Маршрутизатор (Router) - сетевое устройство, принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня (уровень 3 модели OSI) между различными сегментами сети на основании информации о топологии сети и определённых правил.

Маршрутизация (Routing) - процесс определения маршрута следования информации в сетях связи.

Маршрут - это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя до пункта назначения.

Применение маршрутизаторов

Основное назначение маршрутизаторов - маршрутизация трафика сети. В дополнение к маршрутизации, маршрутизаторы осуществляют и коммутацию каналов/сообщений/пакетов/ячеек.

Маршрутизатор функционирует на сетевом уровне и служит для организации связи между сетями с одинаковыми сетевыми протоколами, например IP или IPX.

Маршрутизатор обеспечивает защиту информации и контроль за путями её передачи.

Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, в том числе несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения различных локальных сетей, а так же для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет.

В качестве маршрутизатора может выступать как специализированное (аппаратное) устройство, так и обычный компьютер, выполняющий функции маршрутизатора. Существует несколько пакетов программного обеспечения (в основном на основе ядра Linux) с помощью которого можно превратить персональный компьютер в высокопроизводительный и многофункциональный маршрутизатор. Также в роли маршрутизатора может выступать рабочая станция или сервер, имеющие несколько сетевых интерфейсов и снабженные специальным программным обеспечением.

Принцип работы маршрутизатора

Маршрутизаторы объединяют отдельные сети в общую составную сеть. К каждому маршрутизатору могут быть присоединены несколько сетей.

В сложных составных сетях почти всегда существует несколько альтернативных маршрутов для передачи пакетов между двумя конечными узлами. Задачу выбора маршрутов из нескольких возможных решают маршрутизаторы, а также конечные узлы.

Зачастую, в большой сети маршрутизаторы бывают нескольких иерархических уровней. Иными словами, узлы локальной сети будут подключаться к маршрутизатору Уровня 1, маршрутизаторы Уровня 1 будут подключаться к маршрутизатору Уровня 2, и так по мере необходимости. Маршрутизаторы верхнего уровня будут соединяться уже только между собой. При такой схеме подключения адресная часть передаваемых пакетов тоже будет иметь несколько уровней, и маршрутизаторы определенного уровня будут интересоваться только соответствующей их уровню адресной частью, игнорируя все другие.

Обычно, маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

Как правило, маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя, фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/дешифрование передаваемых данных.

В наше время тяжело встретить людей, у которых нет компьютера. Сейчас многие смартфоны имеют аппаратную «начинку» не хуже, чем стационарные компьютеры лет пять назад.

Поэтому, учитывая большое количество компьютерных устройств в пользовании обычных пользователей, появляется надобность в создании из этих устройств единой сети с выходом в интернет. Самый простой способ объединения ваших «гаджетов» в сеть, это применение сетевого устройства с несколькими названиями – маршрутизатор, роутер, router. Просто роутер – это английское название этого устройства, а маршрутизатор – русское. Рассмотрим более подробнее, что это за устройство и как с ним работать.

Что это такое

Назначение роутеров

Маршрутизатор (роутер) представляет из себя электронное устройство, которое может подключаться к сети интернет, а также выполняет процесс пересылки пакетов данных между сетевыми компьютерными устройствами с обеспечением для этих устройств доступа к интернет.

Работа маршрутизатора

Современные маршрутизаторы могут выполнять защиту вашей сети от хакерских атак, отвечать за регулирование доступа пользователей к некоторым Интернет-ресурсам, могут раздавать ІР-адреса подключаемым устройствам, шифровать трафик, и еще многое другое.

Стандартный вид маршрутизатора

Классификация роутеров

По основным признакам роутеры можно разделить на четыре группы:

• Проводные роутеры – у этих маршрутизаторов подключение сетевых компьютеров выполняется при помощи кабельного соединения (Ethernet).
• Wi-Fi роутеры – здесь подключение сетевых устройств производится по беспроводной технологии Wi-Fi.
• Двухдиапазонный роутер – беспроводной маршрутизатор способный работать в двух диапазонах частот, это – 2.4 ГГц или 5 ГГц, что способствует увеличению скорости работы сети.
• 3G роутер – здесь имеется встроенный 3G модем, через который сетевые устройства выходят в интернет.

Особенности роутеров

В особенности роутеров могут входить наличие встроенного жесткого диска. Это дает возможность реализовать свой собственный домашний сервер с хранилищем ваших файлов.

У некоторых роутеров может присутствовать USB порт, что расширяет возможности вашего маршрутизатора. Можно подключить любой носитель информации, превратив роутер в сервер данных. Можно подключить 3g модем и пользоваться интернетом при отсутствии кабельного доступа. Также можно подсоединить к роутеру принтер и производить печать с любого компьютера в сети.

Работа с роутером

В основном работа с роутером заключается в его первоначальном подключении к компьютеру и настройки его основных параметров через вэб-интерфейс. Дальше маршрутизатор сам будет управлять сетью, и вам только по желанию можно корректировать необходимые настройки.

Первоначальное подключение лучше производить через кабельное соединение (хотя некоторые модели поддерживают и беспроводное соединение). Берите роутер, к любому входу LAN подключайте один конец кабеля витая пара, второй вставляйте в сетевую карту компьютера. Включайте компьютер и подавайте питание на роутер.

Обратите внимание, что роутер должен иметь заводские настройки, т.е. если роутер приобретен не в магазине, то лучше его «сбросить» на заводские настройки (жмете кнопку RESET и держите секунд пять).

Теперь проверяем, что ваша сетевая карта настроена на автоматическое получение ІР-адреса. На компьютере проделайте вход: Панель управления – Сети и Интернет – Центр управления сетями и общим доступом – Изменение параметров адаптера – Подключение к локальной сети – Свойства.

