Содержание
Введение
1.1 Принцип работы и эксплуатация маршрутизаторов………………………..2
1.2 Протоколы маршрутизации…………………………………………………..3
1.3 Тип соединения………………………………………………………………..6
1.4 Получения параметров IP…………………………………………………….6
1.5 Динамический IP-адрес……………………………………………………….6
1.6 Статический IP-адрес…………………………………………………………7
1.7 Методы аутентификации……………………………………………………..7
1.8 Коммутируемый доступ и ISDN…………………………………………….7
1.9 По Мас-адресу………………………………………………………………...7
1.10 РРРоЕ………………………………………………………………………..8
1.11 Контроль подключения…………………………………………………….8
1.12 Сохранения соединения……...…………………………………………….9
2.1 Шлюзы, принцип работы и их эксплуатация……………………………...9
2.2 Сетевой шлюз……………………………………………………………….12
2.3 Интернет шлюз……………………………………………………………...13
Заключение
Список литературы
Введение
Довольно часто в компьютерной литературе дается следующее обобщенное определение маршрутизатора: это устройство сетевого уровня эталонной модели OSI, использующее одну или более метрик для определения оптимального пути передачи сетевого трафика на основании информации сетевого уровня. Из этого определения вытекает, что маршрутизатор, прежде всего, необходим для определения дальнейшего пути данных, посланных в большую и сложную сеть.
Пользователь такой сети отправляет свои данные в сеть и указывает адрес своего абонента. И все. Данные проходят по сети и в точках с разветвлением маршрутов поступают на маршрутизаторы, которые как раз и устанавливаются в таких точках. Маршрутизатор выбирает дальнейший наилучший путь. То, какой путь лучше, определяется количественными показателями, которые. Лучший путь – это путь с наименьшей метрикой. В метрике может учитываться несколько показателей,
например, длина пути, время прохождения
Принцип работы и эксплуатация маршрутизатора
Маршрутизаторы одновременно просты и сложны. Однако познакомиться с ними будет небесполезно, поскольку они обеспечивают работу как Internet, так и корпоративных сетей. В этой статье мы описываем маршрутизаторы в общих чертах и обращаемся к конкретным сетевым протоколам только тогда, когда это необходимо.
В сети коммутации сообщений все делается при помощи зеркал. Зеркала — это такие устройства, как маршрутизаторы, коммутаторы и мосты. Они получают сообщения через один интерфейс, определяют получателя по той или иной таблице и передают его на другой интерфейс. Одно из основных отличий между маршрутизатором и любым другим коммутатором сообщений состоит в способе построения таблиц. Маршрутизаторы посылают сообщения сетям, в то время как таблицы мостов и коммутаторов содержат список адресов подуровня MAC.
Маршрутизатор выполняет две основные функции: переключение трафика и обслуживание среды, в которой он работает. Обе функции можно реализовать на одном и том же процессоре, но это вовсе не обязательно. Зачастую переключение трафика осуществляет отдельный интерфейсный процессор или процедура обработки прерываний ядра, в то время как процесс обслуживания среды выполняется в фоновом режиме. На Рисунке 1 представлены основные компоненты маршрутизатора с интеграцией услуг, т. е. поддерживающего качество услуг (QoS).
Протоколы маршрутизации определяют топологию сети и сохраняют информацию о ней в таблице маршрутизации. Если маршрутизатор не применяет протокол маршрутизации, то тогда он хранит статические маршруты или использует отдельный протокол на каждом интерфейсе. Обычно маршрутизаторы работают с одним протоколом маршрутизации.
Таблица маршрутизации, иногда называемая базой данных маршрутизации, — это набор маршрутов, используемых маршрутизатором в данный момент времени. Строки таблицы маршрутизации содержат, по крайней мере, следующую информацию:
1. действительный адрес или множество действительных адресов в сети;
2. информация, вычисленная протоколом маршрутизации или необходимая ему;
3. информация, необходимая для того, чтобы переслать сообщение на один маршрутизатор ближе к получателю.
Информация о маршрутизации содержит метрику, т. е. меру времени или расстояния, и несколько отметок о времени. Информация о пересылке включает в себя данные о выходном интерфейсе и адрес следующей системы по пути. Обычно маршрутизаторы хранят данные о нескольких возможных следующих транзитных маршрутизаторах в одной строке таблицы.
Протоколы, используемые при создании таблицы маршрутизации, отличаются между собой, но тем не менее их можно разделить на несколько основных категорий: на протоколы длины вектора расстояния, состояния канала и политики маршрутизации.
