Маршрутизатори, видове и тенденции

СПЕЦИАЛИЗИРАНО ВИСШЕ УЧИЛИЩЕ ПО
БИБЛИОТЕКОЗНАНИЕ И ИНФОРМАЦИОННИ
ТЕХНОЛОГИИ
КУРСОВА РАБОТА
НА ТЕМА:
МАРШРУТИЗАТОРИ , ВИДОВЕ И ТЕНДЕНЦИИ
по дисциплината:
КОМПЮТЪРНИ МРЕЖИ И КОМУНИКАЦИИ
ИЗГОТВИЛ: ПРОВЕРИЛ:
доц.ДРАГОМИР ПАРГОВ
ФАК.Nº ас.ИВАНКА ПАВЛОВА
II КУРС, ИТ
СОФИЯ, 2006

СЪДЪРЖАНИЕ:
УВОД.....................................................................3
МОСТ....................................................................4
МАРШРУТИЗАТОРИ .............................................4
Маршрутизиране на пакетите .........................6
Маршрутизатор с преобразуване на
протоколите.......................................................8
Маршрутизатор с опаковане на протоколите
............................................................................9
Настояще и бъдещи тенденции в
маршрутизирането .........................................11
IP адресиране..............................................12
Топологично комутиране ............................12
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................13
Избягване на маршрутизирането. ................14
Увеличаване на производителността на
маршрутизаторите. .........................................15
Използввана литература: ...........................16
2

УВОД
Връзката между отделни мрежи може да се осъществи с различни видове
мрежови устройства – повторители (repeaters), мостове (bridges) , маршрутизатори
(routers) и шлюзове (gateways). Te се свързват на различни слоеве от модела OSI;
различават се по функциите, които изпълняват, осъществявайки тази връзка.
Фиг. 1 : Устройства за връзка между две мрежи.
Повторителят регенерира или преобразува сигналите във физическата среда на
локална мрежа и се използва главно за преодоляване на ограниченията в дължината
на кабела, предизвикани от затихването на електрическия сигнал.
Мостът е междумрежов възел, който направлява основния пакет от локалната
мрежа към друга компютърна система по такъв начин, че съдържанието на пакета
да остане без изменение. Тази операция се осъществява в каналния слой на
локалната мрежа.
Маршрутизаторът е междумрежовия възел на нивото на мрежовия слой, т.е. той
преодолява нисъвместимите различия в първи до трети слой на системите. Долните
три слоя от мрежовата архитектура са известни под името подмрежа.
Маршрутизаторът обединява подмрежите на компютърните системи. Той
направлява даден пакет до получателя в компютърната система (локална мрежа,
персонален компютър, голяма ЕИМ и др.), като използва различни
комуникационни технологии.
Шлюзът е междумрежов възел, който извършва транслация на протоколите и
осъществява обединяването на две компютърни системи на нивото на различни
3

протоколни слоеве. В практиката шлюзовете са специфични за протоколите, за
които са създадени.
МОСТ
В телекомуникациите,мостоът е продукт,който свързва локални
мрежи,използващи един или няколко IEEE 802 стандарти.Съвкупност е от хардуер
и софтуер,необходим за комуникацията между две еднакви или подобни мрежи,или
два сегмента на една и съща мрежа според изискванията на каналния слой на
модела OSI(Open System Interconnection).На това ниво се осъществяват функции по
управление на потока от данни,обработка на грешки при предаване,физическо
адресиране и управление на достъпа до физическата среда,обработват се адресите
на подателите и на получателите на пакетите,без да се засягат по-високите нива на
протоколите.
Той преглежда всяко съобщение в мрежата,пропуска тези,които са за същата
LAN,а другите препраща към останалите мостове.Те разбират кой адрес за коя
мрежа е благодарение на таблица с адреси,която съставят за станциите от ЛМ ,към
която са включени. По този начин съобщенията могат да се препращат до
правилната мрежа.По принцип адресите не съдържат информация за това къде
хостът е включен физически в отделната мрежа.Всеки адрес може да бъде във
всяка локация.За разлика от него, маршрутизирането се нуждае от по-подробен
адрес за кореспонденция до физическото местонахождение.
МАРШРУТИЗАТОРИ
4

