Роутер (router, маршрутизатор) – электронное устройство, пересылающее сетевые пакеты данных меж сегментами, руководствуясь определёнными правилами. Домашний чаще просто разделяет два домена. IP-адреса локальной сети извне невидимы. Формально маршрутизатор задаёт направление движения трафика. Постепенно пакет достигает адресата.
Организация сложных, ветвящихся топологий для экономизации, повышения скорости требует фильтровать движущийся поток информации. Потому что протокол Ethernet, по большому счету широковещательный. Представьте: запрос поисковику транслировался бы всем, всем землянам, включившим персональный компьютер. Форменная DDoS-атака. Подобное положение дел сильно снизит эффективность интернета, практически обнулив скорость. Маршрутизаторы защищают коммуникации против подобных коллизий.
Маршрутизатор продуманной отправкой сообщений призван разгрузить трафик сети. Дальнейшая оптимизация ведётся продуманной политикой администратора, программным обеспечением самого роутера. Подробности изложены ниже.
Профессиональное определение гласит: маршрутизатор занимается реализацией третьего (сетевого) уровня протокола OSI. В отличие от:
Устройство принимает пакет, расшифровывает адрес, при необходимости подменяет указанное поле сообразно требованиям сегмента сети, где расположился целевой ПК. Например, локальная комбинация 127.0.0.1 явно недоступна извне. Чтобы пакет, сформированный сервером заправского сайта, достиг браузера, железо заботливо определит маршрут, вставит требуемые цифры. Правила замещения кратко описаны:
Домашний металлолом просто проталкивает пакеты (форвардинг). Ядро корпоративного железа решает задачи посложнее. Наличие разнородных роутеров, сообщающихся сетью, потребует составления протокола конвертации пакетов. Каждый строит таблицу маршрутизации, содержащую предпочтительные пути передачи трафика меж любыми двумя подсистемами. Сетевые элементы принято разбивать на 2 плоскости:
Обычно статическую маршрутизацию назначает человек. Настройщик вводит значения сетевых адресов, используя интерфейс настройки оборудования (адрес 192.168.0.1 и так далее). Администратор заполняет собственноручно таблицу (не всегда). Ощутимым минусом называют невозможность отслеживания оборудованием текущих изменений конфигурации сети. Статическая маршрутизация не исключает динамическую, скорее обе дополняют функционал друг друга.
Помимо доморощенного принципа использования браузера профессиональный админ наделён знаниями и о других путях выставления настроек. Профессиональный интерфейс предназначен для упрощения функции корректировки баз на уровне корпоративной сети.
Сформированный заблаговременно список маршрутов значительно разгружает процессор роутера. Администратор получает полный контроль.
Условия продвижения пакета определяют текущие, сложившиеся условия. Настройка выполняется автоматически. Гибкая корректировка баз данных помогает «выжившим» маршрутизаторам продолжать выполнять работу, юзерам – пользоваться благами цивилизации. Простыми словами:
Следует упомянуть изначальное назначение попыток связать воедино вычислители. Американские военные предполагали выход из строя части боевых компьютеров. Назначение коммуникаций – сохранение возможности эффективного управления линией противовоздушной обороны даже в таких варварских условиях. Скайнет из Терминатора не совсем выдумка (как это принято считать)…
Полагаем, динамическая маршрутизация эволюционно стала первой. Однако завеса военной тайны скрыла подробности реализации алгоритмов.
Передавать от маршрутизатора соседнему информацию помогает специальный протокол. Их выработано несколько (дань конкуренции).
Чаще маршрутизатор на лету решает дальнейшую судьбу пакета. Постоянный поиск, оптимизация вызывают появление улучшенных протоколов, как например, алгоритм основного дерева, помогающий убрать циклы, петли. Соседняя ветвь недоступна, пока работоспособна текущая. Алгоритм групповой адаптации предусматривает пересылку ныне свободному порту. Агрегация связей эффективна для трафика соединений, разбитого на более узкие полосы.
Помимо компьютерных сетей технология находит широкое признание специалистов. Гибкая подстройка помогает изучать нейронные процессы, сообщать пассажирам свежие новости о поездах, самолётах. Финансисты любят инструменты, достоверно отражающие курсы ценных бумаг, валют.
