Router

Router to specjalny typ komputera. Zawiera on te same podstawowe podzespoły, co zwykły komputer PC. Ma procesor, pamięć, magistralę systemową oraz różne interfejsy wejścia/wyjścia. Routery są jednak zaprojektowane do wykonywania pewnych bardzo specyficznych funkcji, które nie są zwykle pełnione przez komputery osobiste. Na przykład routery łączą ze sobą dwie sieci, umożliwiają ich wzajemną komunikację i określają najlepszą ścieżkę dla danych przesyłanych przez połączone sieci.

Tak samo jak komputery wymagają systemów operacyjnych do uruchamiania aplikacji, tak routery wymagają oprogramowania IOS (ang. Internetwork Operating System) do uruchamiania plików konfiguracyjnych. Te pliki konfiguracyjne zawierają instrukcje i parametry sterujące przepływem komunikacji do i z routerów. Routery korzystają z protokołów routingu do określenia najlepszej ścieżki dla pakietów. Pliki konfiguracyjne określają wszystkie informacje konieczne do prawidłowej konfiguracji i użycia przez router wybranych lub włączonych protokołów routingu i routowanych.

Głównymi podzespołami wewnętrznymi routera są: pamięć o dostępie swobodnym (RAM), nieulotna pamięć o dostępie swobodnym (NVRAM), pamięć flash, pamięć tylko do odczytu (ROM) oraz interfejsy. Pamięć RAM ma następujące cechy i funkcje:

• przechowuje tablice routingu,

• zawiera pamięć podręczną protokołu ARP,

• zawiera pamięć podręczną szybkiego przełączania,

• wykonuje funkcje buforowania pakietów jako współdzielona pamięć RAM,

• utrzymuje kolejki wstrzymywania pakietów,

• pełni funkcję pamięci tymczasowej dla pliku konfiguracyjnego po włączeniu routera,

• traci zawartość po wyłączeniu lub restarcie routera.

Pamięć NVRAM ma następujące cechy i funkcje:

• przechowuje pliki konfiguracji początkowej,

• utrzymuje zawartość po wyłączeniu lub restarcie routera.

Pamięć flash ma następujące cechy i funkcje:

• przechowuje obraz IOS,

• umożliwia aktualizację oprogramowania bez konieczności wyjmowania i wymiany układów scalonych karty,

• utrzymuje zawartość po wyłączeniu lub restarcie routera,

• może przechowywać wiele wersji oprogramowania IOS,

• jest to kasowana elektrycznie pamięć tylko do odczytu (EEPROM).

Pamięć ROM ma następujące cechy i funkcje:

• zawiera instrukcje dla procedur diagnostycznych POST (ang. power-on self test),

• przechowuje program uruchomieniowy i podstawowe oprogramowanie systemu operacyjnego,

• w przypadku aktualizacji oprogramowania wymaga wymiany wyjmowanych układów scalonych na płycie głównej.

Interfejsy mają następujące cechy i funkcje:

• Łączą routery z siecią umożliwiając przyjmowanie i wysyłanie pakietów,

• mogą znajdować się na płycie głównej lub w odrębnym module.

Routery mogą służyć do rozdzielania sieci LAN, ale są głównie stosowane jako urządzenia sieci WAN. Routery zawierają zarówno interfejsy LAN, jak i WAN. Technologie WAN są często wykorzystywane do łączenia routerów. Routery wykorzystują połączenia WAN do komunikowania się między sobą. Routery są urządzeniami szkieletowymi dużych sieci intranet oraz sieci Internet. Działają one w warstwie 3 modelu OSI, podejmując decyzje w oparciu o adresy sieciowe. Dwiema głównymi funkcjami routera są wybór najlepszej ścieżki dla pakietów oraz przekierowanie pakietów do odpowiedniego interfejsu. W celu ich realizacji routery tworzą tablice routingu i wymieniają informacje o sieci z innymi routerami.