Свойства подключения

Выбираете – Протокол Интернета версии 4 (TCP/ІPv4), жмете – Свойства. Убедитесь, что галочки стоят на автоматическом получении адреса и сервера, если нет, то установите их в автомат.

Автоматическое получение адреса

Жмем – Ок. Теперь роутер должен автоматически назначить компьютеру ІР-адрес.

Вход в роутер

Вход в настройки роутера стандартен. В любом браузере вводите – 192.168.1.1, авторизируйтесь (вводите логин/пароль – аdmіn/ admin). Могут быть и другие значения, производитель обычно указывает их на боку самого роутера. Жмите – Ок, и вы попадете в главное меню настроек роутера.

Меню маршрутизатора

В этом меню можно выполнить все настройки вашей сети. Для примера возьмем русскоязычное меню роутера фирмы ASUS.

Меню роутера

Обычно, основные пункты меню расположены в левом столбике. По нажатию по ним могут раскрываться дополнительные подменю. Центральная часть меню отведена для ввода параметров того пункта меню, который выбран.

Настройка подключения интернет

В левом столбце выбираете пункт – Интернет. Тут главное выбрать пункт – Тип WAN-подключения (выбирается из выпадающего меню, может быть пяти видов). Этот тип указывается в договоре с вашим провайдером, и от него будут зависеть дальнейшие настройки WAN-подключения.

Настройка интернет доступа

Для каждого WAN-подключения свои отдельные настройки, поэтому читайте внимательно договор и вводите их в нужные пункты меню.

Если есть привязка по МАС-адресу, то не забудьте сообщить провайдеру новый МАС-адрес. При желании его можно клонировать со старого сетевого подключения, но лучше сообщить новый.

Не забывайте сохранять настройки, иначе роутер их не примет.

Настройка Wi-Fi сети

Заходите в меню – Беспроводная сеть, вкладка – Общие.

Для создания беспроводной сети заполняем следующие поля:

• SSID – имя сети. Вписывайте любое. При желании его можно скрыть.
• Режим беспроводной сети – ставьте Авто.
• Канал – выставляйте Авто.
• Ширина канала – 20/40 МHz.
• Расширенный канал – также на автомат.
• Метод проверки подлинности – более стойкий ко взлому WPA-Auto.
• Шифрование WPA – выбирайте TKIP+AES.
• Предварительный ключ WPA – придумайте пароль, чем сложнее, тем лучше. Ведь тогда тяжелее будет взломать вашу сеть.

Настройка Wi-Fi

Настройка IPTV

Если в вашей сети «вещает» IPTV телевидение, то для просмотра на роутере нужно ввести некоторые настройки. Заходите в меню – Локальная сеть, подменю – IPTV.

Настройка IPTV

Тут нужно указать порт, на котором вы будете подключать IPTV. Остальные параметры следует узнать у провайдера.

В принципе это и все основные настройки маршрутизатора. Даже если вы что-то и упустили или не правильно ввели, не бойтесь, роутер вы не сломаете. Всегда можно вернуться к заводским предварительным установкам и перенастроить все заново.

Как открыть порты на маршрутизаторе

Пользователи Интернета, не слишком разбирающиеся в технической стороне вопроса, могут не понимать, что такое маршрутизатор и зачем он нужен.

А ведь без этого прибора для каждого отдельного компьютера (настольного, переносного или мобильного) понадобится отдельное подключение к сети, что вряд ли будет удобно и выгодно.

Иногда маршрутизатор называют роутером, так он звучит при современном переводе с английского. Чаще всего пользуются именно вторым термином для беспроводных устройств.

А первый оставляют для проводных маршрутизаторов, применяемых реже.

Принцип действия

Маршрутизатор представляет собой специальную подстанцию, принимающую из сети сигналы и передающую их конкретным устройствам – чаще всего компьютерам, но не обязательно, так как к Интернету могут подключаться и камеры, и принтеры, и различная «умная» техника, вплоть до холодильников и кондиционеров.

Фактически роутер связывает пользовательские устройства и тот сервер, который обеспечивает подключение к сети.

Ещё одной функцией роутера является работа с протоколом DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), что упрощает способ передачи данных по сети.

При этом каждое устройство получает свой уникальный IP-адрес, который, в отличие от такого же показателя сети, является временным, а не постоянным.

При отключении устройств и подключении новых их адреса меняются, не влияя на работу точки доступа.

Передавая сигнал, маршрутизаторы могут и усиливать его. Благодаря этому всего одно подключение обеспечивает доступ в Интернет сразу нескольким устройствам.

Интересно! Современные модели позволяют теоретически подключить одновременно не меньше 100 единиц техники, реальная цифра бытового находится в пределах десятка ПК, смартфонов или ноутбуков.

Осуществляя передачу информации из сети, маршрутизаторы работают и в обратную сторону, отправляя данные в Интернет.

При этом для увеличения безопасности происходит кодирование сигналов при помощи нескольких стандартов защиты – WPA (или более новый и распространённый WPA2), WEP (устаревший вариант, обойти защиту которого проще, чем у остальных) и других.

Также к роутеру подключаются протоколы и прокси-сервер.

Классификация маршрутизаторов

Существует несколько классификаций роутеров. Основными являются разделения по области применения и способу подключения.

Причём, подключаются по-разному и сами маршрутизаторы, и устройства, которые с их помощью выходят в Интернет.

По области применения

В зависимости от применения роутеры делятся на классы:

• Верхний - включающие самые высокопроизводительные модели, объединяющие сети крупных организаций и предприятий. Маршрутизаторами данного типа поддерживаются различные интерфейсы и протоколы, включая нестандартные.
  В каждом устройстве может быть до 50 портов и для глобальных, и для локальных сетей;

• Средний - служащий для формирования сравнительно небольших сетевых объединений для предприятий размером поменьше. В стандартной конфигурации роутеры могут включать до 8 портов локальной сети и до 3 портов – глобальной;
• Нижний - предназначенный для локальных сетей отдельных офисов или домашнего использования. В основном включают по 1–2 порта глобальной сети и до 4 – локальной.

