Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья про сетевое устройство. Для деревообрабатывающего инструмента см. Фрезерный станок (деревообработка) .

Cisco ASM / 2-32EM маршрутизатор развернуты в ЦЕРН в 1987 году

Маршрутизатор [а] является сетевым устройством , что пересылает пакеты данных между компьютерными сетями . Маршрутизаторы выполняют функции направления трафика в Интернете . Данные, отправляемые через Интернет, такие как веб-страница или электронное письмо , имеют форму пакетов данных. Пакет обычно пересылается от одного маршрутизатора к другому маршрутизатору через сеть , которые представляют собой интерсеть (например , Интернет) , пока он не достигнет своего назначение узла . [2]

Маршрутизатор подключен к двум или более линиям передачи данных из разных IP-сетей . [b] Когда пакет данных поступает на одну из линий, маршрутизатор считывает информацию о сетевом адресе в заголовке пакета, чтобы определить конечный пункт назначения. Затем, используя информацию из своей таблицы маршрутизации или политики маршрутизации , он направляет пакет в следующую сеть на своем пути.

Самым знакомым типом IP-маршрутизаторов являются домашние и небольшие офисные маршрутизаторы, которые просто пересылают IP-пакеты между домашними компьютерами и Интернетом. Более сложные маршрутизаторы, такие как корпоративные маршрутизаторы, соединяют сети крупных предприятий или интернет-провайдеров с мощными базовыми маршрутизаторами, которые пересылают данные с высокой скоростью по оптоволоконным линиям магистральной сети Интернет .

Операция [ править ]

Когда несколько маршрутизаторов используются во взаимосвязанных сетях, они могут обмениваться информацией об адресах назначения, используя протокол маршрутизации . Каждый маршрутизатор составляет таблицу маршрутизации , список маршрутов между двумя компьютерными системами во взаимосвязанных сетях. [3]

Маршрутизатор имеет два типа компонентов сетевых элементов, организованных на отдельных плоскостях обработки : [4]

  • Плоскость управления : Маршрутизатор поддерживает таблицу маршрутизации, в которой перечисляется, какой маршрут должен использоваться для пересылки пакета данных и через какое соединение физического интерфейса. Он делает это с помощью внутренних предварительно настроенных директив, называемых статическими маршрутами , или путем динамического изучения маршрутов с использованием протокола маршрутизации. Статические и динамические маршруты хранятся в таблице маршрутизации. Затем логика уровня управления удаляет несущественные директивы из таблицы и создает базу информации о пересылке (FIB), которая будет использоваться плоскостью пересылки.
  • Плоскость пересылки : Маршрутизатор пересылает пакеты данных между входящими и исходящими интерфейсными соединениями. Он пересылает их в правильный тип сети, используя информацию, содержащуюся в заголовке пакета, соответствующую записям в FIB, предоставленным плоскостью управления.

Приложения [ править ]

Типичный домашний или небольшой офисный DSL-маршрутизатор с телефонной розеткой (слева, белый) для подключения к Интернету с помощью ADSL и разъемами Ethernet (справа, желтый) для подключения к домашним компьютерам и принтерам.

Маршрутизатор может иметь интерфейсы для различных типов подключений физического уровня , таких как медные кабели, оптоволокно или беспроводная передача. Он также может поддерживать различные стандарты передачи сетевого уровня . Каждый сетевой интерфейс используется для пересылки пакетов данных от одной системы передачи к другой. Маршрутизаторы также могут использоваться для соединения двух или более логических групп компьютерных устройств, известных как подсети , каждая из которых имеет свой сетевой префикс .

Маршрутизаторы могут обеспечивать связь внутри предприятий, между предприятиями и Интернетом или между сетями интернет-провайдеров (ISP). Крупнейшие маршрутизаторы (такие как Cisco CRS-1 или Juniper PTX) соединяют между собой различных интернет-провайдеров или могут использоваться в крупных корпоративных сетях. [5] Маршрутизаторы меньшего размера обычно обеспечивают подключение к типичным домашним и офисным сетям.