Administrator może utrzymywać tablice routingu, konfigurując trasy statyczne. Jednakże większość tablic routingu jest utrzymywanych dynamicznie poprzez użycie protokołu routingu, który umożliwia wymianę informacji o topologii sieci z innymi routerami.

Poprawnie skonfigurowana intersieć oferuje następujące funkcje:

• spójne adresowanie w całej sieci,

• adresowanie odzwierciedlające topologię sieci,

• wybór najlepszej ścieżki,

• routing dynamiczny lub statyczny,

• przełączanie.

Standardy i protokoły opisujące główne funkcje sieci WAN obejmują warstwę fizyczną i warstwę łącza danych. Nie oznacza to, że w sieciach WAN nie występuje pozostałe pięć warstw modelu OSI. Oznacza to po prostu, że standardy i protokoły definiujące połączenie WAN zazwyczaj określają warstwę fizyczną i warstwę łącza danych. Innymi słowy, protokoły i standardy warstwy 1 i 2 w sieci WAN różnią się od standardów i protokołów warstwy 1 i 2 sieci LAN.

Warstwa fizyczna sieci WAN określa interfejs pomiędzy urządzeniami końcowymi DTE a urządzeniami komunikacyjnymi DCE. Najogólniej mówiąc, DCE to dostawca usługi, a DTE to podłączone urządzenie. W tym modelu usługi oferowane urządzeniom końcowym DTE są udostępniane przez modem lub jednostki CSU/DSU.

Jedną z funkcji routera w sieci WAN jest routowanie pakietów w warstwie 3, ale jest to także funkcja routera w sieci LAN. Z tego względu routing nie jest wyłącznie funkcją routera w sieci WAN. Gdy router korzysta ze standardów i protokołów warstwy fizycznej i warstwy łącza danych, które są związane z sieciami WAN, pracuje on jako urządzenie sieci WAN. Dlatego główną funkcją routera w sieci WAN nie jest routowanie. Jest nią dostarczanie połączeń pomiędzy różnymi standardami fizycznymi i standardami łącza danych sieci WAN. Te standardy i protokoły, które definiują połączenie WAN i stanowią jego strukturę, działają w warstwach 1 i 2. Na przykład router może mieć interfejs ISDN korzystający z enkapsulacji PPP i interfejs szeregowy na końcu linii T1, która korzysta z enkapsulacji Frame Relay. Router musi umożliwiać przeniesienie strumienia bitów z usługi jednego typu, takiej jak ISDN, do innej, takiej jak T1, oraz zmianę enkapsulacji w warstwie łącza danych z PPP na Frame Relay.

Krótka lista standardów i protokołów warstwy fizycznej sieci WAN:

• EIA/TIA-232

• EIA/TIA-449

• V.24

• V.35

• X.21

• G.703

• EIA-530

• ISDN

• T1, T3, E1 i E3

• xDSL

• SONET (OC-3, OC-12, OC-48, OC-192)

Krótka lista standardów i protokołów warstwy łącza danych sieci WAN:

• HDLC (ang. High-level data link control)

• Frame Relay

• PPP (ang. Point-to-Point Protocol)

• SDLC (ang. Synchronous Data Link Control)

• SLIP (ang. Serial Line Internet Protocol)

• X.25

• ATM

• LAPB

• LAPD

• LAPF

Budowa wewnętrzna routera

CPU: Procesor, zwany niekiedy centralną jednostką wykonawczą (CPU), wykonuje instrukcje w systemie operacyjnym. Funkcje te to między innymi inicjowanie systemu, funkcje routingu oraz sterowanie interfejsem sieciowym. Jednostka CPU to mikroprocesor. Duże routery mogą zawierać wiele jednostek CPU.

RAM: Pamięć RAM jest używana do przechowywania informacji tablicy routingu, pamięci podręcznych szybkiego przełączania, konfiguracji roboczej oraz kolejek pakietów. W większości routerów pamięć RAM zawiera w czasie uruchomienia oprogramowanie Cisco IOS oraz jego podsystemy. Pamięć RAM jest zazwyczaj logicznie podzielona na główną pamięć procesora oraz współdzieloną pamięć wejścia/wyjścia (I/O). Współdzielona pamięć we/wy jest współdzielona pomiędzy interfejsami w celu tymczasowego przechowywania pakietów. Zawartość pamięci RAM jest tracona po odłączeniu zasilania. Pamięć RAM jest ogólnie dynamiczną pamięcią o dostępie swobodnym (DRAM) i może być rozszerzona przez dodanie modułów pamięci DIMM.