Протоколы маршрутизации
Протоколы длины вектора — простейший и наиболее распространенный тип протоколов маршрутизации. По большей части используемые сегодня протоколы этого типа ведут свое начало от протокола Routing Information Protocol компании Xerox (иногда они даже называются этим именем). Протоколы данного класса включают IP RIP, IPX RIP, протокол управления таблицей маршрутизации AppleTalk RTMP и Cisco Interior Gateway Routing Protocol.
Свое название этот тип протоколов получил от способа обмена информацией. Периодически каждый маршрутизатор копирует адреса получателей и метрику из своей таблицы маршрутизации и помещает эту информацию в рассылаемые соседям сообщения об обновлении. Соседние маршрутизаторы сверяют полученные данные со своими собственными таблицами маршрутизации и вносят необходимые изменения.
Этот алгоритм прост и, на первый взгляд, надежен. К сожалению, он работает наилучшим образом в небольших сетях при (желательно полном) отсутствии избыточности. Крупные сети не могут обойтись без периодического обмена сообщениями для описания сети, однако большинство из них избыточны. По этой причине сложные сети испытывают проблемы при выходе линий связи из строя из-за того, что несуществующие маршруты могут оставаться в таблице маршрутизации в течение длительного периода времени. Трафик, направленный по такому маршруту, не достигнет своего адресата. Эвристически данная проблема решаема, но ни одно из таких решений не является детерминистским.
Некоторые из этих проблем решаются усовершенствованным алгоритмом под названием алгоритм диффузионного обновления (DUAL), при этом маршрутизаторы используют алгоритм длины вектора для составления карты путей между ними и DUAL для широковещательного объявления об обслуживаемых ими локальных сетях. Информация об изменениях в топологии также рассылается по всей сети. Примером такого усовершенствованного протокола может служить Cisco Enhanced IGRP.
Вторую категорию протоколов обслуживания среды составляют протоколы состояния канала. Впервые предложенные в 1970 году в статье Эдсгера Дейкстры, протоколы состояния канала сложнее, чем протоколы длины вектора. Взамен они предлагают детерминистское решение типичных для их предшественников проблем. Вместо рассылки соседям содержимого своих таблиц маршрутизации каждый маршрутизатор осуществляет широковещательную рассылку списка маршрутизаторов, с которыми он имеет непосредственную связь, и напрямую подключенных к нему локальных сетей. Эта информация о состоянии канала рассылается в специальных объявлениях. За исключением широковещания периодических сообщений о своем присутствии в сети, маршрутизатор рассылает объявления о состоянии каналов только в случае изменения информации о них или по истечении заданного периода времени.
Недостатком таких протоколов состояния каналов, как OSPF, IS-IS и NLSP, является их сложность и высокие требования к памяти. Они трудны в реализации и нуждаются в значительном объеме памяти для хранения объявлений о состоянии каналов. При всем своем превосходстве над ранними протоколами длины вектора их реальное преимущество перед DUAL далеко не очевидно.
К третьей категории протоколов по обслуживанию среды относятся протоколы правил маршрутизации. Если протоколы маршрутизации на базе алгоритмов длины вектора и состояния канала решают задачу наиболее эффективной доставки сообщения получателю, то политика маршрутизации решает задачу наиболее эффективной доставки получателю по разрешенным путям. Такие протоколы, как BGP (Border Gateway Protocol) или IDRP (Interdomain Routing Protocol), позволяют операторам Internet получать информацию о маршрутизации от соседних операторов на основе контрактов или других нетехнических критериев. Алгоритмы, используемые для политики маршрутизации, опираются на алгоритмы длины вектора, но информация о метрике и пути базируется на списке операторов магистрали.
В маршрутизаторе, реализующем архитектуру с интеграцией услуг IETF, алгоритмы обслуживания очередей сортируют трафик в таком порядке, чтобы данные гарантии были выполнены. Часто маршрутизаторы, не поддерживающие QoS, реализуют подобные алгоритмы в целях управления трафиком.
В конфигурации точка-точка очередь, кроме того, проще организовать, так как незачем договариваться об использовании канала. Таким образом, система полностью контролирует характеристики трафика.
Каналы нерегулярного доступа, наподобие асинхронных коммутируемых или ISDN-каналов, во многом напоминают каналы точка-точка, за одним важным исключением. Если прямой канал недоступен, то пользоваться им невозможно, пока он не будет восстановлен. Поэтому маршрутизаторы обмениваются друг с другом сообщениями для нахождения обходного пути по сети. Однако если канал нерегулярного доступа не функционирует в данный момент, то он может быть сделан доступным посредством звонка. При таком сценарии маршрутизаторы исходят из предположения, что канал задействуется по требованию, и при определении топологии они рассматривают такой канал как доступный. Это в какой-то степени фикция (недоступный канал считается доступным), которая требует некоторых изменений в протоколах маршрутизации.