По способу подключения

Подключаться к Интернету или к крупной сети (например, предприятия) устройство может проводным или беспроводным способом.

То же относится и к разведению сети по другим устройствам, которое осуществляется при помощи оптоволоконного кабеля или через WiFi.

Чаще всего в домашних условиях используются варианты с проводным подключением сети к маршрутизатору и беспроводное – для отдельных ПК.

Проводные роутеры, предусматривающие подведение к каждому отдельному устройству, являются оптимальным выбором для сети, состоящей из 2–8 стационарных компьютеров или ноутбуков, которые, в основном, находятся на одном и том же месте.

Таким способом легко настраивается и доступ к данным с одного устройства на другое – например, с ПК в одном помещении к принтеру или запоминающему устройству в другом.

• Wi-Fi роутер

Преимуществом беспроводного роутера является не только возможность передавать данные без использования кабелей, но и с ними.

Большинство бытовых устройств поддерживают оба вида подключения, тогда как многие настольные ПК подключаются только проводным способом.

В возможности обычного Wi-Fi-роутера входит объединение всех устройств в квартире или нескольких офисных помещениях, включая компьютеры, телефоны, принтеры или Smart-телевизоры в общую сеть и соединение их с Интернетом.

Для этого достаточно всего одной линии доступа к глобальной сети с достаточной скоростью передачи данных.

При этом, например, канала на 1–5 Мбит/с будет явно недостаточно для нормальной работы в сети нескольких устройств.

С помощью маршрутизатора можно обеспечить и простое взаимодействие между техникой, без доступа к Интернету. В этом случае беспроводное подключение тоже будет работать, но поможет организовать обмен информацией только внутри локальной сети.

Особенности использования

Современный роутер представляет собой надёжное и долговечное устройство.

Часто достаточно всего лишь приобрести его и включить, после чего маршрутизатор работает без сбоев и необходимости в перенастройке на протяжении нескольких месяцев и даже лет.

При этом вмешательство пользователя, кроме включения, перезагрузки и отключения роутера, требуется только при смене пароля, способа доступа в сеть или провайдера.

Перезагрузить устройство несложно – достаточно отключить его от сети более чем на 10 секунд.

Настройку роутера может осуществлять представитель провайдера, подключающий пользователя к Интернету, или сам владелец прибора.

Чаще всего для этого придётся подключить маршрутизатор к компьютеру и настроить доступ с него в сеть.

При наличии идущего в комплекте к устройству диска сделать это несложно, хотя потребует прочтения инструкции и 10–20 минут на настройку.

Использование маршрутизатора обычно никак не влияет на стоимость использования Интернета. Особенно если речь идёт о популярном сейчас безлимитном тарифе.

Хотя, если оплата идёт по мегабайтам (например, беспроводной 3G-Интернет), её размеры зависят от объёмов скачанной информации.

Выбор маршрутизатора

Выбирая роутер для своих нужд, следует заранее обговорить с поставщиком Интернета возможность использования прибора.

Некоторые провайдеры по умолчанию не поддерживают маршрутизаторы.

У других есть отдельные тарифы на применение прибора, а третьи требуют наличия устройства определённой марки – иногда оно идёт в комплекте с сетью.

Не решив этот вопрос заранее, можно получить вместо доступа в сеть возможность подключения только проводным способом.

Промышленное использование роутера допускает соединение нескольких устройств меду собой, благодаря чему получается более сложный маршрут передачи информации.

В основном это может понадобиться только в офисе.

А для домашнего использования достаточно и одного маршрутизатора.

При выборе стоит учитывать и особенности техники, которой нужен доступ в сеть.

Ведь практически все настольные ПК, старые принтеры и другие подключаемые устройства подключаются только через проводной порт LAN.

Ноутбуки по умолчанию имеют Wi-Fi, хотя могут подключаться и проводами. Телефоны и планшеты в основном комплектуются только модулями Вай-Фай и, иногда, Bluetooth.

Также учитывают и удобство проведения сети. Так, Wi-Fi не требует прокладки проводов, но иногда доступен только на небольшом расстоянии.

Для увеличения дистанции до десятков метров стоит приобрести мощный роутер (с двумя или тремя антеннами), до сотен метров – проложить оптоволокно.

А для совмещения различных вариантов подключения лучше воспользоваться смешанными моделями маршрутизаторов, обеспечивающими доступ к сети с разных устройств и по Wi-Fi и через LAN-порт.

Альтернативные варианты

Если дома или в небольшом офисе есть только один компьютер и не предполагается применять ту же точку доступа для работы с другой техникой, допускается прямое подключение ПК к интернету через провод.

Таким образом, нет необходимости в приобретении роутера.

При этом, правда, подключить к той же сети телефон или планшет будет невозможно.

Но, во-первых, некоторые виды работ не предусматривают (или даже, в целях безопасности, запрещают) использование мобильных устройств для работы с Интернетом.

Во-вторых, некоторым пользователям достаточно обычного мобильного телефона, не имеющего модуля Wi-Fi.

А, в-третьих, такие планшетные ПК и смартфоны могут быть подключены к сети с помощью связи 3G или 4G, достаточно скоростной и требующейся для доступа к Интернету в любое время.

Ещё одним недостатком прямого подключения является необходимость в предупреждении провайдера о замене компьютера или операционной системы.

Так как новый ПК или другая ОС могут не работать в сети.

