Budowa rutera

Budowa rutera

Na tych zajęciach poznamy co to jest ruter z czego się składa i jak funkcjonuje.

CO TO JEST RUTER?

Dla większości z nas ruter (ang. router) kojarzy się z urządzeniem, które znaleźć możemy praktycznie w każdy domu, łączącym komputery, telewizory, smartfony i inne urządzenia w sieć, najczęściej bezprzewodową i dającym dostęp do Internetu.

To w dużej mierze jest dobre skojarzenie, bo te urządzania również ruterami są, ale jest to jednak dość spore uproszczenie. Sprzęty te, jak ja to nazywam wielofunkcyjne, którymi większość z nas może się pochwalić faktycznie są ruterami, no bo łączą naszą sieć domową z Internetem, a to jest jak najbardziej zadanie rutera, ale są także switchami, posiadają przecież porty do podłączenia urządzeń poprzez skrętkę, są również punktami dostępowymi, bo pozwalają na bezprzewodowy dostęp do sieci.

Często są też modemami, których zadaniem jest zamiana sygnału analogowego jaki otrzymujemy od usługodawcy (ang. ISP – Internet Service Provider) na sygnał cyfrowy i odwrotnie. Nowoczesne, domowe urządzenia wielofunkcyjne posiadają również inne cechy, takie jak chociażby serwery plikowe czy serwery wydruku. Tak więc jak widzicie urządzenie, które nazywamy ruterem, tak naprawdę jest urządzeniem, które realizuje wiele funkcji sieciowych, nie tylko tych dedykowanych dla ruterów.

Multiple Select

Czym jest ruter?

• Switchem

• Punktami dostępu

• Modemem

• Serwer wydruki

Film do materiału

https://www.youtube.com/watch?v=74hDCwq3Wz4

RUTER W MODELU ISO/OSI

Gdybyśmy chcieli przypisać ruter do jednej z warstw modelu OSI, no to była by to z pewnością warstwa sieciowa. Dlaczego?

Dlatego, że rutery zasadniczo wykonują swoją robotę w oparciu o adresy IP, czyli adresy logiczne interfejsów sieciowych. Rutery m.in. decydują do jakiej sieci przekazać pakiet danych, a jak wiemy już adresowanie IP to jedna z funkcji właśnie 

warstwy trzeciej.

Oczywiście jest to ponownie duże uproszczenie dlatego, że w rzeczywistości rutery realizują również funkcje warstwy drugiej czyli tworzą ramki różnych standardów i protokołów sieciowych, a także kodują dane, które mogą przekazywane być przez medium transmisyjne, tak więc i zahaczają o warstwę fizyczną. Pamiętajcie jednak, że jednym z ich głównych zadań to decyzja do jakiej sieci przesłać pakiet, a to realizowane jest na podstawie adresów IP. Tak więc jeśli ktoś zapyta was której warstwy urządzeniem jest ruter to zdecydowanie odpowiedzcie, że trzeciej!

FUNKCJE I ZADANIA RUTERA

Rutery realizują wiele zadań sieciowych. Do najważniejszych z nich zaliczyć należy:

łączenie sieci, wybór trasy przesyłania pakietów.

Rutery potrafią przekazywać dane na podstawie adresów IP pomiędzy różnymi sieciami komputerowymi dlatego jeśli chcemy dwie lub więcej sieci komputerowych o różnych adresach IP ze sobą połączyć wykorzystujemy właśnie do tego rutery.

Rutery tworzą sieci rozległe, a więc również Internet. Cała globalna sieć utworzona jest właśnie z ruterów i one stanowią jej szkielet. Każdy ruter posiada w swojej pamięci tak zwaną tablicę rutingu, w której zapisane ma tysiące tras do innych sieci i na tej podstawie decyduje o najlepszej trasie przekazywania pakietów od sieci źródłowej do docelowej.

W odcinku o warstwie sieciowej pokazywałem wam jak sprawdzić przez ile ruterów przechodzą pakiety zanim dotrą z naszego komputera do właściwej sieci. Wystarczy w terminalu wpisać tracert (Windows) lub traceroute (Linux) z adresem IP lub nazwą domeny. Poniżej widać trasę do serwera na którym hostowana jest strona cisco.com:

Oczywiście te dwie funkcje nie są jedynymi jakie rutery realizują, chociaż są zasadnicze i najważniejsze. Aby mogły one być realizowane rutery muszą wykonywać wiele działań pośrednich, takich jak wymiana informacji o trasach, informowanie innych ruterów o przynależności do sieci czy tworzenie ramek zgodnych z określonym protokołem sieciowym.

Rutery mogą też, chociaż wcale nie muszą realizować również funkcje:

• serwerów DHCP,

• tłumaczyć adresy sieciowe (usługa NAT),

• realizować routing między VLANami,

• akceptować lub też blokować ruch sieciowy na podstawie zdefiniowanych reguł (ACL).

BUDOWA RUTERA

Ruter to nic innego jak komputer, nieco inaczej zbudowany i opakowany niż pecet czy laptop, ale nadal komputer posiadający procesor, pamięć operacyjną, pamięć masową i zarządzany przez system operacyjny, oczywiście nieco inny niż systemy użytkowe, ale jednak. W przypadku ruterów CISCO system operacyjny to rozwiązanie własne marki czyli Cisco IOS (Internetwork Operating System).

Jeśli chodzi o pamięć rutera to zazwyczaj znajdziemy w nim aż 4 rodzaje:

RAM,

ROM,

FLASH,

NVRAM.