Правильным считают применение динамической маршрутизации для построения контактных центров. Мера делает оператора независимым от роутера, целостности кабеля. Система целиком работает лучше, меньше становится отказов, звонок достигает именно свободного оператора. Достигается омниканальность.
База данных IP-адресов сохраняется маршрутизатором, либо локальным ПК. Внутри находятся готовые пути для адресатов, используя которые процессор выбирает нужный порт отправки. Иногда данные дополнены дистанциями маршрутов (условная величина длительности процесса передачи). Непременно имеется информация, описывающая топологию прилегающих сегментов. Именно формирование таблиц маршрутизации составляет главную цель функционирования протоколов маршрутизации.
Используется принцип почты. Подобно человеку, выбирающему адрес пересылки, оборудование получает возможность правильно определять направление движения пакеты данных. При невозможности немедля доставить послание маршрутизатор начинает выбирать оптимальный путь движения. Поэтапно посылка вручается получателю.
Попутно динамическая система обучается, дополняя таблицу. Информацию хранит локальная оперативная память. Размер чипов ограничен. Типичная база содержит:
Таблицу пересылки часто называют MAC. Информация помогает выбрать устройству правильный порт движения информации. Карта проводит соответствие MAC-адресов сетевых плат и интерфейсов роутера. База формирует главное отличие коммутаторов от концентраторов. Поскольку адреса часто хранит ассоциативная память, то таблицы также называют CAM (сообразно латинской аббревиатуре).
Маршрутизатор стоит несколько выше коммутатора, поскольку умеет учитывать топологию сегментов. Однако таблица пересылки функционирует схожим образом. Без неё устройство станет концентратором, станет пересылать принятый пакет абсолютно всем портам. Ассоциативная память сопоставляет реальные MAC-адреса компьютеров выходным интерфейсам. Чем существенно ускоряется процесс пересылки.
Роутер динамически выучивает цифры, принимая пакеты. Пример – ARP (протокол определения адреса).
Выше слоя данных MAC лишён смысла. Исключение составляют мосты Ethernet. Устройства, работающие с более высокими уровнями OSI, активно занимаются ретрансляцией кадров, используют асинхронную передачу, многопротокольную коммутацию по меткам. Примеры:
Хорошим стилем считается проверка истинности приходящих пакетов – соответствие текущих параметров заголовка заявленным оригинальной сетью, сайтом. Однако груда информации сильно засоряет память роутера, значительно усложняя практическую реализацию концепции.
Пока что документы IETF отказываются учитывать попытки пиратов подделать ресурсы. Трудностей добавляет желание дублировать канал путём подключения нескольких провайдеров – типичный корпоративный вариант.
Именно таблица пересылки, где находятся IP-адреса, становится частым объектом хакерских атак «посредников». Злоумышленники жаждут перенаправить трафик нужным образом.
Главным видимым извне компонентом назовём порты. Сегодня интерфейс уровня канала может быть следующего характера:
Разница существенная: конфигурация оптического разъёма мало напоминает типичный RJ-45 Ethernet. Выглядит иначе, но коренное отличие – частоты передаваемых сигналов. Оптике нужен светодиод. Именно высокой частотой отличается фибре от кабеля.
Прибор поддерживает фиксированный набор сетевых технологий. Чаще всего – привычный Ethernet. Многие устройства вдобавок поддерживает подсети, отличающиеся префиксом. Обычно топология провайдеров напоминает дерево.
Каждому уровню соответствует фиксированный набор функций. Поэтому бесполезно брать домой Juniper PTX. Сложное оборудование больше подойдёт крупной корпорации. Аналогичным образом существуют модели, нацеленные удовлетворить запросы провайдеров. Поэтому внутри предприятий внимательный глаз заметит оборудование практически любого уровня.
Ранее существовал бэкбон интернета, однако сегодня топология стала столь размытой, что досконально проследить назначение оборудования затруднительно.
Основы концепции заложил (1966) Дональд Дэвис, конструируя британскую сеть NPL. Технологии быстро переняли американцы, стремящиеся соорудить слаженную линию обороны (ARPANET). Плата IMP (процессор интерфейса сообщений) выступала узлом сети, занимающимся коммутацией сообщений. Конструкция просуществовала вплоть до развала СССР, упразднена в 1989 году, составив первое поколение шлюзов, ставшее эволюционно роутерами.