Маршрутизаторы любых размеров можно найти внутри предприятий. [6] Самые мощные маршрутизаторы обычно можно найти у интернет-провайдеров, академических и исследовательских учреждений. Крупные предприятия могут также нуждаться в более мощных маршрутизаторах, чтобы справиться с постоянно растущими требованиями к трафику данных интрасети . Иерархическая модель сети для соединения маршрутизаторов в больших сетях в общем пользовании. [7]

Доступ, ядро ​​и распространение [ править ]

Снимок экрана веб-интерфейса LuCI, используемого OpenWrt . На этой странице настраивается динамический DNS .

Маршрутизаторы доступа, в том числе модели для малых и домашних офисов (SOHO), располагаются дома и на объектах клиентов, например в филиалах, которым не требуется собственная иерархическая маршрутизация . Обычно они оптимизированы для невысокой стоимости. Некоторые маршрутизаторы SOHO могут работать с альтернативными бесплатными прошивками на базе Linux, такими как Tomato , OpenWrt или DD-WRT . [8] [ неудачная проверка ]

Маршрутизаторы распределения собирают трафик от маршрутизаторов с множественным доступом. Маршрутизаторы распределения часто отвечают за обеспечение качества обслуживания в глобальной сети (WAN), поэтому в них может быть установлен значительный объем памяти, несколько подключений к интерфейсу WAN и существенные встроенные процедуры обработки данных. Они также могут обеспечивать подключение к группам файловых серверов или другим внешним сетям. [ необходима цитата ]

На предприятиях основной маршрутизатор может обеспечить свернутую магистраль, соединяющую маршрутизаторы уровня распределения из нескольких зданий в университетском городке или крупных корпоративных местоположениях. Они, как правило, оптимизированы для высокой пропускной способности, но лишены некоторых функций граничных маршрутизаторов. [9] [ неудачная проверка ]

Безопасность [ править ]

Необходимо внимательно рассмотреть внешние сети как часть общей стратегии безопасности локальной сети. Маршрутизатор может включать в себя брандмауэр , обработку VPN и другие функции безопасности, или они могут выполняться отдельными устройствами. Маршрутизаторы также обычно выполняют трансляцию сетевых адресов, которая ограничивает подключения, инициированные из внешних подключений, но не всеми специалистами признается функцией безопасности. [10] Некоторые эксперты утверждают, что маршрутизаторы с открытым исходным кодом более безопасны и надежны, чем маршрутизаторы с закрытым исходным кодом, поскольку маршрутизаторы с открытым исходным кодом позволяют быстро находить и исправлять ошибки. [11]

Маршрутизация разных сетей [ править ]

Маршрутизаторы также часто различают по сети, в которой они работают. Маршрутизатор в локальной сети (LAN) отдельной организации называется внутренним маршрутизатором . Маршрутизатор, работающий в магистральной сети Интернет, описывается как внешний маршрутизатор . В то время как маршрутизатор, который соединяет локальную сеть с Интернетом или глобальную сеть (WAN), называется пограничным маршрутизатором или маршрутизатором шлюза . [12]

Подключение к Интернету и внутреннее использование [ править ]

Маршрутизаторы, предназначенные для подключения к Интернет-провайдеру и крупного предприятия, обычно обмениваются маршрутной информацией с использованием протокола пограничного шлюза (BGP). RFC  4098 определяет типы маршрутизаторов BGP в соответствии с их функциями: [13]