Фиг.9 : Маршрутизатор
Принципът на работа на маршрутизаторите е подобен на този на мостовете, с
тази разлика, че използва информация от третия, т.е.мрежов слой, на OSI модела.
Този слой се грижи за намиране на оптималния път към целевата станция.
Маршрутизаторите са всъщност мостове, които имат допълнителната възможност
да избират посоката.
Две мрежи, съединени с маршрутизатор, остават и физически, и логически
отделни мрежи. Протоколите от мрежовия слой имат собствена схема за
адресиране, различна от тази на протоколите от каналния слой. Всяка мрежа,
свързана към маршрутизатор, трябва да има логически идентификатор( мрежов
адрес), различен от индентификаторите на другите мрежи.
Маршрутизаторът може да работи с един или повече мрежови протоколи.
Всичко зависи от модела и марката. Най-известните производители на
маршрутизатори са Cisco. Те държат около 70% от пазара.
5

Подобно на мостовете маршрутизаторите пропускат през себе си само трафика,
предназначен за другите локални мрежи и не позволяват на локалния трафик да
влияе на производителността на останалите мрежи. Маршрутизаторите могат да
бъдат специално разработени устройства или да се реализират чрез хардуер и
софтуер, инсталиран в обикновен персонален компютър.
Маршрутизиране на пакетите
Освен с адресите на собствените мрежови станции, мрежовият слой работи и
със символичните адреси на отделните локални мрежи като такива. В този случай
маршрутизиращите таблици съдържат адресите не само на всички станции, но и на
всички свързани към мрежата маршрутизатори. Ако някоя станция иска да изпрати
съобщение до принадлежаща към другамрежа станция, програмното осигуряване
на мрежовия слой търси в своята таблица адреса на съответния маршрутизатор и
предава този адрес на каналния слой като целеви адрес при създаването на рамката.
Адресът на действителната станция-получател се разполага в заглавието на пакета
на мрежовия слой. Маршрутизаторът, който приеме съобщението, отделя
заглавието на каналния слой и от заглавието на мрежовия слой извлича адреса на
действителната станция-получател. След това използва своята таблица за
маршрутизация, установява адреса на следващия маршрутизатор и предава този
адрес към каналния слой за създаването на следващата рамка. Съдържанието на
пакета на мрежовия слой остава непроменено. В случай, че целевата станция и
маршрутизатора са части от една и съща локална мрежа, маршрутизаторът предава
на каналния слой вместо адрес на следващия маршрутизатор направо адреса на
целевата станция.
Така например, ако станция “А” иска да изпрати някакви данни към станция
“Z”, най-напред изпраща рамка:
HZ
Символът “Н” представлява адреса на маршрутизатора в мрежа №1, а символът
“Z” – адресът на целевата станция. Символът на първата позиция представлява
“актуалния” адрес в дадената мрежа, т.е.адреса, на който рамката ще бъде
изпратена. Символът на второто място представлява крайния целеви адрес.
6

Маршрутизаторът приема тази рамка, обработва я (до равнище мрежов слой),
генерира и изпраща в мрежа №2 новата рамка. Така рамката постепенно обхожда
всички маршрутизатори, които се намират по пътя между станцията-подател и
станцията-получател. Последният маршрутизатор изпраща следната рамка
директно към станцията-получател:
ZZ
Посредством маршрутизаторите на мрежовия слой се решават редица
проблеми, като адресацията и сигнализацията, когато се свързват мрежи с
комутация на пакети и мрежи с комутация на канали, защитата от неправомерен
достъп до мрежовите ресурси на отдалечената локална мрежа и синхронизацията
на обмена при свързването на мрежи с различна скорост на предаване на данните.
Ето защо този тип междумрежови възли намира широко приложение при свързване
на локалната мрежа с обществените съобщителни мрежи, при свързването на
няколко локални мрежи чрез високоскоростна мрежа или при свързването на
локална мрежа с глобална мрежа от ЕИМ. Логически маршрутизаторът на
мрежовия слой се различава от моста на ниво LLC главно по това, че по един-
единствен логически канал едновременно пренасят данни различни двойки
комуникиращи си станции, т.е.осъществява се мултиплексиране на логическите
канали. В сравнение с междумрежовите възли от по-нисък слой маршрутизаторът
изисква значително по-големи изчислителни ресурси и памет. При реализиране на
маршрутизатора само с програмни средства неговото бързодействие се намалява, а
оттам се намалява пропускателната му способност. Ето защо стремежът е все
повече от функциите на маршрутизаторите да се осъществяват с апаратни средства.
При реализацията на маршрутизатори в локална мрежа са се утвърдили две
основни тенденции:
1)маршрутизатори с преобразуване на протоколите, поддържащи
виртуални канали на мрежово ниво на основата на протокола Х.25;
2)маршрутизатори с опаковане на протоколите, поддържащи дейтаграмен
междумрежов протокол (INTERNET).
7

