11. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ НА ОСНОВЕ ПРОТОКОЛОВ СЕТЕВОГО УРОВНЯ

11.3. Функции маршрутизатора

Основная функция маршрутизатора — чтение заголовков пакетов сетевых протоколов, принимаемых по каждому порту и принятие решения о дальнейшем маршруте следования пакета по его сетевому адресу.

Функции маршрутизатора могут быть разбиты на 3 группы в соответствии с уровнями модели OSI (рис. 11):

• уровень интерфейсов;
• уровень сетевого протокола;
• уровень протокола маршрутизации.

На нижнем уровне маршрутизатор обеспечивает физический интерфейс со средой передачи, включая линейное и логическое кодирование и др. В разных моделях маршрутизаторов предусматриваются различные наборы физических интерфейсов. С каждым интерфейсом для подключения локальной сети неразрывно связан определенный протокол канального уровня — например, Ethernet, Token Ring, FDDI. Интерфейсы для присоединения к глобальным сетям чаще всего определяют только некоторый стандарт физического уровня, над которым в маршрутизаторе могут работать различные протоколы канального уровня.

Интерфейсы маршрутизатора выполняют полный набор функций физического и канального уровней по передаче кадра, включая получение доступа к среде, формирование битовых сигналов, прием кадра, подсчет его контрольной суммы и др.

ПРИМЕЧАНИЕ.

Как и любой конечный узел, каждый порт маршрутизатора имеет собственный аппаратный адрес (в локальных сетях МАС-адрес), по которому ему и направляются кадры, требующие маршрутизации другими узлами сети.

Маршрутизатор должен поддерживать все протоколы канального и физического уровней, используемые в каждой из сетей, к которым он будет непосредственно присоединен.

Кадры после обработки протоколами физического и канального уровней, освобождаются от заголовков канального уровня. Извлеченные из поля данных кадра пакеты передаются модулю сетевого протокола.

Сетевой протокол в свою очередь извлекает из пакета заголовок сетевого уровня и анализирует содержимое его полей.

На сетевом уровне выполняется одна из важнейших функций маршрутизатора — фильтрация трафика. Они позволяют администратору без особых усилий задавать сложные правила фильтрации. Фильтрация в данном случае производится по сетевым адресам, и все пакеты, адреса которых не входят в разрешенный диапазон, отбрасываются. Маршрутизаторы также могут анализировать структуру сообщений транспортного уровня, поэтому фильтры могут не пропускать в сеть сообщения определенных прикладных служб, анализируя поле типа протокола в транспортном сообщении.

К сетевому уровню относится основная функция маршрутизатора — определение маршрута пакета. Если в таблице отсутствует запись о сети назначения пакета и к тому же нет записи о маршрутизаторе по умолчанию, то данный пакет отбрасывается.

Перед тем как передать сетевой адрес следующего маршрутизатора на канальный уровень, необходимо преобразовать его в локальный адрес той технологии, которая используется в сети, содержащей следующий маршрутизатор. Для этого сетевой протокол обращается к протоколу разрешения адресов. Протоколы этого типа устанавливают соответствие между сетевыми и локальными адресами. Таблица соответствия локальных адресов сетевым адресам строится отдельно для каждого сетевого интерфейса. С сетевого уровня пакет передается вниз, канальному уровню. В поле адреса назначения заголовка кадра помещается локальный адрес следующего маршрутизатора. Готовый кадр отправляется в сеть.

На основании протоколов маршрутизации маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии сети, анализируя полученные сведения, определяют наилучшие по тем или иным критериям маршруты. Результаты анализа и составляют содержимое таблиц маршрутизации.