  • Пограничный маршрутизатор (также называемый граничным маршрутизатором провайдера ): размещается на границе сети Интернет-провайдера. Маршрутизатор использует протокол внешнего пограничного шлюза (EBGP) для маршрутизаторов других интернет-провайдеров или автономных систем крупного предприятия .
  • Граничный маршрутизатор подписчика (также называемый граничным маршрутизатором клиента ): расположенный на границе абонентской сети, он также использует протокол EBGP в автономной системе своего провайдера. Обычно он используется в (корпоративной) организации.
  • Граничный маршрутизатор между поставщиками : маршрутизатор BGP для соединения между поставщиками услуг Интернета, который поддерживает сеансы BGP с другими маршрутизаторами BGP в автономных системах поставщика услуг Интернета.
  • Основной маршрутизатор : находится в автономной системе в качестве основы для передачи трафика между граничными маршрутизаторами. [14]
  • Внутри интернет-провайдера: в автономной системе интернет-провайдера маршрутизатор использует внутренний протокол BGP для связи с другими граничными маршрутизаторами интернет-провайдера, другими базовыми маршрутизаторами интрасети или пограничными маршрутизаторами провайдера интрасети.
  • Магистральная сеть Интернета: Интернет больше не имеет четко идентифицируемой магистрали, в отличие от сетей его предшественников. См. Зону, свободную по умолчанию (DFZ). Системные маршрутизаторы основных интернет-провайдеров составляют то, что можно считать текущим магистральным ядром Интернета. [15] Интернет-провайдеры используют все четыре типа маршрутизаторов BGP, описанных здесь. Базовый маршрутизатор ISP используется для соединения своих граничных и граничных маршрутизаторов. Базовые маршрутизаторы также могут иметь специализированные функции в виртуальных частных сетях на основе комбинации протоколов BGP и многопротокольной коммутации по меткам . [16]
  • Перенаправление портов: маршрутизаторы также используются для перенаправления портов между частными серверами, подключенными к Интернету. [6]
  • Маршрутизаторы для обработки голоса, данных, факсов и видео: обычно называемые серверами доступа или шлюзами , эти устройства используются для маршрутизации и обработки голосового, данных, видео и факсимильного трафика в Интернете. С 2005 года большинство междугородних телефонных звонков обрабатывались как IP- трафик ( VOIP ) через голосовой шлюз. Использование маршрутизаторов серверного типа расширилось с появлением Интернета, сначала за счет коммутируемого доступа, а во втором - за счет услуг голосовой связи.
  • В более крупных сетях обычно используются многоуровневые коммутаторы , при этом устройства уровня 3 используются для простого соединения нескольких подсетей в одной зоне безопасности, а коммутаторы более высокого уровня, когда требуются фильтрация , трансляция , балансировка нагрузки или другие функции более высокого уровня, особенно между зонами.

История [ править ]

Первый маршрутизатор ARPANET, интерфейсный процессор сообщений, был доставлен в Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе 30 августа 1969 года и подключился к сети 29 октября 1969 года.

Концепция интерфейсного компьютера была впервые предложена Дональдом Дэвисом для сети NPL в 1966 году. [17] Та же идея была предложена Уэсли Кларком в следующем году для использования в ARPANET . Именованные процессоры интерфейсных сообщений (IMP), эти компьютеры имели в основном те же функции, что и современные маршрутизаторы. Идея маршрутизатора ( в то время называемого шлюзами ) первоначально возникла благодаря международной группе исследователей компьютерных сетей, названной International Networking Working Group.(INWG). Созданная в 1972 году как неофициальная группа для рассмотрения технических вопросов, связанных с подключением различных сетей, в том же году она стала подкомитетом Международной федерации обработки информации . [18] Эти шлюзовые устройства отличались от большинства предыдущих схем пакетной коммутации двумя способами. Во-первых, они соединили разнородные типы сетей, такие как последовательные линии и локальные сети . Во-вторых, это были устройства без установления соединения , которые не играли никакой роли в обеспечении надежной доставки трафика, оставляя это полностью на усмотрение хостов . Эта конкретная идея, принцип непрерывности, ранее была впервые представлена ​​в сети CYCLADES .

Идея была исследована более подробно с намерением создать прототип системы как часть двух одновременных программ. Одной из них была начальная программа, инициированная DARPA , которая создала архитектуру TCP / IP, используемую сегодня. [19] Другой был программой Xerox PARC по исследованию новых сетевых технологий, в результате чего была создана универсальная пакетная система PARC ; из-за проблем, связанных с корпоративной интеллектуальной собственностью, в течение многих лет ему уделялось мало внимания за пределами Xerox. [20] Спустя некоторое время после начала 1974 года в строй вступили первые маршрутизаторы Xerox. Первый настоящий IP-маршрутизатор был разработан Джинни Стразисар в BBN.в рамках этой инициативы DARPA в 1975–1976 гг. [21] К концу 1976 года три маршрутизатора на базе PDP-11 находились в эксплуатации в экспериментальном прототипе Интернета. [22]