В качестве Wi-Fi роутера допускается использовать и другие устройства:

• Ноутбуки с проводным подключением;
• Смартфоны с доступом к Интернету 3G или 4G.

Наличие такой техники дома или в офисе позволит не покупать отдельно маршрутизатор, а создать сеть с её помощью.

При этом ноутбук или смартфон должны быть достаточно мощными, чтобы обеспечить одновременно и основные функции, и использование Интернета.

Выводы

В целом, маршрутизатор представляет собой полезное устройство, без которого в современных условиях практически невозможно обойтись.

Тем более что стоимость их невысока и сравнима с ценой, например, комплекта «клавиатура + мышь».

Скорость же доступа, поддерживаемая современными моделями, полностью соответствует требованиям большинства пользователей – до 100 Мбит/с.

Хотя возможности некоторых роутеров намного больше.

При этом роутеры работают намного проще коммутаторов, и позволяют сэкономить по сравнению с применением сетей 3G и 4G.

Хотя, если в сети находится много устройств, работа с маршрутизатором требует постоянного администрирования со стороны специалистов, знакомых с конфигурационными параметрами и протоколами.

При этом работа всех роутеров в сети должна быть синхронизирована.

Обычные пользователи, устанавливающие устройство дома для связи с сетью нескольких ПК, планетов и ноутбуков, от такой проблемы избавлены.

Именно по причине распространения роутеров в быту большинство производителей сейчас перешли к созданию устройств начального уровня, заменяющих сложные и мощные маршрутизаторы верхнего класса.

Для чего нужен маршрутизатор

Это видео поможет вам узнать для чего нужен маршрутизатор. Вы узнаете об основных возможностях этого устройства. Вы увидите как можно использовать маршрутизатор в домашних условиях.

Или шлюзом , называется узел сети с несколькими IP-интерфейсами (содержащими свой MAC-адрес и IP-адрес), подключенными к разным IP-сетям, осуществляющий на основе решения задачи маршрутизации перенаправление дейтаграмм из одной сети в другую для доставки от отправителя к получателю.

Представляют собой либо специализированные вычислительные машины, либо компьютеры с несколькими IP-интерфейсами, работа которых управляется специальным программным обеспечением.

Маршрутизация в IP-сетях

Маршрутизация служит для приема пакета от одного устройства и передачи его по сети другому устройству через другие сети. Если в сети нет маршрутизаторов, то не поддерживается маршрутизация. Маршрутизаторы направляют (перенаправляют) трафик во все сети, составляющие объединенную сеть.

Для маршрутизации пакета маршрутизатор должен владеть следующей информацией:

• Адрес назначения
• Соседний маршрутизатор, от которого он может узнать об удаленных сетях
• Доступные пути ко всем удаленным сетям
• Наилучший путь к каждой удаленной сети
• Методы обслуживания и проверки информации о маршрутизации

Маршрутизатор узнает об удаленных сетях от соседних маршрутизаторов или от сетевого администратора. Затем маршрутизатор строит таблицу маршрутизации, которая описывает, как найти удаленные сети.

Если сеть подключена непосредственно к маршрутизатору, он уже знает, как направить пакет в эту сеть. Если же сеть не подключена напрямую, маршрутизатор должен узнать (изучить) пути доступа к удаленной сети с помощью статической маршрутизации (ввод администратором вручную местоположения всех сетей в таблицу маршрутизации) или с помощью динамической маршрутизации.

Динамическая маршрутизация - это процесс протокола маршрутизации, определяющий взаимодействие устройства с соседними маршрутизаторами. Маршрутизатор будет обновлять сведения о каждой изученной им сети. Если в сети произойдет изменение, протокол динамической маршрутизации автоматически информирует об изменении все маршрутизаторы. Если же используется статическая маршрутизация, обновить таблицы маршрутизации на всех устройствах придется системному администратору.

IP-маршрутизация - простой процесс, который одинаков в сетях любого размера. Например, на рисунке показан процесс пошагового взаимодействия хоста А с хостом В в другой сети. В примере пользователь хоста А запрашивает по ping IP-адрес хоста В. Дальнейшие операции не так просты, поэтому рассмотрим их подробнее:

• В командной строке пользователь вводит ping 172.16.20.2. На хосте А генерируется пакет с помощью протоколов сетевого уровня и ICMP .

• IP обращается к протоколу ARP для выяснения сети назначения для пакета, просматривая IP-адрес и маску подсети хоста А. Это запрос к удаленному хосту, т.е. пакет не предназначен хосту локальной сети, поэтому пакет должен быть направлен маршрутизатору для перенаправления в нужную удаленную сеть.
• Чтобы хост А смог послать пакет маршрутизатору, хост должен знать аппаратный адрес интерфейса маршрутизатора, подключенный к локальной сети. Сетевой уровень передает пакет и аппаратный адрес назначения канальному уровню для деления на кадры и пересылки локальному хосту. Для получения аппаратного адреса хост ищет местоположение точки назначения в собственной памяти, называемой кэшем ARP.
• Если IP-адрес еще не был доступен и не присутствует в кэше ARP, хост посылает широковещательную рассылку ARP для поиска аппаратного адреса по IP-адресу 172.16.10.1. Именно поэтому первый запрос Ping обычно заканчивается тайм-аутом, но четыре остальные запроса будут успешны. После кэширования адреса тайм-аута обычно не возникает.
• Маршрутизатор отвечает и сообщает аппаратный адрес интерфейса Ethernet, подключенного к локальной сети. Теперь хост имеет всю информацию для пересылки пакета маршрутизатору по локальной сети. Сетевой уровень спускает пакет вниз для генерации эхо-запроса ICMP (Ping) на канальном уровне, дополняя пакет аппаратным адресом, по которому хост должен послать пакет. Пакет имеет IP-адреса источника и назначения вместе с указанием на тип пакета (ICMP) в поле протокола сетевого уровня.
• Канальный уровень формирует кадр, в котором инкапсулируется пакет вместе с управляющей информацией, необходимой для пересылки по локальной сети. К такой информации относятся аппаратные адреса источника и назначения, а также значение в поле типа, установленное протоколом сетевого уровня (это будет поле типа, поскольку IP по умолчанию пользуется кадрами Ethernet_II). Рисунок 3 показывает кадр, генерируемый на канальном уровне и пересылаемый по локальному носителю. На рисунке 3 показана вся информация, необходимая для взаимодействия с маршрутизатором: аппаратные адреса источника и назначения, IP-адреса источника и назначения, данные, а также контрольная сумма CRC кадра, находящаяся в поле FCS (Frame Check Sequence).
• Канальный уровень хоста А передает кадр физическому уровню. Там выполняется кодирование нулей и единиц в цифровой сигнал с последующей передачей этого сигнала по локальной физической сети.

