивает значительно более высокую скорость и ряд дополнительных возможностей. Соответственно, роутер здесь используется другой – имеющий встроенный порт для подключения к оптоволоконной линии. В остальном он работает точно так же – получает по кабелю интернет и раздаёт его устройствам в квартире.

Телефонная линия

Для соединения с провайдером может использоваться телефонная линия. Такой способ подключения называется ADSL. Как правило, в этом случае используется либо ADSL-модем с функцией роутера либо пара ADSL-модем+обычный роутер. В первом случае маршрутизатор непосредственно подключается к телефонной линии, а интернет раздаёт по кабелю или по Wi-Fi. Во втором – ADSL-модем подключается к телефонной линии, а к нему по витой паре обычный роутер, который раздаёт интернет.

Мобильные

И есть отдельная группа устройств – портативные 3G/4G роутеры, предназначенные для подключения к мобильным сетям. В этом случае к интернету маршрутизатор подключается по воздуху. Клиентские устройства подключаются по Wi-Fi. Но некоторые мобильные роутеры умеют раздавать интернет, например, по USB-кабелю.

3G модулем оснащаются и некоторые модели обычных Wi-Fi роутеров. А, кроме того, к маршрутизатору с USB-портом можно подключить 3G модем и получать интернет от мобильного оператора.

Во всех случаях роутеры работают одинаково: находясь между интернетом и домашней сетью, они принимают трафик извне и распределяют его между устройствами пользователя.

Для чего нужен роутер в квартире

Раньше, когда в доме был всего один подключенный к интернету компьютер, необходимости использовать роутер не было. Кабель от провайдера подключался непосредственно к сетевой карте ПК и интернет поступал напрямую. Но сегодня очень часто в квартире используется больше одного устройства. Это может быть стационарный ПК и ноутбук. А ещё смартфон или планшет, которые тоже хочется подключить к интернету. Кроме того, например, современные ТВ-приставки тоже используют интернет-соединение. Кабель же от провайдера заведен один. Кроме того, провайдер предоставляет обычно только один IP-адрес. А это означает, что подключиться к интернету может только одно устройство, которому этот адрес присвоен. Можно, конечно, получить дополнительные адреса, но их придётся оплачивать дополнительно.

Кроме того, роутер позволяет организовать совместный доступ к сетевым ресурсам. Если у вас есть принтер, нет необходимости таскать файлы для печати с компьютера на компьютер на флешке. Принтер можно подключить непосредственно к роутеру, если есть такая возможность, или просто разрешить печать по сети на том ПК, к которому он подсоединён. Теперь распечатать документ можно с любого устройства в вашей домашней сети, не важно подключается оно к роутеру по кабелю или по Wi-Fi. Точно так же можно открыть доступ к файлам, например, к папке с фильмами на компьютере и просматривать их по сети без необходимости копировать на ноутбук или планшет.

Как работает роутер

Зачем в квартире нужен Wi-Fi роутер мы разобрались. Теперь давайте выясним, как же он работает.

Итак, провайдер завёл к вам в квартиру кабель и выдал внешний IP-адрес. Он будет выглядеть, например, так: 130.180.210.32. Но, скорее всего, адрес будет динамический – то есть при каждом подключении вам будет присваиваться новый. Эти цифры – ваш адрес в интернете. Когда вы отправляете запрос, он уходит в сеть с этого адреса и на этот же адрес приходит ответ.

Если же вы попытаетесь подключить к сети одновременно два компьютера, использующих один и тот же IP, возникнет конфликт IP-адресов – сервера в интернете не будут знать на какой из двух компьютеров нужно передать данные. Получится, что запрос отправил один компьютер, а сервер переслал данные на другой. В результате невозможно открыть сайт или скачать файл. Два устройства с одним IP-адресом в сети работать не могут. Это примерно то же самое, как если бы на улице было бы два дома с одинаковым номером.

Чтобы ваши ПК и прочие гаджеты смогли выходить в интернет, потребуется подключить их к роутеру. Компьютеры обычно соединяются с ним по кабелю, а мобильные устройства и ноутбуки по Wi-Fi. Программное обеспечение роутера настроено таким образом, что каждому из этих устройств присваивается внутренний сетевой адрес. Обычно он имеет вид 192.168.0.2, 192.168.0.3 и так далее. Эти адреса из интернета не видны, их видит только ваш маршрутизатор. Сам он в этом случае использует внутри сети адрес 192.168.0.1.

Получается, что у роутера одновременно два адреса – внутрисетевой и внешний. По внутреннему адресу ваши устройства передают запросы на роутер, адресованные удалённым серверам в интернете. Он запоминает, с какого внутреннего адреса пришёл запрос и передаёт его дальше, используя внешний IP. На этот адрес приходит ответ. Поскольку роутер запомнил, какой именно компьютер внутри сети запрашивал данные, то он тут же передаёт ответ по назначению. Этот процесс и называется маршрутизацией. Таким образом, роутер делает возможным одновременное подключение к интернету десятков устройств, используя всего лишь одно внешнее подключение.

Как пользоваться роутером

Современные роутеры просты в использовании. Вам потребуется только один раз настроить подключение к интернету и в дальнейшем вмешательство в работу устройства, скорее всего, не потребуется. Разве что иногда нужно будет перезагружать ваш маршрутизатор (специальной кнопкой или просто отключив его ненадолго от питания). Это может потребоваться, если роутер «завис» или не работает интернет.