Ранняя ласточка представляла собой ударозащищённый миникомпьютер Honeywell DDP-516, дополненный особым внешним интерфейсом связи. Часть коммутирующих функций отдали программному обеспечению. Впоследствии роль коммутаторов отдали Honeywell 316, лишённым особой защиты. Новички тянули примерно две трети производительности, стоя вдвое дешевле. Соединение с хостами вели посредством последовательной шины передачи данных. Оборудование, программное обеспечение обсуждает открытый (ныне) документ RFC 1, первый из выпущенных IETF.
Историки любопытным образом описывают процесс. Согласно данным, в 1967 году создатели американской сети поэтапно пришли к идее внедрения выделенного компьютера для решения задач переправки пакетов данных. Вес Кларк предложил вставить «небольшой вычислитель» меж мощными оборонными ПК и магистралью. Создай эскиз участники, быстро осознали бы: достаточно единственного модуля, объединяющего отделы головного мозга ПВО США в работоспособного защитника демократии.
Однако скрупулёзные историки упоминает факт визита британских инженеров в США (тем годом). Создатели оборонной сети явно узнали о наработках коллег за океаном.
Массовым производством (1969) занялась компания BBN. Правительство заказало четыре интерфейсных модуля. Выпуск первого приурочили к Дню труда, последующие отгружали с месячным интервалом поочерёдно. Команда собралась солидная:
Программисты стартовали в феврале 1969, подгоняя код под DDP-516. Итоговый код составил 6000 машинных слов, язык написания – ассемблер. Среду отладки запускали на PDP-1. Принцип действия машины повторял современный мессенджер. Плата принимала сообщение, ПК сохранял, затем транслировал послание адресату, исключая коллизии.
BBN закончили лишь драйвер IMP, задачу объединения четырёх машин воедино оставили будущим поколениям. ПО включало механизм контроля ошибок. Сбойные пакеты немедля уничтожались, отправитель уведомлялся. Фактором оценки достоверности выступала 24-битная контрольная сумма. Сложение велось аппаратно, поскольку требовалось удовлетворить скоростные показатели.
Изначально обслуживал IMP единственный хост, затем стали подключать несколько. Первый интерфейс доставили 30 августа 1969 года Леонарду Кляйнроку (UCLA). Хостом выступил вычислитель Sigma-7. Второй достался Стэнфордскому исследовательскому институту 1 октября, начав обслуживать SDS-940. Третий установили в Калифорнийском университете Санта-Барбары 1 ноября, четвёртый – в Университете штат Юта, месяц спустя.
Тест первых двух интерфейсов состоялся 29 октября. Исторически первое переданное машинами слово «логин» прервалось на третьей букве. Баг молниеносно устранили, несколько минут спустя последовала успешная транзакция.
BBN разработали программу-тест, измеряющую производительность. За 27-часовой период взаимной активности вычислителей UCSB-SRI система ошибалась примерно 1 раз на 20.000 пакетов.
Следующая версия (Honeywell 316) умела присоединять к вычислителям терминалы, позволяя дробить итоговую процессорную мощность меж несколькими задачами, группами исследователей. Однако второе поколение (1972) стартовало с выпуском IMP Pluribus компании BBN. Фактически железо казалось миниатюрной копией Honeywell.
Интерфейсные ПК несли службу вплоть до полного расформирования (1989). Часть машин стала обслуживать MILNET, прочие – отправились украсить полки музеев. Кляйнрок выставил на всеобщее обозрение в UCLA самый первый интерфейс.
Первый протокол хост-IMP, именуемый 1822, считается предшественником OSI, опередившим современный эквивалент на 10 лет. Поэтому 1822 напрямую не вписывается в сегодняшние реалии, однако включал физический, канальный и сетевой уровни.
Адресация велась числом, напоминая современный IP. А вот протокол взаимного общения IMP послужил основой создания маршрутизаторов. Максимальная длина информационной части составляла 8159 бита, 96 – отвели заголовку. Современные пакеты иногда теряются, тогда как оборонная сеть гарантировано доставляла послание.