• Сигнал достигает интерфейса Ethernet 0 маршрутизатора, который синхронизируется по преамбуле цифрового сигнала для извлечения кадра. Интерфейс маршрутизатора после построения кадра проверяет CRC, а в конце приема кадра сравнивает полученное значение с содержимым поля FCS. Кроме того, он проверяет процесс передачи на отсутствие фрагментации и конфликтов носителя.
• Проверяется аппаратный адрес назначения. Поскольку он совпадает с адресом маршрутизатора, анализируется поле типа кадра для определения дальнейших действий с этим пакетом данных. В поле типа указан протокол IP, поэтому маршрутизатор передает пакет процессу протокола IP, исполняемому маршрутизатором. Кадр удаляется. Исходный пакет (сгенерированный хостом А) помещается в буфер маршрутизатора.
• Протокол IP смотрит на IP-адрес назначения в пакете, чтобы определить, не направлен ли пакет самому маршрутизатору. Поскольку IP-адрес назначения равен 172.16.20.2, маршрутизатор определяет по своей таблице маршрутизации, что сеть 172.16.20.0 непосредственно подключена к интерфейсу Ethernet 1.
• Маршрутизатор передает пакет из буфера в интерфейс Ethernet 1. Маршрутизатору необходимо сформировать кадр для пересылки пакета хосту назначения. Сначала маршрутизатор проверяет свой кэш ARP, чтобы определить, был ли уже разрешен аппаратный адрес во время предыдущих взаимодействий с данной сетью. Если адреса нет в кэше ARP, маршрутизатор посылает широковещательный запрос ARP в интерфейс Ethernet 1 для поиска аппаратного адреса для IP-адреса 172.16.20.2.
• Хост В откликается аппаратным адресом своего сетевого адаптера на запрос ARP. Интерфейс Ethernet 1 маршрутизатора теперь имеет все необходимое для пересылки пакета в точку окончательного приема. На рисунке показывает кадр, сгенерированный маршрутизатором и переданный по локальной физической сети.

Кадр, сгенерированный интерфейсом Ethernet 1 маршрутизатора, имеет аппаратный адрес источника от интерфейса Ethernet 1 и аппаратный адрес назначения для сетевого адаптера хоста В. Важно отметить, что, несмотря на изменения аппаратных адресов источника и назначения, в каждом передавшем пакет интерфейсе маршрутизатора, IP-адреса источника и назначения никогда не изменяются. Пакет никоим образом не модифицируется, но меняются кадры.

• Хост В принимает кадр и проверяет CRC. Если проверка будет успешной, кадр удаляется, а пакет передается протоколу IP. Он анализирует IP-адрес назначения. Поскольку IP-адрес назначения совпадает с установленным в хосте В адресом, протокол IP исследует поле протокола для определения цели пакета.
• В нашем пакете содержится эхо-запрос ICMP, поэтому хост В генерирует новый эхо-ответ ICMP с IP-адресом источника, равным адресу хоста В, и IP-адресом назначения, равным адресу хоста А. Процесс запускается заново, но в противоположном направлении. Однако аппаратные адреса всех устройств по пути следования пакета уже известны, поэтому все устройства смогут получить аппаратные адреса интерфейсов из собственных кэшей ARP.

В крупных сетях процесс происходит аналогично, но пакету придется пройти больше участков по пути к хосту назначения.

Таблицы маршрутизации

В стеке TCP/IP маршрутизаторы и конечные узлы принимают решения о том, кому передавать пакет для его успешной доставки узлу назначения, на основании так называемых таблиц маршрутизации (routing tables).

Таблица представляет собой типичный пример таблицы маршрутов, использующей IP-адреса сетей, для сети, представленной на рисунке.

Таблица маршрутизации для Router 2

В таблице представлена таблица маршрутизации многомаршрутная, так как содержится два маршрута до сети 116.0.0.0. В случае построения одномаршрутной таблицы маршрутизации, необходимо указывать только один путь до сети 116.0.0.0 по наименьшему значению метрики.

Как нетрудно видеть, в таблице определено несколько маршрутов с разными параметрами. Читать каждую такую запись в таблице маршрутизации нужно следующим образом:

Чтобы доставить пакет в сеть с адресом из поля Сетевой адрес и маской из поля Маска сети, нужно с интерфейса с IP-адресом из поля Интерфейс послать пакет по IP-адресу из поля Адрес шлюза, а «стоимость» такой доставки будет равна числу из поля Метрика.