Сети множественного доступа с виртуальными соединениями (называемые также нешироковещательными сетями множественного доступа, или NBMA) включают X.25, frame relay и ATM. С точки зрения маршрутизаторов, сети с виртуальными соединениями рассматриваются обычно как локальные сети или совокупность интерфейсов точка-точка. Они схожи с локальными сетями в том, что каждая система имеет в них свой адрес, однако этот адрес соответствует виртуальному соединению, а не системе или интерфейсу. Если два виртуальных соединения соединяют одну и ту же пару маршрутизаторов, то каждое из них имеет свой адрес. Виртуальные сети схожи и с каналами точка-точка: например, система обладает полным контролем над очередями; более того, источником передаваемых по виртуальному соединению данных может быть только один из участников. Участник известен как «тот, кто использует виртуальное соединение», а стало быть, адреса интерфейсов попросту не нужны.
С точки зрения маршрутизации, сети на канальном уровне следует рассматривать с осторожностью. Проблемы с маршрутизацией возникают, например, когда сеть множественного доступа с виртуальными соединениями рассматривается как локальная сеть. Потеря магистрали — общего пути для нескольких виртуальных соединений — в сети frame relay может привести к тому, что протоколы маршрутизации (в особенности это касается OSPF) потеряют связь со всеми коллегами, хотя, тем не менее, они и будут иметь возможность обмениваться сообщениями. По этой причине такие сети лучше представлять как совокупность ненумерованных каналов точка-точка.
Имея представление о вышеперечисленных компонентах современного маршрутизатора, вы можете со знанием дела приобретать, развертывать, использовать и обслуживать вашу сеть
Тип соединения
Большинство маршрутизаторов оборудованы портом 10BaseT Ethernet для подключения к широкополосному модему. Почему не 10/100? Просто потому, что большинство соединений работают на скорости 1-2 Мбит/с, в лучшем случае, поэтому производители могут немного сэкономить, используя чип на 10BaseT. Некоторые модели оборудованы последовательным портом для WAN-соединения, что позволяет использовать их совместно с обычными модемами (для коммутируемых линий) или соответствующими модемами для выделенных линий (или ISDN-адаптерами). Некоторые модели поддерживают функцию автоматического установления резервного модемного соединения «auto-failover» при разрыве основного подключения и автоматическое переключение обратно при восстановлении последнего.
Получение параметров IP
Когда маршрутизатор уже приобретён и подключён к линии, нужно ещё раз убедиться, что он поддерживает метод получения IP-адреса и тип аутентификации, используемые провайдером. Сначала обратимся к способам задания IP-адреса, которые есть у всех устройств, затем рассмотрим методы аутентификации.
Динамический IP-адрес
В этом способе, который также называют «DHCP-клиент», маршрутизатор автоматически получает свой IP-адрес, адреса шлюза по умолчанию и сервера DNS. Подобный способ достаточно широко распространён — он предоставляет провайдеру достаточную гибкость при конфигурировании своей сети. Негативная сторона заключается в том, что полученный IP-адрес может смениться в любой момент, и удалённые приложения, работающие на основе IP-адресов, не смогут работать. К счастью, решить эту проблему помогают провайдеры динамического DNS, например TZO, которые позволяют найти вас по имени независимо от текущего IP-адреса.
Статический IP-адрес
Этот метод идеально подходит для тех, кто собирается использовать серверы и не желает связываться с динамическим DNS. Здесь требуется самостоятельно указать IP-адрес, адрес шлюза по умолчанию и адрес сервера DNS, предоставленные провайдером. Такой вариант предоставляют не все провайдеры, а те, которые предоставляют, могут взимать за это дополнительную плату.
Методы аутентификации
Вообще, у провайдеров существует множество способов для проверки подлинности пользователей. Мы рассмотрим наиболее распространённые из них.
Коммутируемый доступ и ISDN
Пользователи этих двух способов, вероятно, заметили, что в маршрутизаторах с последовательным портом в разделе настройки удалённого доступа есть также место для указания номера телефона провайдера, имени пользователя и пароля.