Первые многопротокольные маршрутизаторы были независимо созданы штатными исследователями Массачусетского технологического института и Стэнфорда в 1981 году; маршрутизатор в Стэнфорде был разработан Уильямом Йегером , а маршрутизатор Массачусетского технологического института - Ноэлем Чиаппа ; оба были также основаны на PDP-11. [23] [24] [25] [26] Практически все сети теперь используют TCP / IP, но многопротокольные маршрутизаторы все еще производятся. Они были важны на ранних этапах роста компьютерных сетей, когда использовались протоколы, отличные от TCP / IP. Современные интернет-маршрутизаторы, поддерживающие как IPv4, так и IPv6, являются многопротокольными, но являются более простыми устройствами, чем маршрутизаторы, обрабатывающие протоколы AppleTalk, DECnet, IP и Xerox.

С середины 1970-х и в 1980-е миникомпьютеры общего назначения служили маршрутизаторами. Современные высокоскоростные маршрутизаторы - это сетевые процессоры или узкоспециализированные компьютеры с дополнительным аппаратным ускорением, добавленным для ускорения как общих функций маршрутизации, таких как пересылка пакетов, так и специализированных функций, таких как шифрование IPsec . Существует значительное использование Linux и Unix программного обеспечения на основе машин, работает с открытым исходным кодом маршрутизации кода, для научных исследований и других приложений. Cisco IOS операционная система была разработана независимо друг от друга. Основные операционные системы маршрутизаторов, такие как Junos и NX-OS, являются сильно модифицированными версиями программного обеспечения Unix.

Пересылка [ править ]

Дополнительная информация: Маршрутизация и IP-маршрутизация

Основное назначение маршрутизатора - соединение нескольких сетей и пересылка пакетов, предназначенных либо для сетей с прямым подключением, либо для более удаленных сетей. Маршрутизатор считается устройством уровня 3, поскольку его первичное решение о пересылке основывается на информации в IP-пакете уровня 3, в частности, на IP-адресе назначения. Когда маршрутизатор получает пакет, он просматривает свою таблицу маршрутизации, чтобы найти наилучшее совпадение между IP-адресом назначения пакета и одним из адресов в таблице маршрутизации. Как только совпадение найдено, пакет инкапсулируется в кадр канала данных уровня 2 для исходящего интерфейса, указанного в записи таблицы. Маршрутизатор обычно не просматривает полезную нагрузку пакета [ необходима цитата ]но только по адресам уровня 3 для принятия решения о пересылке, плюс, необязательно, другая информация в заголовке для подсказок, например, о качестве обслуживания (QoS). Для чистой IP-пересылки маршрутизатор предназначен для минимизации информации о состоянии, связанной с отдельными пакетами. [27] После пересылки пакета маршрутизатор не сохраняет никакой исторической информации о пакете. [c]

Сама таблица маршрутизации может содержать информацию, полученную из различных источников, таких как стандартные или статические маршруты , которые настраиваются вручную, или динамические записи из протоколов маршрутизации, когда маршрутизатор узнает маршруты от других маршрутизаторов. Маршрут по умолчанию - это маршрут, который используется для маршрутизации всего трафика, пункт назначения которого иначе не отображается в таблице маршрутизации; это обычное дело - даже необходимое - в небольших сетях, таких как дом или малый бизнес, где маршрут по умолчанию просто отправляет весь нелокальный трафик поставщику услуг Интернета . Маршрут по умолчанию можно настроить вручную (как статический), узнать с помощью протоколов динамической маршрутизации или получить с помощью DHCP . [d] [28]

Маршрутизатор может одновременно запускать более одного протокола маршрутизации, особенно если он служит пограничным маршрутизатором автономной системы между частями сети, которые используют разные протоколы маршрутизации; если это так, то может использоваться перераспределение (обычно выборочно) для обмена информацией между различными протоколами, работающими на одном маршрутизаторе. [29]

Помимо принятия решения о том, на какой интерфейс пересылается пакет, который обрабатывается в основном через таблицу маршрутизации, маршрутизатор также должен управлять перегрузкой, когда пакеты прибывают со скоростью, превышающей скорость обработки маршрутизатором. В Интернете обычно используются три политики: отбрасывание хвоста , случайное раннее обнаружение (RED) и взвешенное случайное раннее обнаружение.(WRED). Отбрасывание хвоста - самый простой и легкий в реализации; маршрутизатор просто отбрасывает новые входящие пакеты, как только буферное пространство в маршрутизаторе исчерпано. RED вероятностно отбрасывает дейтаграммы раньше, когда очередь превышает заранее сконфигурированную часть буфера, до заранее определенного максимума, когда он отбрасывает все входящие пакеты, возвращаясь к отбрасыванию хвоста. WRED можно настроить для более быстрого отбрасывания пакетов в зависимости от типа трафика.