В этой таблице в столбце "Адрес сети назначения" указываются адреса всех сетей, которым данный маршрутизатор может передавать пакеты. В стеке TCP/IP принят так называемый одношаговый подход к оптимизации маршрута продвижения пакета (next-hop routing) – каждый маршрутизатор и конечный узел принимает участие в выборе только одного шага передачи пакета. Поэтому в каждой строке таблицы маршрутизации указывается не весь маршрут в виде последовательности IP-адресов маршрутизаторов, через которые должен пройти пакет, а только один IP-адрес - адрес следующего маршрутизатора, которому нужно передать пакет. Вместе с пакетом следующему маршрутизатору передается ответственность за выбор следующего шага маршрутизации. Одношаговый подход к маршрутизации означает распределенное решение задачи выбора маршрута. Это снимает ограничение на максимальное количество транзитных маршрутизаторов на пути пакета.

Для отправки пакета следующему маршрутизатору требуется знание его локального адреса, но в стеке TCP/IP в таблицах маршрутизации принято использование только IP-адресов для сохранения их универсального формата, не зависящего от типа сетей, входящих в интерсеть. Для нахождения локального адреса по известному IP-адресу необходимо воспользоваться протоколом ARP.

Одношаговая маршрутизация обладает еще одним преимуществом - она позволяет сократить объем таблиц маршрутизации в конечных узлах и маршрутизаторах за счет использования в качестве номера сети назначения так называемого маршрута по умолчанию – default (0.0.0.0), который обычно занимает в таблице маршрутизации последнюю строку. Если в таблице маршрутизации есть такая запись, то все пакеты с номерами сетей, которые отсутствуют в таблице маршрутизации, передаются маршрутизатору, указанному в строке default. Поэтому маршрутизаторы часто хранят в своих таблицах ограниченную информацию о сетях интерсети, пересылая пакеты для остальных сетей в порт и маршрутизатор, используемые по умолчанию. Подразумевается, что маршрутизатор, используемый по умолчанию, передаст пакет на магистральную сеть, а маршрутизаторы, подключенные к магистрали, имеют полную информацию о составе интерсети.

Кроме маршрута default, в таблице маршрутизации могут встретиться два типа специальных записей - запись о специфичном для узла маршруте и запись об адресах сетей, непосредственно подключенных к портам маршрутизатора.

Специфичный для узла маршрут содержит вместо номера сети полный IP-адрес, то есть адрес, имеющий ненулевую информацию не только в поле номера сети, но и в поле номера узла. Предполагается, что для такого конечного узла маршрут должен выбираться не так, как для всех остальных узлов сети, к которой он относится. В случае, когда в таблице есть разные записи о продвижении пакетов для всей сети N и ее отдельного узла, имеющего адрес N,D, при поступлении пакета, адресованного узлу N,D, маршрутизатор отдаст предпочтение записи для N,D.

Записи в таблице маршрутизации, относящиеся к сетям, непосредственно подключенным к маршрутизатору, в поле "Метрика" содержат нули («подключено»).

Алгоритмы маршрутизации

Основные требования к алгоритмам маршрутизации:

• точность;
• простота;
• надёжность;
• стабильность;
• справедливость;
• оптимальность.

Существуют различные алгоритмы построения таблиц для одношаговой маршрутизации. Их можно разделить на три класса:

• алгоритмы простой маршрутизации;
• алгоритмы фиксированной маршрутизации;
• алгоритмы адаптивной маршрутизации.

Независимо от алгоритма, используемого для построения таблицы маршрутизации, результат их работы имеет единый формат. За счет этого в одной и той же сети различные узлы могут строить таблицы маршрутизации по своим алгоритмам, а затем обмениваться между собой недостающими данными, так как форматы этих таблиц фиксированы. Поэтому маршрутизатор, работающий по алгоритму адаптивной маршрутизации, может снабдить конечный узел, применяющий алгоритм фиксированной маршрутизации, сведениями о пути к сети, о которой конечный узел ничего не знает.

Проста маршрутизация

Это способ маршрутизации не изменяющийся при изменении топологии и состоянии сети передачи данных (СПД).

Простая маршрутизация обеспечивается различными алгоритмами, типичными из которых являются следующие:

• Случайная маршрутизация – это передача сообщения из узла в любом случайно выбранном направлении, за исключением направлений по которым сообщение поступило узел.
• Лавинная маршрутизация – это передача сообщения из узла во всех направлениях, кроме направления по которому сообщение поступило в узел. Такая маршрутизация гарантирует малое время доставки пакета, засчет ухудшения пропускной способности.
• Маршрутизация по предыдущему опыту – каждый пакет имеет счетчик числа пройденных узлов, в каждом узле связи анализируется счетчик и запоминается тот маршрут, который соответствует минимальному значению счетчика. Такой алгоритм позволяет приспосабливаться к изменению топологии сети, но процесс адаптации протекает медленно и неэффективно.

В целом, простая маршрутизация не обеспечивает направленную передачу пакета и имеет низкую эффективности. Основным ее достоинством является обеспечение устойчивой работы сети при выходе из строя различных частей сети.

Фиксированная маршрутизация

Этот алгоритм применяется в сетях с простой топологией связей и основан на ручном составлении таблицы маршрутизации администратором сети. Алгоритм часто эффективно работает также для магистралей крупных сетей, так как сама магистраль может иметь простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали, выделяют следующие алгоритмы:

• Однопутевая фиксированная маршрутизация – это когда между двумя абонентами устанавливается единственный путь. Сеть с такой маршрутизацией неустойчива к отказам и перегрузкам.
• Многопутевая фиксированная маршрутизация – может быть установлено несколько возможных путей и вводится правило выбора пути. Эффективность такой маршрутизации падает при увеличении нагрузки. При отказе какой-либо линии связи необходимо менять таблицу маршрутизации, для этого в каждом узле связи храниться несколько таблиц.

Адаптивная маршрутизация

Это основной вид алгоритмов маршрутизации, применяющихся маршрутизаторами в современных сетях со сложной топологией. Адаптивная маршрутизация основана на том, что маршрутизаторы периодически обмениваются специальной топологической информацией об имеющихся в интерсети сетях, а также о связях между маршрутизаторами. Обычно учитывается не только топология связей, но и их пропускная способность и состояние.

