Как на самом деле работает маршрутизатор?

Теоретическое и техническое руководство, чтобы узнать, что такое маршрутизатор, для чего он используется, как он работает.

Эволюция Интернета коренным образом изменила мир, технологии и людей, и трудно представить жизнь без Интернета. Устройство, которое делает все это возможным, называется Маршрутизаторэта небольшая коробка, подключенная к настенной розетке, с несколькими дверцами и подсветкой, что позволяет всем устройствам одновременно подключаться к Интернету.

Без него у нас не было бы связи, вы не могли смотреть потоковое видео или подключаться к Facebook. Сетевые провайдеры тоже используют свои роутеры, но они недоступны для домашних пользователей, так как становятся частью костяка интернета (backbone по-английски).

В этой статье мы объясним как на самом деле работает роутер, используя простые слова для описания работы этого незаменимого устройства. В руководстве мы будем называть маршрутизаторы отдельными устройствами, но большинство указаний справедливо и для модемов/маршрутизаторов (в настоящее время наиболее популярных моделей, в том числе благодаря модемам, поставляемым напрямую сетевыми операторами).

Аппаратное обеспечение маршрутизатора

Первая система, которая работала в качестве маршрутизатора, — это шлюз ARPANET, зародыш современного Интернета, появившийся несколько лет назад: этот маршрутизатор был огромной машиной, похожей на холодильник. Современные портативные маршрутизаторы стоят от 30 до 300 долларов и имеют общие аппаратные характеристики с ПК (например, процессор, оперативную память и флэш-память).

Самым важным элементом маршрутизаторов, очевидно, является Порты Ethernetт. е. порты, к которым можно подключить устройства, которым необходим доступ в сеть (с помощью сетевой кабель с целью).

Типы портов Ethernet

У всех роутеров есть WAN-порт (глобальная сеть), которое представляет собой проводное соединение, соединяющее маршрутизатор с модемом или сетевым коммутатором: все данные, которые должны выходить или поступать в Интернет, будут передаваться через этот порт. Рядом с портом WAN находим два или более порты локальной сети (Локальная сеть), необходимая для подключения устройств, требующих подключения к сети; из этих портов могут быть отправлены или получены как данные на другие устройства Ethernet, так и данные на порт WAN (и, следовательно, в Интернет).

Существует несколько стандартов скорости для порта Ethernet, в настоящее время наиболее популярным является порт Гигабитный Ethernet (от 1000 Мегабит в секунду), но на рынке есть и порты Быстрый Ethernet 10/100 (максимальная скорость 100 Мегабит в секунду) и новые 2,5-гигабитный Ethernet (от 2500 Мегабит в секунду).

Скорость кабеля Ethernet не всегда соответствует максимальной скорости интернета: если у нас есть соединение FTTC со скоростью 100 мегабит даже на гигабитах, мы всегда будем путешествовать со скоростью 100 мегабит в Интернете; с другой стороны, мы сможем получить максимальную скорость соединения только путем обмена данными между двумя устройствами Ethernet, подключенными к одному и тому же маршрутизатору, но только если все устройства, используемые для соединения, используют один и тот же стандарт скорости (поэтому мы должны использовать Порт Gigabit Ethernet на маршрутизаторе, кабель Ethernet не ниже Cat.6 и сетевая карта Gigabit).

Беспроводное соединение (Wi-Fi)

Домашние маршрутизаторы также имеют один или несколько антенны необходимо для обеспечения подключения к сети даже без использования кабеля Ethernet. У некоторых роутеров есть внутренние антенны (не видны), но в большинстве случаев всегда есть ориентируемые антенны.

Беспроводное соединение работает Радиочастоты 2,4 ГГц и 5 ГГцпревращая все современные роутеры в богов двухдиапазонный маршрутизатор. Беспроводные маршрутизаторы работают по различным протоколам, наиболее известными из которых являются 802.11ac и 802.11n (также известный как Wi-Fi 5 и Wi-Fi 4). Самый последний протокол Wi-Fi 6 (также известный как 802.11ax), который позволяет достигать скоростей даже выше, чем Ethernet-соединения. Чтобы узнать больше, мы можем прочитать наше руководство по различия между сетями Wi-Fi 2,4 ГГц и 5 ГГц.

Функции маршрутизации идентичны тем, которые необходимы для подключения Ethernet-устройств к сети: тот факт, что они работают без кабелей, не меняет структуру сети, управляемой маршрутизатором.

Как работает роутер

Принцип работы маршрутизатора довольно прост: используя данные, проходящие через WAN-соединение, маршрутизатор направляет информацию на различные подключенные устройства, следя за тем, чтобы все данные передавались корректно. Маршрутизатор может индивидуально назначать локальные IP-адреса всем компьютерам. и, в то же время, создать отдельный путь для каждой системы, подключенной к Интернету.

