Функции маршрутизатора. Уровень интерфейсов

Основная функция маршрутизатора - чтение заголовков пакетов сетевых протоколов, принимаемых и буферизуемых по каждому порту (например, IPX, IP, AppleTalk или DECnet), и принятие решения о дальнейшем маршруте следования пакета по его сетевому адресу, включающему, как правило, IP-адрес сети и IP-адрес узла.

Функции маршрутизатора могут быть разбиты на 3 группы в соответствии с уровнями модели OSI:

1. Уровень интерфейсов.

2. Уровень сетевого протокола.

3. Уровень протоколов маршрутизации.

Рассмотрим уровень интерфейсов.

На нижнем уровне маршрутизатор, подключенный к сети (IP-подсети), (отметим, что к порту маршрутизатора можно подключить и подсеть в терминологии локальных сетей, не прибегая к построению сети) обеспечивает интерфейс со средой передачи данных (согласование уровней электрических сигналов, оснащения определенным типом разъема, например стандарт RJ-45). В различных моделях маршрутизаторов представлены разные наборы физических интерфейсов, каждому из которых соответствует определенная комбинация портов для подсоединения к ним как локальных, так и глобальных сетей. С каждым портом (интерфейсом) для подключения локальной сети связан определенный протокол канального уровня: Ethernet, Token Ring, FDDI. Интерфейсы для присоединения к глобальным сетям определяют только стандарт физического уровня, над которым в маршрутизаторе могут работать различные протоколы канального уровня. Например, маршрутизатор может содержать интерфейс V.35 для физического подключения модема к маршрутизатору. Над этим интерфейсом могут работать протоколы канального уровня, обеспечивая подключения соответственно к сетям X.25, Frame Relay.

Разница между интерфейсами локальных и глобальных сетей объясняется тем, что технология локальных сетей работает по собственным стандартам физического уровня, которые не могут быть использованы в других технологиях. Поэтому интерфейс для локальной сети представляет собой сочетания физического и канального уровней и носит название по имени соответствующей технологии, например интерфейс Ethernet.

Интерфейсы маршрутизатора выполняют полный набор функций физического и канального уровней по передаче кадра: получения доступа к среде передачи (если это требуется, как, например, в технологии Ethernet), формирования битовых сигналов, прием кадра, подсчет его контрольной суммы и передача поля данных кадра (это пакет) верхнему уровню, если контрольная сумма имеет корректное значение. Интерфейсы любого порта маршрутизатора реализуются соответствующими интерфейсными картами, каждая из которых, если речь идет о технологии локально сети, имеет MAC-адрес и сетевой адрес (IP-адрес для стека TCP/IP).

По MAC-адресам интерфейсных карт на соответствующие порты маршрутизатора направляются кадры, требующие маршрутизации (маршрутизации подвергается не сами кадры, а пакеты, представляющие из себя поле данных кадров), другими узлами сети. Маршрутизатор должен поддерживать все протоколы канального и физического уровней, используемые в каждой из сетей (IP-подсетей), к которым он будет непосредственно подсоединен. Если необходимо, например, подключить маршрутизатор к четырем сетям (подсетям – IP-подсетям), то соответствующие порты (например, интерфейсы 100BS-TX, 1000-EX, STP для Token Ring, V.35) должны быть в его составе. Для первоначально настройки маршрутизатора он должен иметь консольный порт, через который он подключается к компьютеру через его COM-порт специальным кабелем (этот кабель входит в набор кабелей, приобретаемых вместе с маршрутизатором). Если на компьютере установлена ОС, например семейства Windows, то можно запустить программу Hyper Terminal (программа эмуляции терминала), для того чтобы настроить параметры соединения. После подключения маршрутизатора к компьютеру через консольный порт и настройки программы эмуляции терминала, включается сам маршрутизатор. На маршрутизаторе начинает выполняться загрузочное ПО, которое запускает тест самодиагностики, а затем находит загрузочное устройство (обычно это флэш-память), в котором находится корректный образ ОС. В процессе загрузки ОС производится проверка памяти NVRAM (Non Volatile Random Access Memory, NVRAM – Энергонезависимая память) на наличие в ней информации о конфигурации маршрутизатора. В новых маршрутизаторах такой информации нет, и ОС запускает программу пошаговой настройки маршрутизатора.

Кадры, которые поступают на порты маршрутизатора, после обработки соответствующими протоколами физического и канального уровней, освобождаются от заголовков канального уровня. Извлеченные из поля данных кадра пакеты передаются модулю сетевого протокола (для стека TCP/IP этим протоколом является протокол IP).