Адаптивные протоколы позволяют всем маршрутизаторам собирать информацию о топологии связей в сети, оперативно отрабатывая все изменения конфигурации связей. Эти протоколы имеют распределенный характер, который выражается в том, что в сети отсутствуют какие-либо выделенные маршрутизаторы, которые бы собирали и обобщали топологическую информацию: эта работа распределена между всеми маршрутизаторами, выделяют следующие алгоритмы:

• Локальная адаптивная маршрутизация – каждый узел содержит информацию о состоянии линии связи, длины очереди и таблицу маршрутизации.
• Глобальная адаптивная маршрутизация – основана на использовании информации получаемой от соседних узлов. Для этого каждый узел содержит таблицу маршрутизации, в которой указано время прохождения сообщений. На основе информации, получаемой из соседних узлов, значение таблицы пересчитывается с учетом длины очереди в самом узле.
• Централизованная адаптивная маршрутизация – существует некоторый центральный узел, который занимается сбором информации о состоянии сети. Этот центр формирует управляющие пакеты, содержащие таблицы маршрутизации и рассылает их в узлы связи.
• Гибридная адаптивная маршрутизация – основана на использовании таблицы периодически рассылаемой центром и на анализе длины очереди с самом узле.

Показатели алгоритмов (метрики)

Маршрутные таблицы содержат информацию, которую используют программы коммутации для выбора наилучшего маршрута. Чем характеризуется построение маршрутных таблиц? Какова особенность природы информации, которую они содержат? В данном разделе, посвященном показателям алгоритмов, сделана попытка ответить на вопрос о том, каким образом алгоритм определяет предпочтительность одного маршрута по сравнению с другими.

В алгоритмах маршрутизации используется множество различных показателей. Сложные алгоритмы маршрутизации при выборе маршрута могут базироваться на множестве показателей, комбинируя их таким образом, что в результате получается один гибридный показатель. Ниже перечислены показатели, которые используются в алгоритмах маршрутизации:

• Длина маршрута.
• Надежность.
• Задержка.
• Ширина полосы пропускания.

Длина маршрута.

Длина маршрута является наиболее общим показателем маршрутизации. Некоторые протоколы маршрутизации позволяют администраторам сети назначать произвольные цены на каждый канал сети. В этом случае длиной тракта является сумма расходов, связанных с каждым каналом, который был траверсирован. Другие протоколы маршрутизации определяют "количество пересылок" (количество хопов), т. е. показатель, характеризующий число проходов, которые пакет должен совершить на пути от источника до пункта назначения через элементы объединения сетей (такие как маршрутизаторы).

Надежность.

Надежность, в контексте алгоритмов маршрутизации, относится к надежности каждого канала сети (обычно описываемой в терминах соотношения бит/ошибка). Некоторые каналы сети могут отказывать чаще, чем другие. Отказы одних каналов сети могут быть устранены легче или быстрее, чем отказы других каналов. При назначении оценок надежности могут быть приняты в расчет любые факторы надежности. Оценки надежности обычно назначаются каналам сети администраторами. Как правило, это произвольные цифровые величины.

Задержка.

Под задержкой маршрутизации обычно понимают отрезок времени, необходимый для передвижения пакета от источника до пункта назначения через объединенную сеть. Задержка зависит от многих факторов, включая полосу пропускания промежуточных каналов сети, очереди в порт каждого маршрутизатора на пути передвижения пакета, перегруженность сети на всех промежуточных каналах сети и физическое расстояние, на которое необходимо переместить пакет. Т. к. здесь имеет место конгломерация нескольких важных переменных, задержка является наиболее общим и полезным показателем.

Полоса пропускания.

Полоса пропускания относится к имеющейся мощности трафика какого-либо канала. При прочих равных показателях, канал Ethernet 10 Mbps предпочтителен любой арендованной линии с полосой пропускания 64 Кбайт/с. Хотя полоса пропускания является оценкой максимально достижимой пропускной способности канала, маршруты, проходящие через каналы с большей полосой пропускания, не обязательно будут лучше маршрутов, проходящих через менее быстродействующие каналы.

На сегодняшний день, пожалуй, уже не встретишь человека, который не пользуется компьютером или не имеет ПК у себя дома. Кроме того, все больше сервисов, программ, необходимых для работы и отдыха, работают при подключении к сети internet.

Также в последнее время все более популярной становится ситуация, когда в квартире, доме или офисе имеется не один аппарат, а несколько (ПК, планшеты, коммуникаторы, смартфоны, др.), каждый из которых требует своего отдельного подключения к сети.

Возможность подключить несколько устройств к сети internet, имея при этом одну точку входного сигнала от провайдера, осуществляется в настоящее время при помощи роутера или маршрутизатора.

Фото – Организация сети с несколькими сопряженными устройствами

Сам по себе маршрутизатор представляет сетевое устройство, предназначением которого является передача пакетных данных между сопряженными с ним устройствами и точкой доступа – поставщиком услуги. Кроме того, более дорогие маршрутизаторы оснащаются целым рядом дополнительных функций, среди которых:

• возможность установки ограничений на доступ к потенциально опасным для ПО сайтам;
• возможность подключения межсетевого экрана;
• возможность зашифровать доступ к сети и распределение трафика;
• упорядоченное распределение трафика по точкам доступа, др.

Стандартный роутер, который часто можно встретить, как в частном доме, так и в офисе компании, общественных местах, представляет собой небольшое по своим габаритам оборудование, состоящее из аппаратного блока, антенны для передачи Wi-Fi сигнала, блока питания для подключения к электросети, коммутационных шнуров (патч-корды).

