Mаршрутизатори Ethernet й Fast Ethernet

Маршрутизатори, як і мости або комутатори ретранслюють пакети з однієї частини мережі в іншу (з одного сегмента в іншій). Споконвічно маршрутизатор від моста відрізнявся тільки тим, що на комп’ютері, що з’єднує дві або більше частини мережі, було встановлено інше програмне забезпечення. Але між маршрутизатором і мостом існують і принципові відмінності:

• Маршрутизатори працюють не з фізичними адресами пакетів (MAC-адресами), а з логічними мережними адресами (IP-адресами або IPX-адресами).
• Маршрутизатори ретранслюють не всю прихожу інформацію, а тільки ту, котра адресована їм особисто, і відкидають (не ретранслюють) широкомовні пакети, розділяючи тим самим широкомовну область мережі (Broadcast Domain). Всі абоненти обов’язково повинні знати про присутність у мережі маршрутизатора. Вони не прозорі для абонентів на відміну від мостів і комутаторів.
• Саме головне – маршрутизатори підтримують мережі з безліччю можливих маршрутів, шляхів передачі інформації, так називані ячеісті мережі (meshed networks). Мости ж вимагають, щоб у мережі не було петель, щоб шлях поширення інформації між двома будь-якими абонентами був єдиним.

Маршрутизатори складніше мостів і комутаторів й, отже, дорожче (наприклад, вартість комутації в Ethernet приблизно в 10 разів нижче вартості маршрутизації). Маршрутизаторами складніше управляти, вони майже завжди значно повільніше комутаторів. Зате вони забезпечують найглибший поділ мережі на частині.

Якщо репітерні концентратори всього лише повторюють всі пакети, що надійшли на них (рівень 1 моделі OSI), а комутатори й мости ретранслюють тільки міжсегментні й широкомовні пакети (рівень 2 моделі OSI), то маршрутизатори з’єднують практично самостійні мережі, зберігаючи при цьому можливість передачі інформації між ними (рівень 3 моделі OSI).

Розмір мережі з маршрутизаторами практично нічим не обмежений: ні припустимими розмірами зони конфліктів, ні припустимою кількістю широкомовних пакетів (які можуть просто не залишати місця для звичайних, однопунктових пакетів), ні можливими для комутаторів і мостів різноманітними перевантаженнями. При цьому легко забезпечуються альтернативні, дублюючі шляхи поширення інформації для збільшення надійності зв’язку.

Для ухвалення рішення про вибір маршруту кожен маршрутизатор формує у своїй пам’яті таблиці даних, які містять:

• Номера всіх мереж, підключених до даного маршрутизатора;
• Список всіх сусідніх маршрутизаторів;
• Список MAC-адрес й IP (IPX)-адрес всіх абонентів мереж, підключених до маршрутизатора. Цей список автоматично обновляється, як й у випадку мостів і комутаторів.

Крім того, список всіх доступних маршрутизаторів повинен бути в кожного абонента мережі.

Саме маршрутизатори найчастіше використовуються для зв’язку локальних мереж із глобальними, зокрема, з Інтернет, що може розглядатися як повністю маршрутизуєма мережа. Перетворити протоколи локальних мереж у протоколи глобальних мереж для маршрутизатора цілком під силу.

Маршрутизатори часто застосовуються для об’єднання опорною (стрижневою) мережею типу FDDI безлічі локальних мереж або для зв’язку локальних мереж різних типів. Перетворення формату пакетів, необхідне в даній ситуації, для маршрутизатора не представляє ніякої складності. Наприклад, великі пакети мережі FDDI можуть розбиватися (фрагментуватися) на кілька менших пакетів Ethernet.

Маршрутизатори також легко перетворюють швидкості передачі, зв’язуючи, наприклад, між собою мережі Ethernet, Fast Ethernet й Gigabit Ethernet. Не пропускаючи широкомовних пакетів, вони краще справляються із цим завданням, чим мости або комутатори, тому що захищають повільні сегменти від перевантажень із боку швидких сегментів.

Маршрутизатори іноді поєднують між собою. Безліч сполучених один з одним маршрутизаторів можуть утворювати так називану хмару (Cloud), що представляє собою, по суті, один гігантський маршрутизатор. Таке з’єднання забезпечує винятково гнучкий і надійний зв’язок між всіма підключеними до нього локальними мережами.

Можна вважати, що репітерні концентратори працюють із пакетами, а мости й комутатори – з кадрами. Маршрутизатори обробляють адресну інформацію, що відноситься до структури дейтаграми IP (IPX), що вкладена в область даних кадру, у свою чергу вкладеного в пакет. Тому говорять, що вони працюють із дейтаграмами, або ретранслюють дейтаграми. Маршрутизатор аналізує мережну IP-адресу дейтаграми або мережну IPX-адреса дейтаграми. В обидві ці адреси входять номер мережі, і саме ці мережі з’єднує маршрутизатор. Мережами в цьому випадку називаються широкомовні області (Broadcast Domain).

Кожен абонент, перш ніж послати пакет, визначає, чи може він послати його безпосередньо одержувачеві або ж йому треба скористатися послугами маршрутизатора. Якщо номер власної мережі передавального абонента збігається з номером мережі абонента, якому повинен передаватися пакет, то пакет передається безпосередньо, без маршрутизації. Якщо ж адресат перебуває в іншій мережі, то передана дейтаграма повинна бути відправлена маршрутизатору, який потім переправить її в потрібну мережу. При цьому виходить, що пакет у цілому адресований маршрутизатору (як одному з абонентів власної мережі), а укладена в ньому дейтаграма адресована абонентові з іншої мережі, якому вона і призначена.

Маршрутизатор аналізує IP (або IPX) адреси в прихожій у складі пакета дейтаграмі й перетворює пакет, що прийшов по одній з мереж, у пакет, призначений для іншої мережі. У поле адрес переданого пакета він ставить MAC-адресу одержувача й свою MAC-адресу, як відправника пакета. Відповідний пакет точно так само повинен пройти через посередника – маршрутизатор.

Гарний маршрутизатор дуже дорогий і складний у настроюванні й експлуатації. Тому використовувати його треба тільки в тих випадках, коли це дійсно необхідно, наприклад, коли застосування комутаторів і мостів не дозволяє перебороти перевантаження мережі.