Flash: Pamięć flash jest używana do przechowywania pełnego obrazu oprogramowania Cisco IOS. Router zazwyczaj pobiera domyślne oprogramowanie IOS z pamięci flash. Te obrazy mogą być aktualizowane poprzez załadowanie nowego obrazu do pamięci flash. Oprogramowanie IOS może być przechowywane w formie skompresowanej lub nieskompresowanej. W większości routerów wykonywalna kopia oprogramowania IOS jest przenoszona do pamięci RAM podczas procesu rozruchu. W innych routerach oprogramowanie IOS może być uruchamiane bezpośrednio z pamięci flash. Aby zwiększyć ilość pamięci flash, można dodawać lub wymieniać moduły pamięci flash SIMM lub karty PCMCIA.

NVRAM: Pamięć NVRAM służy do przechowywania konfiguracji początkowej. W niektórych urządzeniach do implementacji pamięci NVRAM może być użyta pamięć EEPROM. W innych urządzeniach jest ona implementowana w tym samym urządzeniu pamięci flash, z którego ładowany jest kod rozruchowy. W obu przypadkach podzespoły te zachowują zawartość po odłączeniu zasilania.

Magistrale: Większość routerów zawiera magistralę systemową i magistralę CPU. Magistrala systemowa służy do komunikacji pomiędzy jednostką CPU a interfejsami lub gniazdami rozszerzeń. Magistrala taka przesyła pakiety do i z interfejsów.

Magistrala CPU jest używana przez jednostkę CPU do uzyskiwania dostępu do podzespołów z poziomu pamięci routera. Magistrala tego typu przesyła instrukcje i dane do i z określonych adresów pamięci.

ROM: Pamięć ROM jest używana do trwałego przechowywania diagnostycznego kodu startowego zwanego monitorem ROM. Głównymi zadaniami kodu zapisanego w pamięci ROM są: diagnostyka sprzętu podczas rozruchu routera oraz ładowanie oprogramowania Cisco IOS z pamięci flash do RAM. Niektóre routery mają również okrojoną wersję oprogramowania ISO, która może służyć jako alternatywne źródło rozruchu. Pamięci ROM nie można skasować. Można ją uaktualnić jedynie poprzez wymianę układów scalonych pamięci ROM w gniazdach.

Interfejsy: Interfejsy to połączenia routera ze światem zewnętrznym. Trzema typami interfejsów są: LAN, WAN oraz interfejs konsoli lub pomocniczy (AUX). Interfejsy LAN to zwykle jedna z kilku odmian przyłączy Ethernet lub Token Ring. Interfejsy takie mają układy scalone kontrolera, które zawierają logikę dla połączeń systemu z medium. Interfejsy LAN mogą mieć konfigurację stałą lub modułową.

Interfejsy WAN obejmują interfejsy szeregowe, ISDN i zintegrowane jednostki CSU. Tak jak w przypadku interfejsów LAN, interfejsy WAN mają również specjalne układy scalone kontrolera obsługujące je. Interfejsy WAN mogą mieć konfigurację stałą lub modułową.

Porty konsoli i AUX to porty szeregowe służące głównie do wstępnej konfiguracji routera. Nie są one portami sieciowymi. Są one używane do prowadzenia sesji terminala z portów komunikacyjnych w komputerze lub poprzez modem.

Zasilacz: Zasilacz dostarcza zasilania niezbędnego do pracy podzespołów wewnętrznych. Większe routery mogą korzystać z wielu zasilaczy lub z zasilaczy modułowych. W niektórych mniejszych routerach zasilacz może znajdować się na zewnątrz.

---