После первых успехов часть технологий стала гражданской. Наработки компании Xerox (1974) не получили должной известности. Поэтому изобретателем первого роутера считают Джинни Штрацизара (BBN). Модуль стал частью комплекса DARPA (1975-1976). Окончательно три роутера, базировавшихся на PDP-11 обслуживали экспериментальный прототип сети интернет. Мультипротокольные маршрутизаторы параллельно создали двое (1981):
С тех пор сети используют стэк протоколов TCP/IP, однако мультипротокольные модели остались актуальными, например, модели поддерживающие IPv4, IPv6. Персональные ПК развивались именно в качестве маршрутизаторов. 80-е принесли миру настоящий бум цифровой техники. Начавшись кассетными магнитофонами, закончились внедрением первых персональных компьютеров. Разбег взяла всемирно известная корпорация CISCO.
Сегодня большинство устройств снабжается специализированными радио-модулями, которые при помощи технологии Wi-Fi могут связываться с различными другими устройствами. Но основное предназначение данного модуля – выход в интернет на высокой скорости.
Несмотря на развитие современных технологий, провайдеры все ещё предоставляют интернет по проводной технологии. Именно поэтому на смену проводным роутерам пришли роутеры, работающие по технологии Wi-Fi. Данные устройства обеспечивают одновременный доступ к одному интернет-каналу множеству устройств.
Роутер (или маршрутизатор) по сути своей является своего рода мини компьютером. Он выполняет функцию распределения ресурсов интернет-канала. Зона покрытия Wi-Fi-роутера может быть очень разной, все зависит от модели и её типа.
Используется роутер как точка доступа, которая выполняет следующие функции:
Имеется некоторое сходство между маршрутизатором и хабом (концентратором). Заключается оно в различном сетевом уровне, на которых работают эти два устройства. Роутер работает на 3-ей сетевой модели под названием OSI. Хаб же работает на 1-ом уровне или на 2-ом.
Wi-Fi-роутер предназначен для организации сетевого пространства. Причем применяется он не только в качестве моста для создания связи между интернет-провайдером и различными сетевыми устройствами, но также как связующее звено между различными устройствами локальной сети.
Существует три основных предназначения Wi-Fi-роутера:
Принцип работы всех роутеров самых разных типов (переносных, домашних, проводных и беспроводных) практически не отличается. Заключается он в нахождении по специальной таблице, содержащейся в памяти роутера, адреса получателя передаваемых данных. В случае отсутствия необходимого адресата, пакет попросту не обрабатывается, обнуляется.
Таблица маршрутизации выглядит примерно следующим образом:
Также информация может передаваться некоторыми другими способами, при которых используется:
Многие роутеры могут осуществлять следующие операции:
Существует множество моделей роутеров различных типов.
Условно все их можно разделить на следующие категории:
Также роутеры разделяются по типу подключения:
Домашний роутер – наиболее часто встречаемый вариант концентратора. Данное сетевое оборудование имеет несколько более крупные габаритные размеры, нежели остальные типы (внутренние, мини и автомобильные).
Но обладают рядом преимуществ перед своими собратьями:
Отличная модель домашнего роутера с компромиссной ценой — TP-Link TL-WR841N. Его работа довольно стабильна, а стоимость невысока.
Фото: оптимальное соотношение цена — качество
Автомобильные роутеры – наиболее миниатюрные из всех разновидностей. Они отличаются крайне компактными размерами. Также довольно часто производители оснащают его противоударным корпусом. К недостаткам можно отнести небольшую зону покрытия. Питание осуществляется обычно от автомобильной проводки – где присутствует напряжение 12 (В).
Одна из самых распространенных моделей роутеров 3G -UMTS ZTE MF60. Отличается компактностью и довольно долго держит заряд батареи.
Мини-роутеры, имеют очень скромные габаритные размеры. Они позволяют использовать его даже в местах, где количество свободного пространство очень ограничено. Данную разновидность сетевых устройств также иногда называют карманным Wi-Fi роутером.
Роутеры для телевизора –узкоспециализированное оборудование, предназначенное для подключения к телевизору. Используется с различными моделями, которые оснащаются возможностью подключения к интернету.
3G Wi-Fi роутеры – концентраторы, имеющие возможность подключаться к сотовой сети по средствам технологии 3G. Оснащаются специальным радиомодулем, позволяющим осуществлять коммуникацию через обычную сим-карту оператора сотой связи. Одним из самых популярных роутеров такого типа является H25A 3G WiFi.