Маршрутизатор с преобразуване на протоколите
При маршрутизаторите с преобразуване на протоколите се осъществява
двустранно преобразуване от протокол П1 в протокол П2 и от протокол П2 в
протокол П1. По този начин мрежа 1 може да комуникира с мрежа 2 по протокол
П1, а мрежа 2 с мрежа 1 – по протокол П2.
Това решение е възможно само когато протоколите П1 и П2 изпълняват
подобни или съвместими функции. При свързването на няколко локални мрежи
например се използват междумрежови възли с преобразуване на протоколите на
по-нисък слой, тъй като те осъществяват еднакви функции по пренасяне на данни.
От друга страна, протоколите, образуващи подмрежата на повечето локални
мрежи, са несъвместими с тези на глобалните мрежи от ЕИМ и непосредственото
използване на междумрежови възли с преобразуване на протоколите не е
възможно. В този случай съвместимост на протоколите е възможна само при някой
от по-горните слоеве.
Станция от локална мрежа ще се адресира аналогично както станция от
глобалната мрежа и работата на маршрутизатора значително ще се опрости. В този
случай той ще осъществява главно функции по синхронизацията на обмена на
данните между локална мрежа, характеризираща се с високоскоростно пренасяне
на данни (например 10 Мбита/s ) и глобалната мрежа по Х.25. осигуряваща скорост
на пренасяне на данни до 64 Кбита/s.
Подходът с въвеждането на мрежов слой с комутация на пакети в архитектурата
на локалната мрежа е намерил място в проекта на ISO 8881.1. Въпреки това той все
още не е широко разпространен в практиката и е обект на редица научни
изследвания. Тенденцията към увеличаване на изчислителната мощност на
персоналните компютри прави този подход актуален и от особен интерес е
свързаната с него перспектива за включване на локална мрежа към системите за
обмен на съобщения по препоръката Х.400 на МККТТ . понастоящем редица
глобални мрежи от ЕИМ поддържат този стандарт.
8

Маршрутизатор с опаковане на протоколите
При съществено различни протоколи, каквито са протоколите от по-високите
слоеве в локалната мрежа широко се използват междумрежови възли с опакаване
на протоколите. При тях както във взаимосвързаните компютърни системи, така и в
междумрежови възли се добавя допълнителен подслой, еднакъв за всички системи.
Това означава, че към седем слойната мрежова архитектура се прибавя нов
подслой, нов междуслоев интерфейс, както и нов комуникационен протокол. На
този подслой към информационния пакет се прибавя допълнителна заглавна част,
т.е.той се “опакава” в пакет, характерен за подслоя и комуникационния протокол.
Фиг.11 : Добавяне на междумрежов подслой INTERNET.
На фиг.11 допълнителният подслой INTERNET е общ за локалните мрежи за
маршрутизатора и за глобалната мрежа. На този подслой те комуникират с един и
същи междумрежов протокол(МП). По този начин транслаторът преодолява
несъвместимите различия на протоколите П1 и П2 на локалната и глобална мрежа.
Между мрежовите възли с опакаване на протоколите се използват при различни
протоколни слоеве в случаите, когато между взаимосвързаните системи са толкова
големи, че не е въз