Маршрутизаторы

Маршрутизаторы во многом снимают многие проб­лемы, связанные с использованием мостов, создавая иерархическое объединение сетей. Все сетевое про­странство делится на подсети (subnetworks), охваты­вающие, в свою очередь, сегменты или группы сегмен­тов, построенных на основе мостов. Маршрутизаторы передают трафик между подсетями, обеспечивают трансляцию форматов пакетов, фильтрацию пакетов и усиливают защиту подсетей. Маршрутизаторы пере­дают пакеты, используя информацию сетевого уров­ня, а не МАС-адреса. Сетевой адрес имеет два раздела: адрес подсети и адрес конечной станции. Каждому сегменту сети или группе сегментов, объединенных мостами, приписан уникальный адрес подсети, а каж­дому устройству (компьютеру, маршрутизатору и ò.ä.) в составе подсети - уникальный адрес устройства.

Основываясь на иерархических адресах, маршру­тизаторы обмениваются информацией о топологии сети, так что каждый маршрутизатор может вычис­лить путь до любой подсети. Причем администрато­ры сетей могут задавать различные критерии опти­мальности при выборе пути маршрутизатором, ска­жем, минимизировать стоимость или время прохож­дения пакета.

Благодаря тому, что маршрутизаторы работают на сетевом уровне, они могут выполнять и защитные функции (firewall), предупреждая «широковещание» МАС-адресов за пределы подсети. Кроме того, марш­рутизаторы используют сетевую информацию для

- обеспечения безопасности (маршрутизаторы могут работать, выполняя правила типа: «не допускать па­кеты сети ¹3 в сеть №6»);

- управления каналами удаленного доступа («не пере­давать файлы по каналам в рабочее время»);

- повышения качества обслуживания («считать транз­акции более приоритетными, чем обмен файлами»). Большинство сетей представляют собой смесь раз­личных технологий - Ethernet, Token Ring или FDDI, кроме того, могут использоваться Х.25, Frame Relay или выделенные линии. Поэтому маршрутизаторы не только передают пакеты между сетями, но и выпол­няют роль конверторов, осуществляя трансляцию различных форматов пакетов. Более того, большин­ством сетей применяются маршрутизируемые (routable) и немаршрутизируемые (nonroutable) про­токолы. Такие протоколы, как IP, IPX, DECnet, явля­ются маршрутизируемыми, поскольку они использу­ют иерархическую систему адресации, тогда как, например, протокол LAT - только МАС-адреса. Та­ким образом, большинство современных маршрути­заторов поддерживают многопротокольную марш­рутизацию и одновременно обеспечивают функции прозрачного моста.

Благодаря структуризации и возможностям управ­ления «широковещательным» трафиком многопрото­кольные маршрутизаторы позволяют расширять сети далеко за пределы возможностей, предоставляемых мостами. Однако любое преимущество имеет свою цену - каждый порт маршрутизатора и каждая стан­ция в сети должны быть тщательно сконфигурирова­ны с корректными сетевыми адресами. Некорректные адреса могут привести к потере пакетов, циклическим путям и другим проблемам. Но справедливо и то, что в динамично развивающейся организации поддержи­вать конфигурацию сети так, чтобы все было абсолют­но корректно, практически невозможно. Поэтому в растущих сетях администрирование адресов стано­вится одним из самых труднопреодолимых барьеров.

Есть и еще одна проблема, связанная с использо­ванием маршрутизаторов: при передаче пакетов меж­ду сетями возникает временная задержка, а стоимость порта у маршрутизаторов значительно превосходит стоимость портов концентраторов.

Традиционные архитектурные решения

В настоящее время на сетевом рынке доминирует несколько архитектурных решений расширения локальных сетей. АрхитектураCollapsedbackbone, выполняемая на основе центрального высокопроиз­водительного маршрутизатора, предпочтительна для организации локальной сети зданий.LAN-baseddistributedbackbone применяется для объединения локальных сетей зданий.Hybridmeshиstardistributed сети широко используются для органи­зации болоших локальных сетей.

Все современные архитектуры строятся вокруг традиционной модели локальной вычисли­тельной сети. Они обеспечивают недорогой и эффек­тивный транспорт для приложений «клиент/сервер» и совместной работы с существующими сетевыми операционными системами. Но популярность сетей привела к росту числа пользователей и более интен­сивному их использованию, одновременно появились и новые приложения, все это в целом породило не­обходимость в нечто большем, что традиционные ар­хитектуры обеспечить не могут.

Распределенная сетевая магистраль (Distributed backbone)

Самой ранней формой построения межсетевых со­единений была архитектура Distributed backbone (рас­пределенная сетевая магистраль). При таком постро­ении сети концентраторы собирают все кабельные соединения по этажам, организуя там широковеща­тельные сети, а соединения между этажами строятся или по технологии локальной вычислительной сети, или на базе маршрутизаторов. Межэтажное соедине­ние может быть выполнено либо по той же техноло­гии, что и локальные сети этажей (скажем, 10Base-T), либо по технологии FDDI, обеспечивающей скорость 100 Мбит/с.

Каждый сегмент сети представляет собой отдель­ную самостоятельную подсеть. При прохождении пакетов между сегментами они должны преодолеть как минимум один маршрутизатор. Следовательно, серверы могут быть разбросаны по зданию и подклю­чены к соответствующим сетевым сегментам так, что их основным пользователям не грозят задержки, вно­симые маршрутизаторами.

Основное преимущество такой архитектуры - на­дежность межсетевого обмена. Наличие большого числа маршрутизаторов обеспечивает при выходе из строя одного из них бесперебойную работу всех сег­ментов, за исключением непосредственно подклю­ченного к отказавшему маршрутизатору. Однако ар­хитектура распределенной сетевой магистрали ведет к снижению общей производительности сети. Так, при работе с данными, расположенными на сервере, подключенном к другому сегменту, клиент встретит на пути уже два маршрутизатора, что приведет к со­ответствующим потерям в скорости. Разброс марш­рутизаторов по зданию порождает сложности в об­служивании кабельной системы и переконфигурации сети.

Сосредоточенная сетевая магистраль (Collapsed backbone)

Сети с этой архитектурой устраняют некоторые не­достатки сетей с распределенной магистралью. Как и в предыдущем случае, локальные сети этажей (сегмен­ты) образованы концентраторами, обеспечивающи­ми их центральный мониторинг и управление. Все концентраторы подключены к единственному цент­ральному маршрутизатору. «Сосредоточение» маги­страли в одной точке создает удобную архитектуру для управления всей сетью и упрощает ее обслужива­ние. Задержки (латентность) при доступе к серверам уменьшаются, так как между клиентом и сервером никогда не стоит больше одного маршрутизатора. Кроме того, такое решение является более дешевым.

Максимум гибкости и управляемости достигается включением конфигурируемого концентратора (switching hub). Это позволяет объединять сегменты на разных этажах в общие подсети, вообще исключая задержки маршрутизации для некоторых приложе­ний, Серверы можно устанавливать в одном специаль­но приспособленном для этого месте без какой-либо потери производительности сети в целом. Благодаря применению конфигурируемого концентратора любой сервер может быть назначен любому сегменту, исключая задержку маршрутизации для определен­ных рабочих групп и/или приложений. Надежность сети достигается с помощью hot-swap-ôóíêöèé (воз­можности «горячей замены») в центральных уст­ройствах — концентраторе и маршрутизаторе.