Внешними Wi-Fi-роутерами называют все роутеры, располагающиеся вне персонального компьютера. Внутренние роутеры обычно представляют собой небольшого размера платы, помещающиеся внутрь системного блока персонального компьютера. По своему функционалу они практически не различаются. В некоторых случаях внутренние роутеры более удобны, так как их можно легко разместить внутри корпуса. И они не занимают место на столе или в другом месте.
Ни чем отличаться роутеры друг от друга глобально не могут. В основе работы всех устройств лежит один и тот же принцип.
Роутеры разделяются на различные категории не только по типам, но также и по стоимости. Что делает выбор подходящей модели гораздо легче – можно легко подобрать как очень дорогую модель с множеством дополнительных функций, так и самую дешевую.
Для комфортной работы дома или в офисе необходим Wi-Fi-роутер, умеющий поддерживать достаточно широкий канал, а также иметь хорошие эксплуатационные характеристики:
Wi-Fi-роутер имеет множество возможностей:
Также некоторые роутеры могут отличаться от своих собратьев наличием различных дополнительных возможностей:
Обычно чем дороже модель маршрутизатора, тем большими возможностями он обладает. Многие не знают, как использовать различные дополнительные функции – вся необходимая информация имеется в сопроводительной документации устройства. С каждым годом производитель все сильнее упрощает технологию настройки и использования своих устройств, тем самым делая Wi-Fi-интернет все более доступным для широких масс.
Большинство даже не очень опытных пользователей уже давно знает, что означает словосочетание Wi-Fi-роутер. Так как интернет и беспроводные технологии связи уже очень плотно вошли в нашу жизнь. Именно поэтому в большинстве современных домов и квартир имеется устройство, выполняющее функцию распределения интернета между отдельными устройствами.
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.
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.
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.
В зависимости от применения роутеры делятся на классы:
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.
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.
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.
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.
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:
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.
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.
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.
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:
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.
При выборе роутера стоит учитывать следующие особенности, рабочие параметры данного оборудования:
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.
Для того, чтобы самостоятельно подключить и настроить роутер, необходимо проделать следующие действия:
— тип подключения к интернету;
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.
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.
Обычно для создания простой локальной сети (компьютерной сети) построенной на технологии Ethernet или Wi-Fi используется сетевое устройство (маршрутизатор, модем, коммутатор, точка беспроводного доступа...). Но из всего этого многообразия сетевых устройств нас интересует маршрутизатор. Так зачем нужен маршрутизатор и какую роль он выполняет в локальной сети?
Маршрутизатор (router) - это сетевой компьютер связывающий участки локальной сети, который обрабатывает полученные данные по заданным правилам администратора и опираясь на таблицу маршрутизации определяет путь для пересылки данных.
Чтобы было более понятно, давайте разберем участие маршрутизатора в домашней локальной сети. Предположим, что у вас дома есть настольный компьютер (desktop), ноутбук (laptop), принтер или МФУ (Многофункциональное устройство), планшет и в добавок вы хотите купить телевизор Smart с 3D. К вам в квартиру заходит всего лишь одинкабель LAN по которому провайдер предоставляет вам доступ к сети интернет. Возникает вопрос: "Как одновременно всем устройствам дать выход в сеть интернет, если кабель от провайдера в квартире один?".
Вот тут-то и приходит на помощь беспроводной маршрутизатор, который можно подключить к кабелю провайдера (верхнее изображение) и дать всем устройствам (Smart TV, компьютер, планшет...) выход в сеть интернет. Если провайдер использует телефонные линии, то подключение маршрутизатора к сети интернет выполняется через модем (нижнее изображение). Связь домашних устройств с беспроводным маршрутизатором осуществляется по кабелю LAN (опрессовка витой пары без инструмента) и по беспроводной сети Wi-Fi (примеры слабого сигнала Wi-Fi).
Таким образом маршрутизатор связывает разнородные сегменты сети (локальную домашнюю сеть и глобальную сеть интернет) и на основе таблицы маршрутизации отправляет данные адресату.
Таблица маршрутизации - это электронная база данных в маршрутизаторе, которая представляет из себя некий набор правил. В ней содержится информация о сетевых маршрутах по которой определяется наилучший путь для передачи пакета данных.
Таблица содержит в себе адрес и маску сети назначения, адрес шлюза (маршрутизатор в сети на который отправляются данные), метрику (расстояние) и интерфейс (имя или идентификатор устройства).
