Основы работы в сети. Часть 2. Маршрутизаторы.

В первой части этой серии статей я рассказал о некотором базовом сетевом оборудовании, таком как концентраторы и коммутаторы. В этой статье я хочу продолжить обсуждение сетевого оборудования, рассказав об одном из самых важных сетевых компонентов; маршрутизаторы.

Даже если вы новичок в сети, вы, вероятно, слышали о маршрутизаторах. Широкополосные подключения к Интернету, например, с использованием кабельного модема или модема DSL, почти всегда требуют маршрутизатора. Однако работа маршрутизатора заключается не в обеспечении подключения к Интернету. Работа маршрутизатора заключается в перемещении пакетов данных из одной сети в другую. На самом деле существует множество различных типов маршрутизаторов, начиная от простых и недорогих маршрутизаторов, используемых для домашнего подключения к Интернету, и заканчивая безумно дорогими маршрутизаторами, используемыми гигантскими корпорациями. Независимо от стоимости или сложности маршрутизатора, все маршрутизаторы работают по одним и тем же основным принципам.

В таком случае я собираюсь сосредоточить свое обсуждение на простых малобюджетных маршрутизаторах, которые обычно используются для подключения ПК к широкополосному интернет-соединению. Я делаю это по той причине, что эта серия статей предназначена для начинающих. На мой взгляд, будет намного легче научить вас основам, если я буду ссылаться на что-то, что хоть немного знакомо большинству людей и не так сложно, как многие маршрутизаторы, используемые в огромных корпорациях. Кроме того, маршрутизаторы, используемые в корпорациях, работают по тем же основным принципам, что и маршрутизаторы, о которых я расскажу в этой статье. Если вы хотите более высокий уровень знаний, не волнуйтесь. Я расскажу о науке маршрутизации более подробно позже в этой серии статей.

Как я объяснял ранее, работа маршрутизатора заключается в перемещении пакетов данных из одной сети в другую. Это определение может показаться странным в контексте ПК, подключенного к широкополосному Интернет-соединению. Если вы остановитесь и задумаетесь об этом, Интернет — это сеть (на самом деле это набор сетей, но это не относится к делу).

Итак, если работа маршрутизатора заключается в перемещении трафика между двумя сетями, и Интернет является одной из этих сетей, то где другая? В этом конкретном случае ПК, подключенный к маршрутизатору, фактически настроен как очень простая сеть.

Чтобы лучше понять, о чем я говорю, взгляните на изображения, показанные на рисунках A и B. На рисунке A показана передняя часть широкополосного маршрутизатора 3COM, а на рисунке B показан вид того же маршрутизатора сзади.

Рисунок A: Это вид спереди широкополосного маршрутизатора 3COM.

Рисунок B. Широкополосный интернет-маршрутизатор содержит набор портов RJ-45, как концентратор или коммутатор.

Как видно на рисунках, ничего особо примечательного в виде роутера спереди нет. Тем не менее, я хотел включить это представление, чтобы те из вас, кто не знаком с маршрутизаторами, могли видеть, как выглядит маршрутизатор. Рисунок Б намного интереснее.

Если вы посмотрите на рисунок B, то увидите, что на задней панели маршрутизатора есть три набора портов. Крайний левый порт — это место, где блок питания подключается к маршрутизатору. Средний порт — это порт RJ-45, используемый для подключения к удаленной сети. В данном конкретном случае этот маршрутизатор предназначен для обеспечения подключения к Интернету. Таким образом, этот средний порт обычно используется для подключения маршрутизатора к кабельному модему или модему DSL. Модем, в свою очередь, обеспечит фактическое подключение к Интернету.

Если вы посмотрите на набор портов справа, вы увидите четыре порта RJ-45. Если вы вспомните первую часть этой серии статей, то вспомните, что концентраторы и коммутаторы также содержали большие группы портов RJ-45. В случае концентратора или коммутатора порты RJ-45 используются для подключения к компьютерам в сети.

Эти порты работают точно так же на этом маршрутизаторе. Этот конкретный маршрутизатор имеет встроенный четырехпортовый коммутатор. Помните, ранее я говорил, что работа маршрутизатора заключается в перемещении пакетов между одной сетью и другой? Я объяснил, что в случае широкополосного маршрутизатора Интернет представляет собой одну сеть, а ПК представляет собой вторую сеть. Причина, по которой один компьютер может представлять целую сеть, заключается в том, что маршрутизатор не рассматривает ПК как отдельное устройство. Маршрутизаторы рассматривают ПК как узел в сети. Как видно из фотографии на Рисунке B, этот конкретный маршрутизатор фактически может вместить сеть из четырех ПК. Просто большинство домашних пользователей, использующих этот тип конфигурации, подключают к маршрутизатору только один ПК. Поэтому более точным объяснением было бы то, что этот тип сети направляет пакеты данных между небольшой сетью (даже если эта сеть состоит только из одного компьютера) в Интернет (который рассматривается как вторая сеть).

Процесс маршрутизации

Теперь, когда я немного рассказал о том, что такое маршрутизатор и что он делает, я хочу поговорить о процессе маршрутизации. Чтобы понять, как работает маршрутизация, вам нужно немного разобраться в том, как работает протокол TCP/IP.