Еще одна функция, которую выполняет маршрутизатор, - классификация трафика и принятие решения о том, какой пакет следует обработать первым. Это управляется с помощью QoS , что очень важно при развертывании передачи голоса по IP , чтобы не создавать чрезмерных задержек . [ необходима цитата ]

Еще одна функция, которую выполняет маршрутизатор, называется маршрутизацией на основе политик, где создаются специальные правила, которые отменяют правила, полученные из таблицы маршрутизации, когда принимается решение о пересылке пакетов. [30]

Некоторые функции могут выполняться через специализированную интегральную схему (ASIC), чтобы избежать накладных расходов на планирование времени ЦП для обработки пакетов. Другие, возможно, придется выполнять через ЦП, поскольку эти пакеты требуют особого внимания и не могут быть обработаны ASIC. [ необходима цитата ]

См. Также [ править ]

  • Мобильный широкополосный модем
  • Модем
  • Жилой шлюз
  • Переключить виртуальный интерфейс
  • Беспроводной маршрутизатор

Примечания [ править ]

  1. ^ Произносится / г ˙U т ər / в британском английском , / г aʊ т ər / в американских и австралийский английский . [1]
  2. ^ В отличие от сетевого коммутатора , который соединяет линии передачи данных из одной сети.
  3. ^ В некоторых реализациях маршрутизатора действие пересылки может увеличивать счетчик, связанный с записью таблицы маршрутизации для сбора статистических данных.
  4. ^ Маршрутизатор может служить как DHCP-клиент или как DHCP-сервер.

Ссылки [ править ]