В большинстве случаев, если ваш провайдер использует стандартные параметры подключения, настройка роутера займёт меньше минуты. При первом подключении, как только вы войдёте в панель управления устройством, запустится мастер настройки. В процессе вам потребуется ввести указанные провайдером логин и пароль, после чего уже можно пользоваться интернетом. Локальную сеть также не придётся настраивать, если вам не потребуется менять параметры по умолчанию.

Более тонкая настройка может потребоваться, если ваш провайдер требует настроить дополнительные параметры. Например, в случае, если используется подключение типа PPPoE или L2TP. Для этого рекомендуется воспользоваться инструкцией, которая может прилагаться к вашему роутеру. Также её можно скачать на официальном сайте производителя. А подробное описание процедуры настройки со скриншотами вы легко найдёте в интернете по модели вашего устройства или на нашем сайте.

Сегодня я постараюсь как можно детальнее, но самое главное интереснее рассказать – что такое вай-фай роутер и зачем он нужен в квартире. Многие пользователи и счастливые обладатели этой коробочки, сами знают о ней немного.

А ведь этот передатчик таит в себе много секретов и тайн, о которых я сегодня вам поведаю. После прочтения статьи, вы не только будете знать, что это за штуковина, но понимать – чем хорошие роутеры, отличаются от плохих, и без проблем выбрать для себя идеальны вариант.

Но это для тех, кто ещё не купил себе передатчик и находится в выборе. Давайте для начала разберёмся с понятием. Роутер — это английское слово «router», по-русски его ещё называют маршрутизатор, поэтому эти два слова синонимы. А теперь поподробнее.

Как он работает и действительное назначение

Принцип работы роутера многоступенчатый. Сама цель роутера – выступать неким промежуточным этапом между двумя сетями, которые работают по разным принципам. Его ещё по-другому называют шлюзом. Пока ничего не понятно? – ничего страшного, сейчас я приведу наглядный пример.

На сегодняшний момент провайдеры, которые предоставляют услугу интернет, (без которой уже никто не может жить) путём проведения сети внутри города. Но для нас эта сеть внешняя (Глобальная) – так как находится изнутри квартиры или дома. Конечно, можно провод, который прокинул провайдер – напрямую воткнуть в компьютер или ноутбук.

Маршрутизация

Сразу возникает вопрос, а как роутер понимает куда именно отправлять данные. В этом случаи он использует таблицу маршрутизации, а также IP адреса локальной сети – все компьютеры и устройства, подключенные к роутеру дома. Адреса локальной сети зачастую начинаются с цифр «192.168». Поэтому если вы видите такую комбинацию адреса, то это адрес какого-то устройства внутри дома или квартиры.

Как мы уже выяснили провод, который идёт в роутер от провайдера, подключает нас к глобальной сети Интернет. Тут у роутера есть ещё второй адрес – внешний. Его выдает провайдер, для того чтобы пакеты информации доходили нужному адресату.

В итоге интернет пакеты заходят по проводу в WAN порт, используя внешний IP адрес. Далее роутер просчитывает куда дальше отправить пакет и смотрит на внутреннюю таблицу маршрутизации, где в основном используются локальный IP.

Компьютер Папы	192.168.1.15
Ноутбук мамы	192.168.1.16
Телефон дочери	192.168.1.17
Планшет сына	192.168.1.18

Он смотрит на таблицу и отправляет данные на компьютер отца, если именно он отправлял запрос. Если сразу несколько человек использует интернет, то роутер мастерски распределяет пакеты данных каждому адресату. Принцип действия схож с почтой.

У многих ассоциация интернета и роутера идёт вместе с вай-фай технологией. Wi-Fi – это технология передачи информации путём радиоволн. Многие сейчас могут возразить: «Но ведь Bluetooth, сотовая связь, да даже банальная микроволновка тоже использует радиоволны?!» – И да – вы будете правы! Но WiFi при этом использует определённый стандарт – IEEE 802.11. Этот стандарт как раз и используется для построения локальной воздушной сети и связи подключенных к роутеру устройств.

2.4 ГГц IEEE 802.11a 2 IEEE 802.11b 11 IEEE 802.11g 54 IEEE 802.11n 300 5ГГц IEEE 802.11ac 6770

Как вы видите, 5 ГГц за счёт увеличенной частоты имеет значительный прирост скорости. Сейчас более популярные модели с 2.4 ГГц, так как они дешевле и не всем нужна такая большая скорость в локальной сети как на пятёрке.

Ещё одно примечание – многие завидев такие цифры думают, об интернет скорости, но как мы писали ранее Wi-Fi и интернет – разные вещи. А это значит, что данный стандарт нужно относить только к внутренней домашней сети.

Каждая частота имеет свои плюсы и минусы. 2.4 ГГц самая распространенная и на ней скорее всего сидят все ваши соседи (если они у вас есть). Для того, чтобы была возможность использовать одну частоту в многоквартирном доме и не мешать соседям придумали каналы. В частоте 2.4 ГГц их 14. Но если все ваши соседи, например будут сидеть на 1 канале, где сидите и вы – то могут быть потери связи, прерывание и потеря скорости.