Каждое устройство, подключенное к сети TCP/IP, имеет уникальный IP-адрес, привязанный к его сетевому интерфейсу. IP-адрес состоит из четырех цифр, разделенных точками. Например, типичный IP-адрес выглядит примерно так: 192.168.0.1.

Лучшая аналогия, которую я могу придумать для описания IP-адреса, — это сравнить его с уличным адресом. Адрес улицы состоит из номера и названия улицы. Номер идентифицирует конкретное здание на улице. IP-адрес работает примерно так же. Адрес разбит на номер сети и номер устройства. Если бы вам нужно было сравнить IP-адрес с адресом улицы, то думайте о номере сети как о названии улицы, а о номере устройства — как о номере дома. Номер сети определяет, в какой сети находится устройство, а номер устройства дает идентификатор устройства в этой сети.

Так как же узнать, где заканчивается номер сети и начинается номер устройства? Это работа маски подсети. Маска подсети сообщает компьютеру, где заканчивается часть номера сети в IP-адресе и где начинается номер устройства. Подсети могут быть сложными, и я подробно расскажу об этом в отдельной статье. А пока давайте не будем усложнять и рассмотрим очень простую маску подсети.

Маска подсети очень похожа на IP-адрес, поскольку соответствует формату четырех чисел, разделенных точками. Типичная маска подсети выглядит так: 255.255.255.0.

В этом конкретном примере первые три числа (называемые октетами) равны 255, а последнее число равно 0. Число 255 указывает, что все биты в соответствующей позиции в IP-адресе являются частью номера сети. Число ноль указывает на то, что ни один из битов в соответствующей позиции в IP-адресе не является частью номера сети, и, следовательно, все они принадлежат номеру устройства.

Я знаю, что это, вероятно, звучит немного запутанно, поэтому рассмотрим этот пример. Представьте, что у вас есть ПК с IP-адресом 192.168.1.1 и маской подсети 255.255.255.0. В данном конкретном случае все первые три октета маски подсети равны 255. Это означает, что все первые три октета IP-адреса принадлежат номеру сети. Следовательно, часть номера сети этого IP-адреса — 192.168.1.x.

Причина, по которой это важно знать, заключается в том, что работа маршрутизатора заключается в перемещении пакетов данных из одной сети в другую. Все устройства в сети (или, если быть более точным, в сегменте сети) имеют общий сетевой номер. Например, если 192.168.1.x был сетевым номером, связанным с компьютерами, подключенными к маршрутизатору, показанному на рисунке B, то IP-адреса для четырех отдельных компьютеров могут быть следующими:

• 192.168.1.1
• 192.168.1.2
• 192.168.1.3
• 192.168.1.4

Как видите, все компьютеры в локальной сети имеют один и тот же номер сети, но разные номера устройств. Как вы, возможно, знаете, всякий раз, когда компьютеру необходимо связаться с другим компьютером в сети, он делает это, обращаясь к IP-адресу другого компьютера. Например, в данном конкретном случае компьютер с адресом 192.168.1.1 может легко отправить пакет данных на компьютер с адресом 192.168.1.3, поскольку оба компьютера являются частью одной физической сети.

Все работает немного по-другому, если компьютеру требуется доступ к компьютеру в другой сети. Поскольку я сосредоточил это внимание на небольших широкополосных маршрутизаторах, предназначенных для подключения к Интернету, давайте представим, что один из пользователей в локальной сети хочет посетить веб-сайт www.brienposey.com. Веб-сайт размещается на сервере. Как и любой другой компьютер, веб-сервер имеет уникальный IP-адрес. IP-адрес этого конкретного веб-сайта — 24.235.10.4.

Вы можете легко посмотреть на этот IP-адрес и сказать, что он не принадлежит к сети 192.168.1.x. В этом случае компьютер, который пытается получить доступ к веб-сайту, не может просто отправить пакет по локальной сети, поскольку веб-сервер не является частью локальной сети. Вместо этого компьютер, которому нужно отправить пакет, смотрит на свой адрес шлюза по умолчанию.

Шлюз по умолчанию является частью конфигурации TCP/IP компьютера. По сути, это способ сообщить компьютеру, что если он не знает, куда отправить пакет, то отправить его на указанный адрес шлюза по умолчанию. Адрес шлюза по умолчанию будет IP-адресом маршрутизатора. В этом случае IP-адрес маршрутизатора, вероятно, будет 192.168.1.0.

Обратите внимание, что IP-адрес маршрутизатора имеет тот же сетевой номер, что и другие компьютеры в локальной сети. Он должен быть доступен для этих компьютеров. На самом деле у маршрутизатора есть как минимум два IP-адреса. Один из этих адресов использует тот же номер сети, что и ваша локальная сеть. Другой IP-адрес маршрутизатора назначается вашим провайдером. Этот IP-адрес использует тот же номер сети, что и сеть интернет-провайдера. Таким образом, работа маршрутизатора заключается в перемещении пакетов из вашей локальной сети в сеть интернет-провайдера. У вашего интернет-провайдера есть собственные маршрутизаторы, которые работают точно так же, но направляют пакеты в другие части Интернета.

Вывод

Как видите, маршрутизатор является жизненно важным сетевым компонентом. Без маршрутизаторов связь между сетями (такими как Интернет) была бы невозможна. В третьей части этой серии статей я более подробно расскажу о протоколе TCP/IP.