Pamięć RAM , podobnie jak w przypadku komputerów przechowuje dane wykorzystywane przez procesor, ale również system operacyjny, który podczas procedury rozruchowej rutera jest do niej ładowny. Ponadto RAM przechowuje pliki z bieżącą konfiguracją, tablicę rutingu oraz bufor ARP.

Pamięć ROM zawiera instrukcje rozruchowe rutera, oprogramowanie diagnostyczne wykorzystywane podczas jego startu, a także nieco uproszczoną wersję systemu operacyjnego.

Pamięć FLASH  w większości przypadków zawiera obraz systemu operacyjnego routera, który podczas startu kopiowany jest do RAMu.

Natomiast pamięć NVRAM, co ważne zachowująca dane w niej zapisane również po wyłączeniu zasilania, w przeciwieństwie do RAMu, przechowuje plik konfiguracji startowej (o ile istnieje).

Wiele informacji dotyczących podzespołów rutera, a także jego oprogramowania znajdziemy wydając w konsoli polecenie show version:

Najważniejsze informacje jakie możemy z konsoli odczytać to:

• wersja systemu IOS,

• wersja programu rozruchowego znajdującego się w ROMie,

• lokalizacja obrazu systemu oraz nazwa jego pliku,

• dane dotyczące procesora oraz pamięci operacyjnej,

• karty (interfejsy) sieciowe,

• wielkość pamięci nieulotnej NVRAM,

• wielkość pamięci flash.

INTERFEJSY RUTERA

Każdy model rutera może posiadać wiele różnych interfejsów i kart sieciowych. Wiele modeli CISCO można rozbudowywać stosując dodatkowe karty i moduły. Ich pełną listę oraz modele kompatybilnych z nich ruterów znajdziemy na tej stronie Cisco.

Pewna grupa kart jest niezbędna, aby ruter mógł spełnić swoje funkcje. Do najwyższych interfejsów jakie możemy spotkać zaliczyć należy:

• port konsolowy (ang. Console) – port służący do konfiguracji,

• port pomocniczy (ang. Auxiliary) – dawniej port konfiguracyjny i modemowy, obecnie rzadko używany,

• port Ethernet – służący do połączeń z urządzeniami w sieci lokalnej (LAN),

• port SERIAL (nowszy SMART SERIAL) – służący do połączeń z urządzeniami w sieci rozległej (WAN).

Złącza WAN, czyli takie które służą do podłączania rutera do sieci rozległej są to złącza szeregowe, zwane SERIAL. Same karty, realizujące połączenia WAN to natomiast karty WIC (ang. Wan Interface Card) oraz HWIC (ang. High-Speed Wan Interface Card). Jak widać na grafice powyżej, spotkać możemy dwie wersje sprzętowe tych interfejsów. Większa końcówka to tak zwany interfejs SERIAL pięć w jednym, ta mniejsza końcówka natomiast to nowszy standard SMART-SERIAL, również obsługujący pięć standardów, jednak lepszy z kilku względów od tego większego. Po pierwsze jest fizycznie mniejszy, posiada mniej pinów no i jest szybszy.

Jeśli chodzi o interfejsy Ethernetowe no to jako przewód łączący je z urządzeniami w sieci lokalnej używa się zwyczajnej skrętki, natomiast połączeń WAN obsługiwanych przez interfejs SERIAL używa się kabla oznaczonego symbolem DB60.

Ten kabel, najczęściej po drugiej stronie podłącza się do urządzenia zwanego CSU/DSU. Tego typu sprzęt służy do łączenia lokalnej sieci z siecią WAN usługodawcy, od którego wynajmujemy czy też dzierżawimy infrastrukturę sieci rozległej.

Co to jest CSU/DSU? Film można uruchomić polskie napisy.

https://www.youtube.com/watch?v=utxq6aC_fQk

Taką skrzyneczkę albo większą dostajemy od usługodawcy (ta jest tylko przykładowa), kiedy podpiszemy z nim umowę. Jej zadaniem jest zamiana sygnału pochodzącego z rutera, na format sygnału obsługiwany przez daną firmę wynajmującą łącza WAN. Kabel DB60 podłączamy do CSU/DSU jednym z pięciu rodzajów wtyków. Bardzo często jest to wtyk V.35, ale dobierając odpowiednią końcówkę kabla DB60 należy zwrócić uwagę jakim złączem dysponuje CSU/DSU, które od usługodawcy otrzymaliśmy.

To jest jedna z dostępnych opcji. Alternatywą może być użycie rutera ze zintegrowanym urządzeniem CSU/DSU lub też użycie karty rozszerzeń, która moduł taki ma wbudowany, wówczas nie potrzebne są kolejne, zewnętrzne urządzenia.

Połączenia na interfejsach SERIAL to oczywiście nie jedyne formy łączenia rutera z siecią rozległą, siecią WAN. W ofercie Cisco znajdziemy również karty do takich połączeń, które obsługują standard Ethernet, a jako medium wykorzystują skrętkę lub światłowód.

Dobór danego sposobu łączenia rutera z siecią WAN ostatecznie zależy zastosowań sieci, technologii, ale także od firmy, która nam łącza WAN wynajmuje.

Na szkolnych laborkach czy też w sytuacji kiedy rutery znajdują się w bliskiej odległości od siebie można je również za pomocą złączy WAN podłączyć bezpośrednio. Jeśli wyposażone są w interfejsy SERIAL stosuje się wówczas dwa przewody DB60, oba po jednej ze stron mają zakończenie smart serial, a po drugiej np. końcówkę V.35, jeden kabel męską, drugi żeńską, oba spięte ze sobą tworzą wówczas jeden długi przewód, którym łączy się rutery.