Маршрутизаторы. Их назначение. Основные типы

Основная задача сетевого уровня – маршрутизация – передача пакетов между двумя конечными узлами в составной сети.

Маршрут – последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя к получателю.

Принцип маршрутизации (рис. 21). 20 маршрутизаторов объединяют 18 сетей (S1..18) в общую сеть. Маршрутизаторы имеют по несколько портов (>2), к которым присоединяются сети. Каждый порт имеет соответствующий сетевой адрес и локальный адрес в той подсети, которая к нему подключена, но как единое устройство, маршрутизатор не имеет ни сетевого, ни локального адресов. Чтобы по адресу сети назначения можно было выбрать рациональный маршрут дальнейшего следования пакета, каждый конечный узел и маршрутизатор анализирует специальную информационную структуру – таблицу маршрутизации (ТМ). Она включает в себя номер сети назначения, сетевой адрес следующего порта, сетевой адрес выходного порта. Для составления ТМ маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии сети в соответствии со специальным служебным протоколом – протоколом маршрутизации.

Протоколы маршрутизации могут быть построены на основе различных алгоритмов:

· алгоритмы фиксированной маршрутизации. Все записи в таблице постоянны и заносятся вручную в соответствии с решением о маршрутах передачи пакетов администратора сети.

· алгоритмы простой маршрутизации. ТМ или вообще не используется или строится без участия протоколов маршрутизации. Они бывают:

1. случайная маршрутизация – прибывший пакет посылается в первом случайном направлении кроме исходного.

2. лавинная маршрутизация – пакет широковещательно посылается по всем возможным направлениям кроме исходного.

3. маршрутизация по предыдущему опыту – используется ТМ, но не по протоколу, а по предыдущему опыту.

· алгоритмы адаптивной (динамической) маршрутизации – обеспечивают автоматическое обновление ТМ после изменения конфигурации сети.

Основная функция маршрутизаторов – чтение заголовков пакетов и принятие решения о дальнейшем маршруте следования пакета по его сетевому адресу.

Рисунок 21 - Принципы маршрутизации в составной сети

Функции маршрутизаторов можно разделить на три группы (рис. 22):

1. Уровень интерфейса – на нижнем уровне маршрутизатор обеспечивает физический интерфейс со средой передачи, включая согласование уровней электрических сигналов, кодирование и т.д. (Функции физического и канального уровней).

2. Уровень сетевого протокола. Сетевой протокол извлекает из пакета заголовок сетевого уровня и анализирует содержимое его полей. Проверяется контрольная сумма и время, которое пакет провел в сети и в случае обнаружения повреждения или превышения времени пребывания в сети пакет отбрасывается. На сетевом уровне маршрутизаторы выполняют одну из главных функций – фильтрация трафика, т.е. они способны производить разбор и анализ отдельных полей пакета. На этом же уровне определяется маршрут пакета. Сетевые протоколы активно используют таблицы маршрутизации, но не строят и не поддерживают их содержимое. Эти функции выполняют протоколы маршрутизации.

3. Уровень протоколов маршрутизации. Маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии сети, анализируют полученные сведенья, определяя тем самым наилучшие маршруты. Результаты анализа и составляют в таблицы маршрутизации.

Рисунок 22 - Функциональная модель маршрутизации