Следует сказать, что маршрутизатор в отличии от коммутатора не умеет составлять таблицу на основе информации из полученных пакетов. Она храниться в его памяти и может создаваться динамически или статически.
Через специальные протоколы маршрутизатор время от времени по каждому адресу отправляет тестовую информацию и на полученных данных поддерживает фактическую карту сети. Другими словами маршрутизаторы периодически сканируют сеть и обмениваются информацией друг о друге и сети к которой они подключены. Этот процесс называется динамической маршрутизацией.
Статическая маршрутизация подразумевает создание таблицы администратором вручную. В этом случае вся маршрутизация выполняется без участия специальных протоколов.
В отличии от коммутатора (Switch/уровень 2 в OSI/"Канальный") и концентратора (Hub/уровень 1 в OSI/"Физический") маршрутизатор стоит на голову выше, так как работает на третьем уровне в модели OSI (базовая эталонная модель), который называется "Сетевым".
Наиболее распространенные разновидности технологий Ethernet
Обзор современных локальных сетей Ethernet
Ethernet (эзернет, от лат. aether - эфир) - пакетная технология компьютерных сетей.
Ethernet наиболее популярное во всем мире семейство стандартов для локальных сетей, которое охватывает физический и канальный уровень модели OSI. Стандарты Ethernet отличаются поддерживаемой скоростью; широко распространены на сегодняшний день скорости 10, 100 и 1000 Мбит/с (т.е. 1 Гбит/с). Различные варианты технологии также отличаются типом используемой среды передачи данных, например, в наиболее популярных стандартах Ethernet используется недорогой тип кабеля, а именно неэкрани рованная витая пара (Unshielded Twisted Pair UTP), в то время как в других более дорогой оптоволоконный кабель. Использование оптоволоконного кабеля оправдано в том случае, если нужно подключить устройства, которые находятся на большом рас стоянии друг от друга, или в случае повышенных требований к безопасности сети. Для обеспечения различных потребностей при создании локальных сетей и были разработаны различные стандарты, работающие на разных скоростях, разном типе среды передачи данных (чем больше расстояние, тем дороже технология) и т.п. Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) опубликовал множество стандартов Ethernet, после того, как в начале 1980х он возглавил процесс стандартизации локальных сетей. Большинство стандартов поразному реализовано на физическом уровне, работает с различными скоростями и типами кабелей.
В стандартах IEEE канальный уровень разделен на два подуровня:
IEEE 802.3 подуровень контроля доступа к среде передачи данных
(подуровень MAC);
IEEE 802.2 подуровень управления логическим каналом (подуровень LLC).
Фактически MAC-адрес получил свое название от названия нижнего подуровня канального уровня Ethernet. Каждый новый стандарт физического уровня, публикуемый IEEE, содержит дос таточно много отличий от предшествующих, но при этом использует тот же заголовок формата 802.3 и подуровень LLC в качестве верхнего уровня.
В табл. 3.2 перечислены наиболее часто используемые стандарты Ethernet IEEE
для физического уровня.
Таблица 3.2. Наиболее распространенные разновидности технологии Ethernet
|
Общеизвестно е название |
Скорость |
Альтернативное название |
Стандарт |
Тип кабеля, максимальная длина (м) |
|
Медный, 100 |
||||
|
Медный, 100 |
||||
|
Gigabit Ethernet |
Оптический, 550 для SX, 5000 для LX |
|||
|
Gigabit Ethernet |
Медный, 100 |
Прикладной уровень (Application layer). Верхний (7-й) уровень модели, обеспечивает взаимодействие сети и пользователя. Уровень разрешает приложениям пользователя доступ к сетевым службам, таким как обработчик запросов к базам данных, доступ к файлам, пересылке электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления. Пример: HTTP, POP3, SMTP.
Уровень представления (Presentation layer). 6-й уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с уровня приложений, он преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. На уровне представления может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.
Сеансовый уровень (Session layer). 5-й уровень модели отвечает за поддержание сеанса связи, что позволяет приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Сеансовый уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.
Транспортный уровень (Transport layer). 4-й уровень модели, предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом неважно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка. Пример: TCP, UDP
Сетевой уровень (Network layer). 3-й уровень сетевой модели OSI, предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
Канальный уровень (Data Link layer). Этот уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Данные, полученные с физического уровня, он упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня - MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня. На этом уровне работают коммутаторы, мосты. В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой, это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS
Физический уровень (Physical layer). Самый нижний уровень модели, предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и соответственно их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством. На этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы. Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом.