Маршрутизатор позволяет подключать к модему больше устройств, расширяя количество устройств, которые можно подключить. Сетевой коммутатор также работает как «умножитель портов», но у маршрутизатора есть некоторые уникальные особенности, которые отличают его от любого другого сетевого устройства: брандмауэр, DHCP и система NAT.

Брандмауэр

В дополнение к трансляции данных и маршрутизации соединений, маршрутизатор обеспечивает сетевой брандмауэр, предотвращая попадание нежелательного интернет-трафика на подключенные устройства. Он также очень хорошо защищает от киберпреступников, предотвращая перехват и мониторинг IP-адресов отдельных устройств.

Думайте о маршрутизаторе как о первой линии защиты сети, отбрасывающей данные, которые, по-видимому, не направлены ни на один из подключенных компьютеров.

DHCP

DHCP предоставляет IP-адрес всем устройствам, подключенным к маршрутизатору, и сохраняет (в течение ограниченного периода времени) назначенный IP-адрес, поэтому при каждом повторном подключении устройства мы всегда будем получать один и тот же IP-адрес. Очевидно, мы можем использовать DHCP, чтобы всегда назначать один и тот же адрес ПК или другим сетевым устройствам, которым нужны фиксированные IP-адреса (и всегда назначать одному и тому же устройству).

NAT

Это, вероятно, самая важная функция маршрутизатора, поскольку она позволяет изменять IP-адреса, содержащиеся в пакетах при передаче, тем самым маскируя конечный пункт назначения пакета (которым может быть устройство или несколько устройств вместе).

NAT делает домашнюю сеть очень безопасной, но некоторые программы могут плохо работать под NAT (eMule и BitTorrent): по этой причине осуществляется проброс портов, чтобы открыть нужные порты для перенаправления трафика на конкретное устройство без маскировки. Чтобы узнать больше, мы можем прочитать наше руководство о том, как настроить проброс портов на роутере.

Как роутер подключается к интернету

Когда мы говорим о компьютерных сетях, обычно (не обязательно) мы имеем в виду группу устройств, подключенных к одному маршрутизатору. Они связаны друг с другом через маршрутизатор, который, в свою очередь, подключен к модему или кабелю, чтобы устройства могли выходить в Интернет.

Модем это устройство, которое взаимодействует с Интернетом и получает IP-адрес, являющийся частью сети WAN. Различные компьютеры, проходящие через маршрутизатор, выходят в Интернет, как если бы они были единым целым, с одинаковыми общедоступный IP-адрескоторый назначается провайдером и отличается от сетевых адресов LAN, которые сам маршрутизатор назначает различным компьютерам.
Таким образом, глобальная сеть является отдельнойтакже из соображений безопасности, из локальной сети, тот, который соединяет домашние компьютеры вместе. Интернет во всех смыслах представляет собой глобальную глобальную сеть, и в ней есть все серверы, предлагающие различные интернет-услуги (от веб-страниц до потокового контента).

Например, когда вы открываете веб-страницу, ваш компьютер отправляет пакет данных, а в ответ получает другой пакет, который загружает запрошенную информацию. Эти пакеты проходят через различные протоколы связи. (как видно из статьи по протоколам TCP/IP) и достичь целевого устройства, проходя через различные магистральные маршрутизаторы, достигая ближайшей телефонной станции и, наконец, маршрутизатора, используемого дома, который позаботится о сортировке информации для устройства, запросившего страницу (или оказание услуг).

Маршрутизаторы играют ключевую роль в ретрансляции этих пакетов, потому что они сортировочный щит за каждый пакет, который они отправляют и получают. Все маршрутизаторы, подключенные к Интернету, взаимодействуют друг с другом через систему IP, чтобы гарантировать, что данные берутся и возвращаются на нужные узлы (например, с моего компьютера на серверы Google, когда я выполняю поиск).

Выводы

Учитывая его важность, мы всегда рекомендуем выбирать мощный маршрутизатор, способный самостоятельно обновлять внутреннюю прошивку, чтобы всегда получать последние технологические новинки и использовать новейшие протоколы безопасности. Хотя все интернет-провайдеры поставляют модемы с функцией маршрутизатора, мы можем дать вам совет: всегда отдельные сетевые устройстваиспользуя устройство, предоставленное провайдером, только в качестве модема (таким образом деактивируя встроенный NAT, брандмауэр и DHCP и немедленное использование DMZ) и перенаправить управление сетевым трафиком на маршрутизатор, создав каскадное соединение.

Чтобы узнать больше, мы можем прочитать наши руководства по лучшие роутеры для оптоволокна Ну же как использовать модем FRITZ! Box в волоконно-оптической сети FTTH.