Функции маршрутизатора. Уровень сетевого протокола

Сетевой протокол извлекает из пакета заголовок сетевого уровня и анализирует содержимое его полей. Проверяется контрольная сумма, и если пакет пришел поврежденным, то он отбрасывается. Выполняется проверка, не превысило ли время, которое провел пакет в сети (Time To Live, TTL) допустимой величины. Если превысило, то пакет отбрасывается. На этом этапе наращивается время жизни пакета и пересчитывается контрольная сумма.

На сетевом уровне выполняется важнейшая функция маршрутизатора – фильтрация трафика. Пакет сетевого уровня, находящийся в поле данных кадра, для мостов/коммутаторов представляется неструктурированной двоичной последовательностью. Маршрутизаторы, программное обеспечение которых содержит модуль сетевого протокола, могут производить разбор и анализ отдельных полей пакета. Они оснащаются средствами пользовательского интерфейса, которые позволяют администратору задавать правила фильтрации. Они, например, могут запретить прохождение в корпоративную сеть всех пакетов, кроме пакетов, поступающих из подсетей этого же предприятия. Фильтрация в данном случае производится по сетевым адресам, и все пакеты, адреса которых не входят в разрешенный диапазон, отбрасываются. Если интенсивность поступления пакетов выше интенсивности, с которой они могут быть обработаны, пакеты могут образовывать очередь. Программное обеспечение маршрутизатора может реализовать различные дисциплины обслуживания очередей пакетов. В порядке поступления по принципу «первый пришел - первым обслужен» (First Input First Output, FIFO), случайное раннее обнаружение, когда обслуживание идет по правилу FIFO, но при достижении длиной очереди некоторого порогового значения, вновь поступающие пакеты отбрасываются (Random Early Detection, RED), а также различные варианты приоритетного обслуживания.

К сетевому уровню относится основная функция маршрутизатора – определение маршрута пакета. По сетевому адресу сети назначения (для TCP/IP это IP-адрес подсети назначения), извлеченному из заголовка пакета (на самом деле в заголовке находится IP-адрес сетевого интерфейса узла назначения, а при наличии маски определяется IP-адрес подсети назначения), модуль сетевого протокола ищет в таблице маршрутизации строку, содержащую этот IP-адрес сети назначения. В этой строке содержится сетевой адрес порта следующего маршрутизатора, куда надо передать пакет, а также номер порта текущего маршрутизатора, через который необходимо передать данный пакет, чтобы он двигался в требуемом направлении. Если в таблице маршрутизации нет записи о сети назначении пакета и к тому же нет записи о маршрутизаторе по умолчанию, то данный пакет отбрасывается. Перед тем как передать сетевой адрес порта следующего маршрутизатора на канальный уровень, необходимо его преобразовать в локальный (физический) адрес той технологии, которая используется в сети, содержащей порт следующего маршрутизатора. Для этого сетевой протокол обращается к протоколу разрешения адресов (для стека TCP/IP этим протоколом является протокол ARP). Протоколы этого типа устанавливают соответствие между сетевыми и локальными адресами либо на основании заранее составленных таблиц, либо путем рассылки широковещательных запросов. Таблица строится отдельно для каждого сетевого интерфейса (в этих таблицах находится соответствие IP-адреса локальному адресу – MAC-адреса, если речь идет об интерфейсной карте маршрутизатора). Протоколы разрешения адресов занимают промежуточное положение между сетевым и канальным уровнями.

С сетевого уровня пакет, локальный адрес порта следующего маршрутизатора и номер выходного порта текущего маршрутизатора передаются вниз канальному уровню. На основании указанного (выходного) порта осуществляется коммутация с одним из интерфейсов маршрутизатора, средствами которого выполняется упаковка передаваемого пакета в кадр соответствующего формата. Формат определяется сетевой технологией, в соответствии с которой будет передаваться кадр. В поле адреса назначения заголовка кадра помещается локальный адрес интерфейсной карты следующего маршрутизатора (который был определен протоколом ARP). А в поле адреса отправителя помещается локальный адрес интерфейсной карты, через порт которой и будет отправлен этот кадр. Готовый кадр отправляется в сеть.

Функции маршрутизатора. Уровень протоколов маршрутизации.

Сетевые протоколы активно используют в своей работе таблицу маршрутизации, но не ее построение, ни сопровождением эти протоколы не занимаются. Эти функции выполняют протоколы маршрутизации. На основании этих протоколов маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии составной сети, а затем анализируют полученные сведения, определяя по тем или иным критериям маршруты следования пакетов. Результаты анализа и составляют содержимое таблиц маршрутизации.

Помимо перечисленных выше функций, на маршрутизаторы могут быть возложены и другие обязанности, например операции, связанные с фрагментацией.