Фото – Комплектация и подключение роутера

Стандартный маршрутизатор способен организовать сеть, подключив в нее 4 ПК посредством проводной связи, а также 5-10 устройств, для которых будут выделены каналы Wi-Fi сигналов. Однако, специалисты не рекомендуют полностью загружать маршрутизатор, особенно, если это не дорогая модель данного устройства. В противном случае роутер может подвисать, не выдерживая больших нагрузок.

Некоторые модели маршрутизаторов могут оснащаться USB портами для подключения к ним флеш-носителя или жесткого диска. Эта особенность позволит использовать аппаратуру как файловый сервер, принт сервер и т.д. Кроме того, отдельные модели могут похвастаться также поддержкой функции 3G модемов.

На что стоит обратить внимание

При выборе роутера стоит учитывать следующие особенности, рабочие параметры данного оборудования:

• для организации домашнего подключения или сети для небольшого офиса достаточно будет обычного (непрофессионального) роутера из среднего ценового диапазона;
• необходима поддержка устройствами стандартов IEEE 802.11g и IEEE 802.11n обеспечит скорость передачи данных посредством Wi-Fi до 600 Мбит/с;
• установка должна поддерживать PPTP или L2TP , что обеспечит доступ к internet-коммуникациям практически любого провайдера.

Принцип работы беспроводного вай фай маршрутизатора

Принцип работы оборудования основан на получении и преобразовании адреса получателя, который «прописан» в заголовке пакета информации для ее передачи, далее посредством таблицы маршрутизации определяется путь, по которому адресуется информация. В том случае, если таблицей маршрутизации не предусмотрен какой-либо адрес, информация не принимается, отбрасывается.

Фото – Пример работы сети пользователей с маршрутизатором

На практике существуют некоторые другие системы передачи данных на сопряженные с роутером устройства. Например, использование адреса отправителя или протоколов верхних уровней заголовков. Не редки также случаи, когда за основу работы маршрутизатора принята передача адресов как отправителя, так и получателя, а также фильтрация транзитного потока передаваемых данных.

Как установить Wi-Fi маршрутизатор: пошаговая инструкция

Для того, чтобы самостоятельно подключить и настроить роутер, необходимо проделать следующие действия:

1. Первое, что делают для установки оборудования, — это подключают все коммуникации от маршрутизатора к ПК и к блоку передачи интернет-сигнала от провайдера. Для этого в разъем под названием WAN вставляют кабель интернета, а в один из оставшихся портов вставляют кабель, комплектующийся с роутером, другой его конец предназначается для разъема Ethernet на задней панели ПК. После этого включают питание аппарата.
2. Далее переходят к настройке программного обеспечения роутера. Настройка оборудования не является типовой и может отличаться в зависимости от модели маршрутизатора и настроек соединения от провайдера. Настройку можно осуществлять через любой установленный на компьютере браузер (Google Chrome, Opera, Internet Explorer, др.). Для этого необходимо зайти в административный интерфейс устройства посредством ввода в адресную строку браузера комбинации цифр: 192.168.1.1. После нажатия клавиши «Enter» должно выскочить окно администрации оборудования. Если этого не происходит, то следует проверить подключение кабеля, убедиться, что подключение запущена, после этого повторить попытку.
3. Следующий шаг – непосредственно настройка Wi-Fi подключения. Если роутер оснащен функцией быстрой настройки, то необходимо запустить службу «Quick Setup» и следовать подсказкам мастера установки. Среди этапов настройки будет выбор следующих параметров: — тип предпочитаемого соединения;

   — тип подключения к интернету;

4. Далее необходимо подключить непосредственно сам модуль Wi-Fi. Для этого мастер установки предлагает следующее меню.

Фото — Модуль подключения Wi-Fi сигнала

После проделанных шагов интернет соединение должно уже работать. Однако, если скорость интернета занижена или происходят постоянные потери сигнала, специалисты рекомендуют выбрать какой-нибудь конкретный канал (от 1 до 13), сохранив настройки. Также стоит позаботиться о пароле доступа к сигналу подключаемого роутера. В противном случае возможны несанкционированные подключения, что также будет занижать трафик и делать работу маршрутизатора более медленной.

После того, как роутер подключен и настроен, остается лишь подключить работу сетевой карты на ПК или ноутбуке и пользоваться работой устройства с internet. На ноутбуке необходимо убедиться, что нажата специальная клавиша, включающая режим Wi-Fi. Если данная операция выполнена, то необходимо выполнить подключение устройства к сети.

Фото – Индикатор работы сети

Для этого на панели инструментов рабочего стола на иконке сети необходимо нажать правой кнопкой мыши, из раскрывшегося меню выбрать название установленной сети, нажать кнопку «Подключиться».

Фото – Контекстное меню с установленными интернет-сетями на устройстве

Подключение подобным образом производится для ОС Windows 8, для остальных систем включение устройства в работу производится по подобной схеме.

Сколько стоит роутер для компьютера

На сегодняшний день рынок электроники и компьютерной техники предлагает своим клиентам широкий выбор маршрутизаторов, разнящихся друг от друга как фирмой-производителем, так некоторыми функциональными особенностями устройства. Это могут быть роутеры для домашней сети с немногочисленными сопряженными устройствами или оборудование промышленного назначения для обеспечения доступа к internet для общественных мест, крупных офисов. Соответственно, учитывая функциональные возможностей аппарата, стоимость устройств будет разниться в разы. Посетив магазин или интернет-магазин электротоваров, клиент может выбрать для себя соответствующее оборудование, которое будет отвечать предъявляемым к нему требованиям. При этом, ему необходимо будет внести сумму денег в пределах от 1 тыс. руб. за стандартную модель до более 25 тыс. руб. за профессиональные многофункциональные устройства.