  1. ^ "маршрутизатор" . Оксфордский словарь английского языка (Интернет-изд.). Издательство Оксфордского университета. (Требуется подписка или членство в учреждении-участнике .)
  2. ^ «Обзор основных концепций протокола маршрутизации: архитектуры, типы протоколов, алгоритмы и показатели» . Tcpipguide.com. Архивировано 20 декабря 2010 года . Проверено 15 января 2011 года .
  3. ^ «Введение в динамическую маршрутизацию сетевой академии Cisco» . Cisco. Архивировано 27 октября 2015 года . Проверено 1 августа 2015 года .
  4. ^ H. Хосрави & T. Андерсон (ноябрь 2003). Требования к разделению управления IP и пересылки . DOI : 10,17487 / RFC3654 . RFC 3654 .
  5. ^ «Настройка uo Netflow на маршрутизаторах Cisco» . Дата MY-Technet.com неизвестна. Архивировано 14 июля 2011 года . Проверено 15 января 2011 года .
  6. ^ a b «Windows Home Server: настройка маршрутизатора» . Microsoft Technet 14 августа 2010 архивации с оригинала на 22 декабря 2010 года . Проверено 15 января 2011 года .
  7. Перейти ↑ Oppenheimer, Pr (2004). Дизайн сети сверху вниз . Индианаполис: Cisco Press. ISBN 978-1-58705-152-4.
  8. ^ «Windows Small Business Server 2008: Настройка маршрутизатора» . Microsoft Technet ноября 2010 архивации с оригинала на 30 декабря 2010 . Проверено 15 января 2011 года .
  9. ^ «Планирование базовой сети» . Microsoft Technet 28 мая 2009 года. Архивировано 2 октября 2010 года . Проверено 15 января 2011 года .
  10. ^ «Соображения безопасности NAT» (PDF) . Университет Мичигана. Архивировано из оригинального (PDF) 18 октября 2014 года.
  11. ^ «Глобальные интернет-эксперты раскрывают план для более безопасных, надежных маршрутизаторов Wi-Fi - и Интернета» . Архивировано 20 октября 2015 года.
  12. ^ Тамара Дин (2009). Сеть + Путеводитель по сетям . Cengage Learning. п. 272. ISBN. 9781423902454.
  13. ^ Х. Берковиц; и другие. (Июнь 2005 г.). Терминология для сравнительного анализа сходимости устройств BGP в плоскости управления . DOI : 10,17487 / RFC4098 . RFC 4098 .
  14. ^ "Магистральный Интернет-маршрутизатор M160" (PDF) . Juniper Networks. Архивировано 20 сентября 2011 года (PDF) . Проверено 15 января 2011 года .
  15. ^ «Виртуальные магистральные маршрутизаторы» (PDF) . Ironbridge Networks, Inc. сентября 2000 года архивации (PDF) с оригинала на 16 июля 2011 года . Проверено 15 января 2011 года .
  16. ^ Э. Розен; Ю. Рехтер (апрель 2004 г.). BGP / MPLS VPN .
  17. ^ Робертс, доктор Лоуренс Г. (май 1995 г.). "ARPANET и компьютерные сети" . Архивировано 24 марта 2016 года . Дата обращения 13 апреля 2016 . Затем, в июне 1966 года, Дэвис написал вторую внутреннюю статью «Предложение по цифровой коммуникационной сети», в которой он придумал слово «пакет» - небольшую часть сообщения, которое пользователь хочет отправить, а также представил концепцию « Интерфейсный компьютер «должен находиться между пользовательским оборудованием и пакетной сетью.
  18. ^ Дэвис, Шанкс, Харт, Баркер, Депре, Детвилер и Римл, «Отчет Подгруппы 1 по системе связи», INWG Note No. 1.
  19. ^ Винтон Серф, Роберт Кан, «Протокол для взаимодействия в пакетной сети» , IEEE Transactions on Communications, Volume 22, Issue 5, May 1974, pp. 637–648.
  20. ↑ Дэвид Боггс, Джон Шоч, Эдвард Тафт, Роберт Меткалф, «Щенок: архитектура межсетевого взаимодействия». Архивировано 11 сентября 2008 г.в Wayback Machine , IEEE Transactions on Communications, Volume 28, Issue 4, April 1980, pp. 612-624 .
  21. ^ "Мисс Джинни Стразисар" . Общество истории информационных технологий . Архивировано 1 декабря 2017 года . Проверено 21 ноября 2017 года .
  22. ^ Крейг Партридж, С. Блюменталь, «Сеть передачи данных в BBN» ; IEEE Annals of the History of Computing, Volume 28, Issue 1; Январь – март 2006 г.
  23. ^ Долина ботаников: кто на самом деле изобрел многопротокольный маршрутизатор и почему это должно нас волновать? Архивировано 3 марта 2016 г. в Wayback Machine , Служба общественного вещания, доступ осуществлен 11 августа 2007 г.
  24. ^ Router Man Архивировано 5 июня2013 г. на Wayback Machine , NetworkWorld, по состоянию на 22 июня 2007 г.
  25. ^ Дэвид Д. Кларк, "Реализация сети кампуса MIT", CCNG-2, Campus Computer Network Group, MIT, Кембридж, 1982; С. 26.
  26. ^ Пит Кэри, «Правдивая история стартапа: часто рассказываемая история запуска Cisco не учитывает драму, интригу», San Jose Mercury News, 1 декабря 2001 г.
  27. ↑ Робертс, Лоуренс (22 июля 2003 г.). «Следующее поколение IP - маршрутизация потока» . Архивировано 4 апреля 2015 года . Проверено 22 февраля 2015 года .
  28. ↑ Дэвид Дэвис (19 апреля 2007 г.). «Администрирование Cisco 101: что нужно знать о маршрутах по умолчанию» . Архивировано 19 декабря 2017 года.
  29. ^ Дайан Тир (март 2013 г.). Внедрение Cisco IP Routing (ROUTE): Базовое учебное руководство . Cisco Press . С. 330–334.
  30. ^ Дайан Тир (март 2013 г.). «Глава 5: Реализация управления путём». Внедрение Cisco IP Routing (ROUTE): Базовое учебное руководство . Cisco Press . С. 330–334.

Внешние ссылки [ править ]