По MAC-адресу
Все устройства, обладающие IP-адресом, имеют и MAC-адрес. MAC-адреса уникальны для любого сетевого оборудования (по крайней мере, предполагается, что они уникальны) и используются в процессе присвоения IP-адресов. MAC-адреса (также известные как адреса физические) состоят из двенадцати шестнадцатиразрядных цифр (то есть, шести байт). Чтобы обеспечить уникальность MAC-адресов, каждому производителю сетевого оборудования выделяется свой диапазон, а конкретный адрес в рамках диапазона присваивается случайным образом.
Примечание: MAC-адрес может быть записан в одном из трёх видов. Ниже приведены три варианта записи одного и того же MAC адреса:
· 00fe3c812eab
· 00-fe-3c-81-2e-ab
· 00:fe:3c:81:2e:ab
MAC-адреса не чувствительны к регистру, поэтому для их написания можно использовать как строчные, так и заглавные буквы (A-F).
Провайдеры, использующие кабельные модемы, часто применяют именно этот метод аутентификации — вы даже можете не знать, что они используют именно его. Однако все сомнения рассеются, как только вы попытаетесь подключить модем к другому компьютеру или маршрутизатору. Поэтому если соединение перестало работать сразу после установки нового оборудования или через некоторое время после этого, вполне вероятно, что провайдер проводит аутентификацию именно по MAC-адресу.
Такой метод является источником проблем: при установке нового маршрутизатора необходимо звонить провайдеру и сообщать новый MAC-адрес в службу поддержки, что приводит к дополнительным временным издержкам. Некоторые провайдеры добавляют в свою базу данных МАС-адресов диапазоны, используемые наиболее известными маршрутизаторами, и запрещают их использование. (Кроме того, некоторые провайдеры отслеживают MAC-адреса устройств, находящихся в сети, и отключают маршрутизаторы без предупреждения или объяснения).
К счастью, разработчики маршрутизаторов придумали обходное решение — сегодня практически все модели позволяют автоматически «клонировать» МАС-адрес компьютера, к которому он подключён, или даже указывать адрес ранее использовавшегося адаптера в качестве внешнего МАС-адреса. Оба способа избавляют от необходимости звонка в службу поддержки.
PPPoE
Протокол Point-to-Point Protocol over Ethernet (или PPPoE) является относительно новым методом аутентификации. Его продвижению способствовали DSL-провайдеры Интернета. Этот метод требует лишь указания имени и пароля, но использует протокол, позволяющий выполнять аутентификацию, мониторинг и контроль множества виртуальных подключений. То есть провайдер получает возможность отслеживать и производить расчёты раздельно для пользователей. Однако такая возможность есть только в том случае, если вы арендовали сразу несколько IP адресов. Но она мало распространена. Большинство пользователей предпочитают устанавливать маршрутизатор с NAT для выхода в Интернет с нескольких компьютеров.
Контроль подключения
Здесь можно встретить несколько различных параметров, отвечающих за продолжительность поддержания соединения в случае отсутствия сетевой активности и действия при разрыве соединения. Большинство маршрутизаторов настроены по умолчанию так, чтобы автоматически восстанавливать соединение при обнаружении сетевой активности, однако у маршрутизаторов Linksys данная опция вынесена в настройки «Connect on Demand/Подключение по требованию». Параметр «Maximum Idle Time/Максимальное время ожидания» определяет время, через которое маршрутизатор разорвёт соединение при отсутствии сетевой активности.
Опция «Auto-Reconnect/ Автоматическое восстановление соединения» позволяет маршрутизатору автоматически восстановить соединение при его разрыве.
Сохранение соединения
Одна из наиболее серьёзных проблем соединений PPPoE заключается в достаточно частых самопроизвольных разрывах. Некоторые провайдеры разрывают широкополосное соединение намеренно, также как и провайдеры коммутируемого доступа, после некоторого периода неактивности, у других просто неправильно настроены серверы PPPoE. Функция «Keep Alive» позволяет поддерживать соединение, посылая пакеты данных через заданные промежутки времени.
Некоторые провайдеры PPPoE требуют статического задания IP-адреса и/или Service Name/Имени службы. При выборе маршрутизатора убедитесь, что он поддерживает все необходимые функции.
Метод аутентификации по имени узла использовался провайдером Home до тех пор, пока он не распался. В этом случае требуется установить Host Name/Имя узла (в Windows это называется «Имя компьютера/Computer Name») на выданное провайдером длинное имя. @Home был одним из наиболее крупных провайдеров, поэтому большинство маршрутизаторов поддерживают возможность задания имени маршрутизатора и последующую передачу его провайдеру в ответ на запрос.