Основные функции маршрутизаторов

Маршрутизатор выполняет две ключевые функции:

• — маршрутизация — поддержание ТМ и обмен информацией об изменениях в топологии сети с другими маршрутизаторами. Эта функция реализуется с помощью одного или нескольких протоколов маршрутизации либо при помощи статически настроенных ТМ;
• — коммутация — перенаправление пакетов от входного интерфейса маршрутизатора на выходной интерфейс в зависимости от ТМ. При необходимости маршрутизатор может произвести переупаковку IP-пакета из одного вида кадров канального уровня в другой.

В настоящее время из-за распространения технологии Ethernet на магистральные каналы передачи данных, в которых в качестве физической среды используется оптоволоконный кабель, широкое распространение получили коммутаторы третьего уровня. Такие коммутаторы, так же как и маршрутизаторы, строят ТМ и на их основе осуществляют маршрутизацию потоков данных.

Необходимо понимать, что в механизме обработки пакетов маршрутизатором и коммутатором третьего уровня есть серьезные различия. На рис. 2.3 приводится пример сетей, для маршрутизации в которых используются маршрутизаторы и коммутаторы третьего уровня.

Маршрутизатор осуществляет коммутацию пакетов между интерфейсами с различными протоколами канального уровня. Другими словами, маршрутизатор производит переупаковку поступающих к нему пакетов в кадры различных протоколов канального уровня, например, из Ethernet в РРР или ATM. При такой переупаковке соблюдаются правила построения кадров того или иного канального протокола. При этом один кадр Ethernet, пришедший на соответствующий интерфейс, может быть переупакован в несколько ячеек ATM. Данный процесс требует значительных вычислительных ресурсов и времени. Поэтому скорость обработки пакетов у маршрутизаторов значительно ниже скорости обработки пакетов коммутаторами третьего уровня. Данный факт можно отнести к недостаткам маршрутизаторов. Однако у маршрутизаторов есть и свои преимущества:

• — возможность использования в сетях с различными канальными протоколами;
• — возможность использования технологий, изменяющих содержимое пакета передаваемых данных.

Рис. 2.3. Маршрутизаторы и коммутаторы третьего уровня:

а — маршрутизатор; 6 — коммутатор В отличие от маршрутизаторов, коммутаторам третьего уровня нет необходимости переупаковывать получаемые пакеты в кадры различных протоколов канального уровня, поскольку коммутаторы работают только с протоколом Ethernet.

Коммутатору третьего уровня достаточно просматривать в поступающих пакетах информацию сетевого уровня. На основе полученной информации он производит коммутацию пакета на выходной интерфейс и упаковку пакета в новый кадр Ethernet.

Коммутатор третьего уровня не выполняет действий, связанных с изменением содержимого пакета данных, следовательно, он тратит значительно меньшую вычислительную мощность на его обработку. Благодаря высокой производительности коммутаторы третьего уровня осуществляют быструю маршрутизацию пакетов в сетях с пропускной способностью каналов связи 1 Гбит/с и выше.

Еще одним важным отличием маршрутизаторов от коммутаторов третьего уровня является то, что в маршрутизаторах процесс, отвечающий за маршрутизацию, включен по умолчанию, а в большинстве коммутаторов третьего уровня данный механизм необходимо включать вручную, командой ip routing:

(config) ip routing (config) no ip routing.

Перед настройкой маршрутизации на коммутаторах третьего уровня необходимо убедиться, что процесс маршрутизации на устройстве запущен, и только после этого приступать к конфигурированию механизмов маршрутизации.

Маршрутизирующие протоколы и алгоритмы работы маршрутизации на маршрутизаторах и коммутаторах третьего уровня одинаковы. По этой причине далее мы будем понимать иод маршрутизаторами как их самих, так и коммутаторы третьего уровня.