В основном используются протокол TCP/IP
Определение:
Transmission Control Protocol/Internet Protocol, TCP/IP (Протокол управления передачей/Протокол Интернета)
Большинство операционных систем сетевых серверов и рабочих станций поддерживает TCP/IP, в том числе серверы NetWare, все системы Windows, UNIX, последние версии Mac OS, системы OpenMVS и z/OS компании IBM, а также OpenVMS компании DEC. Кроме того, производители сетевого оборудования создают собственное системное программное обеспечение для TCP/IP, включая средства повышения производительности устройств. Стек TCP/IP изначально применялся на UNIX-системах, а затем быстро распространился на многие другие типы сетей.
Протоколы локальных сетей
Протоколы локальных сетей
Свойства протоколов локальной сети
В основном протоколы локальных сетей имеют такие же свойства, как и Другие коммуникационные протоколы, однако некоторые из них были разработаны давно, при создании первых сетей, которые работали медленно, были ненадежными и более подверженными электромагнитным и радиопомехам. Поэтому для современных коммуникаций некоторые протоколы не вполне пригодны. К недостаткам таких протоколов относится слабая защита от ошибок или избыточный сетевой трафик. Кроме того, определенные протоколы были созданы для небольших локальных сетей и задолго до появления современных корпоративных сетей с развитыми средствами маршрутизации.
Протоколы локальных сетей должны иметь следующие основные характеристики:
обеспечивать надежность сетевых каналов;
обладать высоким быстродействием;
обрабатывать исходные и целевые адреса узлов;
соответствовать сетевым стандартам, в особенности - стандарту IEEE 802.
В основном все протоколы, рассматриваемые в этой главе, соответствуют перечисленным требованиям, однако, как вы узнаете позднее, у одних протоколов возможностей больше, чем у других.
В таблице перечислены протоколы локальных сетей и операционные системы, с которыми эти протоколы могут работать. Далее в главе указаны протоколы и системы (в частности, операционные системы серверов и хост компьютеров) будут описаны подробнее.
Таблица Протоколы локальных сетей и сетевые операционные системы
|
Протокол |
Соответствующая операционная система |
|
Первые версии операционных систем Microsoft Windows |
|
|
Apple Macintosh |
|
|
UNIX, Novel NetWare, современные версии операционных систем Microsoft Windows, операционные системы мэйнфреймов IBM |
|
|
Операционные системы мэйнфреймов и миникомпьютеров IBM |
|
|
Клиентские системы, взаимодействующие с мэйнфреймами IBM, настроенными на работу с протоколом SNA |
Понятие протокола Интернет
Очевидно, что рано или поздно компьютеры, расположенные в разных точках земного шара, по мере увеличения своего количества должны были обрести некие средства общения. Такими средствами стали компьютерные сети. Сети бывают локальными и глобальными. Локальная сеть - это сеть, объединяющая компьютеры, географически расположенные на небольшом расстоянии друг от друга - например, в одном здании. Глобальные сети служат для соединения сетей и компьютеров, которых разделяют большие расстояния - в сотни и тысячи километров. Интернет относится к классу глобальных сетей.
Простое подключение одного компьютера к другому - шаг, необходимый для создания сети, но не достаточный. Чтобы начать передавать информацию, нужно убедиться, что компьютеры "понимают" друг друга. Как же компьютеры "общаются" по сети? Чтобы обеспечить эту возможность, были разработаны специальные средства, получившие название "протоколы". Протокол - это совокупность правил, в соответствии с которыми происходит передача информации через сеть. Понятие протокола применимо не только к компьютерной индустрии. Даже те, кто никогда не имел дела с Интернетом, скорее всего работали в повседневной жизни с какими-либо устройствами, функционирование которых основано на использовании протоколов. Так, обычная телефонная сеть общего пользования тоже имеет свой протокол, который позволяет аппаратам, например, устанавливать факт снятия трубки на другом конце линии или распознавать сигнал о разъединении и даже номер звонящего.
Исходя из этой естественной необходимости, миру компьютеров потребовался единый язык (то есть протокол), который был бы понятен каждому из них.
Основные протоколы используемые в работе Интернет:
